电工基础第三章

第3章正弦交流电路【情景导入】星期天，米其去看望住在乡下的奶奶。奶奶告诉米其：家里的日光灯不怎么好，时常出些问题。米其心想：我能不能帮助修理一下呢？于是好学的米其就开始研究日光灯电路，并琢磨其故障维修办法。显示部分电源开关辉度旋钮聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮标尺亮度旋钮X轴系统t/div微调开关扩展拉×10开关内外开关AC、AC(H)、DC开关高频、触发、自动开关Y轴系统显示方式选择开关极性拉YA开关内触发拉YB开关V/div微调开关3.1

认识交流电

3.1.1正确使用示波器

——示波器使用前的检查外观将查——检查面板上各旋钮、开关有无损坏，转动是否正常，保险丝是否完整。将电源插头接至“220V,50HZ”电源，打开电源开关，指示灯亮将“V/div微调开关”置于20V/div，“内外开关”置于“外”，辉度旋钮顺时针旋至2/3处，在屏幕上应能看到一个光点。调节“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮使光点最圆最小。3.1.2

用示波器观察交流信号

正弦交流电的三要素反映交流电大小（幅度）的物理量：最大值、有效值、瞬时值反映交流电变化快慢的物理量:T、f、

用以比较交流电变化步调的物理量

：相位、初相位读出交流电压的最大值Um＝nV/div×Adiv=

Vn——Y轴灵敏度A——正弦信号幅值位置对应的分格数（如图2.6）读出上述交流电压的周期T=t/div×mdiv=

st——X轴的灵敏度（每小格代表的扫描时间）m——一个正弦波对应的X轴分格（如图2.6）计算：频率f＝1/T＝

Hz在YA、YB

两个端子同时输入两个同频率的正弦交流信号，同时将“内触发拉YB

”开关拉出，保证两输出信号波形的稳定（如图2.7），测读二者的相位差△＝1－2＝×Bdiv=□交流电的三要素——幅度、频率、相位□有效值、最大值、瞬时值均可表示交流电的幅度，但代表的含义不同，三者用不同的符号表示：有效值——大写字母，U、I最大值——大写字母加下标m，Um

Im

瞬时值——小写字母，u，i□有效值与最大值的关系：□同相与反相同相——两个同频率的正弦交流信号的相位差为零，二者变化步调一致反相——两个同频率的正弦交流信号的相位差为180，二者变化步调相反3.1.3

用交流电流表电压表测量交流信号

交流电流表是用来测量交流电流的仪表，其使用方法与直流电流表基本相同，所不同之处是不必考虑电流表串联接入电路时的电流表极性，此外对于高电压或大电流电路，不能直接将交流电流表串入电路，而必须通过电流互感器进行测量。交流电压表是用来测量交流电压的仪表，其使用方法与直流电压表基本相同。不同之处在于电压表并接到电路两端时不必考虑电压表极性，对于高压电路也不能直接将电压表并接到电路两端，而必须通过电压互感器间接进行测量。测

量

项

目测量仪表量程测

量

数

据测量结果（平均值）第1次第2次第3次

交流电流

交流电压

3.1.4用钳形电流表测量交流电流

钳形电流表是一种在不断开电路的情况下就能测量交流电流的专用电流表。通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断后才能将电流表接入进行测量，这很麻烦，有时正常运行的用电器电路也不允许这样做，此时，使用钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下测量电流

使用钳形电流表测量交流电流

项目评价人任务完成情况评价等级评定签名自己评

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3.2认识单一参数正弦交流电路的规律

电容器的结构——两个相互靠近而又彼此绝缘的导体。最简单的电容器是由两块相互平行、彼此靠近但中间填充绝缘介质的金属板组成。电容器的参数：1、容量（简称电容）：C=Q/U，单位：法拉（F）Q——电容器极板上的电荷量（库仑）U——电容器两个极板之间的电压（伏特）2、额定电压（电容器的耐压）——电容器能保持两极板之间处于绝缘状态而所能加的最大电压。3.2.1认识电容

s——两极板正对的面积（㎡）d——两极板间的距离（m）ε——两极板间绝缘介质的介电常数（F/m）C——两极板间的电容量（F）C=ε

平行板电容器验证电容器的性质mA实验现象结论在开关合上的瞬间，电流表指针缓慢地转过一个角度，然后又慢慢回到零刻度处在电路接通瞬间，电路中有短暂电流（充电电流），而在稳定后，电路中则没有电流，说明电容对直流电不导通电流表指针从一开始就偏转到一个位置并保持稳定——表明对于交流电，电容器能导通对于交流电，电容器能导通，通高频，阻低频

