《电工技术基础与技能》课件汇 赵争召 第21-30讲 认识正弦交流电 -三相负载的星形接法

提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十一讲

认识正弦交流电目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①知道生活中用到交流电的电器；

②知道什么是正弦图像。本节课学习的主要内容为：

①正弦交流电的应用；

②什么是正弦交流电；

③交流电压波形的观察以及交流电的测试。本节课的重点是：交流电压波形的观察以及交流电的测试学完本节课，同学们要能达到：

①能分辨正弦交流电；

②会书写正弦交流电瞬时值表达式；

③能安全地用电笔测试交流电

在前面的课程中我们学习了直流电的相关知识和电路分析，那么从这一讲开始，我们将要学习交流电。

首先我们来认识正弦交流电。

什么是正弦交流电？在实际生活中交流电用的广吗？交流电与直流电相比有哪些特点？如何测试和观察交流电压？

带着这些问题，我们一起进入交流电的世界。

首先我们来看一下在实际生活中交流电用的广泛吗？正弦交流电（220V）

那么为什么交流电的应用要比直流电来的广泛呢？

因为与直流电相比，交流电可以用变压器改变电压，便于传输、分配和使用。基于以上分析，我们把用电器分成两大类，交流用电器和直流用电器。那么怎么来区分呢？我们可以用符号来进行区分，交流电的符号通常用字母AC或者符号波浪线来表示。

如图所示，是一个电风扇的名牌数据，我们从这个名牌数据中看到，它的额定电压为220伏交流，也就是说它是一个交流用电器。那么到底什么是交流电呢？

我们把大小和方向都随时间做周期性变化的电压、电流分别称为交变电压、交变电流，统称为交流电。

那么把大小和方向都随时间按正弦规律变化的交流电统称为正弦交流电。

如果大小和方向随时间不按正弦规律变化的交流电，我们称为非正弦交流电。

如图所示，有三个波形。a为矩形波，b为三角波，c为正弦交流电，图a和图b当中，它的交流电压的大小和方向都在随着时间的变化而变化，但它不是按正弦规律变化的，所以我们称为非正弦交流电。图c不仅它的大小和方向在变化，而且是按正弦规律变化的，所以称为正弦交流电。那么后面我们讲到的交流电都指的是正弦交流电。

那么，正弦交流电到底有什么特点呢？如图所示，是我们用示波器观察到的直流电与交流电的波形图，A、直流电B、正弦交流电，我们从波形图当中可以看出，直流电它的大小和方向都不随时间变化，是一条很稳的直线。

那么我们再来看交流电。从图当中我们可以看出。交流电的大小和方向都在随时间做周期性变化，并且是按正弦规律变化的，因此，交流电的特点就在于变化不仅大小变，而且方向也变。

对于直流电来说，我们要表示一个直流电比较方便，如果这个直流电它为正两伏，那么我们就可以用u等于两伏来表示这个直流电。正弦交流电的特点：＋－＋－＋0直流电：大小和方向都不随时间变化是一条恒稳的直线。＋－＋－＋U=2V（a）直流电

（b）正弦交流电用示波器观察到的直流电与交流电波形图002V

＋ 正弦交流电：大小和方向都在随时间作周期性变化是按正弦规律变化的。瞬时值：交流电在变化过程中的每一时刻的值，叫做交流电的瞬时值，用小写字母u来表示。如u、i

等。不能用一个确定的值来表示。实际中，用有效值来表示交流电的大小。如U=220V

瞬时值表达式：

u

U

m

sin(

t

0)

V波形图交流电的测试：试电笔试电笔：又称电笔，是一种用来测试导线、开关、插座等电器是否带电的工具。试电笔由氖泡、电阻、弹簧、笔身和笔尖组成。有电时，氖泡发光。操作方法：

使用前，先要在有电的导体上检查电笔是否正常发光，检验其可靠性。1.握笔方法如下图（a）、（b）所示。

注意：手指触及笔尾的金属体。氖管小窗背光向自己。不能用手接触前面的金属部分。（a） （b）2.具体操作示意如图（c）所示。3.低压试电笔的测试范围为60~500V。（c）课堂小结

我们主要学习了三大方面的内容：

1.正弦交流电的应用

2.

