项目五-单相正弦交流电路课件

项目五

单相正弦交流电路项目五

单相正弦交流电路1任务一认识实训室任务一认识实训室2任务一认识实训室一、工频电源工频既指工业用交流电源的频率，又指城市生活用电频率，单位为Hz（赫［兹］），我国城市生活用电标准频率为50Hz。实训室用于照明及做实训时用到的电源是频率为50Hz、电压为220V的工频交流电。任务一认识实训室一、工频电源工频既指工业用交流电源的频率3任务一认识实训室二、常用仪器仪表1．交流电压表交流电压表是专门用来测量交流电电压的仪表，如图所示。交流电压表的使用方法与直流电压表的使用方法基本相同，都采用并联的方式接入到电路中。任务一认识实训室二、常用仪器仪表1．交流电压表4任务一认识实训室二、常用仪器仪表2．交流电流表交流电流表是专门用来测量交流电电流的仪表，如图所示。交流电流表的使用方法与直流电流表的使用方法基本相同，都采用串联的方式接入到电路中。任务一认识实训室二、常用仪器仪表2．交流电流表5任务一认识实训室二、常用仪器仪表交流电压表和交流电流表测量得到的是交流电流和交流电压的有效值。任务一认识实训室二、常用仪器仪表交流电压表和交流电流表测6任务一认识实训室二、常用仪器仪表3．钳形电流表钳形电流表可以在不断电的情况下测量交流电流，在某些不方便断开电源测量的情况下应用较多，其实物如图所示。虽然钳形电流表使用方便，但是也有测量精度不高的缺点。任务一认识实训室二、常用仪器仪表3．钳形电流表7任务一认识实训室二、常用仪器仪表4．单相调压器一般实训室中的交流电源电压为220V，当需要不同的交流电压时，就可以用单相调压器来改变电压。它是一个调压变压器，也称为自耦变压器，外形如图所示。使用单相调压器时，公共端必须接中性线，使用后应调回“0V”位置。任务一认识实训室二、常用仪器仪表4．单相调压器8任务一认识实训室二、常用仪器仪表5．试电笔试电笔也称验电笔、测电笔，简称电笔，是用于检验导线和电气设备是否带电的辅助安全工具。它由金属体、弹簧、氖管、电阻、笔身和笔尖等组成，如图所示。任务一认识实训室二、常用仪器仪表5．试电笔9任务一认识实训室课堂实践

参观实训室并掌握试电笔的使用使用试电笔时，右手握住笔身，食指碰触笔身尾部的金属体，如图（a）所示。用试电笔的笔尖碰触被测体，如果被测物体带电，则试电笔中的氖管便会发光。在测量时，绝对禁止触摸试电笔笔尖，如图（b）所示。任务一认识实训室课堂实践参观实训室并掌握试电笔的使用10任务一认识实训室课堂实践

参观实训室并掌握试电笔的使用任务一认识实训室课堂实践参观实训室并掌握试电笔的使用11任务二认识正弦交流电路的基本物理量任务二认识正弦交流电路的基本物理量12任务二认识正弦交流电路的基本物理量一、交流电的基本概念如果电动势、电压、电流的大小和方向随时间作周期性变化，就称之为交流电，其中按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。由交流电组成的电路称为交流电路。交流电的波形一般有交流正弦波、交流方波、交流三角波和交流锯齿波等，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量一、交流电的基本概念如13任务二认识正弦交流电路的基本物理量一、交流电的基本概念正弦交流电产生的原理如图所示，实验中，线圈在匀强磁场中匀速转动，可以观察到电流表的指针随线圈转动而摆动，且线圈每转动一周，指针左右摆动一次。实验说明线圈中产生了感应电动势，从而产生了感应电流，并且其大小和方向随时间作周期性变化，这就是正弦交流电产生的基本原理。任务二认识正弦交流电路的基本物理量一、交流电的基本概念正14任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率和角频率周期是指正弦交流电按正弦规律变化一周所需要的时间，用字母T表示，单位为s（秒），如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率15任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率和角频率频率是指正弦交流电在一秒内按正弦规律变化的周期数，用字母f表示，单位为Hz（赫［兹］）。频率和周期互为倒数，即

