汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)講義3

1、課題模塊二交流電的基本知識課題i ：認識正弦交流電3課型新課授課班級13汽修（）授課時數(shù)2教學目標應知：1、能區(qū)別交流電和直流電；2、認識 正弦交流電路的基本物理量 教0學重點應知：正弦交流電路的基本物理量。教學難點應知：正弦交流電路的基本物理量。學:情分析教學效果教后記課前復習：電阻串、并聯(lián)的基本特點和重要性質(zhì)是什么？課題導入：a）所示，稱之為在模塊一中我們所分析的電路中，電路各個部分的電壓和電流都不隨時間而變化，如圖（ 直流電壓（或電流）如圖（b）所示,為正弦交流電及其電路，本模塊二是在模塊一的基礎(chǔ)上介紹正弦交流電路 的.在交流電作用下的電路稱為交流電路。正半周負半周（a）直流電（b）正弦

2、交流電在正弦交流電路中，電壓和電流是按正弦規(guī)律變化的，其波形如圖（b）所示。由于正弦電壓和電流的方向是周期性變化的，在電路圖上所標的方向是指它們的正方向，即代表正半周時的方向在負半周時，由于所標的正方向與實際方向相反，則其值為負圖中的虛線箭標代表電流的實際方向；“+”、“-”代表電壓的實際方向。正弦電壓和電流等物理量，常統(tǒng)稱為正弦量。什么叫正弦交流電？大小和方向都隨時間作周期性變化、并且在一個周期內(nèi)其平均值為零 （在一個周期內(nèi)正負半周的面積相等）的電壓或電流，統(tǒng)稱為正弦交流電?；虼笮　⒎较螂S時間做周期性變化的電學量。正弦交流電的是電能生產(chǎn)、傳輸、分配和使用的主要形式，它獲得廣泛應用的原因為：1

3、、交流電易于產(chǎn)生、輸送、分配和轉(zhuǎn)換從而具有成本低廉的優(yōu)點；2、就用電設備來說，有三相交流電源供電的三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、使用維護方便是使用較 多的用電設備；3、在需要使用直流電的地方，可以用整流設備將交流電變?yōu)橹绷麟娢覈墓I(yè)電力網(wǎng)采用的就是 50Hz正弦交流電（又簡稱工頻交流電），因為它有以下優(yōu)點：（1） 可以利用變壓器升壓或降壓，便于電能的遠距離輸送；（2）交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低、電磁噪聲小、使用維護方便；（3）可以通過整流將交流電變?yōu)橹绷麟?，供直流設備應用。由于正弦交流電隨著時間作周期性變化，因此交流電路和直流電路有著很大的區(qū)別。在直流電路中各種負 載都可以用一個電阻來等

4、效，然后利用電阻電路的計算方法來計算電路中的各個電量。在交流電路中，由于電流 在交替變化,除了電阻元件可以通過交流電流之外，電容器也可以通過交流電電容器在交流電路中由于不斷地充電和放電，相當于電流在電容器中流動；電感線圈在直流電路中相當于短路，但在交流電路中，由于電流的變化使電感線圈產(chǎn)生自感電動勢 ，這個自感電動勢阻礙電流的流動，因此，電感線圈在交流電路中的作用與在直流 電路中的作用有著本質(zhì)的區(qū)別。在交流電路中工作的各種電器以及電路器件（電路負載），根據(jù)其工作性質(zhì)不同，可以用電阻、電容、電感來等效。電阻、電容、電感又稱為交流電路的三大元件。相關(guān)知識：一、正弦交流電的基本特征和三要素如上圖所示，

5、按正弦規(guī)律變化的交流電動勢、交流電壓、交流電流等物理量統(tǒng)稱為正弦交流量，簡稱正弦量。其瞬時值表達式為：e Em sin （cot）i Im sin （ ot ）u Um sin （ o t ）1、 瞬時值：正弦量在任一時刻的值稱為瞬時值，用小寫字母表示，如i、u、e分別表示電流、電壓和電動勢的 瞬時值。2、 最大值：最大的瞬時值稱為最大值或幅值，用大寫字母加下標m表示，如Im、Um、Em分別表示電流、電 壓和電動勢的最大值.3、 有效值：有效值根據(jù)電流的熱效應定義，內(nèi)容是用交流電流和直流電流分別通過同一電阻，如果在相等的時間里，兩者產(chǎn)生的熱量相等，則把直流電流的數(shù)值稱為交流電流的有效值。有效值

