單相交流電路知識(shí)講義

知識(shí)點(diǎn)：技能點(diǎn)：任務(wù)一正弦交流電路的基本知識(shí)1.正弦交流電的瞬時(shí)值、最大值與有效值2.正弦交流電的周期、頻率和角頻率3.正弦交流電的初相角與相位差4.正弦交流電的相量表示法1.會(huì)使用信號(hào)發(fā)生器和示波器。2.認(rèn)識(shí)正弦交流電的四種表示形式及其相互轉(zhuǎn)換。3.會(huì)畫相量圖及作相量圖求相量的加減。任務(wù)展示

我們教室里的照明電路使用的是正弦交流電源，用萬用表測(cè)量的是正弦交流電的什么值呢？用示波器觀察到的單相正弦交流電的波形如圖3-1所示，這樣的電壓信號(hào)有哪些特點(diǎn)？怎樣表示？又如何描述？在工程上有沒有比波形圖更好的表示方法？圖3-1單相正弦交流電壓、電流波形

在前面討論的直流電路中，電動(dòng)勢(shì)、電流及電壓的大小和方向都不隨時(shí)間變化，這種恒定的電量稱為直流電。而交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓及電流的大小和方向都隨時(shí)間周期性變化。在實(shí)際生產(chǎn)和日常生活中廣泛使用的都是交流電。大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電，稱為正弦交流電。電動(dòng)勢(shì)、電壓及電流等的大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化的物理量統(tǒng)稱為正弦量。本任務(wù)就是探究正弦交流電的變化規(guī)律，找到它的特征要素和表示方法。任務(wù)分析實(shí)訓(xùn)5觀察單相正弦交流電的波形器材 1.雙蹤示波器1臺(tái)2.信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)目的 1.學(xué)會(huì)使用示波器，熟悉信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的單相正弦交流電信號(hào)，了解正弦交流電波形的特點(diǎn)2.會(huì)使用示波器測(cè)量單相正弦交流電，會(huì)看波形并求出正弦交流電的最大值（有效值）、頻率（周期）及初相角一、學(xué)習(xí)示波器的使用1.注意觀察示波器和信號(hào)發(fā)生器面板上各旋鈕的位置，給示波器和信號(hào)發(fā)生器接上電源2.調(diào)試示波器使屏幕出現(xiàn)機(jī)內(nèi)信號(hào)，即一個(gè)方波波形，體會(huì)調(diào)試幅度、頻率的變化,觀察峰-峰值和周期，并學(xué)會(huì)通過觀察波形,計(jì)算峰-峰值和周期的方法3.將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)端與示波器的輸入信號(hào)端連接調(diào)試信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)使之成為頻率為50Hz、幅值為12V的正弦波4.調(diào)試使示波器的屏幕出現(xiàn)三個(gè)周期的信號(hào)波形

實(shí)訓(xùn)過程任務(wù)實(shí)施二、觀察單相正弦交流電的波形1.用示波器觀察單相正弦交流電壓波形，畫出波形圖，在圖中標(biāo)出幅值、頻率2.求出其最大值（有效值）、頻率（周期）及初相角一、正弦交流電的三要素1.正弦交流電的瞬時(shí)值、最大值和有效值(1)瞬時(shí)值如圖3-1所示，正弦量在任一瞬間的值稱為瞬時(shí)值，用小寫字母表示，如電流。i電壓u和電動(dòng)勢(shì)e圖3-1單相正弦交流電壓、電流波形

相關(guān)知識(shí)(2)最大值(3)有效值

有效值的確定是根據(jù)交流電流和直流電流熱效應(yīng)相等的原則來規(guī)定的。假定在同一電阻上，在相等的時(shí)間內(nèi)分別通以正弦交流電流i和直流電流I，如果它們產(chǎn)生的總熱量相等，則這兩個(gè)電流量是等效的，則稱該直流電流I是該交流電流的有效值。理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)證明，正弦交流電壓的有效值為：

(3-1)正弦交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為：