(5-1)任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率16任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率和角频率角频率是指单位时间内正弦交流电变化的角度。工程上常用弧度来表示角度，所以角频率的单位是rad/s（弧度每秒），用字母ω表示。角频率、频率与周期之间的换算关系为

(5-2)任务二认识正弦交流电路的基本物理量二、交流电的周期、频率17任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值瞬时值是指正弦交流电某一时刻的值，用小写字母表示，如e，u，i分别表示电动势、电压和电流的瞬时值。任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最18任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值最大值又称振幅、幅值或峰值，它是指正弦交流电在一个周期内所达到的最大瞬时值，用大写字母加下标m表示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最19任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值提示：最大值在工程上具有实际意义，例如，电容器的额定电压不应小于交流电的最大值，否则电容器就有可能被击穿。任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最20任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值有效值是根据交流电的热效应来规定的。我们将交流电与直流电分别通过相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，则把这一直流电的数值叫作这个交流电的有效值，用大写字母E，U，I分别表示电动势、电压和电流的有效值。任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最21任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值经过计算可知，正弦交流电的最大值和有效值的关系为 (5-3)任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最22任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值生活中所说的220V交流电指的就是交流电的有效值。像冰箱、电视等电器铭牌上面所标的额定电流、额定电压均为交流电的有效值。任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最23任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最大值和有效值例5-1我国城市生活用电为50Hz，220V的工频交流电，其最大值是多少？周期是多少？解根据式（5-3）可得由式（5-1）可得任务二认识正弦交流电路的基本物理量三、交流电的瞬时值、最24任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差相位角简称相位，是用来表征正弦交流电变化的物理量。在某一时刻，正弦交流电的瞬时值不仅由时间t确定，还由相位（

t+

）确定。相位决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初25任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差初相位简称初相，是指在t=0时的相位，用字母

0表示，它反映了交流电起始时刻的状态。不同的正弦交流电，计时起点不同，它的初相也就不同，一般规定初相的变化范围为-

0

。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初26任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差相位差是指两个同频率正弦交流电的相位之差，用字母

表示，单位是弧度（rad）或度（°）。如果交流电的频率相同，相位差就等于初相之差，即任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初27任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差相位差是恒定的，与计时起点无关，不随时间而改变，表明了两个交流电在时间上超前或滞后的关系，即相位关系。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初28任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差当

=0时，两个正弦量e1和e2相位相同，称为同相，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初29任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差当

>0时，称为正弦量e1超前正弦量e2（或正弦量e2滞后正弦量e1），如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初30任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差当

=±

时，称为两个正弦量e1和e2反相，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初31任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差当

=±

/2，称为两个正弦量e1和e2正交，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初32任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初相位和相位差任何一个正弦量的最大值（有效值）、频率（角频率或周期）、初相确定以后，就可以写出解析式，并可以计算出任一时刻的瞬时值。所以，最大值、频率和初相称为正弦交流电的三要素。任务二认识正弦交流电路的基本物理量四、交流电的相位角、初33任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方法1.解析式表示法用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为解析式表示法。正弦交流电的电流、电压和电动势的解析式分别为 (5-4)式中：i,u,e——电流、电压、电动势的瞬时值；Im,Um,Em——电流、电压、电动势的最大值；

——电流、电压、电动势的角频率；

i0,

u0,

e0,——电流、电压、电动势的初相。任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方34任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方法2．波形图表示法用正弦图形曲线来表示交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法。在平面直角坐标系中，用横坐标表示时间t或角度

t，纵坐标表示正弦量的瞬时值，然后根据解析式计算出坐标系中各点的值，做出波形图，如图所示。波形图法可以形象、完整地表达正弦交流电的三要素。任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方35任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方法3．旋转矢量表示法解析式表示法和波形图表示法都能反映出正弦交流电的变化特性，但是仍有其不足之处。解析式表示法形式准确、完整，但计算较复杂；波形图表示法形象直观，但作图较麻烦。所以为了便于对正弦交流电路进行分析、计算，通常采用旋转矢量表示法。旋转矢量表示法是指在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。任务二认识正弦交流电路的基本物理量五、正弦交流电的表示方36任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法如果要表示一个正弦量

