電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)10-03

1、第三章 單相正弦交流電路第一節(jié) 正弦交流電第一節(jié) 電路【教學(xué)目標(biāo)】 1.了解表征正弦交流電的各個(gè)物理量 2.掌握正弦交流電的三種表示方法 【教學(xué)重點(diǎn)】 表征正弦交流電的物理量、正弦交流電的表示方法【教學(xué)難點(diǎn)】 正弦交流電的物理量、相量表示法一、正弦交流電的基本概念 1.基本概念 交流電：大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì) 。 波形圖：表示交流電隨時(shí)變化的規(guī)律 的圖形。 正弦交流電：隨時(shí)間按照正弦規(guī)律變化的交流電 。 交流電路：具有交流電源的電路 。 動(dòng)畫演示：直流電和交流電的波形正弦交流電的基本概念 2.交流電的參考方向 先規(guī)定電流、電壓的參考方向，交流電在某一時(shí)刻的實(shí)際方向與參

2、考方向一致時(shí)，這一時(shí)刻的數(shù)值為正值；相反時(shí)為負(fù)值。參考方向可以任意選定，一般用箭頭標(biāo)注在電路中。交流電的參考方向正弦交流電的基本概念 3 .交流電與直流電的區(qū)別一是可以用變壓器將交流電電壓升高或者降低，較好的解決了高壓輸電和低壓配電的矛盾.二是交流電氣設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，造價(jià)低廉，維修方便。 二、表征正弦交流電的物理量 1.周期、頻率、角頻率 周期：正弦交流電按正弦規(guī)律變化一個(gè)周所需要的時(shí)間。符號(hào)：T，單位：s（秒）。 頻率：正弦交流電在1s內(nèi)按正弦規(guī)律變化的周期數(shù) 。符號(hào)：f,單位：Hz（赫茲） 周期與頻率的關(guān)系： 表征正弦交流電的物理量 角頻率：正弦交流電在單位時(shí)間內(nèi)變化的弧度數(shù)。在一

3、個(gè)周期T內(nèi)，正弦交流電變化了2弧度，角頻率為： （弧度相當(dāng)于180） 單位：弧度/秒（rad/s） 表征正弦交流電的物理量 2.相位、初相位、相位差相位：在式 中，（ ）是隨時(shí)間變化的角度，可以反映出在不同瞬間正弦電流的值，能夠確定正弦量的狀態(tài)，把（ ）叫做正弦交流電的相位，通常相位用角度來表示，所以也叫相位角。 表征正弦交流電的物理量 初相位：式 中的 0 ，表示當(dāng)開始計(jì)時(shí)（t=0）的相位 初相位示意圖動(dòng)畫演示：初相位表征正弦交流電的物理量 相位差：兩個(gè)同頻率正弦量的相位之差。例如：設(shè)i1的相位為 、i2的相位為 ，則其相位差為： 動(dòng)畫演示：相位差相位差示意圖表征正弦交流電的物理量 兩個(gè)頻率

4、的關(guān)系：當(dāng) 即 =0時(shí)，兩個(gè)正弦量同時(shí)到達(dá)零值或最大值，此時(shí)稱之為同相。 當(dāng) 時(shí)，兩個(gè)正弦量一個(gè)到達(dá)正的最大值，一個(gè)到達(dá)負(fù)的最大值，此時(shí)稱之為反相。當(dāng) 時(shí)，稱兩個(gè)正弦量正交。 動(dòng)畫演示：相位關(guān)系示意圖【例題3-1】 已知：某正弦電流為 A， A，試分析它們之間的相位關(guān)系。表征正弦交流電的物理量表征正弦交流電的物理量 3. 瞬時(shí)值、最大值、有效值 瞬時(shí)值：正弦交流電在某一瞬間的大小。電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的瞬時(shí)值分別用小寫字母e、u、i表示。 最大值：正弦交流電變化時(shí)出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值。電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的最大值分別用大寫字母Em、Um、Im表示。 瞬時(shí)值、最大值、有效值有效值：有效值是根據(jù)交流電的熱

5、效應(yīng)定義的。一交流電流i和一直流電流I分別通過同一電阻R，如果在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則此直流電的數(shù)值稱為該交流電的有效值。交流電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的有效值分別用大寫字母E、U、I表示。 表征正弦交流電的物理量正弦量的有效值是最大值的0.707倍，即 【例題3-2】 已知：某正弦電壓為 V， 試求該交流電壓的最大值Um、有效值U、頻率f和初相位 。表征正弦交流電的物理量0三、正弦交流電的表示方法 1.三角函數(shù)表示法 三角函數(shù)表示法是用三角函數(shù)式表示正弦交流電隨時(shí)間變化的方法，正弦交流電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的函數(shù)表示式分別是： 正弦交流電的表示方法 2.波形圖表示法根據(jù)三角函數(shù)式計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，將它們描繪在平面直角坐標(biāo)系中獲得曲線的方法。 正弦交流電的表示方法 3.相量表示法 相量是平面直角坐標(biāo)系中的一條有向線段。該線段的長(zhǎng)度等于正弦量的有效值，該線段與X軸正方向的夾角等于正弦量的初相位。相量的符號(hào)為有效值符號(hào)上加一圓點(diǎn)。 正弦交流電的相量表示法【例題3-3】 已知：某正弦電流為 A， A，試用相量圖求i1+i2。表征正弦交流電的物理量【課堂小結(jié)】 一、正弦交流電的基本概念 交流電、波形圖、正弦交流電、交流電路、交流電的參考方向二、表征正弦交流電的物理量 1周期、頻率、角頻率 2相位、初相位、相位差 3瞬時(shí)