什么是正弦交流电？

3.交流电压波形的观察以及交流电的测试。

那么我们通过以上分析，我们知道这些交流电应用是非常的广泛。交流用电其实非常之多。关于正弦交流电，我们知道了它的概念、符号、特点，以及我们可以用瞬时值表达式或者波形图来表示正弦交流电。

那么关于交流电压波形的观察，我们可以通过示波器，关于交流电的测试，我们可以用试电笔来进行测试。以上就是这一讲我们所要学习的主要内容。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十二讲

正弦交流电的基本物理量及其测量方法目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02

学习本节课要具备的知识：

①知道生活中用到交流电的电器；

②知道什么是正弦图像。本节课学习的主要内容为：

①

正弦交流电的物理量；

②有效值、最大值、频率、周期或角频率、初相位、相位或相位差的关系；

③交流电的测量。本节课的重点是：交流电压波形的观察以及交流电的测试学完本节课，同学们要能达到：①能描述正弦交流电有效值、最大值、频率、周期或角频率、初相位、相位或相位差的关系；

②相关测量的方法。

正弦交流电的基本物理量有哪些？它们分别代表什么意思？它们又如何计算与测量呢？这些问题我们将在这一讲中来加以学习。一、最大值和有效值1.最大值：正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值。也叫峰值。符号：

U

m、Im、Em实际中，用有效值来表示交流电的大小。一、最大值和有效值2.有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。直流电交流电同一时间该交流电的有效值=直流电的数值符号：一、最大值和有效值2.有效值：

交流电的大小

，一般都指有效值注意：1.各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值是有效值。2.一般的交流电流表和交流电压表测量的数值，也都是有效值。3.通常说照明电路的电压是220V，便指的是有效值。问：有效值为220V的交流电，其最大值为多少？U

m

2U

1.414

220

311

V二、周期、频率和角频率1.周期：正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间。符号：用字母T表示。单位是s(秒)2.频率：正弦交流电在1s内完成周期性变化的次数。符号：用字母

f

表示。单位是Hz(赫)kHz（千赫）和MHz（兆赫）f1f

1

或

T

T二、周期、频率和角频率3.角频率：通常正弦交流电变化一周可用

2π或360°来计量。把正弦交流电在1s内所变化的角度称为正弦交流电的角频率。小知识：我国供电系统中，交流电的频率是50Hz，习惯上称为“工频”，周期为0.02s。世界多数国家交流电频率都是50Hz，如欧盟各国等，但也有不少国家如美国、加拿大、日本等交流电的频率为60Hz。二、周期、频率和角频率问：频率为50Hz的交流电，其周期和角频率分别为多少？解：T

1

1

0.02

sf 50

2

f

2

3.14

50

314

rad/s三、相位、初相和相位差以电压为例，正弦交流电的瞬时值表达式可写为：u

U

msin(

t

0)V1.相位：把

t

0称为正弦交流电的相位。相位的单位：弧度或度如：u

311sin(314t

60

)V相位而相位是随着时间t的变化不断变化的！初相反映的是正弦交流电起始时刻的状态。2.初相：t

0

时的相位称为初相位，简称初相，用字母

0

表示。三、相位、初相和相位差

0

01

02

0规定：初相的范围u

U sin(

t

)1 m 01u2

U

msin(

t

02)

0

60

三、相位、初相和相位差（a）同相 （

b）反相（c）正交四、基本物理量的测量转换开关打在交流700V

1.交流电压大小的测量（有效值）：测量交流电压的大小

，一般用交流电压表，实际中通常用万用表的交流电压挡进行测量。220V交流电压的测量测交流电时不需要考虑红、黑表笔的正负极性！四、基本物理量的测量2、交流电流大小的测量（有效值）：

测量交流电流的大小

，一般用交流电流表，实际中通常用万用表的交流电流挡进行测量。转换开关打在交流200mA万用表串接在电路中四、基本物理量的测量2.交流电流大小的测量（有效值）：对于数值较大的交流电