(3-2)正弦交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為：(3-3)一般所講的正弦交流電壓或電流的大小，如交流電壓380V，都是指它的有效值。在交流電路中，用交流電壓表、電流表測(cè)得的數(shù)據(jù)以及電器銘牌上的標(biāo)注值均為有效值。2.周期、頻率和角頻率(1)周期正弦量變化一次所需的時(shí)間稱為周期T,單位是秒（s）。(2)頻率指單位時(shí)間內(nèi)正弦量變化的循環(huán)次數(shù)，用f表示，單位是赫茲(Hz)。頻率是周期的倒數(shù)，即(3-4)我國和大多數(shù)國家都采用50Hz作為電力標(biāo)準(zhǔn)頻率，有的國家（如日本、美國等）采用60Hz。在不同的應(yīng)用場合也使用著不同的頻率，如音頻是20Hz～20kHz，航空工業(yè)用的交流電是400Hz，無線電廣播的中波段頻率是535～1650kHz等。(3)角頻率表示正弦量在1s內(nèi)所變化的電角度，單位是弧度/秒（rad/s）。因?yàn)橐恢芷趦?nèi)正弦信號(hào)經(jīng)歷了2弧度，所以角頻率為:(3-5)我國工業(yè)和民用交流電源電壓的有效值為220V，頻率為50Hz，因而通常將這一交流電壓簡稱為工頻電壓，頻率稱為工頻。3.相位、初相角和相位差(1)相位例如：稱為正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量變化的過程。,（2）初相位當(dāng)時(shí)的相位角稱為初相位角或初相位，用表示。（3）相位差兩個(gè)同頻率正弦量的相位角之差，稱為相位差，用表示（與時(shí)間t無關(guān)）。設(shè),，則這兩個(gè)正弦量的相位差為：=(3-6)并規(guī)定用絕對(duì)值小于180°（或）的角度（或弧度）表示。當(dāng)＞0時(shí)，超前于，或滯后于，如圖3-2a所示。當(dāng)＝時(shí)，與為正交，如圖3-2b所示。當(dāng)＝0時(shí)，與為同相，如圖3-2c所示。當(dāng)＝時(shí)，與為反相，如圖3-2d所示。圖3-2相位關(guān)系波形圖二、正弦交流電的表示方法1.波形表示法如圖3-1所示。2.函數(shù)表示法3.相量表示法（旋轉(zhuǎn)矢量法）設(shè)一正弦量，波形如圖3-3b所示，圖3-3a是以直角坐標(biāo)系的O為原點(diǎn)，取有向線段OA的長度等于正弦量的最大值，它的初始位置與X軸正方向的夾角等于正弦量的初相角，并且以角頻率ω作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。由于這一一旋轉(zhuǎn)的的有向線線段具有正弦弦量的三三要素，，故可用用來表示示正弦量量。正弦弦量用有向線線段表示示，而有有向線段段又可以以用復(fù)數(shù)數(shù)表示，，所以正正弦量可可用復(fù)數(shù)數(shù)表示，，用復(fù)數(shù)數(shù)來表示示的正弦弦量稱為為相量，，為了和和一般的的復(fù)數(shù)相相區(qū)別，，規(guī)定正正弦量相相量用上上方加““?”的的大寫字字母來表表示。如如：正弦交流流電用相相量表示示后，正正弦交流流電路的的分析和和計(jì)算就就可以用用復(fù)數(shù)來來進(jìn)行，，直流電電路中介介紹過的的分析方方法、基基本定律律就可以以全部應(yīng)應(yīng)用到正正弦交流流電路中中，這種種方法就就是相量量法。a）矢量量圖b））波形圖圖圖3-3正正弦交交流電的的矢量圖圖和波形形圖4.相相量圖及及相量的的加、減減(1)作作相量量圖作出V的相量量圖如圖圖3-4所示。。圖3-4相相量圖圖3-5相相量的加加、減(2)相相量的加加、減兩相量相相加減時(shí)時(shí)，作出出相量圖圖，用平平行四邊邊形法則則進(jìn)行相相量合成成。例3-1已已知：V，V，求，并寫出出瞬時(shí)值值和表達(dá)式。。解：作出相量量圖如圖圖3-5所示。。由相量表表達(dá)式得得到瞬時(shí)時(shí)值：做一做任務(wù)二正正弦弦交流純純電阻、、純電感感、純電電容電路路知識(shí)點(diǎn)：1.純純電阻電電路電壓壓和電流流的關(guān)系系及其功功率2.純純電感電電路電壓壓和電流流的關(guān)系系及其功功率3.純純電容電電路電壓壓和電流流的關(guān)系系及其功功率技能點(diǎn)：1.會(huì)會(huì)計(jì)算純純電阻電電路、純純電感電電路和純純電容電電路中電電壓、電電流和功功率2.會(huì)會(huì)繪畫純純電阻電電路、純純電感電電路和純純電容電電路電壓壓、電流流的相量量圖任務(wù)展示：日常生活活中常見見的白熾熾燈、電電爐、電電烙鐵為為什么消消耗電能能？日光光燈為什什么在開開關(guān)閉合合后幾秒秒鐘燈管管才亮？？手機(jī)充充電器在在拔下的的瞬間為為什么電電源指示示燈并不不是馬上上熄滅？？