《電工基礎(chǔ)（第二版）》 課件 模塊五　單相交流電路

模塊五單相交流電路219課題四純電容交流電路課題二純電阻交流電路課題一交流電的基本概念課題三純電感交流電路課題五RLC串聯(lián)電路課題一交流電的基本概念221學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解正弦交流電的產(chǎn)生和特點。2.理解正弦交流電的有效值、頻率、初相位及相位差的概念。3.掌握正弦交流電的三種表示方法。222223交流電的應(yīng)用一、交流電的概念交流電與直流電的根本區(qū)別是直流電的方向不隨時間的變化而變化，交流電的方向則隨時間的變化而變化。電源只有一個交變電動勢的交流電稱為單相交流電。下面以示波器顯示的不同波形為例做一比較。如圖

a所示為某直流電源的電壓波形，其大小和方向都不隨時間變化，是穩(wěn)恒直流電。224225直流電和交流電波形a）穩(wěn)恒直流電b）正弦交流電c）示波器掃描電路的鋸齒波信號d）計算機中的方波信號226如上圖

b所示為某信號發(fā)生器輸出的信號，其大小和方向都按正弦規(guī)律變化，所以稱為正弦交流電。實際應(yīng)用的交流電并不僅限于正弦交流電，如上圖c所示鋸齒波信號、如上圖d所示方波信號等，它們都是周期性非正弦量。周期性非正弦量可以認(rèn)為是一系列正弦交流電疊加合成的結(jié)果，所以正弦交流電是研究周期性非正弦量的基礎(chǔ)。二、正弦交流電的產(chǎn)生交流電可以由交流發(fā)電機提供，也可由振蕩器產(chǎn)生。交流發(fā)電機主要是提供電能，振蕩器主要是產(chǎn)生各種交流信號。如圖a和圖b所示為一種實驗用簡易交流發(fā)電機的實物模型和原理圖，如圖c所示為其轉(zhuǎn)子線圈的截面圖。當(dāng)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，由于導(dǎo)線切割磁感線，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其過程如圖所示。用示波器觀察波形可知，線圈中產(chǎn)生的是正弦交流電。227228實驗用簡易交流發(fā)電機a）實物模型b）原理圖c）轉(zhuǎn)子線圈的截面圖正弦交流電的產(chǎn)生過程在上圖c中，以一匝線圈為例，將磁極間的磁場看作勻強磁場，設(shè)線圈在磁場中以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，沒有感應(yīng)電動勢，稱此平面為中性面，如圖中OO′所示。設(shè)磁感應(yīng)強度為B，磁場中線圈切割磁感線的一邊長度為l，平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度為ωt，這時，其單側(cè)線圈切割磁感線的線速度v與磁感線的夾角也為ωt，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e′=Blvsinωt。所以整個線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=2Blvsinωt2292Blv為感應(yīng)電動勢的最大值，設(shè)為Em，則e=Emsinωt上式為正弦交流電動勢的瞬時值表達(dá)式，也稱解析式。若從線圈平面與中性面成一夾角φ0時開始計時，則公式為e=Emsin（ωt+φ0）正弦交流電壓、電流的表達(dá)式分別為u=Umsin（ωt+φ0）i=Imsin（ωt+φ0）230三、表征正弦交流電的物理量1.周期、頻率和角頻率正弦交流電波形如圖所示。（1）周期正弦交流電每重復(fù)變化一次所需的時間稱為周期，用符號T表示，單位是秒（s）。如圖所示正弦交流電的周期為0.02s。231正弦交流電波形（2）頻率正弦交流電在1s內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)稱為頻率，用符號f表示，單位是赫茲（Hz）。根據(jù)定義可知，周期和頻率互為倒數(shù)，即我國和多數(shù)國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz（習(xí)慣上稱為工頻），少數(shù)國家采用60Hz的頻率。232（3）角頻率正弦交流電每秒內(nèi)變化的電角度（每重復(fù)變化一次所對應(yīng)的電角度為2π，即360°）稱為角頻率，用符號ω表示，單位是弧度/秒（rad/s）。角頻率與周期、頻率的關(guān)系為例如，50Hz所對應(yīng)的角頻率是100πrad/s，即約314rad/s。引入角頻率ω后，相應(yīng)正弦交流電波形的橫坐標(biāo)也就用ωt表示。2332.最大值、有效值和平均值（1）最大值正弦交流電在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大瞬時值稱為正弦交流電的最大值（又稱峰值、幅值）。最大值用大寫字母加下標(biāo)m表示，如Em、Um、Im。從正弦交流電的反向最大值到正向最大值稱為峰-峰值，用UP-P表示。顯然，正弦交流電的峰-峰值等于最大值的2倍，如圖所示。在示波器上讀取正弦交流電的峰-峰值較為方便，這樣不必確定零點即可知正弦交流電的最大值。測得電壓峰-峰值后，由UP-P=2Um即可得234235正弦交流電的最大值和峰-峰值（2）有效值交流電的大小是隨時間變化的，那么，當(dāng)我們研究交流電的功率時，應(yīng)該用什么來表示交流電的平均效果呢?可設(shè)計如下實驗：取兩只完全相同的電水壺，裝入溫度、質(zhì)量相同的水，如圖所示。電水壺分別接通交流電和穩(wěn)恒直流電，如果兩壺水在相同的時間內(nèi)被燒開，說明它們產(chǎn)生的熱效應(yīng)是相同的。此時，這一穩(wěn)恒直流電的數(shù)值就稱為該交流電的有效值。236交流電的有效值為了使有效值的概念更為準(zhǔn)確，對交流電的有效值是以一個周期來定義的：讓交流電和穩(wěn)恒直流電分別通過大小相同的電阻，如果在交流電的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個穩(wěn)恒直流電的電壓是U，電流是I，就把U、I稱為相應(yīng)交流電的有效值。有效值用大寫字母表示，如E、U、I。正弦交流電的有效值和最大值之間有如下關(guān)系：237（3）平均值在討論電路的輸出電壓等問題時，有時還要使用平均值。由于正弦交流電取一個周期時平均值為零，所以規(guī)定半個周期的平均值為正弦交流電的平均值，如圖所示。238正弦交流量的平均值用半個周期的平均值表示正弦交流電動勢、電壓和電流的平均值分別用符號Ep、Up、Ip表示。平均值與最大值之間的關(guān)系是有效值與平均值之間的關(guān)系是2393.相位與相位差（1）相位在正弦交流電動勢瞬時值表達(dá)式e=Emsin（ωt+φ0）中，（ωt+φ0）表示正弦量隨時間變化的電角度，稱為相位角，也稱相位或相角，它反映了交流電變化的進程。式中，φ0為正弦量在t=0時的相位，稱為初相位，也稱初相角或初相。240交流電的初相可以為正，也可以為負(fù)。若t=0時正弦量的瞬時值為正，則初相為正，如圖a所示；若t=0時正弦量的瞬時值為負(fù)，則初相為負(fù)，如圖b所示。初相通常用不大于180°的角來表示。241相位的正負(fù)a）初相為正b）初相為負(fù)（2）相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號φ表示，即φ=（ωt+φ01）-（ωt+φ02）=φ01-φ02如果交流電e1比另一個交流電e2