，其电流有效值的大小可通过钳形电流表进行测量。钳形电流表的测量方法特点：可在不断开线路的情况下测量线路中的电流。

3.交流电压最大值、周期、频率的测量：四、基本物理量的测量可用示波器进行观察与测量最大值周期 频率

3.交流电压最大值、周期、频率的测量：四、基本物理量的测量可用示波器进行观察与测量最大值周期 频率课堂小结

正弦交流电的基本物理量及其测量，我们主要讲了两大方面的内容，一、正弦交流电的基本物理量，二、正弦交流电的基本物理量的测量。

那么基本物理量主要包括有效值、最大值、频率、周期或角频率、初相位、相位或相位差。我们把其中的有效值、频率和初相位称为正弦交流电的三要素。

关于交流电的测量，我们放到专门的视频中讲解示范，请需要学习的同学关注。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十三讲

正弦交流电表示方法目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①知道生活中用到交流电的电器；

②知道什么是正弦图像。本节课学习的主要内容为：

正弦交流电的表示方法。本节课的重点是：正弦交流电的表示方法学完本节课，同学们要能达到：

①知道正弦交流电的三种表示方式；

②掌握正弦交流电三种表示方式之间的互换。

正弦交流电的表示方法有哪几种？什么是解析式表示法？什么是波形图表示法？什么是矢量图表示法？这些问题我们将在这一讲中来学习。首先我们来看正弦交流电的表示方法，它的方法通常有以下三种：

一、解析式表示法；

二、波形图表示法；

三、矢量图表示法。下面我们分别加以介绍。2.波形图表示法：几种常见正弦交流电的波形图初相为正时，起始位置位于纵坐标的正半周；初相为负时，起始位置位于纵坐标的负半周。2sin(

t

45

)V

2sin(

t

30

)A如：u

10如：i

5符号：旋转矢量通常用大写字母上加黑点的符号来表示，如U

、I

等。

U

I3.矢量图表示法：

主要是用来进行电路分析概念：正弦交流电可以用旋转矢量来表示。旋转矢量的长度表示正弦交流电的有效值，旋转矢量的起始位置与x轴正方向的夹角为正弦量的初相

0 。课堂小结

正弦交流电的表示方法中，我们主要讲了三种表示方法。

一，解析式表示法，

二，波形图法，

三，矢量图法。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十四讲

纯电阻交流电路目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①知道用电器工作需要形成电路；

②熟悉某些小型电路。本节课学习的主要内容为：

①纯电阻交流电路中电流与电压的关系；

②纯电阻交流电路的功率；本节课的重点是：纯电阻交流电路欧姆定律的使用和功率的计算学完本节课，同学们要能达到：

①了解纯电阻交流电路中电流与电压的关系；能计算纯电阻交流电路中的功率。单一元件交流电路的分析方法：电阻元件（R）、电感元件（L）、电容元件（C）电流与电压之间的大小关系是否还符合欧姆定律？电流与电压之间的相位关系如何？电路中的功率有什么特点？纯电阻交流电路的分析方法：什么是纯电阻交流电路？纯电阻交流电路中电流与电压的大小关系如何？它们的相位关系怎样？电路中的功率有什么特点？纯电阻交流电路：只有电阻负载的交流电路。1.电流与电压之间的大小关系

是否符合欧姆定律？实验条件：取一个“110Ω、1W”的电阻器，通过一

个调压器，给其两端分别加3V、4V、6V的交流电压，然后分别测出通过该电阻的交流电流的大小。~纯电阻交流电路实验电路：纯电阻交流电路实验数据1电阻两端电压为3V通过电阻的电流为28.04mA实验电路：实验数据2电阻两端电压为4V通过电阻的电流为37.44mA纯电阻交流电路实验电路：纯电阻交流电路实验数据3电阻两端电压为6V通过电阻的电流为56.34mA~纯电阻交流电路：只有电阻负载的交流电路。