，可以以坐标原点O为端点作一条有向线段，以此线段的长度为正弦量的最大值Em，以旋转矢量的起始位置与x轴正方向的夹角为初相

e0，以线段绕原点逆时针旋转的角速度为

，这样在任一瞬时，有向线段在纵坐标轴上的投影就是该时刻正弦量的瞬时值，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法如果37任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法根据正弦量的三要素，当频率已知并确定后，只要求出最大值和初相，这个正弦量也就随之确定。根据正弦电路的这一特点，可以用一个与之对应的矢量来表示正弦量的最大值（振幅）和初相。任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法根据38任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法为了区别于一般矢量相，通常在相应的大写字母上加一圆点来表示正弦交流电的旋转矢量。

分别表示正弦交流电的电流最大矢量、电压最大矢量和电动势最大矢量；

分别表示正弦交流电的电流有效矢量、电压有效矢量和电动势有效矢量。任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法为了39任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法所以，按照正弦量的大小和相位关系就可以用初始位置的有向线段在复平面上画出矢量的图形，这种图形称为矢量图。在矢量图上，矢量的长度就是正弦量的最大值或有效值，矢量与正实轴的夹角就是正弦量的初相

0，如图所示。任务二认识正弦交流电路的基本物理量3．旋转矢量表示法所以40任务二认识电路常用物理量课堂实践

观察交流发电机实物或模型观察交流发电机实物或模型，了解其工作原理，并举例说出在学习生活中哪些电器的电源为交流电，将结果写在下面。任务二认识电路常用物理量课堂实践观察交流发电机实物或41任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路42任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路概述日常生活和工作中接触到的白炽灯、电熨斗等只含有电阻负载，而荧光灯、电风扇等既含有电阻负载又含有电容或电感负载。不同的负载在交流电作用下显现不同的特性，通过本任务的学习，我们来认识下交流电路中电阻、电容和电感的特性。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路概述日常生活和工作中43任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路一、纯电阻电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系在交流电路中只考虑电阻作用的电路称为纯电阻电路，如图（a）所示。在纯电阻电路中电流与电压是同频率、同相位的正弦量，它们的波形图和失量图如图（b）、（c）所示。（a）电路图

（b）波形图

（c）矢量图任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路一、纯电阻电路1．纯44任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系通过实验证明：在纯电阻电路中，电流、电压和电阻三者任一时刻都符合欧姆定律。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流45任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系例如，在电阻两端加上交流电压然后测量其电流值，则对于瞬时值有

（5-5）对于最大值有

（5-6）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流46任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系对于有效值有 (5-7)所以在交流电作用下纯电阻电路的电流瞬时值表达式为任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流47任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系例5-2将一电阻值为220Ω的电阻接到

的电源上，求通过电阻的电流。解由电源电压可知则电阻两端的电压有效值为任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流48任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流与电压的关系通过电阻的电流有效值为由于电流与电压同相，电流的解析式为例5-2将一电阻值为220Ω的电阻接到

的电源上，求通过电阻的电流。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．纯电阻电路中电流49任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率我们把电压瞬时值和电流瞬时值的乘积称为瞬时功率，用小写字母p表示，即

所以纯电阻正弦交流电路的瞬时功率表达式为

任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率50任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率通过公式可做出瞬时功率随时间变化的曲线，如图所示。为了测量和计算方便，纯电阻电路的功率常用有功功率来表示。有功功率是指瞬时功率在一个周期内的平均值，用大写字母P表示，单位为W（瓦［特］），它表示电阻元件的实际耗能效果。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率51任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率纯电阻电路的有功功率等于电压有效值和电流有效值的乘积，用公式表示为

（5-8）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率52任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、纯电容电路1．容抗纯电容电路如图5-16所示，在通过交流电时，电源与电容器之间不断地充电和放电，此时电容器会对交流电有阻碍作用，我们把这种阻碍作用称为电容电抗，简称容抗，用符号XC表示，单位为Ω（欧［姆］）。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、纯电容电路1．容53任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．容抗容抗的大小与电源的频率及电容器的电容量成反比，用公式表示为

