《交流電路》講義

《交流電路》講義#第九講交流電-交流電路##一、交流電的基本概念1、**定義**-同學(xué)們，咱們先來說說交流電是啥。交流電呢，就是大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。這和咱們之前學(xué)的直流電可不一樣哦，直流電大小和方向基本是不變的。就像水流一樣，如果水流一會(huì)兒大一會(huì)兒小，還來回變方向，那就是類似交流電的情況；如果水流一直穩(wěn)定地朝一個(gè)方向流，大小也不變，那就是直流電的情況啦。2、**產(chǎn)生**-那交流電是怎么產(chǎn)生的呢？這就得說到交流發(fā)電機(jī)啦。交流發(fā)電機(jī)里面有個(gè)線圈，在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)呀轉(zhuǎn)的。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)讓電路里產(chǎn)生交流電。就好比咱們用一個(gè)小風(fēng)扇的葉片來類比線圈，風(fēng)扇在一個(gè)有磁場(chǎng)（咱們可以想象成一種特殊的“力場(chǎng)”）的地方轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生一種特殊的“電的力量”，這個(gè)力量就讓電流動(dòng)起來，而且是按照交流電的那種方式流動(dòng)。##二、交流電路中的基本元件1、**電阻（R）**-在交流電路里，電阻的作用和在直流電路里有點(diǎn)像。電阻就是對(duì)電流有阻礙作用的元件。根據(jù)歐姆定律，在交流電路里也是成立的哦，電流（I）等于電壓（U）除以電阻（R），也就是I=U/R。比如說，咱們家里的電暖器，它里面有電阻絲，電流通過電阻絲的時(shí)候就會(huì)遇到阻礙，然后電能就轉(zhuǎn)化成熱能，讓我們感覺暖和。-互動(dòng)環(huán)節(jié)：同學(xué)們，誰能舉個(gè)生活中其他用到電阻發(fā)熱原理的例子呀？（等待同學(xué)們回答，然后給予點(diǎn)評(píng)）2、**電感（L）**-電感這個(gè)元件呢，在交流電路里可有點(diǎn)特殊。電感對(duì)交流電有阻礙作用，這個(gè)阻礙作用叫感抗（X?）。感抗的大小和電感的大?。↙）以及交流電的頻率（f）有關(guān)，它們的關(guān)系是X?=2πfL。比如說，在一些收音機(jī)的電路里，就會(huì)有電感元件。電感就像是一個(gè)對(duì)交流電“挑三揀四”的家伙，不同頻率的交流電通過它的時(shí)候，受到的阻礙不一樣。-互動(dòng)環(huán)節(jié)：那大家猜猜，如果頻率越高，電感對(duì)交流電的阻礙會(huì)怎樣呢？（引導(dǎo)同學(xué)們思考并回答）3、**電容（C）**-電容在交流電路里也有特殊的作用。電容對(duì)交流電也有阻礙作用，這個(gè)阻礙作用叫容抗（Xc）。容抗的大小和電容的大?。–）以及交流電的頻率（f）有關(guān)，關(guān)系是Xc=1/(2πfC)。像在一些電子設(shè)備的濾波電路里就會(huì)用到電容。電容就像是一個(gè)可以“容納”和“釋放”電能的小倉庫，對(duì)于不同頻率的交流電，它的“容納”和“釋放”能力也不一樣。-互動(dòng)環(huán)節(jié)：那如果電容變大，容抗會(huì)怎么變呢？（讓同學(xué)們思考回答）##三、交流電路中的電壓和電流關(guān)系1、**純電阻電路**-在純電阻電路里，電壓和電流是同相位的。這是什么意思呢？就是說電壓和電流的變化是同步的。比如說，當(dāng)電壓達(dá)到最大值的時(shí)候，電流也同時(shí)達(dá)到最大值；電壓為零的時(shí)候，電流也為零。就像兩個(gè)人齊步走一樣，步伐完全一致。2、**純電感電路**-在純電感電路里，電壓比電流超前90°。這就好比兩個(gè)人走路，電壓這個(gè)人總是比電流這個(gè)人快90°的步伐。為什么會(huì)這樣呢？這是因?yàn)殡姼械奶匦?，電感?huì)阻礙電流的變化，導(dǎo)致電壓和電流有這樣的相位差。3、**純電容電路**-在純電容電路里，電壓比電流滯后90°。就像電壓這個(gè)人總是比電流這個(gè)人慢90°的步伐。這也是電容的特性決定的。##四、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、**重點(diǎn)**-交流電路中基本元件（電阻、電感、電容）的特性以及它們對(duì)交流電的阻礙作用（感抗、容抗）的計(jì)算。這些是理解交流電路的基礎(chǔ)，就像蓋房子的磚頭一樣重要。-交流電路中電壓和電流的相位關(guān)系。這個(gè)理解起來可能有點(diǎn)抽象，但是對(duì)于分析交流電路的工作原理非常關(guān)鍵。2、**難點(diǎn)**-感抗和容抗的概念理解以及相關(guān)公式的運(yùn)用。因?yàn)檫@兩個(gè)概念涉及到電感、電容、頻率等多個(gè)因素的相互關(guān)系，需要大家好好琢磨。-電壓和電流在不同元件電路中的相位關(guān)系。這需要同學(xué)們有一定的空間想象能力和對(duì)三角函數(shù)概念的理解。##五、例題與習(xí)題1、**例題**-已知一個(gè)電感L=0.1H，交流電的頻率f=50Hz，求這個(gè)電感的感抗X?。-解：根據(jù)感抗公式X?=2πfL，把L=0.1H，f=50Hz代入公式，得到X?=2π×50×0.1=10πΩ（約等于31.4Ω）。2、**習(xí)題**-一個(gè)電容C=100μF，交流電頻率f=100Hz，求這個(gè)電容的容抗Xc。（答案：Xc=1/(2π×100×100×10??)=15.92Ω）-有一個(gè)純電阻電路，電阻R=20Ω，電壓U=100V，求電路中的電流I。（答案：I=U/R=100/20=5A）-在一個(gè)純電感電路中，電感L=0.2H，交流電頻率f=60Hz，當(dāng)電流