1.电流与电压之间的大小关系纯电阻交流电路实验次数1106.8Ω3.00V28.04mA2106.8Ω4.00V37.44mA3106.8Ω6.00V56.34mA电阻实际阻值R

/

电阻两端电压UR/

V通过电阻的电流I/

mARI

U

R有效值符合欧姆定律RIm

U

Rm纯电阻交流电路：只有电阻负载的交流电路。

2.电流与电压之间的相位关系

i

uRuRi

瞬时值也符合欧姆定律变化步调一致~纯电阻交流电路uRi同相

2UR

sin

t假设：

uR

（a）波形图（b）矢量图Rui

U

R

I~纯电阻交流电路纯电阻交流电路：只有电阻负载的交流电路。

电流与电压之间的波形图与矢量图

（1）通过白炽灯的电流为多少？写出电流的解析式；（2）画出电流与电压的矢量图2

sin(314t

60

)V

的交流【例1】将一个阻值为484Ω的白炽灯，接到

u

220电源上。试求：解：

（1）电压有效值

U

2

2

0

V电流的有效值电流的解析式

60

I

U电流与电压的矢量图3.纯电阻交流电路中的功率UR平均功率：瞬时功率在一个周期内的平均功率，用大写字母P

表示。

单位W（瓦）也叫有功功率。2

I

2

R

RRP

IU电阻是消耗功率的瞬时功率：把瞬时电压与瞬时电流的乘积称为瞬时功率，用小写字母

p

表示。＋ ＋耗能元件【例2】当阻值为100Ω电阻器接到交流电源上，用万用表测得电路中的电流为100mA。试求：（1）电阻消耗的功率为多少？（2）加在电阻两端的电压为多少？解：1）电阻消耗的功率：P

I

2

R

0.12

100

1W2）加在电阻两端的电压：

U

IR

0.1

100

10V纯电阻交流电路1.什么是纯电阻交流电路负载是纯电阻的交流电路2.电流与电压之间的关系i uRRmmRuRUR3.电路中的功率、

、i

I

U

R

、I

RUR2有功功率P

P

IU

I

2

R

R同相电阻消耗功率电阻是一种耗能元件这一讲我们主要学习了三方面的内容:

一、什么是纯电阻交流电路？

二、电流与电压之间的关系;

三、电路中的功率。所谓纯电阻交流电路，就是负载是由纯电阻性元件起决定性作用的交流电路。对于电流与电压之间的关系，我们知道了它们的有效值、最大值、瞬时值都符合欧姆定律，并且知道电压与电流是同相的。那么电路中的功率，我们知道纯电阻交流电路，它是消耗功率的，我们把它叫有功功率，它的计算公式为P等于I乘UR等于I平方R等于R分之UR的平方。电阻它是消耗功率的，那么我们也知道了电阻实际上是一种耗能元件。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十五讲

纯电感交流电路目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①掌握了电感器的特点；

②熟悉某些生活中应用电感器的电路。本节课学习的主要内容为：

①感抗的概念；

②纯电感交流电路中电流与电压之间的关系；

③纯电感交流电路中的功率。本节课的重点是：纯电感交流电路中电流与电压之间的关系以及纯电感电路功率计算。学完本节课，同学们要能达到：

①掌握感抗的概念；

②掌握纯电感交流电路中电流与电压之间的关系；能够计算电感交流电路中的功率。纯电感交流电路电感元件对交流电有阻碍作用吗？什么是纯电感交流电路？电流与电压之间的关系怎样？电路中的功率又有什么特点？电感元件对交流电有阻碍作用吗？条件：当CD两端接上一根导线时，小灯EL正常发光实验：当CD两端拿掉导线，用一个电感代替时，小灯的亮度又会怎样呢？~ELSCD小灯交流实验电路图~ELSC D小灯交流实验电路图——电源的频率，单位Hz（赫）f