6、用大寫字母I、U、E表示.正弦交流電有效值和最大值之間的關(guān)系EmU mI mE 0.707 Em （適用與正弦交流電 ） U0.707 UmI 一？ 0。707 Im用E、U、I分別表示交流電的電動勢、電壓、電流的有效值。各種使用交流電的電氣設備上所標的額定電 壓、額定電流的數(shù)值及一般交流電流表、交流電壓表測量的數(shù)值，都是有效值。以后提到交流電的數(shù)值，凡沒 特別說明的都是指有效值。最大值和有效值可用來反應交流電電流的強弱或電壓的高低。二、正弦交流電周期、頻率與角頻率周期：交流電變化一個完整的循環(huán)所需要的時間稱為周期，用字母T表示，單位是秒（s）,周期的長短表示交流電變化的快慢。頻率:單位時間內(nèi)

7、（每秒）完成的周期數(shù)稱為頻率，用字母f表示，單位是赫茲（Hz ）。頻率和周期一樣，也是1反映交流電變化快慢的物理量。兩者之間的關(guān)系是互為倒數(shù)，即周期與頻率的關(guān)系：T -f角頻率：交流電變化的快慢除了用周期和頻率表示外，還可以用角頻率表示正弦交流電在單位時間內(nèi)變化的角度稱為角頻率，用字母3表示，單位是弧度/秒。（rad/s）或1/秒 （1/s）.角頻率與周期T、頻率f之間的關(guān)系為32n 2 fT我國工業(yè)用電的標準頻率為50Hz ,所以50Hz的交流電又稱為工頻交流電，簡稱工頻。美國、日本60 Hz。例1:正弦交流電壓u=311sin （314t+30°）v，求電壓的有效值 U、頻率f和

8、最大值Um.例2: P30頁正弦交流電的平均值：正弦交流電是對稱于橫軸的，在一個周期內(nèi)其平均值為零。因此，一般所說的平均 值是指半個周期內(nèi)的平均值。根據(jù)計算分析，正弦交流電在半個周期內(nèi)的平均值為：Eav= 0.637Em Uav= 0.637Um lav= 0。 6371m正弦交流電的平均值是在交流電的半個周期內(nèi)取的平均值，和有效值的定義有本質(zhì)的區(qū)別，在數(shù)值上也不 相等.平均值只能作為電路分析時的輔助量，不能用于功率等的計算三、正弦交流電相位與相位差相位：交流電隨時間作周期性的變化，在不同的時間t,（3 t + 0）是隨時間變化的角度，稱為相位角，簡稱 相位。單位是弧度（rad）。初相位：當t

9、=0時刻的相位角2 0，即為初相位角，簡稱初相。單位是弧度（ rad）。初相位的大小和符號與 所取的記時起點有關(guān)，所取記時起點不同，交流電的初相位及其初始值也就不同，因此初相位決定了交流電的 初始值。如圖a所示，d i2、i3的初相位分別為正、負、零。初相角的取值范圍一般規(guī)定為：一n< 2 0冗。圖a初相位示意圖相位差：兩個同頻率正弦交流電的相位之差 ，稱為相位差，用字母 表示，如圖b所示。例如：設i1的相位為 3 t +1、i2的相位為3 t+2,則其相位差為=（3t +1） - （3 t+2）=1一2 （頻率相同）。頻率相同的交流電的相位差等于它們的初相位之差 .相位差的取值范圍一般

10、規(guī)定為：一n < <n .當 當 當 當 當圖b相位差示意圖1 > 2,即0時，il總是比i2先到達對應的最大值，這時就稱il超前i2角，或稱i2滯后il角。i2，即0時，稱ii滯后i2角，或稱i2超前ii角.i = 2,即卩=0時，波形如圖c所示，稱為ii與i2相位相同，簡稱同相.=1 2=±n時，波形如圖 c所示，ii到達正的最大值時 i2到達負的最大值，此時稱反相。=1 2=±n /2時，即ei比e2超前 波形如圖c所示，ii到達正的最大值時 i2到達零，此時稱為正交。I0J/(Ot同相/蛤W k(/ait反相圖c正弦交流電的相位差從物理意義上講，相

