電工電子技術(shù)與技能課件：正弦交流電及其基本電路

單相交流電路

正弦交流電及其基本電路正弦交流電的功率計算

RLC串、并聯(lián)電路及熒光燈電路

單相交流電路正弦交流電及其基本電路正弦交流電及其基本電路

1.了解交流發(fā)電機的工作過程2.掌握正弦交流電的基本物理量及相互關系【學習目標】

【能力目標】

1.學會正弦交流電的三種表示方法及相互轉(zhuǎn)化2.能夠安裝簡單的正弦交流電路

正弦交流電及其基本電路【知識探究】

人們使用的電可分為兩種：一種是直流電，這種電大小和方向都不隨時間變化（例如干電池、蓄電池燈）；另一種是交流電，這種電的大小和方向都會隨著時間變化。如圖3-1所示。圖3-1

常見交流電正弦交流電具有以下優(yōu)點：1)可以通過變壓器變電壓，便于電能的輸送、分配，以滿足不同用電戶的要求。2）交流電機比相同功率的直流電機構(gòu)造簡單、造價低、便于維護、維修。3）交流電可以通過整流裝置，將交流電變換為所需的直流電。（二）正弦交流電的產(chǎn)生

將單匝線圈abcd放置在勻強磁場中，把線圈的兩根引線分別接到與線圈一起轉(zhuǎn)動的兩個銅環(huán)上，銅環(huán)通過電刷與外電路聯(lián)接。當線圈abcd在外力作用下，在勻強磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，線圈的ab邊和cd邊作切割磁力線運動，線圈中產(chǎn)生感應電動勢。如果外電路是閉合的，閉合回路中將產(chǎn)生感應電流。ad和bc邊的運動不切割磁力線，不產(chǎn)生感應電流。圖3-2簡單交流發(fā)電機模型線圈以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。設在起始時刻，線圈平面與中性面的夾角為，t時刻線圈平面與中性面夾角為叫，從圖中可以看出，cd邊運動速度v與磁力線方向的夾角也是叫，設cd邊的長度為L，磁場的磁感應強度為B，則由于邊作切割磁力線運動所產(chǎn)生的感應電動勢為線圈的截面圖如下同理．a(chǎn)b邊產(chǎn)生的感應電動勢為由于這兩個感應電動勢是串聯(lián)的，所以整個線圈產(chǎn)生的感應電動勢為稱為電動勢的最大值，也稱為振幅外加負載形成閉合回路時，就會產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的電壓和電流，分別為1.表征正弦交流電的物理量二、正弦交流電的三要素頻率（角頻率、周期）有效值（最大值）相位、初相位、相位差三要素例3-1．正弦交流電壓，求電壓的有效值U、頻率f和最大值Um。解：二、正弦交流電的三要素頻率（或角頻率、周期）最大值（或有效值）初相位（1）反映正弦交流電的特征變化快慢變化幅度起始狀態(tài)反映正弦交流電的（2）在我國的電力系統(tǒng)中，我國工業(yè)交流電的標準頻率為50Hz，簡稱為工頻，周期是0.02s。三要素的意義三、正弦交流電的表示方法

1.三角函數(shù)表示法正弦交流電動勢、電壓和電流的函數(shù)表示式分別是

三、正弦交流電的表示方法

2.波形圖表示法波形圖

u＝Umsin(ωt＋φ0)用波形圖表示如下三、正弦交流電的表示方法

3.旋轉(zhuǎn)相量表示法相量表示法

長度等于正弦量的有效值;與X軸正方向的夾角等于正弦量的初相位;旋轉(zhuǎn)相量的符號為有效值符號上加一圓點。幾個同頻率的正弦量可以畫在同一矢量圖中，判斷其相位關系時，可把幾個正弦量一起逆時針旋轉(zhuǎn)，在前者為超前。正弦量用矢量表示后，同頻率正弦量的運算可以轉(zhuǎn)化為矢量的運算，同頻率正弦量的矢量相加應采用平行四邊形法則。

四、典型正弦交流電路在交流電路中，只含有電阻，而沒有電感和電容的電路叫純電阻電路，如圖所示。在日常生活中使用的白熾燈、電烙鐵和電爐等電器組成的電路均可以看作純電阻電路。1．純電阻電路設電阻兩端的電壓為則：交流電路中，電阻端電壓和流過它的電流符合歐姆定律四、典型正弦交流電路在純電阻電路中，流過電阻的電流與端電壓同純電阻電壓與電流的相位關系

四、典型正弦交流電路2．純電感電路在交流電路中，如果用電感線圈作負載，且這些線圈的內(nèi)阻忽略不計，那么這個電路稱為純電感電路如圖所示。四、典型正弦交流電路感抗：電感對交流電的阻礙作用。記為XL，單位是

對于交流電，頻率越高，則XL越大；頻率越低，則XL越小。對直流電，由于f=0，則XL=0，電感相當于短路。因此，電感線圈有“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”的特性。四、典型正弦交流電路在純電感電路中，電流與電壓數(shù)值關系交流電路中，純電感端電壓和流過它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律

，但瞬時值之間不符合歐姆定律

四、典型正弦交流電路純電感電路中，電壓超前電流90度設電感線圈中通過的電流為

則：純電感電路中電壓與電流的相位關系

四、典型正弦交流電路在交流電路中，如果只用電容器做負載，且可以忽略介質(zhì)的損耗時，那么這個電路就叫做純電容電路。2．純電容電路四、典型正弦交流電路容抗：電容對交流電的阻礙作用，記為Xc，單位是對于交流電，頻率越高，XC就越?。环粗?，頻率越低，XC就越大。對于直流電來說，由于f=0，XC

=∞，可視為斷路。因此，電容器有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性。四、典型正弦交流電路純電容電路中，電流與電壓數(shù)值關系交流電路中，純電容端電壓和流過它的電流有效值、最大值之間符合歐姆定律

，但瞬時值之間不符合歐姆定律

四、典型正弦交流電路純電容電路，電流超前電壓90度，設電容端電壓為則：純電容電路中電壓與電流的相位關系

四、典型正弦交流電路正弦交流電及其基本電路

【課堂小結(jié)】1.交流電的大小和方向都會隨著時間變化。2.頻率（或周期、角頻率）、最大值（或有效值）