《電工技術(shù)基礎(chǔ)》雙語(yǔ)課件 項(xiàng)目2正弦交流電路的測(cè)試分析任務(wù)1

白熾燈電路元件參數(shù)的測(cè)試分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目2任務(wù)1任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)正弦交流電路的測(cè)試分析2TaskintroductionLearningobjectivesWorktasksKnowledgelinksPracticethinkingTestandAnalysisofSineAlternatingCurrentCircuitsTestandAnalysisofIncandescentLampCircuitComponentParameters學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解正弦交流電的概念。23掌握使用交流電壓表、交流電流表、功率表測(cè)量交流電路及分析交流電路。能夠分析電阻、電容、電感等元件在交流電路中的阻抗性質(zhì)。返回4學(xué)會(huì)分析、計(jì)算元件參數(shù)。1.Understandtheconceptofalternatingcurrentsinewave.2.MastertheuseofACvoltmeters,ACammeters,andpowermeterstomeasureACcircuitsandanalyzeACcircuits.3.Capableofanalyzingtheimpedancepropertiesofcomponentssuchasresistors,capacitors,andinductorsinACcircuits.4.Learntoanalyzeandcalculatecomponentparameters.知識(shí)鏈接---2.1交流電基本概念與交流電的運(yùn)算1．正弦量概念ConceptofaSineQuantity2.1.1正弦交流電路基本概念返回隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流（電壓、電動(dòng)勢(shì)）統(tǒng)稱為正弦電量，或稱為正弦交流電，有時(shí)又簡(jiǎn)稱為交流電（AC）。幅值（也稱為振幅或者最大值）、角頻率、初相位為正弦量的三要素。Theamplitude(alsoknownasthemagnitudeorpeakvalue),angularfrequency,andinitialphasearethethreeelementsofasinusoidalquantity.BasicconceptsofsinusoidalACcircuits2．周期、頻率、角頻率Period,frequency,angularfrequency2.1.1正弦交流電路基本概念返回周期指正弦電量變化一周所需的時(shí)間，用大寫(xiě)字母T表示，單位為秒（s）。Theperiodreferstothetimerequiredforasinewavetocompleteonefullcycleofvariation,denotedbythecapitalletterT,andtheunitisseconds(s).頻率指正弦電量單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，用小寫(xiě)字母f表示，單位為赫茲（Hz），頻率和周期互為倒數(shù)。Frequencyreferstothenumberoftimesasinusoidalquantityrepeatsitsvariationoveraunitoftime.角頻率，它表示在單位時(shí)間內(nèi)正弦電量變化的弧度數(shù)，它是反映正弦電量變化快慢的物理量，其單位是弧度/秒（rad/s）。Angularfrequency,whichrepresentsthenumberofradiansofchangeinasinusoidalquantityperunitoftime,isaphysicalquantitythatreflectstherateofchangeofthesinusoidalquantity.Itsunitisradianspersecond(rad/s).BasicconceptsofsinusoidalACcircuits3．相位、初相位、相位差2.1.1正弦交流電路基本概念返回把正弦電量在任意瞬間的電角度（

）稱為相位。正弦電量在任意瞬間的變化狀態(tài)是由該瞬間的電角度決定的。Thephaseofasinusoidalelectricalquantityatanyinstantisdefinedastheelectricalangle.Thestateofchangeofasinusoidalelectricalquantityatanyinstantisdeterminedbytheelectricalangleatthatinstant.當(dāng)t=0時(shí)，相位角為ψ，稱為初相位，簡(jiǎn)稱初相。Whent=0,thephaseangleisψ,whichiscalledtheinitialphase,orsimplytheinitialphase.相位差就是兩個(gè)同頻率的正弦量的相位之差，用字母φ表示。Phasedifferenceisthedifferenceinphasebetweentwosinusoidalquantitiesofthesamefrequency,denotedbytheletterφ.BasicconceptsofsinusoidalACcircuits3．相位、初相位、相位差

Phase,initialphase,phasedifference2.1.1正弦交流電路基本概念返回【例題】?jī)蓚€(gè)同頻率的正弦電壓和電流分別為：

，

，求它們之間的相位差，并說(shuō)明哪個(gè)超前。解：求相位差要求兩個(gè)正弦量的函數(shù)形式必須一致，所以首先要將電流i改寫(xiě)成正弦函數(shù)形式：因此，相位差為：所以電流超前電壓50?。BasicconceptsofsinusoidalACcircuits4．瞬時(shí)值、最大值、有效值Instantaneousvalue,maximumvalue,rootmeansquare(RMS)value2.1.1正弦交流電路基本概念返回正弦電量的瞬時(shí)值是隨時(shí)間變化的量。Theinstantaneousvalueofthesinewavevarieswithtime.正弦電量的有效值是按電流的熱效應(yīng)來(lái)確定的，即正弦電量的有效值是一個(gè)周期內(nèi)熱效應(yīng)與它相等的直流電的數(shù)值。Theeffectivevalueofasinusoidalcurrentisdeterminedbyitsthermaleffect,whichisthevalueofadirectcurrentthatproducesanequivalentamountofheatinoneperiod.正弦電壓的有效值和最大值之間的關(guān)系為：正弦電量瞬時(shí)值中的最大值稱為正弦量的最大值或幅值。Themaximumvalueintheinstantaneousvalueofasinequantityiscalledthemaximumvalueoramplitudeofthesinequantity.BasicconceptsofsinusoidalACcircuits復(fù)數(shù)的三角Triangle形式：