這些負(fù)負(fù)載都有有什么特特點(diǎn)呢？？任務(wù)分析：白熾燈、、電爐、、電烙鐵鐵等元件件是耗能能元件，，它們消消耗電能能主要轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成光光能和熱熱能。日日光燈在在開關(guān)閉閉合后幾幾秒鐘燈燈管才亮亮，這是是因?yàn)槿杖展鉄綦婋娐分邪ㄒ粋€(gè)個(gè)由多匝匝線圈繞繞制而成成的鎮(zhèn)流流器，日日光燈的的啟動(dòng)過過程正是是利用了了鎮(zhèn)流器器線圈的的特性。。拔下充充電器的的瞬間電電源指示示燈沒有有馬上熄熄滅，是是因?yàn)槭质謾C(jī)充電電器電路路中含有有電容這這種蓄能能元件。。在分析交交流電路路時(shí)，通通常把各各種實(shí)際際的負(fù)載載看成是是電阻R、電感L、電容C三類理想想的單一一參數(shù)元元件的不不同組合合。若正正弦交流流電源的的負(fù)載只只包含其其中的一一種元件件，就把把這種線線性的單單一參數(shù)數(shù)電路稱稱為純電電路。純純電路有有純電阻阻電路、、純電感感電路和和純電容容電路三三種。本本任務(wù)就就是探究究三種純純電路的的電壓、、電流和和功率的的關(guān)系及及各種功功率的計(jì)計(jì)算。相關(guān)知識(shí)：一、純電電阻電路路交流電路路中若含含有的元元件只考考慮其電電阻性而而不須考考慮其電電磁性，，這類電電路叫純純電阻電電路，如如含有白白熾燈、、電爐、、電烙鐵鐵等的電電路。純純電阻電電路如圖圖3-6所示。。圖3－6純電電阻電路路1.純純電阻電電路電壓壓與電流流的相位位關(guān)系在正弦交交流電路路中，電電阻與電電壓、電電流的瞬瞬時(shí)值之之間的關(guān)關(guān)系服從從歐姆定定律。設(shè)設(shè)加在電電阻R上的正正弦交流流電壓瞬瞬時(shí)值為為，則通通過該該電阻阻的電電流瞬時(shí)值值為：：u與i的解析析式表表明：：在純純電阻阻電路路中，，u與i同頻率率、同同相位位，其其波形形圖和和相量量圖分分別如如圖3－7、3－8所示示。2．純純電阻阻電路路電壓壓與電電流的的大小小關(guān)系系由前述述i的解析析式可可得：：（3-7））式（3-7）中中Im、、分別為為純電電阻電電路中中電壓壓、電電流的的最大大值。。（3-8））式（3-8）中中I、U分別為為純電電阻電電路中中電壓壓、電電流的的有效效值。。這說明明，純純電阻阻電路路中電電壓與與電流流的最最大值值、有有效值值之間間也滿滿足歐歐姆定定律。。圖3－－7純純電阻阻電路路電壓壓、電電流的的波形形圖圖3－－8純純電阻阻電路路電壓壓、電電流相相量圖圖3．純純電阻阻電路路的功功率(1)瞬時(shí)功功率（3-9））上式中中pR0,說說明電電阻始始終在在消耗耗功率率，電電阻R是耗耗能元元件。。圖3－－9純純電阻阻電路路功率率曲線線圖(2)平均均功率率瞬時(shí)功功率在在一周周期內(nèi)內(nèi)的平平均值值，稱稱為平平均功功率，，又稱稱有功功功率率，用用大寫寫字母母“PR””表示示，單單位是是瓦（（W））。平平均功功率反反映了了電阻阻所消消耗功功率的的大小小。電壓、、電流流用有有效值值表示示時(shí)，，平均均功率率PR的的計(jì)算算與直直流電電路相相同，，即:（3-10）二、純電電感電路路由多匝導(dǎo)導(dǎo)線繞制制而成的的線圈就就是一個(gè)個(gè)電感元元件，如如圖3-10所所示。當(dāng)當(dāng)線圈輸輸入變化化的電流流后，通通過線圈圈的磁通通也發(fā)生生變化，，線圈中中就會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)，也叫叫自感電電動(dòng)勢(shì)。。電感產(chǎn)產(chǎn)生自感感電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的能力力與線圈圈自身所所用材料料、匝數(shù)數(shù)、幾何何形狀以以及線圈圈中的媒媒介質(zhì)等等因素有有關(guān)，這這些因素素的綜合合作用用用自感系系數(shù)L來描描述述。。圖3－－10線線圈圈由線線圈圈組組成成的的電電路路稱稱為為感感性性電電路路，，若若線線圈圈的的電電阻阻忽忽略略不不計(jì)計(jì)，，稱稱為為純純電電感感電電路路，，如如圖圖3-11所所示示。。3－－11純純電電感感電電路路1.感感抗抗純電電感感電電路路中中通通過過正正弦弦交交流流電電流流的的時(shí)時(shí)候候，，電電感感線線圈圈對(duì)對(duì)交交流流電電流流的的阻阻礙礙作作用用稱稱為為電電感感電電抗抗，，簡簡稱稱感感抗抗。感抗的單單位是歐歐姆()。