單相正弦交流電

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1、第七章正弦交流電的基本概念第七章　正弦交流電的基本概念教學(xué)重點(diǎn)1．了解正弦交流電的產(chǎn)生。2．掌握表征正弦交流電的三要素：振幅、角頻率、初相位。3．理解交流電的周期、頻率、有效值、相位與相位差等概念。4．掌握正弦交流電流、電壓的表示法(解析式、波形圖、相量圖等)。教學(xué)難點(diǎn)1.理解相位差的概念。2.掌握正弦量的相量圖。學(xué)時(shí)分配序號(hào)內(nèi)　　　　容學(xué)時(shí)1第一節(jié)　交流電的產(chǎn)生12第二節(jié)　表征交流電的物理量13第三節(jié)　交流電的表示法24實(shí)驗(yàn)7.1用示波器觀察交流電的波形15本章小結(jié)16本章總學(xué)時(shí)6第七章　正弦交流電的基本概念第一節(jié)　交流電的產(chǎn)生第二節(jié)　表征交流電的物理量第

2、三節(jié)　交流電的表示法本章小結(jié)第一節(jié)　交流電的產(chǎn)生一、交流電的產(chǎn)生二、正弦交流電如果電流的大小及方向都隨時(shí)間做周期性變化，并且在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零的電流稱為交流電。動(dòng)畫M7-1交流電的產(chǎn)生一、交流電的產(chǎn)生二、正弦交流電大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、電壓、電動(dòng)勢叫做正弦交流電流、電壓、電動(dòng)勢，在某一時(shí)刻t的瞬時(shí)值可用三角函數(shù)式(解析式)來表示，即i(t)=Imsin(?t??i0)u(t)=Umsin(?t??u0)e(t)=Emsin(?t??e0)i(t)=Imsin(?t??i0)u(t)=Umsin(?t??u0)e(t)=Emsi

3、n(?t??e0)式中，Im、Um、Em分別叫做交流電流、電壓、電動(dòng)勢的振幅(也叫做峰值或最大值)，電流的單位為安培(A)，電壓和電動(dòng)勢的單位為伏特(V)；?叫做交流電的角頻率，單位為弧度/秒(rad/s)，它表征正弦交流電流每秒內(nèi)變化的電角度；?i0、?u0、?e0分別叫做電流、電壓、電動(dòng)勢的初相位或初相，單位為弧度rad或度(?)，它表示初始時(shí)刻(t=0時(shí))正弦交流電所處的電角度。振幅、角頻率、初相這三個(gè)參數(shù)叫做正弦交流電的三要素。任何正弦量都具備三要素。第二節(jié)　表征交流電的物理量一、周期與頻率二、有效值三、相位和相位差1．周期正弦交流電完成一次循環(huán)變化

4、所用的時(shí)間叫做周期，用字母T表示，單位為秒：s。顯然正弦交流電流或電壓相鄰的兩個(gè)最大值(或相鄰的兩個(gè)最小值)之間的時(shí)間間隔即為周期，由三角函數(shù)知識(shí)可知一、周期與頻率2．頻率?=2?f交流電周期的倒數(shù)叫做頻率(用符號(hào)f表示)，即它表示正弦交流電流在單位時(shí)間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的次數(shù)，即表征交流電交替變化的速率(快慢)。頻率的國際單位制是：赫茲(Hz)。角頻率與頻率之間的關(guān)系為在電工技術(shù)中，有時(shí)并不需要知道交流電的瞬時(shí)值，而規(guī)定一個(gè)能夠表征其大小的特定值——有效值，其依據(jù)是交流電流和直流電流通過電阻時(shí)，電阻都要消耗電能(熱效應(yīng))。設(shè)正弦交流電流i(t)在一個(gè)周期T

5、時(shí)間內(nèi)，使一電阻R消耗的電能為QR，另有一相應(yīng)的直流電流I在時(shí)間T內(nèi)也使該電阻R消耗相同的電能，即QR=I2RT。二、有效值就平均對電阻作功的能力來說，這兩個(gè)電流(i與I)是等效的，則該直流電流I的數(shù)值可以表示交流電流i(t)的大小，于是把這一特定的數(shù)值I稱為交流電流的有效值。理論與實(shí)驗(yàn)均可證明，正弦交流電流i的有效值I等于其振幅(最大值)Im的0.707倍，即正弦交流電壓的有效值為正弦交流電動(dòng)勢的有效值為例如正弦交流電流i=2sin(?t－30?)A的有效值I=2×0.707=1.414A，如果通過R=10?的電阻時(shí)，在一秒時(shí)間內(nèi)電阻消耗的電能(又叫做平均

6、功率)為P=I2R=20W，即與I=1.414A的直流電流通過該電阻時(shí)產(chǎn)生相同的電功率。我國工業(yè)和民用交流電源的有效值為220V、頻率為50Hz，因而通常將這一交流電壓簡稱為工頻電壓。因?yàn)檎医涣麟姷挠行е蹬c最大值(振幅值)之間有確定的比例系數(shù)，所以有效值、頻率、初相這三個(gè)參數(shù)也可以合在一起叫做正弦交流電的三要素。三、相位和相位差任意一個(gè)正弦量y=Asin(?t+?0)的相位為(?t+?0)，本章只涉及兩個(gè)同頻率正弦量的相位差(與時(shí)間t無關(guān))。設(shè)第一個(gè)正弦量的初相為?01，第二個(gè)正弦量的初相為?02，則這兩個(gè)正弦量的相位差為?12=?01??02并規(guī)定

7、?1

8、2

9、≤180?或

10、?12

11、≤?在討論兩個(gè)正弦量的相位關(guān)系時(shí)：(1)當(dāng)?12>0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量越前(或超前)?12；(2)當(dāng)?12<0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量比第二個(gè)正弦量滯后(或落后)

12、?12

13、；(3)當(dāng)?12=0時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量同相如圖7-1(a)；(4)當(dāng)?12=??或?180?時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量反相如圖7-1(b)；(5)當(dāng)?12=?或?90?時(shí)，稱第一個(gè)正弦量與第二個(gè)正弦量正交。圖7-1相位差的同相與反相波形例如已知u=311sin(314t?30?)V，i=5sin(314t?60?)A，則u與I的相位差為

14、?ui=(?30?)?(?60?)=?90?，即u比