正弦交流電路的基本知識

1、第一節(jié)第一節(jié) 正弦交流電的基本知識正弦交流電的基本知識 第二節(jié)第二節(jié) 正弦交流電的表示方法正弦交流電的表示方法 第三節(jié)第三節(jié) 純電阻電路純電阻電路 第四節(jié)第四節(jié) 電容和純電容正弦交流電路電容和純電容正弦交流電路第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第六節(jié)第六節(jié) 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路第五節(jié)第五節(jié) 電阻、電感、電容的串聯(lián)電路電阻、電感、電容的串聯(lián)電路教學(xué)要求教學(xué)要求 1.1.知道正弦交流電的三要素；知道正弦交流電的三要素； 2.掌握正弦交流電的表示方法；掌握正弦交流電的表示方法； 3.掌握純電阻、純電感和純電容電路中電掌握純電阻、純電感和純電容電路中電 壓與電流的大小及相位關(guān)系；壓與電流的大小

2、及相位關(guān)系； 4.能運用相量圖分析計算能運用相量圖分析計算RLC串聯(lián)電路；串聯(lián)電路； 5.掌握串聯(lián)諧振電路的條件及特點，了解掌握串聯(lián)諧振電路的條件及特點，了解 串聯(lián)諧振電路的應(yīng)用。串聯(lián)諧振電路的應(yīng)用。 第一節(jié)第一節(jié) 正弦交流電的基本知識正弦交流電的基本知識 交流電 正弦交流電的產(chǎn)生 正弦交流電的三要素 相位差和相位關(guān)系第一節(jié)第一節(jié) 正弦交流電的基本知識正弦交流電的基本知識所謂交流電，是指大小和方向都隨時間變化的電流、電壓和電動勢。如果交流電隨時間按正弦規(guī)律變化，就稱為正弦交流電；不按正弦規(guī)律變化，就稱為非正弦交流電。二、正弦交流電的產(chǎn)生二、正弦交流電的產(chǎn)生)sin(umtUu)sin(emtE

3、e)sin(imtIiEm、Um、Im是最大的瞬時值，稱為最大值（或振幅、峰值）； 稱為角頻率； 、 、 叫初相。eui三、正弦交流電的三要素三、正弦交流電的三要素最大值（或有效值）、角頻率（或頻率或周期）和初相叫做正弦量的三要素。1最大值與有效值最大值與有效值（1）瞬時值正弦交流電在某一瞬間的值稱為瞬時值，用小寫字母表示。如用、表示交流電流、交流電壓、交變電動勢的瞬時值。(2) 最大值（振幅）最大的瞬時值，叫最大值，也稱振幅或峰值。在波形圖上指頂點到零點的距離。 最大值(3)有效值有效值正弦量的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。如圖3-5所示，在相同的時間里，直流電和交流電在相同的負載上產(chǎn)生

4、相同的熱量，就把該直流電的值叫做該交流電的有效值 （4）最大值與有效值的關(guān)系）最大值與有效值的關(guān)系mmIII707. 02mmIII707. 02mmEEE707. 02mmUUU707. 022頻率、周期、角頻率頻率、周期、角頻率（1）頻率f交流電1秒內(nèi)完成完整波形的次數(shù)，叫頻率。頻率用f表示，單位為赫茲（Hz）。此外較大的單位還有KHz、MHz等，它們之間的換算為：Hz10=KHz10=1MHz63一、電容器一、電容器二、純電容交流電路二、純電容交流電路第四節(jié)第四節(jié) 電容和純電容正弦交流電路電容和純電容正弦交流電路一、電容器一、電容器 1.電容器的基本知識 2電容器的充、放電 3電容器的容

