[物理]三、交流電路ppt課件

1、 第三章 交流電路 交流是指大小和方向隨時間周期性變化的電流。從交流的波形來看，可分為正弦波交流和非正弦波交流兩大類。 家庭用的熒光燈和電冰箱等電器產(chǎn)品所用的電源是正弦波交流，而電視接納機和計算機中的信號是構(gòu)成各種波形的非正弦波交流。 另外，正弦波交流分為單相和多相交流。供應各家庭的電源是單相交流電，從發(fā)電廠向變電所送電用的交流和工廠動力用的交流是三相交流。 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 大小和方向隨時間而變大小和方向隨時間而變 交流電流的有效值和平均值交流電流的有效值和平均值 交流電路中的電阻、電感、電容交流電路中的電阻、電感、電容 三相交流電源三相交流電源3.1 大小和方向隨時間而變大小和

2、方向隨時間而變正弦波電壓波形，家庭、正弦波電壓波形，家庭、工廠等地用這種波形工廠等地用這種波形鋸齒波電壓，電視接鋸齒波電壓，電視接納機、顯像管的偏轉(zhuǎn)納機、顯像管的偏轉(zhuǎn)電流利用這種波形電流利用這種波形方波電壓，計算機中方波電壓，計算機中的信號利用這種波形的信號利用這種波形 使導體在永久磁鐵磁極間作旋轉(zhuǎn)運動時，導體切割磁力線感生出電動勢。 導體不切割磁力線時，導體中電動勢為零。電動勢的方向根據(jù)磁極的極性和導體的旋轉(zhuǎn)(a)(b)正弦波交流的瞬時值正弦波交流的瞬時值方向而定，方向而定， 圖圖 (b) 示出了產(chǎn)生電動勢的形狀，示出了產(chǎn)生電動勢的形狀，隨著導體的旋轉(zhuǎn)，電壓按正弦波波形變化。隨著導體的旋轉(zhuǎn)，

3、電壓按正弦波波形變化。 某時辰電壓的大小稱為瞬時值。電壓的函某時辰電壓的大小稱為瞬時值。電壓的函數(shù)表達式為：數(shù)表達式為：U (t) =Umsint，Um為最大值。為最大值。 日本家庭用電源為日本家庭用電源為141.4V，我國家庭用電，我國家庭用電源為源為220V有效值有效值)。 交流量每秒鐘完成循環(huán)的次數(shù)叫做頻率交流量每秒鐘完成循環(huán)的次數(shù)叫做頻率(frequency)，用，用表示。頻率的單位為赫茲，簡表示。頻率的單位為赫茲，簡稱赫，用符號稱赫，用符號z表示。交流量表示。交流量1s內(nèi)完成內(nèi)完成1個循環(huán)，個循環(huán)，其頻率為其頻率為1z。家庭用的電源頻率日本為。家庭用的電源頻率日本為50或或60z，我

4、國是，我國是50z 。 電壓振蕩一個循環(huán)所需的時間稱為周期，電壓振蕩一個循環(huán)所需的時間稱為周期，用用T來表示。頻率來表示。頻率和周期和周期T之間存在以下的關之間存在以下的關系式：系式： =1/T。 人能聽到的聲音頻率是人能聽到的聲音頻率是2020Kz ，AM中波無線電波為中波無線電波為5351605Kz ，VHF電視頻道為電視頻道為90222Mz。 循環(huán)一周的角度用度表示為循環(huán)一周的角度用度表示為360 ，假設，假設用弧度表示為用弧度表示為2p，在，在1S內(nèi)完成內(nèi)完成 周用弧度周用弧度表示為表示為2 p ，這稱為角速度或角頻率，用，這稱為角速度或角頻率，用 w來表示。來表示。 正弦交流的相位和