随着交流信号频率的升高，电流表指针偏转角度增大电容器的性质——通交流隔直流，通高频阻低频Xc＝用万用表判别电容器的好坏将万用表的转换开关拨至欧姆档，将两表笔分别搭接电容器的两管脚（对于电解电容，要注意黑表笔搭接“＋”极，红表笔搭接“－”极），观察指针偏转情况指针先有一定的偏转，然后又快速地回到表盘最左端——说明电容器性能正常指针偏转一定角度后停于表盘中间某一位置——说明电容器漏电，绝缘性能差（所指示电阻为漏电电阻）指针偏转到零欧姆处（表盘最右端）——电容器内部短路电感是一种储存磁场能的元件。主要形式是线圈，分两类，即：空芯线圈（线圈中无铁芯）和铁芯线圈（线圈中有铁芯）

电感元件的电路符号——L电感元件的主要参数——电感量（简称电感）L，单位：亨利（H）,简称亨

3.2.2

认识电感

有芯线圈无芯线圈验证电感线圈的性质mA图2.22mA图2.23实验电流表指针迅速偏转，而又马上回零，熔断器马上熔断。电路中电流很大，反映电感线圈对于直流的电阻很小（几乎为零）（通直流）。电流表指针偏转到某一位置，熔断器未断电感线圈对交流具有一定的阻碍作用（阻交流）。现象结论交流信号频率越高，电感对交流信号的阻碍作用越大电感的性质通直流阻交流，通低频阻高频。电感对电流的阻碍作用——感抗XL＝L＝2πfL，单位：欧姆用万用表检查电感线圈将万用表置于R×1欧姆档，红、黑表笔分别搭接电感线圈的两端，观察万用表指针偏转情况。指针偏转至至表盘最右端，阻值为零——说明电感线圈内部短路。指针未动，阻值为无穷大——电感内部开路。指针偏转至中间某一位置，有一定电阻——说明电感线圈正常。验证纯电阻电路电流电压位相关系电流表和电压表指针同时由左向右偏转，再同时由右向左偏转保持输出信号幅度不变，改变信号发生器的输出信号频率，观察电流表和电压表的变化情况。可以看到，电流表和电压表指针没有变化纯电阻电路中电流和电压变化步调一致，二者同相，且不受信号频率影响3.2.3认识单一参数正弦交流电路规律

验证纯电容电路电流电压位相关系纯电容电路中，电流超前电压验证纯电感电路电流电压位相关系纯电感电路中，电压超前电流项目评价人任务完成情况评价等级评定签名自己评

同学评

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综合评定

安装日光灯电路日光灯的工作原理3.3

认识RL串联电路的规律

3.3.1

安装日光灯电路

3.3.2测算日光灯电路的功率

U/VUL/VUR/VI/AI1/AP/WRL交流电路规律电压关系－电压三角形RuLuuΦRLXZΦPQS阻抗关系－阻抗三角形功率关系－功率三角形3.3.3测算功率因数，提高电源利用率

电源输出功率的利用率＝衡量交流电源在电路中的利用率的参数——功率因数λλ＝cos＝功率因数小于1的原因－交流电路中存在电感、电容等储能元件提高功率因数的意义：1、提高供电设备的容量利用率2、减小输电线路的损耗提高日光灯电路的功率因数——在电感性负载两端并联适当容量的电容如何提高功率因数*3.3.4谐振现象与RLC选频器

谐振现象

串联谐振条件串联谐振的特点串联谐振的应用3.3.5

安装日光灯单相电度表电路

序

号质

检

内

容占

分评

分

标

准自

检复

查得

分1按图连接15按图装接

2元件的安装20元件安装牢固、排布合理