5、抗 4電容器的串、并聯(lián) 5技能訓(xùn)練：用萬用表對電容器質(zhì)量的簡易檢測1、電容器的基本知識、電容器的基本知識(1)電容器的概念電容器的概念電容器是儲存電荷的容器電容器是儲存電荷的容器第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路電容器的種類第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路1.電容器的基本知識電容器的基本知識 （2）電容量 電容器任一極板上所儲存的電荷量與兩極板間電壓的比值叫做電容器的電容量 UQC 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路2.電容器

6、的充、放電電容器的充、放電 RC充電電路 電容器兩極板上帶等量異種電荷的過程叫電容器的充電第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路2.電容器的充電時電壓、電流波形電容器的充電時電壓、電流波形 RC充電時uC、iC的波形圖第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu2.電容器的充、放電電容器的充、放電 RC放電電路 電容器兩極板上所帶的正負電荷中和的過程叫電容器的放電第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路2.電容器的放電時電壓、電流波形電容器

7、的放電時電壓、電流波形 RC放電時uC、iC的波形圖第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu3.電容器的容抗電容器的容抗 電容對交流電的阻礙作用叫容抗第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu C1= fc21=Xc 當(dāng)電容C一定時，交流電的頻率越高，容抗就越小，對交流電流的阻礙作用越小，通常稱為“通交”； 對直流電而言，由于頻率f=0，故Xc，電容在穩(wěn)恒直流電作用下可視為開路，通常稱為“隔直”。電容的作用是“隔直通交”。 4.電容器的串聯(lián)、并聯(lián)電容器的串聯(lián)、并聯(lián) 電容的串聯(lián) 電容

8、串聯(lián)后，總的電容量小于任一電容的電容量第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 21111CCC4.電容器的串聯(lián)、并聯(lián)電容器的串聯(lián)、并聯(lián) 電容的并聯(lián) 電容并聯(lián)后，總的電容量增大；各個電容器所承受的電壓相等。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 21CCC5.技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器 步驟：（1）量程的選擇：把萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)，撥至歐姆擋（100或1K）量程。（2）調(diào)零 把萬用表的紅黑表筆相接，若表針不指向零，調(diào)節(jié) 旋鈕，使其指向零。（3）檢測

9、把萬用表的兩個表筆分別與電容器的兩個電極相接觸。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 5.技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器 若萬用表的指針向小電阻方向擺動，然后慢慢回擺至“”，說明電容器的質(zhì)量良好。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 5.技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器 若萬用表的指針向小電阻方向擺動，不能回擺至“”，而停在某一位置上，說明電容器有漏電現(xiàn)象。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電

10、路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 5.技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器 若萬用表的指針立即指到“0”位置上不回擺，說明電容器內(nèi)部已短路 。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 5.技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器技能訓(xùn)練：用萬用表檢測電容器 若萬用表的指針向始終停在 “”位置上不擺動，說明電容器內(nèi)部已斷路如圖所示。 。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路 1.電流與電壓的關(guān)系 2.電路的功率第三章第

11、三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路1.電流與電壓的關(guān)系 電路形式設(shè)加在電容器兩端的電壓為： 經(jīng)數(shù)學(xué)運算，證明流過電容器的電流為： 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu )90sin(mI)90sin(CUi00CmtttUuCmsin二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路 1.電流與電壓的關(guān)系 數(shù)量關(guān)系 在純電容電路中，電流和電壓的最大值及有效值與之間也符合歐姆定律 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流

12、電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu CUCUI1CCXUI CfcXC121 而CCmmXUI二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路 1.電流與電壓的關(guān)系 相位關(guān)系 純電容電路中，電流iC超前電壓uC900純電容電路電流與電壓波形圖、相量圖第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路CuCu 二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路 2.電路的功率（1）瞬時功率 純電容電路的瞬時功率pc隨時間也按正弦規(guī)律變化，其變化頻率是電壓、電流頻率的兩倍。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路