——电源的角频率，单位rad/s（弧度/秒）L

——线圈的电感，单位是H（亨）电感元件对交流电有阻碍作用！感抗：电感对交流电的阻碍作用。用X

L

表示。单位：Ω理论和实验证明：感抗的大小

X

L

与电源频率成正比，与线圈的电感成正比，用公式表示为：XL

L

2

fL式中：X

L

——线圈的感抗，单位Ω（欧）【例1】已知一个自感系数为10mH的电感线圈，接在频率为50Hz的交流电中其感抗为多少？接在频率为1MHz的交流电中，其感抗又为多少？接在直流电路中的感抗呢？分析：L

10mH

0.01H对于直流电，电感线圈相当于短路对于交流电，电感线圈有通低频阻高频的特性。2.电流与电压之间的相位关系LXUI

L有效值符合欧姆定律LmXUI

Lm纯电感交流电路：纯电感电路是指只有空心线圈的负载而且线圈的电阻和分布电容忽略不计的交流电路。实际线圈都是有电阻的。1.电流与电压之间的大小关系

i

u

90

X

L

i

uL电流滞后电压90°纯电感交流电路L~uLui瞬时值不符合欧姆定律纯电感交流电路：电压与电流之间的波形图与矢量图。2UL

sin

t假设：

uL

（b）矢量图

U

L

I纯电感交流电路L~u90

90

uLi（a）波形图3.纯电感交流电路中的功率瞬时功率：纯电感交流电路的瞬时功率一半为正一半为负，其平均值为零。uLuL

,

i＋＋— －瞬时功率的平均值为0纯电感交流电路中，电感不消耗功率。无功功率：表示电感与电源之间能量转换的最大值，用

QL

表示，单位：乏，符号：Var。QL

IU

LLLXU2

L

I

2X储能元件试求：（1）通过线圈的电流为多少？写出电流的解析式；（2）画出电压与电流的矢量图（3）电路的无功功率是多少？2

sin(314t

45

)V

交流电源上。【例2】一个100mH的电感器，接在

u

220

45

U

L

45

I纯电感交流电路3.纯电感交流电路中的功率i uLmmL LXUX、

90

I

U

L

、I

LLLLXU无功功率

Q2

L

IU

I

2X电感不消耗功率1.什么是感抗X

L

L

2

fL2.纯电感交流电路中电流与电压之间的关系电流滞后电压

90

电感是一种储能元件

我们所学习的主要内容，纯电感交流电路。那么纯电感交流电路我们主要学了三方面的问题：

一、什么是感抗？

二、纯电感交流电路中电流与电压之间的关系；

三、纯电感交流电路中的功率。

那么感抗就是电感对交流电的阻碍作用，它等于L等于2fL.

纯电感交流电路中电流与电压之间的关系是有效值和最大值符合欧姆定律，而它的瞬时值是不符合欧姆定律的，因为电流滞后电压90度。

那么纯电感交流电路当中电感是不消耗功率的元件。它只是存在一个与电源之间能量交换的最大值，我们叫无功功率：=I==/最终我们知道，电感实际上是一种储能元件。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十六讲

纯电容交流电路目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①掌握了电容器的特点；

②熟悉某些生活中应用电容的电路。本节课学习的主要内容为：

①容抗的概念；

②纯电容交流电路中电流与电压之间的关系；

③纯电容交流电路中的功率。本节课的重点是：纯电容交流电路中电流与电压之间的关系以及纯电容电路功率计算。学完本节课，同学们要能达到：

①掌握容抗的概念；

②掌握纯电容交流电路中电流与电压之间的关系；能够计算电容交流电路中的功率。纯电容交流电路电容元件对交流电有阻碍作用吗？什么是纯电容交流电路？电流与电压之间的关系又如何？电路中的功率又有什么特点？电容元件对交流电有阻碍作用吗？~ELSC D小灯交流实验电路图条件：当CD两端接上一根导线时，小灯EL正常发光实验：当CD两端拿掉导线，用一个电容器代替时，小灯的亮度又会怎样呢？~ELSCD小灯交流实验电路图C