提前達(dá)到零值或最大值（即φ>0），則稱e1超前e2，或稱e2滯后e1；若兩個交流電同時達(dá)到零值或最大值，即兩者的初相位相等，則稱它們同相位，簡稱同相；若一個交流電達(dá)到正的最大值時，另一個交流電同時達(dá)到負(fù)的最大值，即它們的初相位相差180°，則稱它們反相位，簡稱反相；若兩個正弦交流電的相位差φ=90°，則稱它們正交。相應(yīng)波形如圖所示。242243兩個同頻率交流電的相位關(guān)系a）超前和滯后b）同相c）反相d）正交從波形圖上觀察兩個正弦量的相位差，可以選它們的最大值（或零值）來觀察，沿時間軸正方向看，先出現(xiàn)最大值（或零值）的正弦量超前，后出現(xiàn)的滯后。習(xí)慣上相位差的取值范圍是-180°<φ≤180°。若計算結(jié)果φ=φ01-φ02>180°或φ=φ01-φ02≤-180°，應(yīng)取360°±φ作為相位差，并改變相關(guān)描述，以滿足取值范圍要求。244綜上所述，正弦交流電的最大值反映了正弦交流電的變化范圍，角頻率反映了正弦交流電的變化快慢，初相位反映了正弦交流電的起始狀態(tài)。它們是表征正弦交流電的三個重要物理量。知道了這三個量就可以唯一確定一個交流電，寫出其瞬時值的表達(dá)式，因此常把最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。245四、正弦交流電的相量圖表示法在對正弦交流電路進行較為復(fù)雜的分析計算時，常會遇到兩個相同頻率的正弦量相加減的情況。246兩個正弦交流電壓求和和波形圖、解析式一樣，相量圖也是正弦量的一種表示方法。其畫法如下：1.確定參考方向，一般以直角坐標(biāo)系X軸正方向為參考方向。2.作一有向線段，其長度對應(yīng)正弦量的有效值，與參考方向的夾角為正弦量的初相。若初相為正，則用從參考方向逆時針旋轉(zhuǎn)得出的角度來表示；若初相為負(fù)，則用從參考方向順時針旋轉(zhuǎn)得出的角度來表示。247如圖所示就是u1=3