13、CuCu ttIUttIUiuPmcmmCmCCcossin)90sin(sin0tIsin2 U=sin2i I U21 =mcm 純電容電路瞬時功率波形圖純電容電路瞬時功率波形圖第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路 2.電路的功率（2）平均功率（有功功率）瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均功率等于零，即： 說明電容也是一個儲能元件，它在電路中不消耗電能，只與電源之間進行能量交換。 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路 0=PC二、純電容正弦交流電路

14、二、純電容正弦交流電路 2.電路的功率（3）無功功率無功功率大小等于瞬時功率的最大值，即： 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路 C2CC2cXU = X I=I U= Q二、純電容正弦交流電路二、純電容正弦交流電路例題第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路 的相量圖.(3)畫出電壓和電流 無功功率 (2)式;電流相量并寫出其解析 ) 的電源上。試求：(180F的電容器接在把一個C)V030sin(314t2220u 第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電

15、容和純電容交流電路 )120314sin(2： ：401000120905.540220610803141tuiCAC5.5i 1C XXUI電流的解析式電流初相位為電流有效值為解解:第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路第四節(jié)電容和純電容交流電路 圖3-47(3)畫出電壓和電流的相量圖, 如圖3-47第五節(jié)第五節(jié) 電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路一、電路形式第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 CLRuuuu.CLRUUUU第五節(jié)第五節(jié) 電阻、電感、電容串聯(lián)

16、正弦交流電路電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路二、電壓與電流之間的關(guān)系1.相位關(guān)系（1）當(dāng)XLXC，則ULUC，端電壓超前電流角，電路為電感性電路。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 （2）當(dāng)XLXC時，則ULUC，端電壓滯后電流角，電路為電容性電路。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 （3）當(dāng)XL=XC時，則UL=UC，端電壓與電流同相位，電路呈純阻性，該狀態(tài)又稱串聯(lián)諧振。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)

17、正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 2.數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系電壓三角形第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 22)UU(UUCLRZIXXRIUCL22)(2.數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系阻抗三角形感抗和容抗之差叫電抗，用X表示。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 22)(CLXXRZRXarctgRXXarctgCL第五節(jié)第五節(jié) 電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路三、電路的功率1.有功功率電阻消耗的功率為總

18、電路的有功功率，即平均功率。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 UIcos= IU=RI=PR22.無功功率無功功率總電路的無功功率為電感和電容上無功功率之差。第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 IU-IU= XI-XI=Q-Q=QCLC2L2CLUIsin= IU=)IU-(UXCL3.視在功率視在功率 電路中總電流與總電壓有效值的乘積叫電路的視在功功率。單位為VA視在功率、有功功率、無功功率組成功率三角形第三章第三章 正弦交流電路正

19、弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 UI=S3. 功率因數(shù)功率因數(shù) 有功功率與視在功功率之比稱為功率因數(shù)。由電壓 三角形、阻抗三角形、功率三角形為相似三角形可知：第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 ZRUURSP = cos例題：例題：第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 。電感和電容兩端的電壓,電阻(3) ；(2) ;電路中的電流大小(1) 求F32電容C445mHL，30R電阻50H

20、z,電源頻率為220V,U已知電,串聯(lián) 93例位差端電壓和電流之間的相電感路端電壓電路中解題：解題：第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 AZUIXXRzfcXfLXCLCL4 . 450220502)100140(2302)(210010325014. 32121140445. 05014. 3226所以（）先計算感抗，容抗和阻抗第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 電路呈電感性所以因為, 0,1 .5330100140CLCLXXarc

21、tgRXXarctg（）端電壓和電位之間的相位差是第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 VIXUVIXUVIRUCCLLR4401004 . 46161404 . 4132304 . 4（）電阻、電感和電容兩端的電壓分別是第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 、當(dāng)電路中，即，這時電路就為串聯(lián)電路。四、-串聯(lián)電路的二個特例第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路 電壓與電流的數(shù)值關(guān)系為ZIXRIUUULLR2222或ZUI 式中22LXRZ第三章第三章 正弦交流電路正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交流電路第五節(jié)電阻、電感、電容串聯(lián)正弦交