5、相位差 發(fā)電機導體旋轉(zhuǎn)開場時的位置如以下圖 (a) 所示，處于某角度1 或2時，導體中感應的電壓如下圖。兩種情況的電壓瞬時值為： (a) 發(fā)電機 (b) 有初相位的正弦波交流 以U1Umsin(tq1)與U2Umsin(t q 2) q1 、q2為相位角， 相位差 為： q12(t q1)(t q2) q1 q2 ( 規(guī)定其絕對值不超越180o ) q120 這兩個正弦量為同相； q12 這兩個正弦量為反相； q1290o 這兩個正弦量為正交； q12 0 U1超前U2 ； q12 啟輝器發(fā)亮電壓啟輝器發(fā)亮電壓V) 雙金屬片接通雙金屬片接通 燈絲預熱，并發(fā)射電子燈絲預熱，并發(fā)射電子(使管內(nèi)氬氣

6、分子游離，使管內(nèi)氬氣分子游離，水銀蒸發(fā)水銀蒸發(fā)) 接通后輝光放電接通后輝光放電 減弱減弱冷卻作用冷卻作用使雙金屬片斷開使雙金屬片斷開電路斷開電路斷開鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高電壓與電壓與220V電壓相串后加于燈管兩端電壓相串后加于燈管兩端水銀蒸水銀蒸發(fā)，發(fā)生弧光放電，并被熒光粉吸收后轉(zhuǎn)化成發(fā)，發(fā)生弧光放電，并被熒光粉吸收后轉(zhuǎn)化成類似于日光的可見光，燈管點燃。類似于日光的可見光，燈管點燃。3.4三相交流三相交流的產(chǎn)生三相交流的產(chǎn)生三相交流的瞬時值三相交流的瞬時值三相交流電源的各相表達式及相位關系：三相交流電源的各相表達式及相位關系：UAUAUmsint Umsint UBUBUmsin(t

7、120)Umsin(t120)UCUCUmsin(t 240 )Umsin(t 240 ) 起動器中的電容有何作用? 日常照明的日光燈主要是由燈管、鎮(zhèn)流器和起動器以及導線、支架等組成的。但拆開起輝器，可看到里面還有一個小電容跟它并聯(lián)著。該小電容在點亮日光燈的過程中是根本不起作用的。其有何用途呢? 這得從交流電的功率說起。 通常的交流電路中不但有電阻，還有電感和電容。電感有使電流比電壓落后的作用，而電容有使電流比電壓超前的作用。由于電感和電容對交流電相位的影響，交流電在電功率問題上也交流電的功率表達式是P=UIcos， 是電流和電壓之間的相位差。 cos叫做功率因數(shù)，功率因數(shù)的大小，決叫做功率因

8、數(shù)，功率因數(shù)的大小，決議于電路的性質(zhì)。議于電路的性質(zhì)。在白熾燈，電爐等純電阻電路中，電流和在白熾燈，電爐等純電阻電路中，電流和電壓同相，電壓同相，=0, cos=1，P=UI；在電動機、日光燈的電路中，不僅有電阻，在電動機、日光燈的電路中，不僅有電阻，還有電感，電流和電壓不是同相，還有電感，電流和電壓不是同相，0, cos1，P UI。 發(fā)電機或變壓器都有一定的額定電流和額發(fā)電機或變壓器都有一定的額定電流和額定電壓。在正常情況下，電流和電壓都不允許定電壓。在正常情況下，電流和電壓都不允許超越額定值，否那么發(fā)電機和變壓器就會損壞超越額定值，否那么發(fā)電機和變壓器就會損壞或縮短運用壽命?；蚩s短運用壽命。 由公式P=UIcos知道，假設cos很少，即使電流和電壓都已到達額定值，有功功率還是很小，供電設備的利用率就很低。 為充分利用供電設備的容量，須提高電路的功率因數(shù)。如何來提高電路的功率因數(shù)呢?可以在電路中加接適當?shù)碾娙萜?。假設每盞日光燈都加接上電容器，就可以提高整個電路的功率因數(shù)。從而提高供電設備的利用率。 我國規(guī)定，工廠用電的功率因數(shù)不得低于我國規(guī)定，工廠用電的功率因數(shù)不得低于0.85(即即不大于不大于32)。在變電所或工廠的配電室。在變電所或工廠的配電室里常裝有電容器，并聯(lián)在電路