11、位是反映正弦交流電變化進程的。有了相位這個物理量以后，就可以比較兩個同頻率 正弦量誰先到達最大值或誰先到達零。正弦量的三要素是有效值（或最大值）、頻率（或周期或角頻率）、初相角。有效值（或最大值 ）反映了正弦 交流電的大小問題；頻率（或周期或角頻率）反映了正弦量隨時間變化的快慢程度；初相角確定了正弦量計時始的位置。有效值（或最大值）、頻率（或周期或角頻率）、初相角是表征正弦交流電的三個重要物理量。知道了這三 個量，就可以寫出交流電瞬時值的表達式，從而知道正弦交流電的變化規(guī)律，故把它們稱為正弦交流電的三要 素。這三個要素可以用一些方法表示出來。解析法：是指利用三角函數(shù)表示正弦交流電隨時間的變化規(guī)

12、律.如正弦交流電壓的解析式為U=UmSin（3 t+ 2 0）,式中3 t+ 2 0為正弦交流電壓的相位，3為角頻率，0為初相角，Um為最大值。（2）波形圖表式法：利用三角函數(shù)式對應的正弦曲線來表示正弦交流電的表示方法，如圖 以直觀的表示出正弦交流電的三要素正交d所示，圖中可（3）相量表示法：正弦量可以用一個稱為相量的有方向的線段表示。該線段的長度等于正弦量的有效值，該線段與橫軸正方向的夾角等于正弦量的初相角0。 0> 0在橫軸的上方，0V 0在橫軸的下方。相量的符號為有效值符號上加一圓點，例如 ，用表示正弦交流電流的相量 ，用表示正弦交流電壓的相量，如圖c所示。正弦量用相量表示后，同頻

13、率正弦量的運算可以轉(zhuǎn)化為相量的運算。圖d正弦交流量的波形圖表示法圖d正弦交流量的相量表示法例：已知兩個正弦交流的f=50Hz , ii=lmisin (31+ n /3), i 2=I msin (31+ n /6),求：兩電流的相位差。小結(jié)1、正弦交流電的基本特征和三要素。2、正弦交流電周期、頻率與角頻率律.3、正弦交流電相位與相位差。 1/V 11、思考題1、2、3、42、汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)習題冊布置作業(yè)課1 題模塊二交流電的基本知識課題2 :三相正弦交流電課型新課授課班級13汽修()授課時數(shù)2教學目標應知：1、明確三相交流電的特點及星形連接和三角 形連接時的基本關(guān)系；2、會描述相電壓、

14、相電流、線電壓、線電流等概念。教學重點應知：明確三相交流電的特點及星形連接和三角形連 接時的基本關(guān)系；會描述相電壓、相電流、線電壓、線電 流等概念。5教學難點應知：明確三相交流電的特點及星形連接和三角形連 接時的基本關(guān)系；會描述相電壓、相電流、線電壓、線電 流等概念。學 3-:情分析教學效果L教后記課前復習：1 .什么是正弦交流電的三要素？2 .已知U=220V f=50Hz ,0= 90，試寫出該交流電壓的解析式。課題導入：家庭用電一般為單相交流電，工廠中所用的是三相交流電它具有哪些特性呢？相關(guān)知識：一、三相交流電1、三相交流電路的定義：由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。三相交流電路

15、是由3個同頻率、Ui三相交流發(fā)電機的原理示意圖1-定子繞組2 定子鐵心3磁極（轉(zhuǎn)子）4-勵磁繞組同振幅、初相位互差 120。的正弦電源，按一定方式（星形或三角形）連接組成的供電系統(tǒng)這三個電動勢稱為三相對稱電動勢三相交流電源指能夠提供三個頻率相同而相位不同的電壓或電流的電源，最常用的是三相交流發(fā)電機三相交流發(fā)電機的各相電壓的相位互差120°,它們之間各相電壓超前或滯后的次序稱為相序，三相交流電相序為U V W2、三相交流電的特點：（1）三相交流發(fā)電機比功率相同的單相交流發(fā)電機體積小、重量輕、成本低；（2 ）電能輸送，當輸送功率相等、電壓相同、輸電距離一樣，線路損耗也相同時，用三相制輸電