（5-9）式中：XC——电容器的容抗； f——交流电源的频率； ω——交流电源的角频率； C——电容器的电容量。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．容抗容抗的大小与54任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率对于直流电来说，当频率f=0时，XC=

，电容器相当于开路。所以电容器在电路中有“隔直流，通交流”的特性。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电阻电路的功率55任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流与电压的关系在电容两端加上交流电压

，然后测量其电流值，则可发现，在纯电容交流电路中，电流和电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律，即

（5-10）

（5-11）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流56任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流与电压的关系纯电容电路的电流与电压的相位关系为：电路两端电压滞后电流，或者说电流超前电压

。电压与电流的波形图如图所示，矢量图如图所示。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流57任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流与电压的关系因此，纯电容交流电路的电流瞬时值表达式为任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流58任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电容电路的功率（1）瞬时功率纯电容交流电路的瞬时功率为根据公式可做出纯电容交流电路的瞬时功率变化曲线，如图所示。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电容电路的功率59任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电容电路的功率（2）有功功率根据图可知，瞬时功率p的波形在横坐标上、下的面积是相等的，因此电容的有功功率P=0W，所以电容不消耗能量，只是将能量不停地吸收和释放，它是个储能元件。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电容电路的功率60任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流与电压的关系（3）无功功率虽然电容器不消耗电能，但是它与电源之间无时无刻不在进行着能量交换，即电容器的充电和放电。为了反映这种可逆的能量所转换的量，把单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值）称为电容的无功功率，用符号QC表示，单位V·A（伏［特］·安［培］），曾用单位var（乏），用公式表示为

（5-12）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流61任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流与电压的关系将

带入式（5-12）中可得

（5-13）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电容电路中电流62任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路三、纯电感电路1．感抗纯电感电路如图5-20所示，在通过交流电时，变化的电流产生了变化的磁场，电感线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的变化，形成了电感器对交流电的阻碍作用，这种阻碍作用称为电感电抗，简称感抗，用符号XL表示，单位为Ω（欧［姆］）。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路三、纯电感电路1．感63任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．感抗通过实验可知：感抗的大小与电源的频率及电感器的电感量成正比，用公式表达为

（5-14）式中：XL——电感器的感抗； f——交流电源的频率；

ω——交流电源的角频率；

L——电感器的电感量。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．感抗通过实验可知64任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．感抗对于直流电来说，当频率f=0时，XL=0，电感器相当于短路。所以电感器在电路中有“通直流，隔交流”的特性。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路1．感抗对于直流电来65任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流与电压的关系在电感两端加上交流电压 ,然后测量其电流值，则可发现，在纯电感交流电路中，电流和电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律，即

(5-15) (5-16)任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流66任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流与电压的关系纯电容电路的电流与电压的相位关系为：电路两端电压超前电流，或者说电流滞后电压

。电压与电流的波形图如图所示，矢量图如图所示。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流67任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流与电压的关系因此，纯电感交流电路的电流瞬时值表达式为任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路2．纯电感电路中电流68任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率（1）瞬时功率纯电感交流电路的瞬时功率为根据公式可做出纯电感交流电路的瞬时功率变化曲线，如图所示。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率69任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率（2）有功功率根据图可知，瞬时功率p的波形在横坐标上、下的面积是相等的，因此电感的有功功率P=0W，所以电感不消耗能量，只是将能量以磁场能的形式储存在线圈内部，它同电容一样是储能元件。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率70任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率（3）无功功率同电容一样，为了反映纯电感交流电路中能量转换的量，把单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值）称为电感的无功功率，用符号QL表示，单位为V·A（伏［特］·安［培］），用公式表示为

（5-17）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率71任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率将

带入式（5-17）中可得

（5-18）任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路3．纯电感电路的功率72任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践

计算容抗与感抗电容量/F频率/Hz容抗/Ω电感量/H频率/Hz感抗/Ω5.850

608315

457

150

231.4

13.2任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践计算容抗73任务四探究RL串联电路任务四探究RL串联电路74任务四探究RL串联电路概述在实际中，如果电感线圈的电阻无法忽略不计，可以将它等效成电阻与电感串联的电路，称为RL串联电路，如图所示。任务四探究RL串联电路概述在实际中，如果电感线圈的电阻无75任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系如果电路中通入交流电