C 2

Cf1 1

X

——电源的频率，单位Hz（赫）式中：XC

——电容的容抗，单位Ω（欧）f

——电源的角频率，单位rad/s（弧度/秒）C

——电容器的电容量，单位是F（法）电容元件对交流电有阻碍作用！容抗：电容对交流电的阻碍作用。用X

C

表示。单位：Ω理论和实验证明：容抗的大小

X

C

与电源频率成反比，与电容器的电容量成反比，用公式表示为：【例1】已知一个10µF的电容器接在220V/50Hz的交流电中，其容抗为多大？接在频率为100kHz的交流电中，其容抗又为多大？接在直流电路中的容抗呢？

（3）直流电路中f

0

X

C对于直流电，电容器相当于断路对于交流电，电容器有阻低频通高频的特性。解：（1）50HZ时（2）100kHZ时1.电流与电压的大小关系2.电流与电压的相位关系UI

CX

C有效值符合欧姆定律CmXI

UCm纯电容交流电路：纯电容电路是指只有电容器的负载而且电容器的漏电电阻均忽略不计的交流电路。

i

u

90

X

Ci

uC电流超前电压90°uC纯电容交流电路~iCui瞬时值不符合欧姆定律2UC

sin

t

UC

I90

（b）矢量图uC纯电容交流电路~i（a）波形图C假设：

uCui90

纯电容交流电路：电压与电流之间的波形图与矢量图。

3.纯电容交流电路中的功率瞬时功率：纯电容交流电路的瞬时功率一半为正一半为负，其平均值为零。瞬时功率的平均值为0纯电容交流电路中，电容不消耗功率。无功功率：表示电容与电源之间能量转换的最大值，用

QC

表示，单位：乏，符号：Var。QC

IUCCCXU2

C

I

2X储能元件试求（1）通过电容器的电流为多少？写出电流的解析式；（2）画出电压与电流的矢量图（3）电路的无功功率为多少？【例2】一个10µF的电容器，接在u

2

sin(104

t

60

)V

的交流电源上。150

60

UC

I纯电容交流电路2.纯电容交流电路中电流与电压之间的关系3.纯电容交流电路中的功率i uCmmC CXUX、

90

I

UC

、I

CCCCXU无功功率

Q2

C

IU

I

2XX

C11.什么是容抗

1

C

2

fC电流超前电压

90

电容不消耗功率电容是一种储能元件

我们主要学的三方面的内容:

一、什么是容抗？

二、纯电容交流电路中电流与电压之间的关系。

三、纯电容交流电路中的功率。

那么容抗用表示，它等于C分之1等于2fC分之一。

纯电容交流电路中电流与电压之间的有效值和最大值都符合欧姆定理，它的瞬时值是不符合欧姆定律的，因为电流超前电压90度。

那么同样纯电容交流电路当中，它的电容是不消耗功率的，它只是一个无功功率，无功功率的计算公式为：

因此电容不消耗功率，电容同样是一种储能元件。以上就是这一讲我们所学的主要内容。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十七讲

串联谐振电路目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①学习了RC、RL、RLC串联交流电路；

②知道收音机的调谐过程。本节课学习的主要内容为：

①什么是串联谐振；

②发生串联谐振的条件，谐振频率特性、阻抗、品质因数；

③串联谐振电路的特点和应用。本节课的重点是：串联谐振电路的特点和应用学完本节课，同学们要能达到：

①记住串联谐振的条件；

②会计算串联谐振电路的有关参数；能够描述串联谐振电路的特点和应用。

RL、RC与RLC串联电路【学习目标】1．理解RL、RC与RLC串联电路中阻抗的概念，掌握电压三角形、阻抗三角形的应用。

2.理解RL、RC与RLC串联电路中有功功率、无功功率和视在功率的物理概念，学会计算电路的有功功率、无功功率和视在功率。

3.理解功率三角形和电路的功率因数，了解提高功率因数的意义。

实验：当某一电阻与电感器（或电容器）串联接上正弦交流电后，你知道加总电压与各分电压之间的如何呢？【观察与思考】RL++u～+---uRuL用交流电压表测量U、UR、UL，