16、比單相制 輸電可大大節(jié)省輸電線有色金屬的消耗量，即輸電成本低，三相輸電的用銅量僅為單相輸電用銅量的25% .（3）目前獲得廣泛應用的三相異步電動機，是以三相交流電作為電源，它與單項電動機或其他電動機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、性能良好和使用維護方便等優(yōu)點。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，三相交流電路獲得廣泛應用。3、三相交流電的產(chǎn)生：三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。下圖是三相交流發(fā)電機的原理示意圖。三組完全相同的線圈U1-U2,V1 V2,W1W2 （定子電樞繞組）放置在彼此間隔 120°的發(fā)電機定子鐵心凹槽里固定不動 轉(zhuǎn)子鐵心上繞 有勵磁繞組，通人直流電后產(chǎn)生磁場，該磁場磁感應強度

17、在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中按正弦規(guī)律分布當轉(zhuǎn)子由原動機帶動，并以角速度3勻速順時針旋轉(zhuǎn)時， 每個定子繞組（稱相）依次切割磁力線產(chǎn)生頻率相同、 幅值相同的 正弦電動勢eU、eV、eW但相位角依次相差 120° ,5 二- 240*） = £msin + 120*用相量表示：E宀匚型？E（_pj亨）' %±巧曲胡-寺門亨）J三相電動勢的正弦波形圖及相量圖波形圖和相量圖如圖所示,三相交流電達到最大值的先后順序稱為相序，圖中的相序為UVV三相電動勢的幅值相等，頻率相同，彼此間的相位差也相等，這種電動勢稱為對稱電動勢顯然他們的瞬時值之和或相量之和均為 0。ey + e

18、v +正相序為：以U相為參 Eu+ Ev + £w = of考，V相落后U相120o, W相又落后V相120。，相序為 LHVW如將V、W的位置對調(diào)，相序為 LNWV,則稱為逆相序。在電路分析中，一般都是按正相序來分析，上 圖所示的波形圖和矢量圖均為正相序在供電電路中，相序一但確定，不可隨意改動，因為工作在交流電路中的電動機當相序改變后，要反方向旋轉(zhuǎn)。二、三相電源與負載的連接1、三相電源的連接：三相交流發(fā)電機實際上有三個繞組、六個接線端，目前采用的是將這三相交流電按照 一定的方式，連接成一個整體向外送電.連接方法通常有星形和三角形兩種連接方式。(1) 三相電源的星形連接1) 基本概念

19、：將三個末端聯(lián)在一起 ，這一連接點稱為中點或零點，用N表示.這種聯(lián)接方法稱為星形連接從中點引出的導線稱為中線，從始端A、B C引出的三根導線 L1、L2、L3稱為相線或端線，俗稱火線。a)發(fā)電機三相繞組的接法； b)發(fā)電機三相電壓相量圖發(fā)電機的星形連接及其電壓相量圖2) 三相電源星形連接時的電壓關(guān)系：在三相電路中，每相電源繞組的首端和尾端之間的電壓稱為相電壓，瞬時值用uu、Uv、uw表示，有效值用LL、LV、LW表示。三相電源任意兩個端線之間的電壓稱為線電壓，瞬時值用Uuv Uvw Uwu表示，有效值用LLv Lvw L/vl表示。下面就來分析相電壓和線電壓之間的關(guān)系。參見上圖所示，根據(jù)基爾霍

20、夫電壓定律可知，星形連接的三相電源的線電壓瞬時值與相電壓的瞬時值之間關(guān) 系：U uv= U u UvUvw= U v Uw U wu= U w Uu將電壓的瞬時值用矢量表示，表達式為：L LVU L ( U V)U VWU v U w U v ( U w ) L wu根據(jù)矢量表達式，可作出線電壓和相電壓的矢量圖，如下圖所示從矢量圖可見，線電壓在相位上超前相電壓30。電角，它們的數(shù)值關(guān)系為線電壓和向電壓矢量圖從矢量圖可見，線電壓在相位上超前相電壓30°電角，它們的數(shù)值關(guān)系 Uuv = 2UuCOs30o = J. Uu,用UL表示線電壓的有效值，用UP表示相電壓的有效值， 根據(jù)上式可寫