感抗的表表達(dá)式為為：（3-11）上式中，，自感系系數(shù)L的國際單單位制是是亨利(H)，常用用的單位位還有毫毫亨(mH)、微微亨(H)，納亨(nH)等等，1mH=103H，1H=106H，1nH=109H。直流電頻頻率為零零，則，故電感感在直流流電路中中相當(dāng)于于短路。。頻率越越高，感感抗越大；頻頻率越低低，感抗抗越小。。因此電電感線圈圈具有““通直流流、阻交交流，通通低頻、、阻高頻頻”的性性質(zhì)，從從而被廣廣泛應(yīng)用用于電子子技術(shù)中中。如果線圈圈中不含含有導(dǎo)磁磁介質(zhì)，，則叫作作空心電電感或線線性電感感，線性性電感L在電路中中是一常常數(shù)，與與外加電電壓或通通電電流流無關(guān)。。如果線線圈中含含有導(dǎo)磁磁介質(zhì)時(shí)時(shí)，則電電感L將不是常常數(shù)，而而是與外外加電壓壓或通電電電流有有關(guān)的量量，這樣樣的電感感叫做非非線性電電感，例例如鐵心心電感。。2．純電電感電路路電流與與電壓的的相位關(guān)關(guān)系當(dāng)電感線線圈中通通過交流流電流其中產(chǎn)生生自感電電動(dòng)勢(shì)eL。電電流i、、電動(dòng)勢(shì)勢(shì)eL和電壓u取參考考方向一一致，三三者關(guān)系系由電磁磁感應(yīng)定定律確定定，即：：即u和i是同頻頻率的正正弦量。。其波形形圖和相相量圖分分別如圖圖3-12a、、b所示示。圖中中可直觀觀看到電電感電壓壓比電流流超前90(或/2)，或電感感電流比比電壓滯滯后90。a)波波形圖圖b)相相量圖圖3-12純純電感電電路電壓壓、電流流的波形形圖與相相量圖3.純純電感電電路電流流與電壓壓的大小小關(guān)系由u的解解析式可可得，則：（3-11）（3-12）4．純電電感電路路的功率率（1）瞬瞬時(shí)功率率p設(shè)純電感感電路中中通過交交流電流流，則那么：瞬時(shí)功率率的波形形圖如圖圖3-13所示示。圖3-13純純電感電電路瞬時(shí)時(shí)功率的的波形圖圖（2）平平均功率率（有功功功率））P由圖3-13可可看出:一個(gè)周周期內(nèi)的的平均功功率P=0，也就就是電感感元件上上只有能能量交換換而不耗耗能，電電感元件件為儲(chǔ)能能元件（3）無無功功功率QL為了衡量量電源與與電感元元件之間間能量交交換的規(guī)規(guī)模，引引入無功功功率的的概念。。把瞬時(shí)時(shí)功率的的最大值值叫做無無功功率率，用表示，單單位為乏乏爾（var））、千乏乏爾（kvar）。（3-13）三、純電電容電路路1.電電容器與與電容電路中只只含有電電容元件件，并且且其導(dǎo)線線電阻都都忽略的的這一類類電路是是純電容容電路，，如圖3-14所示。。圖3-14純純電容容電路圖3-15常見見電容器器兩塊彼此此靠近又又互相絕絕緣的導(dǎo)導(dǎo)體組成成的器件件就是電電容器，，有時(shí)候候也簡稱稱為電容容。電容容的用途途較廣，，是電子子、電力力領(lǐng)域中中不可缺缺少的電子元件件，主要用用于電源源濾波、、信號(hào)濾濾波、信信號(hào)耦合、諧振、隔直流流等電路路中。圖圖3-15所示示為幾種種常見電電容器。。電容量是是衡量電電容器儲(chǔ)儲(chǔ)存電荷荷能力大大小的一一個(gè)物理理量，簡簡稱電容容。其大大小與極極板面積積、形狀狀、極板板間的距距離和電電介質(zhì)有有關(guān)，通通常用符符號(hào)“C”表示。。即：(3-14)在國際單位位制里，電容容的單位位是法拉，簡稱法法（F）），常用用的電容容單位有有毫法(mF)、微法(μF)、納法法(nF)和皮皮法(pF)(皮法又又稱微微微法)等等，它們們的換算算關(guān)系是是：1mF=103F1μμF=106F1nF=109F1pF=1012F2.容容抗反映電容容對(duì)交流流電流阻阻礙作用用程度的的參數(shù)叫叫做容抗抗，用表示，容容抗的單位是歐歐姆()。即：（3-15）頻率越高高，容抗抗越小，，；頻率率越低，，容抗越越大。直直流電的的頻率，相當(dāng)于斷斷路。因因此，電電容器有有“通交交流、隔隔直流；；通高頻頻、阻低低頻”的的作用。。3．電容容電流與與電壓的的相位關(guān)關(guān)系如圖3-14所所示純電電容電路路中，設(shè)設(shè)，則電路路中的電電流為：：即i和u為同頻頻率的正正弦量，，其波形形圖和相相量圖分分別如圖圖3-16a、、b所示示。圖中中可直觀觀看到電電容電流流比電壓壓超前90(或/2)，或電容容電壓比比電流滯滯后90(或/2)。4.純純電容電電流與電電壓的大大小關(guān)系系由i的解解析式可可得：（3-16）（3-17）a)波波形圖圖b)相相量圖圖3-16純純電電容電路路電壓、、電流的的波形圖圖與相量量圖5．