sin（314t+30°）V對應(yīng)的相量圖。正弦量都可以用這樣一個長度對應(yīng)有效值、與參考方向夾角對應(yīng)初相的有向線段來表示，這個量稱為相量，一般用

等符號來表示。相量也可以用代數(shù)形式表達(dá)各物理量之間的關(guān)系，如

兩個相量的和可表示為

，但應(yīng)注意此時并不能直接用有效值進行代數(shù)運算，而應(yīng)采用平行四邊形法則等幾何方法，或復(fù)數(shù)運算等代數(shù)方法。248相量圖將相同頻率的幾個正弦量的相量畫在同一個圖中，就可以采用平行四邊形法則來進行它們的加減運算了，如圖所示。249相量求和使用平行四邊形法則求

的方法是，

為鄰邊、長度為邊長作一平行四邊形，以

的交點為起點、其對角的頂點為終點作一有向線段，所得相量即為二者的相量和。相量和的長度表示正弦量和的有效值，相量和與X軸正方向的夾角即為正弦量和的初相，角頻率不變。使用平行四邊形法則求

時，可將

反向延長相等長度，得到

，按上述方法求

。250如上圖所示，用u1和u2的相量圖可以很方便地求出u1+u2的瞬時值表達(dá)式。由于

夾角恰好為90°，有于是可得u=u1+u2的三要素為：U=5Vω=314rad/sφu=φ1-φ=30°-53°=-23°所以u=5

sin（314t-23°）V。251課題二純電阻交流電路252學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握純電阻交流電路中電流與電壓的數(shù)量關(guān)系和相位關(guān)系。2.理解純電阻交流電路中瞬時功率和平均功率的概念。253一個交流電路中，如果在所有元件中只考慮電阻的作用，其他作用可以忽略不計，則可將其近似地看成是純電阻交流電路。如鹵鎢燈電路、工業(yè)電阻爐電路等都可近似地看成純電阻交流電路。254純電阻交流電路應(yīng)用實例a）鹵鎢燈b）工業(yè)電阻爐一、電流與電壓的數(shù)量關(guān)系電壓與電流成正比（與電源頻率無關(guān)），比值等于電阻的阻值。電壓有效值與電流有效值服從歐姆定律，即將上式兩邊同乘以