21、出一般式為 U = 3UP通過以上分析可知，當三相發(fā)電 機作星形連接時，線電壓在數(shù)值上等于相電壓的3倍,在相位上線電壓超前相電壓 30o電角，三個線電壓在相位上也是互差120°電角，所以電源的線電壓也是對稱的。例：已知我國低壓電網(wǎng)的相電壓有效值為220V,求線電壓為多少？解:Ul = J：UP =牛-X 220 V = 380 V結(jié)論：a、 我國低壓采用的供電制式為三相四線制，三條相線（相線又稱火線）和一條中性線（又稱零線）.三條 相線之間的電壓（線電壓）為380V,三個相線到中性線之間的電壓（相電壓 ）為220V。中性線在變壓器的下面接 到大地，但相電壓上的負載必須接到中性線上，而

22、不能直接接地。b、 相序為U W是正相序；相序為 UHWV,是負相序。相序的概念很重要，相序接反，電動機反轉(zhuǎn)。（2）三相電源的三角形連接1）基本概念：依次將每一相繞組的末端與另一相繞組的始端相連，構(gòu)成一個閉合的三角形并把三個結(jié)點作為輸出端，這種聯(lián)結(jié)方式叫做三角形接法。由于只需接出三根端線，因此構(gòu)成的是三相三線制輸電線路。2）三相電源三角形連接時的電壓關(guān)系：由于每相繞組直接接在兩根端線之間，則線電壓就是相電壓，即Ul=UP。三相電源的三角形連接結(jié)論：三相電源三角形連接時， 電路中線電壓的大小與相電壓的大小相等，即U=UP;三個線電壓之和為零；在電源的三相繞組的內(nèi)部三個電動勢的相量和也為零。因此當

23、電源的三相繞組采用三角形連接時 ，在繞組內(nèi)部是不會產(chǎn)生環(huán)路電流（環(huán)流）的。2、三相負載與三相負載的連接日常使用的各種電器根據(jù)其特點可分為單相負載和三相負載兩大類。照明燈、電扇、電烙鐵和單相電動機 等都屬于單相負載。三相交流電動機、三相電爐等三相用電器屬于三相負載。另外分別接在各相電路上的三組 單相用電器也可以組成三相負載。三相負載的阻抗相同（數(shù)值相等，性質(zhì)一樣）則稱為三相對稱負載，反之稱 為不對稱負載。三相負載有Y形和形兩種聯(lián)接方法，各有其特點，適用于不同的場合，應注意不要搞錯，否則會釀成事故（1）三相負載的星形連接1）接線特點 三相對稱負載的Y形聯(lián)接 該電路的基本聯(lián)接方法如圖a所示，三相交流

24、電源（變壓器輸出或交流發(fā)電機輸出）有三根火線接頭A、B、C,一根中性線接頭 N?；鹁€與中性線之間的相電壓為220V.對于三相對稱負載，只需接三根火線，中性線懸空得到圖b.該電路具有如下特點：A）由于三相負載對稱，在三相對稱電壓的作用下負載中的三相電流也是對稱的，而三相對稱電流的和為零（矢量和），所以不需接中線，三相電流依靠端線和負載互成回路。由于電路是對稱的，故電路的計算可以簡化為單相電路的計算。B）各相負載承受的電壓為電源的相電壓，大小為220V。C） 各相負載的線電流II與相電流Ip相等，即：II = Ip = UP/ZP,式中ZP為每相負載阻抗。D）各相支路中電壓與電流的相位差相等，大小

25、為護=cos-IR/Z。E ）各相負載取用的功率相等 ，電路的總功率為 P= 3UPIPcos護。三相不對稱負載的 Y形聯(lián)接工程實際使用中遇到的問題是將許多單相負載分成容量大致相等的三相，分別接到三相電源上，這樣構(gòu)成的三相負載通常是不對稱的。對于這種電路，需要使用三相四線制，如圖a 所示加在每相負載上的相電壓分別等于電源的相電壓Uu、Uv、Uw。在各相電壓的作用下負載中產(chǎn)生的相電流分別等于各對應的線電流Iu、Iv、Iw.即有：IL = I P由于中性線為三相電路的公共回線，所以中性線電流的瞬時值應為3個相電流瞬時值的代數(shù)和，即iN = iU + iV + iW 由此得出 沖性線電流的有效值則為