，则电阻和电感两边的电压分别为且任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系如果电76任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系由此可做出RL串联电路的电压电流矢量图，如图所示。由矢量图可知，电压超前电流一个

角。我们称此类负载为电感性负载，其呈电感性。若电压滞后电流一个

角，则称为电容性负载，其呈电容性。任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系由此可77任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系进而我们可以做出U，UR，UL的电压三角形，如图所示，则相位差

的角度为

（5-19）任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系进而我78任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系总电压的有效值为

(5-20)任务四探究RL串联电路一、RL串联电路电压间的关系总电压79任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗通过前面章节的学习可以知道在纯电阻电路和纯电感电路中，电阻器和电感器都对交流电有阻碍作用。通过实验证明，在RL串联电路中，它们对交流电同样具有阻碍作用，这种阻碍作用称为阻抗，用符号|Z|表示，单位为Ω（欧［姆］）。任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗通过前面章节80任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗在RL串联电路中，电阻两端的电压UR=IR，电感两端的电压UL=IXL，将它们带入式（5-20）中，可得

（5-21）其中

（5-22）任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗在RL串联电81任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗|Z|，R，XL的关系可以用一个直角三角形表示，称为阻抗三角形，如图所示。|Z|与R的夹角

称为阻抗角，也就是总电压与电流的相位差。任务四探究RL串联电路二、RL串联电路的阻抗|Z|，R，82任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、RL串联电路的阻抗例5-3给线圈加直流电压U1=6V，测得流过线圈的直流电流I1=2A；给线圈加工频交流电压，U2=220V，f=50Hz，测得有效值电流I2=44A，求线圈的电阻R和电感L。解接直流电源时，只有电阻作用，根据欧姆定律可得接交流电源时，电路中两者共同作用，有阻抗任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、RL串联电路的阻83任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、RL串联电路的阻抗例5-3给线圈加直流电压U1=6V，测得流过线圈的直流电流I1=2A；给线圈加工频交流电压，U2=220V，f=50Hz，测得有效值电流I2=44A，求线圈的电阻R和电感L。根据阻抗三角形可求得电感感抗再由感抗公式得任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路二、RL串联电路的阻84任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践

计算RL串联电路的阻抗及电流在RL串联电路中，已知

，R=300

，L=1.65H，试计算电路的阻抗及电路中的电流，将计算过程及结果写出。任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践计算RL85任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践

计算RL串联电路的阻抗及电流提示：任务三认识纯电阻、纯电容和纯电感电路课堂实践计算RL86任务五认识交流电路的功率任务五认识交流电路的功率87任务五认识交流电路的功率一、电路功率的概念在RL串联电路中，电阻是耗能元件，而电感是储能元件，所以在电路中既有有功功率P，又有无功功率Q，那么使RL串联电路正常工作的总功率又是多少呢？这里引入一个新的概念——视在功率。任务五认识交流电路的功率一、电路功率的概念在RL串联电路88任务五基尔霍夫定律概念在RL串联电路中，视在功率表示交流电源的容量，它等于总电压的有效值和总电流的有效值的乘积，用大写字母S表示，其单位为V•A（伏•安），常用的单位还有kV•A（千伏•安），视在功率用公式表示为

（5-26）任务五基尔霍夫定律概念在RL串联电路中，视在功率表示交流89任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律将RL串联电路的电压三角形的三边同乘以电流I，便可得到功率三角形，如图所示。由功率三角形可得

（5-27）

（5-28）

（5-29）任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律将RL串联电路的电90任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律功率三角形适用于任何交流电路，其中φ角为交流电路中总电压与总电流的相位差。电路的有功功率表示电路中消耗的功率，视在功率表示电源可提供的功率。任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律功率三角形适用于任91任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律在RL串联交流电路中，有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用