，可得即這表明，純電阻交流電路中，電流與電壓最大值之間也滿足歐姆定律。255二、電流、電壓間相位關(guān)系如圖a所示，將低頻信號發(fā)生器的輸出電壓接入示波器的CH-1通道，在位置2處使用電流探頭接入示波器的CH-2通道（需在示波器進行探頭類型設(shè)置），可以看到它們的相位相同，相位差為零，如圖b所示。256觀察電流和電壓的相位關(guān)系a）實驗接線圖b）電流和電壓相位相同設(shè)加在電阻兩端的電壓為則任一瞬間通過電阻的電流i為上式表明，在正弦交流電壓的作用下，電阻中通過的電流也是一個同頻率的正弦交流電流，且與加在電阻兩端的電壓同相位。如圖b、c分別給出了電流、電壓的相量圖和波形圖。257258純電阻交流電路a）電路圖b）電壓、電流相量圖c）電壓、電流波形圖d）瞬時功率波形圖三、功率在任一瞬間，電阻中電流瞬時值與同一瞬間的電阻兩端電壓的瞬時值的乘積，稱為電阻獲取的瞬時功率，用pR表示，即瞬時功率的波形圖如上圖d所示。由于電流和電壓同相，所以pR在任一瞬間的數(shù)值都大于或等于零，這就說明電阻總是要消耗功率，因此，電阻是一種耗能元件。259由于瞬時功率時刻變動，不便計算，通常用電阻在交流電一個周期內(nèi)消耗的功率的平均值來表示功率的大小，叫作平均功率。平均功率又稱有功功率，用P表示，單位是瓦（W）。電壓、電流用有效值表示時，平均功率P的計算與直流電路相同，即純電阻交流電路中：（1）電流與電壓同相。（2）電壓與電流的最大值、有效值和瞬時值之間，都符合歐姆定律。（3）電阻是耗能元件，其平均功率等于電阻兩端電壓有效值與電流有效值的乘積。260課題三純電感交流電路261學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電感器的結(jié)構(gòu)和類型，理解電感的概念。2.了解感抗的概念及影響感抗大小的因素。3.掌握純電感交流電路中電流與電壓的數(shù)量關(guān)系和相位關(guān)系。4.理解純電感交流電路中瞬時功率、平均功率和無功功率的概念。262一、電感器1.電感器的結(jié)構(gòu)、類型和符號電感器的基本結(jié)構(gòu)是用銅導(dǎo)線繞成的圓筒狀線圈。線圈的內(nèi)腔有些是空的，有些有鐵芯或鐵氧體芯，加入鐵芯或鐵氧體芯的目的是把磁感線更緊密地約束在電感器的周圍，最終更有效地發(fā)揮其功能。電感器的種類繁多，外形和電路符號也有所不同，常用電感器的類型和符號見下表。263264常用電感器的類型和符號265常用電感器的類型和符號2.電感器的主要參數(shù)（1）電感電感器抗拒電流變化的能力可以用電感（即自感系數(shù)）來描述，它反映了電流以1A/s的變化速率通過電感器時，所能產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。（2）品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)也稱Q值，是衡量電感器儲存能量損耗率的一個物理量。Q值越高，電感器儲存的能量損耗率越低，效率越高。品質(zhì)因數(shù)的高低與電感器的直流電阻、線圈圈數(shù)、線圈骨架、內(nèi)芯材料以及工作頻率等有關(guān)，具體關(guān)系如下：式中ω———交流電角頻率；

L———電感，與線圈圈數(shù)、線圈骨架和內(nèi)芯材料等有關(guān)；

R———電感器的直流電阻。2663.感抗電感線圈對直流電和交流電的阻礙作用是不同的。對于直流電，起阻礙作用的只是線圈的電阻；對于交流電，除了線圈的電阻外電感也起阻礙作用。電感對交流電的阻礙作用稱為感抗，用XL表示，感抗的單位也是歐姆（Ω）。頻率越高，電流越小，可見交流電的頻率越高，線圈的感抗越大；自感系數(shù)越大，電流越小，感抗就越大。感抗的計算式為XL=ωL=2πfL在直流情況下，f=0，因此感抗也為零。可知電感對直流電流沒有阻礙作用。267二、電流與電壓的數(shù)量關(guān)系設(shè)電流i為參考正弦量，則電壓uL的瞬時值表達(dá)式為電壓和電流的波形圖如圖c所示。由圖可見，在i由零增加的瞬間，電流變化率