26、 3個相電流有效值的矢量和，即該電路具有如下特點：由于三相負載不對稱，三相電流也不對稱，其三相電流的和不為零， 必須引一根中線供電流不對稱部分流過, 即必須用三相四線制由于中性線的作用，電路構(gòu)成了相互獨立的回路不論負載有無變動，各相負載承受的電源相電壓不變，從而保證了各相負載的正常工作。如果沒有中線，或者中線斷開了，雖然電源的線電壓不變，但各相負載承受的電壓不再對稱。有的相電壓增 高了，有的相電壓降低了。這樣不但使負載不能正常工作，有時還會造成事故。一般情況下，中線電流小于端線電流，通常取中線的橫截面積小于端線的橫截面積。通過分析得到，三相不對稱負載的各相支路的計算需要分別進行。2）電壓、電流

27、關(guān)系線電壓Ul：三相負載的線電壓就是電源的線電壓，也就是兩根相線之間的電壓；相電壓Up：每相負載兩端的電壓稱作負載的相電壓，在忽略輸電線上的電壓降時，負載的相電壓就等于電源 的相電壓，因此 UL = x7up；線電流I L：流過每根相線上的電流叫線電流；相電流I P:流過每相負載的電流叫相電流；中線電流In：流過中線的電流叫中線電流。（2）三相四線制的特點：1）有兩種供電電壓，即相電壓和線電壓，三個相電壓和三個線電壓均為對稱電壓；2）相電流Ip等于線電流Il，即Ip=Il，線電壓的大小等于相電壓的倍，記為UL =Up；3） 各線電壓在相位上比對應的相電壓超前30°中性線的作用：A）中

28、性線為不對稱的三相電流提供一個通路，因為不對稱的三相電流的瞬時值的代數(shù)和不為零B）保證了各相負載兩端的電壓與電源電壓相同，從而使三相負載各自獨立，正常工作。（3）三相負載的三角形連接三相負載的連接方式取決于負載要求的額定電壓值。若負載的額定電壓等于電源相電壓（如220V），則負載應做星形聯(lián)結(jié)；如負載的額定電壓等于電源線電壓（如380V），則三相負載應做三角形聯(lián)結(jié)，此時電路為三相三線制，如下圖所示。負載呈三角形（）聯(lián)結(jié)時，負載的相電壓UP就是電源的線電壓 LL，Ul=U。電源上的線電流LIFUyrtL2 丁 .V11L3iQ-»1-4=ZK1lwulI L=i 二 I P。三相負載三角

29、形聯(lián)結(jié)該電路的特點是：1）形連接沒有零線，只能配接三相三線制電源，無論負載平衡與否各相負載承受的電壓均為線電壓380V;2）各相負載與電源之間獨自構(gòu)成回路，互不十擾；3）各相負載的相電流為：Ip = Up /| Z| = Ui /| Z | ;4） 在形聯(lián)接的各端點上均有三條支路，所以線電流li不等于相電流I p，當三相負載對稱時，三個相電流和三個線電流都對稱，兩者之間的關(guān)系為：丨丨=再I p三相負載的連接原則：A）應使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。B） 負載的額定電壓=電源的線電壓，應作聯(lián)結(jié)；C） 負載的額定電壓 =（1/ J了）電源線電壓，應作Y聯(lián)結(jié)。小結(jié)1、

30、三相交流電.2、三相電源與負載的連接. / ki布置作業(yè)1、思考題1、2、32、汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)習題冊課題模塊二交流電的基本知識課題3:電容、電感課型新課授課班級13汽修（）授課時數(shù)2教學目標應知：1、明確電容、電感元件的構(gòu)造、2、掌握電容、電感的作用并會正確選用； 參數(shù)會進行計算。作用和特點；3、明確電容的Il教學重點應知：明確電容的參數(shù)會進行計算教學難點應知：明確電容的參數(shù)會進行計算。學:情分析教學效果教后記張課前復習：1 .什么是三相交流電路？ 新課2中性線的作用是什么？3.三相負載的連接原則是什么 ？課題導入：車載電腦觸摸電視使用了大量的電容器和電感器 ，它們在車用設備的電路中能起