純電電容電路路的功率率（1）瞬瞬時(shí)功率率p設(shè)純電容容電路中中通過交交流電流流，則，那么：：瞬時(shí)功率率的波形形圖如圖圖3-17所示示。圖3-17純純電電容電路路瞬時(shí)功功率的波波形圖（2）平平均功率率（有功功功率））P由圖3-17可可看出:一個(gè)周周期內(nèi)的的平均功功率P=0，也就就是電容容元件上上只有能能量交換換而不耗耗能，電電容元件件為儲(chǔ)能能元件。。（3）無無功功率率QC為了衡量量電源與與電容元元件之間間能量交交換的規(guī)規(guī)模，引引入無功功功率的的概念。。把瞬時(shí)時(shí)功率的的最大值值叫做無無功功率率，用QC表示示，單位位為乏爾爾（var）、、千乏爾爾（kvar））。（3-18）四、純純電阻阻、純純電感感、純純電容容電路路的比比較表3-2純純電阻阻、純純電感感、純純電容容電路路的比比較1.例例3-2如如圖圖3-6所所示的的純電電阻電電路中中，已已知R=22，u=220sin(314t+45)V做一做（1））寫出出電流流的瞬瞬時(shí)值值表達(dá)達(dá)式；；（2））畫出出電壓壓、電電流的的相量量圖；；（3））求電電阻消消耗的的功率率。圖3-20例例3-4相相量圖圖任務(wù)三三RL串聯(lián)電電路1.基基爾爾霍夫夫定律律的相相量形形式2.RL串聯(lián)電電路模模型及及電流流、電電壓、、阻抗抗、功功率的的關(guān)系系3.RL串聯(lián)電電路的的幅頻頻特性性和相相頻特特性4.功功率率因數(shù)數(shù)1.會(huì)會(huì)計(jì)計(jì)算RL串聯(lián)電電路電電壓、、電流流和功功率2.了了解解RL串聯(lián)電電路的的應(yīng)用用及功功率因因數(shù)在在生產(chǎn)產(chǎn)中的的意義義知識(shí)點(diǎn)：技能點(diǎn)：變壓器器和電電動(dòng)機(jī)機(jī)在工工業(yè)生生產(chǎn)中中應(yīng)用用廣泛泛，如如圖3-21所所示。。它們們的繞繞組部部分都都包含含有多多匝線線圈。。通常常工作作一段段時(shí)間間后，，變壓壓器和和電動(dòng)動(dòng)機(jī)就就會(huì)有有發(fā)熱熱現(xiàn)象象，如如何解解釋這這一現(xiàn)現(xiàn)象呢呢？繞制變變壓器器和電電動(dòng)機(jī)機(jī)的繞繞組的的導(dǎo)線線較長長時(shí)，，電阻阻將較較大，，其值值就不不可忽忽略，，變壓壓器和和電動(dòng)動(dòng)機(jī)工工作時(shí)時(shí)就會(huì)會(huì)有發(fā)發(fā)熱現(xiàn)現(xiàn)象。。此時(shí)時(shí)變壓壓器和和電動(dòng)動(dòng)機(jī)的的繞組組就等等效成成了RL串聯(lián)電電路。。本任任務(wù)就就是研研究正正弦交交流電電下的的RL串聯(lián)聯(lián)電路路的工工作特特性。。任務(wù)展示任務(wù)分析一、基基爾霍霍夫定定律的的相量量形式式1．基基爾霍霍夫電電流定定律（（KCL）的相量量形式式在正弦弦交流流電路路中，，任一一時(shí)刻刻、任任一節(jié)節(jié)點(diǎn)，，所有有匯集集于該該節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的支支路電電流相相量代代數(shù)和和為零零。其表達(dá)達(dá)式為為:在應(yīng)用用式（（3-19）列列寫KCL方程時(shí)時(shí)，一一般流流入節(jié)節(jié)點(diǎn)的的電流流取““+”號(hào)號(hào)，流流出節(jié)節(jié)點(diǎn)的的電流流取““-”號(hào)號(hào)。(3-19)2．基爾霍霍夫電電壓定定律（（KVL）的相量量形式式其表達(dá)達(dá)式為為:在應(yīng)用用式（（3-20）列列寫KVL方程程時(shí)，，一般般與回回路繞繞行方方向相相同的的電壓壓取““＋＋”號(hào)號(hào)，相相反的的電壓壓取““－－””號(hào)。。(3-20)在正弦交交流電電流電電路中中，沿沿任一一回路路繞行行一周周，各各元件件電壓壓相量量的代代數(shù)和和為零零。二、電電路模模型RL串串聯(lián)電電路的的電路路模型型如圖圖3-22所示示。相關(guān)知識(shí)三、分分析電電路1.RL串聯(lián)電電路的的電流流、電電壓與與阻抗抗的關(guān)關(guān)系（1））電壓壓三角角形在圖圖3-22所所示示電電路路中中，，設(shè)設(shè)電電流流為為參參考考相相量量，，即即根據(jù)據(jù)基基爾爾霍霍夫夫電電流流定定律律的的相相量量形形式式，，則則：：(3-21)圖3-23電電壓三三角形形（2））阻抗抗三角角形由式(3-22)可可知：：圖3-24阻阻抗三三角形形2.