最大，電壓uL的值也最大，隨著電流的增加，電流變化率逐漸減小，電壓uL的值也逐漸減小。當(dāng)i達(dá)到最大值時，電流變化率

為零。其余可類推。結(jié)果表明，電壓比電流超前90°，即電流比電壓滯后90°。268269純電感交流電路a）電路圖b）電壓、電流相量圖c）電壓、電流波形圖d）瞬時功率波形圖四、功率將上圖c中uL和i波形的同一瞬間數(shù)值逐點相乘，便可得到上圖d所示的瞬時功率波形圖。由圖可見，瞬時功率在一個周期內(nèi)，有時為正值，有時為負(fù)值。瞬時功率為正值，說明電感從電源吸收能量轉(zhuǎn)換為磁場能儲存起來；瞬時功率為負(fù)值，說明電感又將磁場能轉(zhuǎn)換為電能返還給電源。瞬時功率在一個周期內(nèi)吸收的能量與釋放的能量相等，平均功率為零。也就是說，純電感交流電路不消耗能量，電感是一種儲能元件。270不同的電感與電源轉(zhuǎn)換能量的多少也不同，通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉(zhuǎn)換能量的規(guī)模，稱為無功功率，用QL表示，單位是乏（var）。其計算式為如圖所示分別為配電柜上的有功功率表和無功功率表。271功率表a）有功功率表b）無功功率表純電感交流電路中：（1）電感對交流電的阻礙作用用感抗表示，感抗XL=ωL=2πfL。（2）電流與電壓的最大值及有效值之間符合歐姆定律。（3）電壓超前電流90°，電壓uL與電流的變化率

成正比。（4）電感是儲能元件，它不消耗電能。純電感交流電路的有功功率為零，無功功率等于電壓有效值與電流有效值的乘積。272課題四純電容交流電路273學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電容器的結(jié)構(gòu)和類型，理解電容的概念。2.了解容抗的概念及容抗大小與頻率的關(guān)系。3.掌握純電容交流電路中電流與電壓的數(shù)量關(guān)系和相位關(guān)系。4.理解純電容交流電路中有功功率、無功功率和視在功率的概念。274一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號電容器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，兩個相互絕緣又靠得很近的導(dǎo)體就組成了一個電容器。這兩個導(dǎo)體稱為電容器的兩個極板，中間的絕緣材料稱為電容器的介質(zhì)。例如，如圖所示紙介電容器，就是在兩塊鋁箔或錫箔之間插入紙介質(zhì)，卷繞成圓柱形而構(gòu)成的。275276電容器的基本結(jié)構(gòu)紙介電容器常用電容器的類型和符號見下表。277常用電容器的類型和符號278常用電容器的類型和符號279常用電容器的類型和符號2.電容器的主要參數(shù)（1）電容量電容量是指電容器儲存電荷的能力，簡稱電容，如圖所示，它在數(shù)值上等于電容器在單位電壓作用下所儲存的電荷量，即式中，電容的單位是法拉（F），常用的單位有微法（μF）和皮法（pF）。Q、U的單位分別為C、V。280電容量定義示意圖平行板電容器是最常見的電容器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。如果把如圖所示的紙介電容器展開，可以看出其實它也是平行板電容器，之所以要卷繞成圓柱形是為了盡可能增大兩塊極板的面積。281平行板電容器的結(jié)構(gòu)紙介電容器電容是電容器的固有屬性，它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質(zhì)的特性有關(guān)，而與外加電壓的大小、電容器帶電多少等外部條件無關(guān)。設(shè)平行板電容器極板正對面積為S，兩極板間的距離為d，則平行板電容器的電容可按下式計算：282式中，S、d、C的單位分別是m2、m、F。其中，ε稱為極板間電介質(zhì)的介電常數(shù)，是電介質(zhì)自身的一個特性參數(shù)，單位是F/m。真空的介電常數(shù)ε0≈8.86×10-12F/m，某種電介質(zhì)的介電常數(shù)ε與ε0之比稱為該電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，用εr表示，空氣的相對介電常數(shù)約為1，石蠟、油、云母等，不僅相對介電常數(shù)εr較大，作為電容器的電介質(zhì)可顯著增大電容，而且能做成很小的極板間隔，因而應(yīng)用很廣，通常都是把紙浸入石蠟或油中使用。283（2）額定電壓電容器的額定電壓（也稱耐壓）是指在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，可以連續(xù)加在電容器上而不損壞電容器的最大直流電壓或交流電壓的有效值。它也是電容器的一個重要參數(shù)，常用的固定電容器的耐壓有10、16、25、35、50、63、100、250、500V等。2843.電容器的充電和放電（1）電容器的充電電容器的充電過程如圖所示，當(dāng)開關(guān)S置于1端時，電源通過電阻R對電容器C開始充電。起初，充電電流iC較大，為iC=，但隨著電容器C兩端電荷的不斷積累，形成的電壓uC越來越高，它阻礙了電源對電容器的充電，使充電電流越來越小，直至為零，這時電容器兩端的電壓達(dá)到了最大值E。285286電容器的充電過程a）電容器充電b）充電電壓曲線c）充電電流曲線（2）電容器的放電電容器的放電過程如圖所示，當(dāng)電容器兩端充足電后，若將開關(guān)S置于2端，電容器將通過電阻R開始放電。起初放電電流

iC很大，為

iC=-，但隨著電容器C兩端電荷的不斷減少，電壓uC越來越低，放電電流越來越小，直至為零，這時電容器兩端的電壓也為零。287電容器的放電過程a）電容器放電b）放電電壓曲線c）放電電流曲線電容器充放電達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時間與R和C的大小有關(guān)。通常用R和C的乘積來描述，稱為