31、到哪些作用呢？ 相關(guān)知識：一、電容1、 電容器：用來儲存和釋放電荷及電場能量的“容器".其容量決定了它對電荷的存儲能力。2、 電容器的組成：兩塊彼此絕緣的導體就構(gòu)成一個電容器，兩個導體稱為電容器的電極。圖a是平行板電容器結(jié)構(gòu)圖，兩個平行的金屬板構(gòu)成電容器的極板，兩個極板之間為電介質(zhì)，電介質(zhì)可為空氣、紙、云母、塑料薄膜等材料。圖b是一只電容器的解剖圖.圖a平行板電容器圖b電解電容器結(jié)構(gòu)電容器分為有極性和無極性兩種類型，無極性電容器在接入電路時不考慮其極性，有極性電容器在接入電 路時正負極不得接反。電解電容器是有極性電容器，使用時要注意。3、 電容的作用：隔直流通交流的作用。且電容器的電

32、壓不能突變在電力系統(tǒng)中，電容可以用來改善系統(tǒng) 的功率因素，提高電能的利用率；在機械加工中，電容還可用于電火花加工。4、電容的類型：按電容器的容量是否可調(diào)分為：固定電容器、可變電容器及微調(diào)電容器。按電容器所用的 介質(zhì)可分為：有機介質(zhì)電容器、無極介質(zhì)電容器、氣體介質(zhì)電容器、電解電容器。5、 幾種常見電容的符號：見P41頁表2 3 1.6、電容器主要參數(shù):(1) 電容量當給電容器兩端加上電壓 ，如下圖所示,則電容器的兩個極板上就聚集起等量異號的電荷，兩極板間就形 成電場。1 .1|©£電容器帶電實驗證明，當電容器的電介質(zhì)、幾何尺寸確定之后，電容器兩極板上所加的電壓越高，極板上聚集

33、的電荷 量越多，并且電荷量與電壓成正比，其比值為一常數(shù)。我們將這一常數(shù)稱為電容器的電容量，亦簡稱電容，用大 寫英文字母C表示.C=q/U 式中C 電容器的電容量，單位為法拉(F)；q 極板上所帶電量，單位為庫倫(C) ;U 極板間電壓，單位為伏特 (V).參考方向規(guī)定為從正極板指向負極板.電容器和電容量都簡稱為電容，但其含義不同，前者是元件的名稱 ，后者是元件的容量，從概念上要加以區(qū)別。（2）電容常用的單位：常用的單位有微法（獷）和皮法（pF）.1F=106疔=1012pF電容器上標有的電容數(shù)是電容器的標稱容量。電容器的標稱容量和它的實際容量會有誤差。常用固定電容 允許誤差的等級見下表。允許諜

34、差土羽±5%±10%±20%-20% 50%一 10% 100%級別02InVVI（3）工作電壓：電容器因為兩個極板之間為絕緣材料，因為絕緣材料的耐壓不同，電容器的工作電壓亦不 同。每種電容器都有一個電壓系列，供應用時選擇。如果選擇的電容器耐壓值低于工作電壓，則會因為耐壓不 足而損壞。在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，電容能長期可靠地工作，它能承受的最大直流電壓，就是電容的耐壓,也叫做電容的直流工作電壓。在交流電路中，要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。否則，電容器會被擊穿而損壞.常用的固定電容工作電壓有6。3V、10V、16V、25V、50V、63V、

35、100V、250V、400V、500V、630V、1000V。7、電容量的標注（1）直標法一般地，電容器上都直接寫出其容量，也有用數(shù)字來標示容量的，通常在容量小于 10000pF的時候，用pF做單位，大于10000pF的時候，用卩F做單位。為了簡便起見，大于 100pF而小于1卩F的電容常常不標單位。沒 有小數(shù)點的，它的單位是pF,有小數(shù)點的，它的單位是卩F。（2）數(shù)碼表示法也有的電容上標有“ 332" （ 3300pF）三位有效數(shù)字，左起兩位給出電容量的第一、二位數(shù)字，而第三位數(shù)字則表示在后加0的個數(shù)，單位是pF。（3 ）色標法電容器的色標法與電阻器色標法大致相同，見P41表2 3