幅幅頻頻特性性和相相頻特特性圖3-25幅頻頻特性性曲線線3.RL串聯(lián)聯(lián)電路路的功功率在RL串聯(lián)聯(lián)電路路中，，既有有耗能能元件件R，，又有有儲(chǔ)能能元件件L，，故電電路中中既有有有功功功率率，又又有無無功功功率。。（3））視在在功率率電源輸輸出的的總電電壓與與總電電流的的乘積積稱為為視在在功率率。視視在功功率為為電源源提供供的總總功率率，符符號(hào)是是S，，單位位是伏伏安（（V··A）），即即：(3-27)視在功率包包含有功功功率和無功功功率兩部部分，三者者的關(guān)系構(gòu)構(gòu)成功率三三角形，如圖3-27所示。。圖3-27功率三三角形由功率三角角形的關(guān)系系可知：(3-28)RC串聯(lián)電電路1.RC串聯(lián)電路路分析作出電壓三三角形、阻阻抗三角形形、功率三三角形如圖圖3-29所示。拓展知識(shí)2.RC串聯(lián)電路路幅頻特性性、相頻特特性圖3-30RC串串聯(lián)電路幅幅頻特性曲曲線做一做任務(wù)四日日光燈電路路及功率因因數(shù)的提高高1.日光光燈電路的的組成2.日光光燈的工作作原理3．提高功功率因數(shù)的的意義和方方法1.會(huì)安安裝日光燈燈電路2.會(huì)測(cè)測(cè)量交流電電壓、電流流教室里的照照明電路，，通常都是是日光燈電電路，同學(xué)學(xué)們天天都都能看見，，但大家是是否了解日日光燈電路路的組成及及主要部件件的作用呢呢？如何安安裝日光燈燈才能正常常工作？知識(shí)點(diǎn)：技能點(diǎn)：任務(wù)展示生產(chǎn)實(shí)踐中中感性負(fù)載載很多，如如變壓器、、電動(dòng)機(jī)都都是感性負(fù)負(fù)載，日光光燈電路也也屬于感性性負(fù)載。當(dāng)當(dāng)負(fù)載的端端電壓一定定時(shí)，輸送送一定功率率情況下，，功率因數(shù)數(shù)越低，輸輸電線路的的電流就越越大，引起起線路上的的壓降也越越大，從而而導(dǎo)致電能能損耗增加加，輸電效效率降低，，電源利用用率降低。。本任務(wù)，，就是了解解日光燈電電路的組成成及主要部部件的作用用，學(xué)會(huì)安安裝日光燈燈電路，探探究如何提提高日光燈燈電路的功功率因數(shù)。。實(shí)訓(xùn)6安安裝日光光燈電路及及測(cè)量電路路中的電壓壓、電流實(shí)訓(xùn)器材1.日日光燈燈燈管1支支、燈管管支座1個(gè)2.鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器、、起輝器器各1個(gè)個(gè)，電電容器2個(gè)3.MF-47型型萬萬用用表表、、交交流流電電流流表表、、電電度度表表、、數(shù)數(shù)字字功功率率鉗鉗表表各各1個(gè)個(gè)4.閘閘刀刀開開關(guān)關(guān)、、熔熔斷斷器器、、漏漏電電保保護(hù)護(hù)器器、、單單聯(lián)聯(lián)開開關(guān)關(guān)各各1個(gè)個(gè)實(shí)訓(xùn)目的的1.了了解解日日光光燈燈的的工工作作原原理理，，學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)日日光光燈燈的的安安裝裝方方法法。。2.掌掌握握提提高高功功率率因因數(shù)數(shù)的的方方法法，，理理解解提提高高功功率率因因數(shù)數(shù)的的意意義義。。3.熟熟悉悉交流流儀表表的使使用方方法。。任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)過程一、日日光燈燈電路路的安安裝1.用用萬萬用表表檢測(cè)測(cè)各元元件的的好好好。2.在在照照明電電路板板上按按圖3-32所所示布布置和和正確確安裝裝各元元件。。3.按按圖圖3-32正確確完成成各元元件之之間的的接線線。4.用用萬萬用表表檢查查所安安裝線線路是是否正正確。。5.經(jīng)經(jīng)老師師檢查查合格格后通通電試試驗(yàn)，，觀察察日光光燈電電路的的工作作情況況圖3-32日日光光燈電電路二、測(cè)測(cè)量日日光燈燈電路路1.在在圖圖3-32日日光燈燈電路路中添添畫所所要并并聯(lián)的的電容容器。。2.用用鉗鉗表測(cè)測(cè)量電電流，，萬用用表測(cè)測(cè)量電電壓，，其中中UR為兩兩燈管管兩端端的電電壓，，UL為鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器器兩端端的電電壓，，U為為電源源兩端端的電電壓，，把測(cè)測(cè)量值值填入入下表表中。。