中科院合肥科技学校电工教研室

第三章正弦交流电路交流电的基本概念3-1作者：黄炜1中科院合肥科技学校电工教研室第三章正弦交流电路学习目标与要求：（1）了解直流电、脉动直流电、交流电、正弦交流电的主要区别（2）了解正弦交流电的产生（3）熟悉表征正弦交流电的物理量3.1交流电的基本概念2中科院合肥科技学校电工教研室

我们最熟悉和最常用的家用电器采用是都是交流电，如电视、电脑、照明灯、冰箱、空调等家用电器。另外电动机在工厂里应用广泛。3一、交流电概述

交流电与直流电的区别在于：

直流电的方向、大小不随时间变化；而交流电的方向、大小都随时间作周期性的变化，并且在一周期内的平均值为零。

在生产和生活中使用的电能，几乎都是交流电能，即使是电解、电镀、电讯等行业需要直流供电，大多数也是将交流电能通过整流装置变成直流电能。在日常生产和生活中所用的交流电，一般都是指正弦交流电。因为交流电能够方便地用变压器改变电压，用高压输电，可将电能输送很远，而且损耗小；交流电机比直流电机构造简单，造价便宜，运行可靠。所以，现在发电厂所发的都是交流电，工农业生产和日常生活中广泛应用的也是交流电。3-1交流电的基本概念4

思考如何辨别下面波形图中的交流电流和直流电流？ti0ti0ti0ti0（b）脉动电流（d）非正弦交流电流（a）稳恒直流电流（c）正弦交流电流图3-2

电流的波形5

思考：如何下面的波形图中辨别交流电和直流电？6二、表征正弦交流电的物理量

设某支路中正弦电流i在选定参考方向下的瞬时值表达式为:

1．瞬时值、最大值和有效值我们把任意时刻正弦交流电的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u及

e表示电流、电压及电动势的瞬时值。

最大的瞬时值称为最大值（也叫幅值、峰值）。用带下标的小写字母表示。如Im、Um

及

Em分别表示电流、电压及电动势的最大值。图3-2正弦电流波形图ati0t7

某一个周期电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量，和另一个直流电流通过同样大小的电阻在相等的时间内产生的热量相等，那么这个周期性变化的电流i的有效值在数值上就等于这个直流I

。

规定：有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。正弦电压和正弦电动势可得8u0π2π311.1例已知某交流电压为V，这个交流电压的最大值和有效值分别为多少？解：最大值

有效值

92．频率与周期

正弦量变化一次所需的时间（秒）称为周期T。每秒内变化的次数称为频率f，它的单位是赫兹（Hz）。频率是周期的倒数，即

正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率ω来表示，它的单位是弧度/秒（rad/s）。角频率是指交流电在1秒钟内变化的电角度。

若交流电1秒钟内变化了f次，则可得角频率与频率的关系式为图3-2正弦电流波形图ωti0TπT2Im103．初相公式

中的

称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。

t=0时的相位角称为初相位角或初相位。上式中的就是这个电流的初相。规定初相的绝对值不能超过π。

在一个正弦交流电路中，电压u和电流i的频率是相同的，但初相不一定相同，如图3.3所示。图中u和i的波形可用下式表示两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相位差，用

表示。图中电压u和电流i的相位差为

图3-3

u

和i

的相位不相等ωtu0iφuφi11

正弦量的变化范围用最大值（幅值）或有效值来确定正弦量的变化快慢