表示，即

（5-30）功率因数也可以由阻抗求得，即

（5-31）任务五基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律在RL串联交流电路92任务五认识交流电路的功率一、基尔霍夫电流定律功率因数高，则说明供电设备（如发电机）的容量能被充分利用，提高了设备的利用率；功率因数低，则供电设备的无功功率就大，增加了电路的供电损失。所以，供电部门对功率因数的大小有着严格的标准要求。任务五认识交流电路的功率一、基尔霍夫电流定律功率因数高，93任务五认识交流电路的功率一、基尔霍夫电流定律提高功率因数的方法①在电感性负载两端并联电容器，进行无功补偿。②选用变压器和电动机时，容量不宜过大，并应尽量减少轻载和空载运行，因为变压器和电动机轻载和空载运行时功率因数较低。③改善机电设备的运行状况，淘汰老旧设备及高耗能电器产品。任务五认识交流电路的功率一、基尔霍夫电流定律提高功率因数94任务五认识交流电路的功率课堂实践

计算电路的功率在RL串联电路中，已知

，R=60

，L=1.65H，试计算电路电路的有功功率、无功功率和视在功率，将计算过程及结果写。任务五认识交流电路的功率课堂实践计算电路的功率在RL95任务五认识交流电路的功率课堂实践

计算电路的功率提示：任务五认识交流电路的功率课堂实践计算电路的功率提示：96技能训练1照明电路配电板的安装技能训练1照明电路配电板的安装97技能训练1照明电路配电板的安装【实训目的】1．学会安装电能表。2．学会安装照明配电板。3．掌握安装工艺。技能训练1照明电路配电板的安装【实训目的】1．学会安装电98技能训练1照明电路配电板的安装【实训器材】木质配电板1张，单相电能表1块，闸刀开关1个，熔断器2个，红、黑色导线若干，螺钉若干。技能训练1照明电路配电板的安装【实训器材】木质配电板1张99技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】1．单相电能表单相电能表又称单相电度表，它是计量电功（电能）的仪表。如图所示，单相电能表面板最上方的窗口显示电能表的六位数字，前面五位数表示度数，最后的红色方框内的数表示小数。在面板下方是电能表的铭牌，以图所示电能表铭牌为例，220V表示电能表的额定电压，它必须与电源规格相符合；5（30）A表示标定电流为5A，允许使用的最大电流为30A；600r/kW•h表示此电能表的额定转速是每千瓦•时600转；600imp/kWh表示此电能表的指示灯每千瓦时闪烁600次；50Hz表示电能表的工作频率。技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】1．单相100技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】家庭用电量一般较少，因此单相电能表可采用直接接入方式，接线方式如图所示。1，3接进线（1接火线入，3接零线入）；2，4接出线（2接火线出，4接零线出）。技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】家庭用电101技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】2．开关过去家用配电板上经常使用闸刀开关来控制用户电路的通断，闸刀开关如图所示。随着人们生活水平的提高，闸刀开关逐步换成了更为安全的空气断路器，它可以自动切断发生过载及短路的电路，保护用电设备及电路的安全，空气断路器如图所示。技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】2．开关102技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】3．熔断器熔断器是一种过电流保护器，它利用金属导体作为熔体串联于电路中，当电路过载或短路时，因过大的电流使其自身发热而熔断，以达到保护电路的目的，常用的熔断器如图所示。熔断器结构简单、使用方便，被广泛应用于电力系统、各种电工设备和家用配电系统当中。技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】3．熔断103技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】①检测原件质量。②参照实训电路（如图所示），在配电板上安装各器件。③在指导老师检查无误的情况下，通电测试电路。技能训练1照明电路配电板的安装【实训原理及步骤】①检测104技能训练1照明电路配电板的安装【注意事项】1．确认元器件安装位置，同类元器件安装方向必须一致。2．元器件安装必须牢固，摇晃无松动感。3．认真听从老师的指导，文明安装，不得损伤器材。技能训练1照明电路配电板的安装【注意事项】1．确认元器件105技能训练1照明电路配电板的安装【实训报告】1．总结配电板各元器件的作用。2．总结配电板的安装过程，了解布线工艺要求。技能训练1照明电路配电板的安装【实训报告】1．总结配电板106技能训练1照明电路配电板的安装【思考讨论】1．实训中电源总开关是采用闸刀开关接入的，如果换成空气断路器，应该如何接线？2．讨论家用配电板如何布局更合理。技能训练1照明电路配电板的安装【思考讨论】1．实训中电源107技能训练2荧光灯的安装技能训练2荧光灯的安装108技能训练2荧光灯的安装【实训目的】1．学会安装荧光灯。2．能排除荧光灯电路的简单故障。技能训练2荧光灯的安装【实训目的】1．学会安装荧光灯。