36、-2。8電容上電壓與電流間的關(guān)系由于電容器兩極板間的電介質(zhì)是絕緣的，所以理想電容器中不會有電流通過。通常所說的通過電容器的電流，實際是指電容器所在支路的電流。當電容器兩極板間電壓升高或降低時，極板上的電荷相應地聚集或減少，那么就會有電荷在電容器所在支路中定向移動形成電流，并且電壓變化越快，單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量就越多，電流越大若電容元件上所加電壓為直流時，其上的電壓和電流均為零，所以穩(wěn)態(tài)時電容元件對直流 信號相當于開路，只有當電容元件上所加電壓有變化（如電壓為交流）時，才不為零9、電容元件的連接（1）電容元件的并聯(lián)并聯(lián)電路如下圖所示。電路具有以下特點：1） 各元件端電壓相等，等于電路

37、兩端總電壓（各電容上加的為同一電壓U）,即：U=Lb=U=U2） 電容器組儲存的總電量等于各電容器儲存電量之和，即：q=q+q2+q3 （其中q1=CU, q2=GU, q3=GU）3） 電容器組的總電容（等效電容）等于各電容器電容量之和，即：C C1 C2Cn電容并聯(lián)電路電容器并聯(lián)使用時應注意：并聯(lián)電容器的額定電壓和總電容量要符合使用要求。注：應用電容的并聯(lián)增大電容量時，不能忽略電容的耐壓。任一電容器的耐壓均不能低于外加的工作電壓， 否則該電容器會被擊穿，所以，并聯(lián)電容器組的耐壓值等于各電容器中耐壓值最小的那個值。例1：有一電容電路，其工作電壓為120 V,需要電容量80薩。現(xiàn)有幾種規(guī)格的電

38、容器為：100薩/50 V;47訐/160 V; 22薩/250 V;10訐/400 V。請選擇合適規(guī)格的電容器接入電路中。解：根據(jù)電路要求，所選電容器的耐壓必須大于120 V,電容量大于80疔.在給定的電容器中選取 47 uF/160V的電容器兩只并聯(lián)較為合適,并聯(lián)總電容量為C C1 C2 2 47 94 薩 80 F電容量和耐壓均符合電路要求。例 2 : P43(2)電容元件的串聯(lián)串聯(lián)電路如下圖所示。電路具有以下特點：電容串聯(lián)電路1)各電容元件儲存的相等，等于電容元件組儲存的總電量q,即:q=q 1=q2=q3總電壓等于各電 壓之和，即：U=U+U+U串聯(lián)時等效電容的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之

39、和，即C C1 C2Cn當有兩個電容元件串聯(lián)時，總電容量為C1C2C1 C2電容器串聯(lián)電路中各電容器兩端電壓與總電壓的關(guān)系為:U1 ;uU2 CC U ,UnC2上式稱為電容器串聯(lián)電路的分壓公式。由公式可知，各電容器分得的電壓跟電容器的電容量成反比，即電容量越小，分得的電壓越大；電容量越大，分得的電壓越小4）串聯(lián)時工作電壓的選擇：求出每一個電容器允許儲存的電量（即電容乘以耐壓），選擇其中最小的一個（用qmin表示）作為電容器組儲存電量的極限值，電容器組的耐壓就等于這個電量除以總電容,即：U=qmin/C。說明：當n個相同的電容串聯(lián)時，電容器組的總的耐壓為單個電容器耐壓的n倍，故電容器串聯(lián)可提高

40、耐壓。例3:兩只電容器的參數(shù)分別為10薩/63 V和2。2薩/63 V,串聯(lián)后接入電壓為 100V的電路中。試計算串聯(lián)后的總電容量和每只電容器上承受的電壓，并判斷電容器能否正常工作。解：根據(jù)所給參數(shù)有C210 2.210 2.2C1 8U1 U10018 VC110C1 8U2 U10082 VC22.2由以上計算可知，2。2的電容器額定電壓值（63 V）低于使用電壓值（82 V）,電容器將因耐壓不足而損壞。一旦此電容器擊穿短路，100V電壓將加在10訴的電容器上，還會造成10訴的電容器擊穿損壞。所以在電容器串聯(lián)電路中，各電容器的耐壓一定要符合電路要求串聯(lián)電路中各電容器的質(zhì)量要好，因為質(zhì)量差的電容器工作一段時間后可能電容量會下降，造成電容器兩端電壓上升而使電容器擊穿。例 4：P43（3）電容器的混聯(lián)：既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電容器組合電路，叫做電容器的