3.將將并并聯(lián)電電容支支路接接入，，經(jīng)老老師檢檢查合合格后后通電電試驗(yàn)驗(yàn)，如如步驟驟2測(cè)測(cè)量，，記錄錄測(cè)量量數(shù)據(jù)據(jù)，體體會(huì)提提高功功率因因數(shù)數(shù)的的方法法。三、注注意事事項(xiàng)注意安安全用用電，，線路路接好好后，，須經(jīng)經(jīng)指導(dǎo)導(dǎo)教師師檢查查無誤誤后，，再接接通電電源。。一、日日光燈燈電路路的組組成日光燈燈電路路主要要由日日光燈燈管、、鎮(zhèn)流流器、、起輝輝器組組成，，電路路圖如如圖所所示。。1．日日光燈燈管日光燈燈管是是一支支細(xì)長長的玻玻璃管管，其其內(nèi)壁壁涂有有一層層熒光光粉薄薄膜，，在日日光燈燈管的的兩端端裝有有鎢絲絲，鎢鎢絲上上涂有有受熱熱后易易發(fā)射射電子子的氧氧化物物。日日光燈燈管內(nèi)內(nèi)抽成成真空空后，，充有有一定定量的的惰性性氣體體和少少量的的汞氣氣（水水銀蒸蒸氣））。惰惰性氣氣體有有利于于日光光燈的的啟動(dòng)動(dòng)，并并延長長燈管管的使使用壽壽命；；水銀銀蒸氣氣作為為主要要的導(dǎo)導(dǎo)電材材料，，在放放電時(shí)時(shí)產(chǎn)生生紫外外線激激發(fā)日日光燈燈管內(nèi)內(nèi)壁的的熒光光粉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為可見見光。。2．起起輝器器起輝器器主要要由輝輝光放放電管管和電電容器器組成成，其其內(nèi)部部結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖圖所示示。輝輝光放放電管管內(nèi)部部的倒倒U形形雙金金屬片片（動(dòng)動(dòng)觸片片）是是由兩兩種熱熱膨脹脹系數(shù)數(shù)不同同的金金屬片片組成成。通通常情情況下下，動(dòng)動(dòng)觸片片和靜靜觸片片是分分開的的。小小容量量的電電容器器主要要是為為了避避免起起輝器器動(dòng)、、靜觸觸片斷斷開時(shí)時(shí)產(chǎn)生生火花花燒壞壞觸片片。相關(guān)知識(shí)3．鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器器鎮(zhèn)流器器是一一個(gè)帶帶有鐵鐵心的的電感感線圈圈。它它與起起輝器器配合合產(chǎn)生生瞬間間高電電壓使使日光光燈管管導(dǎo)通通，激激發(fā)熒熒光粉粉發(fā)光光，還還可以以限制制和穩(wěn)穩(wěn)定電電路的的工作作電流流。二、日日光燈燈的工工作原原理燈絲因因通過過電流流而發(fā)發(fā)熱，，從而而使燈燈絲上上的氧氧化物物發(fā)射射電子子。與與此同同時(shí)，，輝光光放電電管內(nèi)內(nèi)部的的動(dòng)觸觸片與與靜觸觸片接接通時(shí)時(shí)，觸觸片間間電壓壓為零零，輝輝光放放電立立即停停止，，動(dòng)觸觸片冷冷卻收收縮而而脫離離靜觸觸片，，導(dǎo)致致鎮(zhèn)流流器中中的電電流突突然減減小為為零。。于是是，鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器器產(chǎn)生生的自自感電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)與電電源電電壓串串聯(lián)疊疊加于于燈管管兩端端，迫迫使燈燈管內(nèi)內(nèi)惰性性氣體體分子子電離離而產(chǎn)產(chǎn)生弧弧光放放電，，日光光燈管管內(nèi)溫溫度逐逐漸升升高，，水銀銀蒸氣氣游離離，并并猛烈烈地撞撞擊惰惰性氣氣體分分子而而放電電，同同時(shí)輻輻射出出不可可見的的紫外外線激激發(fā)燈燈管內(nèi)內(nèi)壁的的熒光光粉而而發(fā)出出近似似熒光光的可可見光光。日日光燈燈管發(fā)發(fā)光后后，其其兩端端的電電壓不不足以以使起起輝器器輝光光放電電，這這時(shí)，，交流流電源源、鎮(zhèn)鎮(zhèn)流器器與日日光燈燈管串串聯(lián)構(gòu)構(gòu)成一一個(gè)電電流通通路，，從而而保證證日光光燈的的正常常工作作。如圖所所示，，在日日光燈燈電路路接通通電源源后，，電源源電壓壓全部部加在在起輝輝器兩兩端，，從而而使輝輝光放放電管管內(nèi)部部的動(dòng)動(dòng)觸片片與靜靜觸片片之間間產(chǎn)生生輝光光放電電，輝輝光放放電產(chǎn)產(chǎn)生的的熱量量使動(dòng)動(dòng)觸片片受熱熱膨脹脹趨向向伸直直，與與靜觸觸片接接通。。