正弦交流電基本概念

1、 正弦交流電基本概念正弦交流電基本概念 電的種類大致分為哪三種，日常家庭用電最多電的種類大致分為哪三種，日常家庭用電最多是哪一種？是哪一種？(a)直流電直流電 (b)交流電交流電 (c)脈沖電脈沖電圖圖1 電流波形圖電流波形圖 直流電和交流電有什么區(qū)別？直流電：電壓、電流、電動(dòng)勢的大小是不隨時(shí)間改變的，從廣義上說，只要方向不隨時(shí)間變化的電壓、電流、電動(dòng)勢都稱為直流電。 交流電：凡是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓、電流或電動(dòng)勢都叫做正弦交流電。 正弦電壓與電流在正弦電源激勵(lì)下，電路中電壓和電流均按正弦規(guī)律變化，這樣的電路稱為正弦交流電路。正弦電壓或電流其大小與方向均隨時(shí)間而周期性變化，如右圖所示。

2、RUi(b)正半周(b)正半周 RUi(c)負(fù)半周(c)負(fù)半周 u(i)t(a)(a)正弦波形正弦波形 v正弦波的特征表現(xiàn)在變化的快慢、大小及初始值三個(gè)方面，因此，正弦交流電包含三個(gè)要素，即頻率、幅值和初相位。 描述正弦量變化快慢的幾種方法： 1.周期T：變化一周所需的時(shí)間（單位：秒、毫秒）正弦交流電三要素之一正弦交流電三要素之一 頻率、周期、角頻率頻率、周期、角頻率3.角頻率：每秒變化的弧度（單位：弧度/秒）2.頻率f： 每秒變化的次數(shù)（單位：赫茲、千赫茲it TTf1=fT22 =相互間關(guān)系： 瞬時(shí)值：描述任一瞬間的電壓、電流、電動(dòng)勢值，稱為瞬時(shí)值，用小寫字母表示。 最大值：交流電壓、電流

3、、電動(dòng)勢順勢中的最大數(shù)值，稱為最大值，以大寫字母帶下標(biāo)m(max)表示。 有效值：如果交流電和直流電分別通過同一電阻，兩者在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能相等，即產(chǎn)生的熱量相等時(shí)，則此直流電的數(shù)值叫做交流電的有效值。正弦交流電三要素之一正弦交流電三要素之一 頻率、周期、角頻率頻率、周期、角頻率=tIim sin為正弦電流的最大值mI* 用儀表測得的交流電壓、電流值，就是被測物理量的有效值。標(biāo)準(zhǔn)電壓220V，也是指供電電壓的有效值。最大值表示方法電量名稱必須大寫,下標(biāo)加m交流電的正弦函數(shù)表達(dá)式如下交流電的正弦函數(shù)表達(dá)式如下i為正弦電流的瞬時(shí)值，必須用小寫字母表示。： t t = 0 = 0 時(shí)的相位，稱為

4、初相位或初相角。時(shí)的相位，稱為初相位或初相角。it ）（t：正弦波的相位角或相位。正弦波的相位角或相位。正弦交流電三要素之三正弦交流電三要素之三 相位、初相和相位差相位、初相和相位差=tIi sin2初相位初相位 ：給出了觀察正弦波的起點(diǎn)或參考點(diǎn)：給出了觀察正弦波的起點(diǎn)或參考點(diǎn) 1212 =tt 兩個(gè)兩個(gè)同頻率同頻率正弦量間的相位相比較正弦量間的相位相比較( (初相位差初相位差) ) 222111 sin sin=tIitIimm122i1i ti當(dāng) =(=( 1 1 2 2) ) 0 0 時(shí)，稱時(shí)，稱 i i1 1 與與 i i2 2 越前越前 角；角；當(dāng) =(=( 1 1 2 2) ) 0

5、 0 時(shí)，稱時(shí)，稱 i i1 1 與與 i i2 2 滯后滯后 角；角；當(dāng) =(=( 1 1 2 2) ) = 0= 0 時(shí)，稱時(shí)，稱 i i1 1 與與 i i2 2 同相同相。例題：例 1 某正弦電壓的有效值U=220V，初相u=30；某正弦電流的有效值I=10A，初相i=-60。它們的頻率均為50Hz。試分別寫出電壓和電流的瞬時(shí)值表達(dá)式，并畫出它們的波形。解：電壓的最大值為電壓的最大值為 電流的最大值電流的最大值 電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為：電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為：)ft2sin(310)tsin(Uuuum=V)30t314sin(310= A)60t

6、314sin(1 .14)tsin(Iiim=圖圖2 例例1的波形的波形 電壓與電流的相位差為電壓與電流的相位差為 = = u u- - i i=90=90 。兩個(gè)同頻率正弦量的相位差等。兩個(gè)同頻率正弦量的相位差等于它們的初相差于它們的初相差 若若0 0，表明，表明 u ui i，則，則u u比比i i先到達(dá)正（或負(fù)）先到達(dá)正（或負(fù)）最大值，也先到零點(diǎn)，稱最大值，也先到零點(diǎn)，稱u u超前超前于于i i一個(gè)相位角一個(gè)相位角 ，或者說，或者說i i滯后于滯后于u u一個(gè)相位角一個(gè)相位角 ，如圖，如圖2 2所示；所示；)t(u=)(it 若若 =0=0，表明，表明 u u= i i，則，則u u與與i i同時(shí)到達(dá)正（或負(fù)）同時(shí)到達(dá)正（或負(fù)）最大值，也同時(shí)達(dá)到零，我們稱它們是同相位，最大值，也同時(shí)達(dá)到零，我們稱它們是同相位，簡稱簡稱同相同相，如圖，如圖3 3 （a a）所示；）所示； 若若 = 180180 ，則稱它們的相位相反，簡稱，則稱它們的相位相反，簡稱反相反相，如圖如圖3 3（b b）所示；）所示； 若若0 0，表明