復(fù)數(shù)的極坐標(biāo)Polarcoordinates形式：

復(fù)數(shù)的指數(shù)Exponent形式：

1．復(fù)數(shù)概念與運(yùn)算Pluralconceptandoperations2.1.2正弦量相量表示法Phasorrepresentationofsinusoidalquantities返回復(fù)數(shù)的代數(shù)Algebra形式：

復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算應(yīng)用代數(shù)形式較為方便；Pluraladditionandsubtractionoperationsaremoreconvenientwhenappliedinalgebraicform.復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算應(yīng)用指數(shù)或極坐標(biāo)形式較為方便。Multiplicationanddivisionofcomplexnumbersaremoreconvenientwhenappliedinexponentialorpolarform.2．相量與相量圖PhasorandPhasorDiagram2.1.2正弦量相量表示法Phasorrepresentationofsinusoidalquantities返回相量Phasor：用正弦量起始位置復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)矢量來(lái)表示正弦量。正弦量有幅值相量Amplitudephasor和有效值相量Effectivevaluephasor兩種形式。

同頻率的正弦量之間的相位差等于初相之差，其相量才能畫(huà)在同一復(fù)平面上，稱為相量圖Phasordiagram。相量的加減運(yùn)算滿足數(shù)學(xué)上矢量的平行四邊形法則ParallelogramLaw，應(yīng)注意的是減一個(gè)相量可以看成加一個(gè)相量的反相相量。2．相量與相量圖PhasorandPhasorDiagram2.1.2正弦量相量表示法Phasorrepresentationofsinusoidalquantities返回【例題】寫(xiě)出下列正弦量的相量形式：解：有效值相量如下：

思考：請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出幅值相量形式？

1．純電阻元件的交流電路

1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回流過(guò)電阻元件的電流和其兩端的電壓是同頻率的正弦量。Sinequantitiesatthesamefrequency電壓和電流的關(guān)系如下：

時(shí)域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓和電流同相位

Single-parameterACcircuitACcircuitofpureresistivecomponentsTherelationshipbetweenvoltageandcurrentVoltageandcurrentareinphase.1．純電阻元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電阻瞬時(shí)功率Instantaneouspowerofaresistor是隨時(shí)間變化的，瞬時(shí)功率p≥0，所以電阻元件是耗能元件。工程上所說(shuō)的功率指的是瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值，稱為平均功率Averagepower，用大寫(xiě)字母P表示，平均功率又稱有功功率Averagepowerisalsoknownasactivepower。電阻有功功率：Single-parameterACcircuitACcircuitofpureresistivecomponentsPower1．純電阻元件的交流電路2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回【例題】有一個(gè)阻值R=2kΩ的電阻絲，通過(guò)電阻絲的電流為

，求電阻絲兩端的電壓uR、UR及其消耗的功率PR。解：電流有效值：電壓有效值：有功功率：Single-parameterACcircuitACcircuitofpureresistivecomponents2．純電感元件的交流電路1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電感元件中電流與其兩端的電壓都是同頻率的正弦量Sinequantitiesofthesamefrequency。電壓和電流的關(guān)系如下：

時(shí)域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓相位超前電流90°。Single-parameterACcircuitACcircuitofpureinductivecomponentThevoltagephaseleadsthecurrentby90degrees.2．純電感元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電感瞬時(shí)功率Instantaneouspowerofaninductor是隨時(shí)間變化的，在第一和第三個(gè)1/4周期內(nèi)，u和i同為正值或同為負(fù)值，瞬時(shí)功率p大于零；電感不消耗能量Inductorsdonotconsumeenergy，只是將能量不停地吸收和回送?；Q功率的大小通常用瞬時(shí)功率的最大值即無(wú)功功率Reactivepower來(lái)衡量。電感無(wú)功功率：在第二和第四個(gè)1/4周期內(nèi)，u和i一個(gè)正值，另一個(gè)則為負(fù)值，故瞬時(shí)功率p小于零；所以電感一個(gè)周期平均功率為零Theaveragepowerofaninductoroveronecycleiszero。電感元件是儲(chǔ)能元件。單位用乏[爾]（var）表示Single-parameterACcircuitACcircuitofpureinductivecomponent2．純電容元件的交流電路1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電容元件中電流與其兩端的電壓都是同頻率的正弦量。Sinequantitiesofthesamefrequency電壓和電流的關(guān)系如下：

時(shí)域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓相位滯后電流90°。Single-parameterACcircuitACcircuitofpurecapacitivecomponentsVoltagephaselagscurrent.2．純電感元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電容瞬時(shí)功率是隨時(shí)間變化的，在第一和第三個(gè)1/4周期內(nèi)，u和i同為正值或同為負(fù)值，瞬時(shí)功率p大于零Instantaneouspowerpisgreaterthanzero；電容不消耗能量Capacitorsdonotconsumeenergy，只是將能量不停地吸收和回送?；Q功率的大小通常用瞬時(shí)功率的最大值即無(wú)功功率Reactivepower來(lái)衡量。電容無(wú)功功率：在第二和第四個(gè)1/4周期內(nèi)，u和i一個(gè)正值，另一個(gè)則為負(fù)值，故瞬時(shí)功率p小于零；所以電容一個(gè)周期平均功率為零Theaveragepoweroveracycle