于是是，日日光燈燈管兩兩端的的燈絲絲、輝輝光放放電管管內(nèi)部部的觸觸片、、鎮(zhèn)流流器構(gòu)構(gòu)成一一個(gè)回回路。。三、提提高功功率因因數(shù)的的意義義和方方法1.功功率率因數(shù)數(shù)低的的不良良后果果（1））降低低了供供電設(shè)設(shè)備的的利用用率（2））增加加了供供電設(shè)設(shè)備和和線路路的損損耗2.提提高高功率率因數(shù)數(shù)的意意義（1））提高高電路路的功功率因因數(shù)可可以提提高供供電設(shè)設(shè)備的的利用用率。。（2））提高高電路路的功功率因因數(shù)可可以減減少供供電設(shè)設(shè)備和和輸出出線路路的功功率損損耗。。3.提提高高功率率因數(shù)數(shù)的方方法（1））合理理選用用電器器設(shè)備備及其其運(yùn)行行方式式a.合理理選用電動(dòng)動(dòng)機(jī)，使電電動(dòng)機(jī)的容容量與被拖拖動(dòng)的負(fù)載載相匹配。。b.合理理選用變壓壓器，使變變壓器的容容量與用電電器的視在在功率相匹匹配。c.對(duì)負(fù)負(fù)載有變化化但經(jīng)常處處于相對(duì)輕輕載運(yùn)行狀狀態(tài)的電動(dòng)動(dòng)機(jī)（正常常運(yùn)行為ΔΔ形接線）），重載時(shí)時(shí)用Δ形聯(lián)聯(lián)結(jié)方式，，輕載時(shí)用用Y形聯(lián)結(jié)結(jié)方式，同同時(shí)采用自自動(dòng)切換的的控制方式式。（2）在感性性負(fù)載上并并聯(lián)電容器器一般在感性性負(fù)載上并并聯(lián)電容器器，采用就就地補(bǔ)償無無功，從而而減少電源源與負(fù)載進(jìn)進(jìn)行能量交交換，提高高功率因數(shù)數(shù)。例3-6某某日光光燈實(shí)際功功率為20W，接入入電源電壓壓U=220V，f=50Hz的電電路中，為為提高功率率因數(shù)在日日光燈兩端端并接一電電容C，其其簡化電路路如圖3-35a所所示，為使使功率因數(shù)數(shù)從0.6提高到0.8需要要并接一個(gè)個(gè)多大的電電容C？做一做任務(wù)五RLC串串聯(lián)諧振電電路1.產(chǎn)生生諧振的條條件2.諧振振的特征1.諧振振頻率的計(jì)計(jì)算2.諧振振電路的應(yīng)應(yīng)用在電視機(jī)、、電腦互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)等高度度普及的今今天，仍有有無數(shù)廣播播聽眾，利利用各種各各樣的收音音機(jī)，每天天在收聽著著新聞廣播播、時(shí)事報(bào)報(bào)道、股市市信息行情情、知識(shí)講講座等等，，那么，收收音機(jī)是怎怎樣選擇到到不同電臺(tái)臺(tái)的節(jié)目呢呢？收音機(jī)選擇擇不同電臺(tái)臺(tái)的過程稱稱為調(diào)諧。。收音機(jī)的的天線接收收到許多不不同頻率的的已調(diào)波，，由于電磁磁感應(yīng)的作作用，將其其轉(zhuǎn)變成相相應(yīng)頻率的的感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)。收音音機(jī)的輸入入回路其實(shí)實(shí)是諧振電電路，當(dāng)電電路諧振時(shí)時(shí)使得信號(hào)號(hào)電平最高高，衰耗最最小，經(jīng)放放大后輸出出聲音最大大，就抑制制了噪聲，，要收聽的的電臺(tái)就被被選出來了了。本任務(wù)務(wù)就是討論論RLC電路產(chǎn)生諧諧振的條件件及特點(diǎn)。。知識(shí)點(diǎn)：技能點(diǎn)：任務(wù)展示任務(wù)分析實(shí)訓(xùn)訓(xùn)7認(rèn)認(rèn)知知RLC串串聯(lián)聯(lián)諧諧振振電電路路實(shí)訓(xùn)器材材1.信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器1臺(tái)臺(tái)，，鉗鉗表表和和萬萬用用表表各各1臺(tái)臺(tái)（（或或交交流流電電壓壓表表2臺(tái)臺(tái)、、電電流流表表1臺(tái)臺(tái)））2.白白熾熾燈燈、、電電感感器器、、電電容容器器、、開開關(guān)關(guān)各各1只只3.導(dǎo)導(dǎo)線線若若干干實(shí)訓(xùn)目的的1.認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)RLC串串聯(lián)聯(lián)電電路路發(fā)發(fā)生生諧諧振振的的條條件件