單一元件交流電路

1、13.2 單一元件交流電路單一元件交流電路【本節(jié)目標本節(jié)目標】了解單一元件交流電路中的電壓電流關系了解單一元件交流電路中的電壓電流關系理解感抗、容抗、有功功率、無功功率概念理解感抗、容抗、有功功率、無功功率概念會分析單一元件交流電路會分析單一元件交流電路1. 電阻元件（1）電阻元件上的電壓、電流關系 iR u電流、電壓的瞬時值表達式Rui 相量圖tIisin m設IRURIU mm或tUtRIusinsin mm則000IRURURUI相量關系式UI（2）電阻元件上的功率關系 sin()sin()mmiItu Utmm2sinsinsinmmpu iUtItUIt1)瞬時功率 p瞬時功率用小寫

2、！瞬時功率用小寫！則uituip0uiRRURIUIP222UPR【例】電路中只有電阻R=2，正弦電壓u=10sin(314t-600)V,試完成（1）寫出通過電阻的電流瞬時值表達式（2）電阻消耗的功率。2)平均功率 P (有功功率)公式：定義：瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值， 稱為平均功率或有功功率。解：2(/2)mUR2(10/2)25()2W0010sin(31460 )5sin(31460 )( )2ttA答：通過電阻的電流瞬時值表達式是5sin(314t-600），電阻消耗的功率是25W。3. 電感元件1）電感器 電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁芯、鐵芯上繞制成的一組串

3、聯(lián)的同軸線匝。LL帶磁芯或鐵芯的帶磁芯或鐵芯的電感器電感器2）電感量 電感量也稱自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應能力的一個物理量。a 線圈匝數(shù)；b 繞制方式；c 有無鐵芯或磁芯影響影響因素因素 電感量用L表示，基本單位是H(亨利)3611010HmHH特點特點 a 通直流，阻交流； b 通低頻，阻高頻 電感對交流電的這種阻礙作用稱為電感抗，簡稱感抗。用電感對交流電的這種阻礙作用稱為電感抗，簡稱感抗。用X XL L表示，單位是表示，單位是。2LXLfL(1) 瞬時值關系在電感元件兩端加正弦電壓瞬時值關系在電感元件兩端加正弦電壓u時，所產(chǎn)生的電時，所產(chǎn)生的電流流i也為同頻率的正弦量，從而會在電感元

4、件中產(chǎn)生自感電動也為同頻率的正弦量，從而會在電感元件中產(chǎn)生自感電動勢勢eL，因線圈電阻忽略不計，故外加電壓，因線圈電阻忽略不計，故外加電壓u與線圈中的自感電與線圈中的自感電動勢相平衡。即動勢相平衡。即 u=eL 根據(jù)電磁感應定律根據(jù)電磁感應定律純電感電路純電感電路LuLeLiLIUEuit 在純電感電路中，在純電感電路中，電流的有效值與電電流的有效值與電壓的有效值成正比，壓的有效值成正比，與感抗成反比與感抗成反比2LUUUIXLfL(2) 有效值關系有效值關系(3) 相量關系相量關系 電感上的電壓電感上的電壓u u和電流和電流i i是一個同頻率的正弦量，是一個同頻率的正弦量，并且并且電流電流i

5、 i在相位上比電壓在相位上比電壓u u滯后滯后90900 0。uit2 2 電路的功率電路的功率puip說明：說明： （1 1） p0 p0，電感線圈吸取電能，并以磁能的方式，電感線圈吸取電能，并以磁能的方式儲存起來儲存起來 （2 2） p0 p0，電感線圈把儲存的磁能轉(zhuǎn)換為電能，電感線圈把儲存的磁能轉(zhuǎn)換為電能，還給電路還給電路 為和有功功率相區(qū)別，無功功率的單位定義為乏爾Var。0P電感元件不耗能！ 電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量交換始終在進行，這種電能和磁場能之間交換的規(guī)?？捎脕砗饬?。即：L2LL2LXUXIUIQ2LXfL【例】在電壓為220V、工頻50Hz的電力網(wǎng)內(nèi)，接入電感

6、L=0.127H、而電阻可忽略不計的電感線圈。試求電感線圈的感抗、電感線圈中電流的有效值及無功功率。解：LUIX2205.5( )40A2 3.14 50 0.12740( )答：電感線圈的感抗是40、電感線圈中電流的有效值是5.5A，無功功率為1210var。2LLUQX22201210(var)40純電容電路純電容電路1)電容器電容器由兩塊金屬板及兩極板中間的絕緣介質(zhì)（電介質(zhì)）構成。用字母C表示。分類a 有機介質(zhì)電容器（紙、有機薄膜）b 無機介質(zhì)電容器（云母、瓷，玻璃）c 空氣介質(zhì)電容器d 電解電容器電容器的用途和性能取決于其所用的電解質(zhì)材料。廣泛應用于電動機啟動，儲能元件，提高功率因數(shù)等

7、。2)電容 （1 1）電容是表征電容器容納電荷本領的物理量，）電容是表征電容器容納電荷本領的物理量，用字母用字母C C表示，單位是表示，單位是F F（法拉）。（法拉）。 （2 2）電容的大小與極板間的介電常數(shù)）電容的大小與極板間的介電常數(shù)，電容極，電容極板的正對面積板的正對面積S S，電容極板的距離，電容極板的距離d d有關。有關。4SCkd即：（k為靜電力常量） （3 3）電容器極板上儲存的電量）電容器極板上儲存的電量q q與外加電壓與外加電壓u u和電和電容容C C成正比。成正比。C=qqCuu或即： （4 4）a a 并聯(lián)電容的總電容等于各個電容之和。并聯(lián)電容的總電容等于各個電容之和。1

8、2nCCCC即： b b 串聯(lián)電容的總電容的倒數(shù)等于各個電容串聯(lián)電容的總電容的倒數(shù)等于各個電容的倒數(shù)之和。的倒數(shù)之和。121111nCCCC即：3)電容器的容抗電容器的導電原理電容器的導電原理正弦交流電的電壓和電流的大小、方向是變化的，正弦交流電的電壓和電流的大小、方向是變化的，使得電容器極板上的電荷也隨之變化，電荷的變化使得電容器極板上的電荷也隨之變化，電荷的變化形成了電流。形成了電流。quiCtt即： 電容對交流電的阻礙作用，稱為容抗，用電容對交流電的阻礙作用，稱為容抗，用X XC C表示。表示。112CXCfC即：對直流電路，對直流電路，f=0, f=0, X XC C+ +U US S

9、+ +q q- -q qE E純電容電路純電容電路 電容上的電壓電容上的電壓u u和電流和電流i i是一個同頻率的正弦量，并且電壓是一個同頻率的正弦量，并且電壓u u在在相位上比相位上比電流電流i i滯后滯后90900 0。 C C u u i iC CU UIC(1) (1) 瞬時值關系瞬時值關系(2) (2) 有效值關系有效值關系(3) (3) 相量關系相量關系 在純電容電路中，電流的有效值與電壓的有效值在純電容電路中，電流的有效值與電壓的有效值成正比，與容抗成反比成正比，與容抗成反比2112CUUUIfCUXCfC即：2 2 電路的功率電路的功率0P電容元件不耗能，是一個儲能元件電容元件不耗能，是一個儲能元件 電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量電感元件雖然不耗能，但它與電源之間的能量交換始終在進行交換始終在進行2CCUQX單位是單位是varvar112CXCfC【例例】將將C=38.5C=38.5F F的電容器接到的電容器接到U=220VU=220V的工頻電的工頻電源上，求源上，求X XC