《电工基础》正弦交流电路(课堂PPT)课件.ppt
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1、12 。3a)正弦交流电 b)矩形波 c)三角波456 当线圈平面从磁极中性面开始计时,整个线圈所产生的感应电动势为 Em 为感应电动势的最大值。 上式称为正弦交流电动势的瞬时值表达瞬时值表达式式,也称解析式解析式。tEemsin7 若从线圈平面与磁极中性面夹角 开始计时,则表达式为0)sin(0tEem81周期周期 正弦量变化一次所需要的时间,称为正弦量变化一次所需要的时间,称为周期周期,用,用T表示,表示,单位是单位是秒秒(s)。)。 92频率频率fTf1103角频率角频率Tf22111. 最大值 :正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值,又称峰值、幅值。 用大写字母加下标m表示,如Em
2、、Um、 Im。 2.有效值 :加在同样阻值的电阻上,在相同的时间内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。 用大写字母表示,如E、U、I。 12正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系为: 有效值 = 最大值0.707最大值 有效值定义为:使交流电通过电阻在一个周期时间内产生的热量与和直流电通过电阻在一个周期时间内产生热量相等,这个直流电的数值称为交流电的有效值有效值。 我们平常所说的电压高低、电流大小或用电器上标称的电压(或电流)均是指有效值。13 平均值:由于正弦量取一个周期时平均值为零,所以取半个周期的平均值为正弦量的平均值。 正弦电动势、电压和电流的平均值分别用符号Ep、Up、I
3、p表示。 ),(2),(mmmavavavIUEIUE最大值平均值14 用数字万用表测量正弦交流电压时要选择交流交流挡挡,测量的结果是电压有效值有效值;若不慎错用直直流挡流挡,则显示为零。 用直流挡测量市电显示为零15 用数字万用表测量直流电压时要选择直流挡直流挡,测量的结果是电压平均值平均值;若不慎错用交流挡交流挡,则显示为零 。用交流挡测量叠层电池显示为零 16 1. 相位 在式 中, 它反映了交流电变化进程,这个角称为正弦交流电的相位相位(或相角相角 )。 当t=0时的相位,称为初相。初相初相。初相可以为正值,也可以为负值。0)sin(0tUum0t17 比较两个同频率的正弦量在变化过程
4、中的相位关系和先后顺序,我们引入相位差相位差的概念两个同频率交流电的相位之差称为相位差,用符号表示,即两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。212112)()(tt1819 正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围,角频率反映了正弦量的变化快慢,初相位反映了正弦量的起始状态。最大值、角频率和初相位称为正弦交流正弦交流电的三要素电的三要素。 2021 正弦交流电的表示方法有四种:解析式解析式、波形图波形图、相量图相量图和复数法复数法。无论用那种方法都能说明交流电的性质,表示出交流电的三要素(最大值、角频率、初相位),并且这四种表示方法可以相互转换。22 用正弦函数来表示交流电的方法,称为
5、瞬时表达式瞬时表达式或解析式解析式。比如,前面提到过的正弦交流电的电动势、电压和电流的解析式分别为)sin()sin()sin(imumemtIitUutEe23 波形图波形图是用图像来表示交流电的方法。画波形图时需要注意以下两点: (1)横坐标以为变量,单位为秒;以为变量,单位为弧度/秒。 (2)初相为正角,起点在坐标原点左侧;初相为负角,起点在坐标原点右侧。24 如果要对正弦交流电进行加、减运算,无论是运用解析式还是波形图,都很不方便。为此,引入正弦交流电的相量图相量图。 2526 相量图一方面能表示正弦量的大小和初始相位,另一方面,还可以直观的表示各正弦量相位的超前与滞后情况。应用相量图
6、时注意以下3点: (1)同一相量图中,相同单位相同单位的相量应按相相同比例同比例画出。 (2)一般取直角坐标轴的水平正方向水平正方向为参考方向,逆时针转动的角度为正,反之为负。 (3)用相量图表示正弦交流电后,它们的加、减运算可按平行四边形法则或三角形法则平行四边形法则或三角形法则进行。2728只含有电阻元件的交流电路称为纯电纯电阻交流电路阻交流电路。比如,白炽灯、电炉、电烙铁等都可近似地看成是纯电阻电路。29msinUtuiRR30设加在电阻两端的电压为实验证明,在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算,即msinUtuiRRtUuRmRsintItRURuiRmRmRRsinsin31
7、上式表明,在正弦电压的作用下,电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦交流电流,且与加在电阻两端的电压同相位。电阻元件上的电压、电流最大值,有效值之间的数量关系为 RUIRmRmRUIRR32 在任一瞬间,电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积,称为电阻获取的瞬时功率瞬时功率,用PR表示,即 由于电流和电压同相,所以PR在任何时刻的数值都大于或等于零,这说明电阻是一种耗能元耗能元件件。)2cos1 (tIUpRRR33 在纯电阻交流电路中,电阻消耗的瞬时功率在一个周期内的平均值,称为平均功率平均功率,用PR表示,单位是W。用公式表示为 由上式可以看出,平均功率的计算与直流电路相同。
8、 RURIIUPRRRRR223435 交流电通过电感线圈时,电感线圈自感电动势阻碍电流的变化。我们把电感对交流电的阻碍作用称为电感的电抗电感的电抗,简称感感抗抗,用符号XL表示,单位是欧姆欧姆()。36 理论和实验证明:电感器感抗的大小电感器感抗的大小与所加信号频率成正比,与线圈的电感成与所加信号频率成正比,与线圈的电感成正比正比。用公式表示为 电感对交流电的阻碍作用,可以简单概括为通直流,阻交流通直流,阻交流;通低频通低频,阻高频阻高频。因此,电感也被称为低通元件低通元件。fLLXL237 由电阻很小的电感线圈组成的交流电路,可以近似地看作是纯电感电路。 理论分析证明:电压比电流超前电压比
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