电工电子技术与技能课件：正弦交流电及其基本电路

单相交流电路

正弦交流电及其基本电路正弦交流电的功率计算

RLC串、并联电路及荧光灯电路

单相交流电路正弦交流电及其基本电路正弦交流电及其基本电路

1.了解交流发电机的工作过程2.掌握正弦交流电的基本物理量及相互关系【学习目标】

【能力目标】

1.学会正弦交流电的三种表示方法及相互转化2.能够安装简单的正弦交流电路

正弦交流电及其基本电路【知识探究】

人们使用的电可分为两种：一种是直流电，这种电大小和方向都不随时间变化（例如干电池、蓄电池灯）；另一种是交流电，这种电的大小和方向都会随着时间变化。如图3-1所示。图3-1

常见交流电正弦交流电具有以下优点：1)可以通过变压器变电压，便于电能的输送、分配，以满足不同用电户的要求。2）交流电机比相同功率的直流电机构造简单、造价低、便于维护、维修。3）交流电可以通过整流装置，将交流电变换为所需的直流电。（二）正弦交流电的产生

将单匝线圈abcd放置在匀强磁场中，把线圈的两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与外电路联接。当线圈abcd在外力作用下，在匀强磁场中以角速度匀速转动时，线圈的ab边和cd边作切割磁力线运动，线圈中产生感应电动势。如果外电路是闭合的，闭合回路中将产生感应电流。ad和bc边的运动不切割磁力线，不产生感应电流。图3-2简单交流发电机模型线圈以角速度逆时针匀速转动。设在起始时刻，线圈平面与中性面的夹角为，t时刻线圈平面与中性面夹角为叫，从图中可以看出，cd边运动速度v与磁力线方向的夹角也是叫，设cd边的长度为L，磁场的磁感应强度为B，则由于边作切割磁力线运动所产生的感应电动势为线圈的截面图如下同理．ab边产生的感应电动势为由于这两个感应电动势是串联的，所以整个线圈产生的感应电动势为称为电动势的最大值，也称为振幅外加负载形成闭合回路时，就会产生按正弦规律变化的电压和电流，分别为1.表征正弦交流电的物理量二、正弦交流电的三要素频率（角频率、周期）有效值（最大值）相位、初相位、相位差三要素例3-1．正弦交流电压，求电压的有效值U、频率f和最大值Um。解：二、正弦交流电的三要素频率（或角频率、周期）最大值（或有效值）初相位（1）反映正弦交流电的特征变化快慢变化幅度起始状态反映正弦交流电的（2）在我国的电力系统中，我国工业交流电的标准频率为50Hz，简称为工频，周期是0.02s。三要素的意义三、正弦交流电的表示方法

1.三角函数表示法正弦交流电动势、电压和电流的函数表示式分别是

三、正弦交流电的表示方法

2.波形图表示法波形图

u＝Umsin(ωt＋φ0)用波形图表示如下三、正弦交流电的表示方法

3.旋转相量表示法相量表示法

长度等于正弦量的有效值;与X轴正方向的夹角等于正弦量的初相位;旋转相量的符号为有效值符号上加一圆点。几个同频率的正弦量可以画在同一矢量图中，判断其相位关系时，可把几个正弦量一起逆时针旋转，在前者为超前。正弦量用矢量表示后，同频率正弦量的运算可以转化为矢量的运算，同频率正弦量的矢量相加应采用平行四边形法则。

四、典型正弦交流电路在交流电路中，只含有电阻，而没有电感和电容的电路叫纯电阻电路，如图所示。在日常生活中使用的白炽灯、电烙铁和电炉等电器组成的电路均可以看作纯电阻电路。1．纯电阻电路设电阻两端的电压为则：交流电路中，电阻端电压和流过它的电流符合欧姆定律四、典型正弦交流电路在纯电阻电路中，流过电阻的电流与端电压同纯电阻电压与电流的相位关系

四、典型正弦交流电路2．纯电感电路在交流电路中，如果用电感线圈作负载，且这些线圈的内阻忽略不计，那么这个电路称为纯电感电路如图所示。四、典型正弦交流电路感抗：电感对交流电的阻碍作用。记为XL，单位是

对于交流电，频率越高，则XL越大；频率越低，则XL越小。对直流电，由于f=0，则XL=0，电感相当于短路。因此，电感线圈有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的特性。四、典型正弦交流电路在纯电感电路中，电流与电压数值关系交流电路中，纯电感端电压和流过它的电流有效值、最大值之间符合欧姆定律

，但瞬时值之间不符合欧姆定律

四、典型正弦交流电路纯电感电路中，电压超前电流90度设电感线圈中通过的电流为

则：纯电感电路中电压与电流的相位关系

四、典型正弦交流电路在交流电路中，如果只用电容器做负载，且可以忽略介质的损耗时，那么这个电路就叫做纯电容电路。2．纯电容电路四、典型正弦交流电路容抗：电容对交流电的阻碍作用，记为Xc，单位是对于交流电，频率越高，XC就越小；反之，频率越低，XC就越大。对于直流电来说，由于f=0，XC

=∞，可视为断路。因此，电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性。四、典型正弦交流电路纯电容电路中，电流与电压数值关系交流电路中，纯电容端电压和流过它的电流有效值、最大值之间符合欧姆定律

，但瞬时值之间不符合欧姆定律

四、典型正弦交流电路纯电容电路，电流超前电压90度，设电容端电压为则：纯电容电路中电压与电流的相位关系

四、典型正弦交流电路正弦交流电及其基本电路

【课堂小结】1.交流电的大小和方向都会随着时间变化。2.频率（或周期、角频率）、最大值（或有效值）