2109技能训练2荧光灯的安装【实训器材】荧光灯1个，电感镇流器1个，电子镇流器1个，启辉器1个，灯架1个，万用表1块，试电笔1支，导线若干。技能训练2荧光灯的安装【实训器材】荧光灯1个，电感镇流器110技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】1.电感镇流器荧光灯（1）组成电感镇流器荧光灯由灯管、电感镇流器、启辉器、灯座和灯架等组成，如图所示。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】1.电感镇流器111技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】灯管是一根内壁涂有荧光粉的玻璃管，管内在真空情况下充有一定的氩气和少许汞。灯管两端有灯丝固定在灯脚上，当通过电流时，灯丝发热并释放出大量电子。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】灯管是一根内壁涂112技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】电感镇流器是一个铁芯电感线圈，它在荧光灯启动时与启辉器配合，以产生瞬时高压点亮灯管。选用镇流器时应与灯管瓦数相配。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】电感镇流器是一个113技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】启辉器是一个用来预热荧光灯灯丝，并提高灯管两端电压，以点亮灯管的自动开关。启辉器的基本组成包括：充有氖气的玻璃泡、静触片和动触片。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】启辉器是一个用来114技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】灯座是固定灯管，使灯管触点与电源相连接的器件，有开启式和插入式两种。灯架是用来装置灯座、灯管、启辉器、镇流器等的部件。有的灯座表面为光滑镜面，用来增强光线反射。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】灯座是固定灯管，115技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】（2）工作原理电感镇流器荧光灯的工作原理如图所示。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】（2）工作原理116技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】通电瞬间，启辉器金属片未闭合，灯管内的汞也未被激发，灯管处于高阻状态，220V电压全部施加在启辉器上，使其内部惰性气体被电离，产生辉光放电，辉光放电产生热量，导致金属片变形闭合。于是灯管内灯丝开始有电流通过，使灯丝加热放出大量电子。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】通电瞬间，启辉器117技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】通电瞬间，启辉器金属片未闭合，灯管内的汞也未被激发，灯管处于高阻状态，220V电压全部施加在启辉器上，使其内部惰性气体被电离，产生辉光放电，辉光放电产生热量，导致金属片变形闭合。于是灯管内灯丝开始有电流通过，使灯丝加热放出大量电子。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】通电瞬间，启辉器118技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】与此同时，启辉器内部双金属片闭合后，两端不再有电压，惰性气体停止辉光放电，停止产生热量，双金属片便因为温度降低导致触点分离。触点分离的一瞬间，电路突然断路，镇流器中的电流突然减少，于是在镇流器两端产生了一个比电源电压高得多的自感电动势，它和电源电压串联后加在荧光灯的两端，使灯管内的汞电离产生强烈的紫外线，紫外线穿过灯管内壁的荧光粉从而发出可见光，此时荧光灯即被点亮。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】与此同时，启辉器119技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】荧光灯被点亮后，镇流器在电路中起到分压、限流的作用。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】荧光灯被点亮后，120技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】2．电子镇流器荧光灯电子镇流器荧光灯是由灯管、电子镇流器、灯座和灯架等组成。电子镇流器兼具启辉器的功能，它使用半导体电子元件，将直流或低频交流电压转换成高频交流电压，从而驱动低压气体放电灯（杀菌灯）、卤钨灯等光源工作，如图5-37所示。因为电子镇流器有节能环保、无频闪、能延长灯管寿命等优点，现在已代替电感镇流器被大量推广使用。技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤】2．电子镇流器荧121技能训练2荧光灯的安装【实训原理及步骤