RC電路的時間常數(shù)，用τ表示，即τ=RC時間常數(shù)的單位為s。τ越大，充電越慢，放電也越慢。2884.容抗把電容器接到交流電源上，如果電容器的電阻和分布電感可以忽略不計，就可以把這種電路近似地看成是純電容交流電路。接5V直流電源時，燈泡HL1正常發(fā)光；燈泡HL2瞬間微亮，隨即熄滅，說明直流電不能通過電容。接5V、1kHz交流電源時，兩只燈泡都亮，說明交流電能通過電容。與電阻在電流通過時對電流有阻礙作用相似，電容在電流通過時對電流也有阻礙作用。電容對電流的阻礙作用稱為容抗，用XC表示，容抗的單位也是歐姆（Ω）。289電容量越大，燈泡越亮，可見電容器的電容量越大，容抗越??；頻率越高，燈泡越亮，可見交流電的頻率越高，電容器的容抗越小。容抗的計算式為在直流情況下，f=0，XC→∞，正是由于電容器對直流電的容抗太大了，所以直流電不能通過。290二、電流與電壓的數(shù)量關(guān)系在純電容交流電路中，電流與電壓成正比，與容抗成反比，即這就是純電容交流電路歐姆定律的表達(dá)式。291三、電流與電壓的相位關(guān)系設(shè)電流i為參考正弦量，則電壓uC和電流i之間存在以下關(guān)系：純電容交流電路中，電壓與電流的波形圖如圖c所示。由圖可見，在uC從零增加的瞬間，電壓變化率最大，電流i的值也最大，隨著電壓的增加，電壓變化率逐漸減小。當(dāng)uC

達(dá)到最大值時，電壓變化率為零，電流i也變?yōu)榱恪Ｆ溆嗫深愅?。結(jié)果表明，電壓滯后電流90°，即電流超前電壓90°。292293純電容交流電路a）電路圖b）電壓、電流相量圖c）電壓、電流波形圖d）瞬時功率波形圖四、功率將上圖c中uC和i波形的同一瞬間數(shù)值逐點相乘，便可得到上圖d所示的瞬時功率波形圖。與純電感交流電路的分析方法相同，可知電容也是儲能元件。瞬時功率為正值，說明電容從電源吸收能量轉(zhuǎn)換為電場能儲存起來；瞬時功率為負(fù)值，說明電容又將電場能轉(zhuǎn)換為電能返還給電源。純電容交流電路的平均功率為零，說明純電容交流電路不消耗能量。純電容交流電路的無功功率為294純電容交流電路中：（1）電容對交流電的阻礙作用用容抗表示，容抗（2）電流與電壓的最大值及有效值之間符合歐姆定律。（3）電壓滯后電流90°，電流i與電壓的變化率成正比。（4）電容是儲能元件，它不消耗電能。純電容交流電路的有功功率為零，無功功率等于電壓有效值與電流有效值的乘積。295課題五RLC串聯(lián)電路296學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解交流電路中電抗、阻抗和阻抗角的概念。2.了解RLC串聯(lián)電路中電壓與電流之間的關(guān)系。3.理解視在功率和功率因數(shù)的概念。4.了解RLC串聯(lián)諧振電路的特點及應(yīng)用。297一、電壓與電流的關(guān)系RLC串聯(lián)電路的總電壓瞬時值等于多個元件上電壓瞬時值之和，即u=uR+uL+uC對應(yīng)的相量關(guān)系為由于uR、uL和uC的相位不同，所以總電壓的有效值不等于各個元件上電壓有效值之和。以電流

為參考相量，畫出相量圖，如圖所示。298299RLC串聯(lián)電路相量圖a）UL>UC，φ>0b）UL<UC，φ<0c）UL=UC，