U≠UR+UL？一、RL串联电路

电阻与电感串联组成的电路称为RL串联电路。RL串联电路包含了电阻、电感两个不同的电路参数，常见的线圈，如电动机、变压器的线圈。

RL串联电路Lu

++---uR

uL

+Rii＝Imsin

t一、RL串联电路1.总电压与各分电压之间的关系电阻两端的电压为:uR＝RImsin

t

电感两端的电压为:（a）电流与电压矢量图IULURU

0

构成直角三角形，如图（b）所示，称之为电压三角形。（b）电压三角形ULURU

根据基尔霍夫电压定律，电路总电压的瞬时值等于各个电压瞬时值之和，即:u＝uR﹢uL一、RL串联电路1.总电压与各分电压之间的关系

总电压与各分电压之间的数量关系为:

2．总电压与电流的相位差

职业相关知识：通常情况下，将总电压超前电流的电路称为电感性电路，简称感性电路。在RL串联电路中，总电压超前电流。一、RL串联电路3．电路的阻抗

电路的阻抗用Ｚ表示，单位为Ω（欧〔姆〕）。它表示电阻和电感串联电路对交流电呈现的阻碍作用，阻抗的大小决定于电路参数（R、L）和电源频率(f)。式中：

U——电路总电压的有效值，单位是V（伏〔特〕）；

I——电路中电流的有效值，单位是A（安〔培〕）；

Z——电路的阻抗，也可用∣Z∣表示，单位是Ω（欧〔姆〕）。一、RL串联电路３．电路的阻抗

将电压三角形三边同除以电流I，可以得到由阻抗Z、电阻R和感抗XL组成的直角三角形，称为阻抗三角形。ULURU

XLRZ阻抗三角形一、RL串联电路３．电路的阻抗

阻抗三角形中Z与R的夹角等于电压三角形中电压与电流的夹角

，叫做阻抗角，也是电压与电流的相位差。一、RL串联电路４.电路的功率

将电压三角形三边同时乘以I，就可以得到由有功功率、无功功率和视在功率（总电压有效值与电流的乘积）组成的三角形——功率三角形。ULURU

QL＝ULIP＝URIS＝UI功率三角形一、RL串联电路４.电路的功率

我们把S称为交流电路的视在功率，视在功率表示电源提供的总功率（包括有功功率和无功功率），即交流电源的容量。视在功率用S表示，等于总电压有效值与总电流有效值的乘积，即

S＝UI视在功率的单位为VA（伏安），常用单位还有kVA和MVA。视在功率（S）:一、RL串联电路４.电路的功率

电路中只有电阻消耗功率，即有功功率，它等于电阻两端的电压与电路中电流的乘积，即:有功功率（P）:

一、RL串联电路４.电路的功率

电路中的电感不消耗能量，它与电源之间不停地进行能量转换，即无功功率，它等于电感两端的电压与电路中电流的乘积。即：无功功率（ＱＬ）:

一、RL串联电路４.电路的功率

阻抗角的大小也可表示为

功率三角形还可得到有功功率P、无功功率QL和视在功率S之间的关系，即:一、RL串联电路5.功率因数

当视在功率一定时，功率因数越大，用电设备的有功功率也越大，电源输出功率的利用率就越高。功率因数的大小由电路参数（R、L）和电源频率决定。

为了反映功率的利用率，我们把有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用λ表示:【课堂练习】

【例1】将电感为255mH、电阻为60的线圈接到V的交流电源上。求（1）线圈的阻抗；（2）电路中的电流有效值和瞬时值表达式；（3）电路中的有功功率P、无功功率Q和视在功率S；（4）端电压与电流之间的相位差。

二、RC串联电路

电阻与电容串联组成的电路称为RC串联电路，如下图所示。在电子技术中，经常遇到阻容耦合放大器、RC振荡器、RC移相电路等等，这些电路都是RC串联电路。i＝Imsin

t-uC

++-uR

CRu

+-iRC串联电路二、RC串联电路RC串联电路中的矢量图电流与电压矢量图电阻两端的电压为:

uR＝RImsin

t

电感两端的电压为:

IUCURU0

根据基尔霍夫电压定律，电路总电压的瞬时值等于各个电压瞬时值之和，即:

u＝uR﹢uC二、RC串联电路电压三角形、阻抗三角形和功率三角形

UCURU

0

RZXC

PSQC（a）电压三角形（b）阻抗三角形（c）功率三角形二、RC串联电路1.总电压与各分电压之间的关系总电压与各分电压之间的数量关系为:

2．总电压与电流的相位差在RC串联电路中，总电压滞后电流φ。

职业相关知识：通常情况下，将总电压滞后电流的电路称为电容感性电路，简称容性电路。二、RC串联电路3．电路的阻抗阻抗的大小决定于电路参数（R、C）和电源频率(f)。４.电路的功率视在功率:S＝UI有功功率:无功功率：有功功率P、无功功率QC和视在功率S之间的关系为:【课堂练习】【例2】把一个阻值为30Ω的电阻和电容为80uF的电容器串联后接到交流电源上，电源电压V。求：（1）电容的容抗；（2）电路中的电流有效值；

（3）电路中的有功功率P、无功功率Q和视在功率S；

（4）端电压与电流之间的相位差。三、RLC串联电路

电阻、电感、电容串联组成的电路称为RLC串联电路，如下图所示。RLC串联电路包含了三个不同的电路参数，是在实际工作中常常遇到的典型电路，如供电系统中的补偿电路和电子技术中常用的串联谐振电路都属于这种电路。i＝Imsin

t

RLC串联电路uL

+-uR

LRCu

+-i-+-+uC

三、RLC串联电路1.RLC串联电路中的矢量图电阻两端的电压为:

uR＝RImsin

t

电容两端的电压为:电感两端的电压为:

根据基尔霍夫电压定律，电路总电压的瞬时值等于各个电压瞬时值之和，即

u＝uR﹢uL﹢uC三、RLC串联电路1.RLC串联电路中的矢量图

IULURU0UCUCUC

IURU0ULULUCIURULUCU（a）UL＞UC

（b）UL＜UC

（c）UL＝UCRLC串联电路矢量图三、RLC串联电路2.

总电压有效值与各分电压有效值之间的关系为3.总电压与电流的相位差

当UL>UC时，>0，电压超前电流；当UL<UC时，<0，电压滞后电流；当UL=UC时，=0，电压与电流同相。三、RLC串联电路4．电路的阻抗

我们把称为电抗，它是电感与电容共同作用的结果；把Z称为交流电路的阻抗，它是电阻与电抗共同作用的结果。电抗和阻抗的单位均为

欧〔姆〕）。

RZX

RZXRLC串联电路的阻抗三角形三、RLC串联电路4.电路的阻抗电路的阻抗角

为:

阻抗角的大小取决于电路的参数R、L、C及电源频率f，电抗X的值决定着电路的性质。

（1）当，即X>0

时，，，总电压超前总电流，电路呈电感性；（2）当，即

X<0时，，，总电压滞后总电流，电路呈电容性；（3）当，即X=0时，，，总电压与总电流同相，电路呈电阻性，此时的电路状态称为谐振。三、RLC串联电路5.电路的功率S＝UI

在RLC串联电路中，存在着有功功率P、无功功率QL和QC，它们分别为:

【例3】已知某RLC串联电路中，电阻为30Ω，电感为127mH，电容为40µF，电路两端交流电压u=311sin314tV。求：（1）电路的阻抗值；（2）电流的有效值；（3）各元件两端电压的有效值；（4）电路的有功功率、无功功率和视在功率；（5）判断电路的性质。【课堂练习】

比较项目RL串联电路RC串联电路RLC串联电路电抗大小XL＝

L＝2fL电路阻抗的大小总电压与各元件两端电压之间的关系电流与总电压之间的关系大小相位有功功率无功功率视在功率功率因数【课堂小结】【课堂练习】教材中的思考与练习。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十八讲

提高功率因数的意义和方法目录CONTENTS课堂目标重点突破04课堂引入02课堂小结05内容讲解03学习本节课要具备的知识：

①感性交流电路和容性交流电路；

②三角函数。本节课学习的主要内容为：

①提高功率因数的意义；

②提高功率因数的方法。本节课的重点是：提高功率因数的方法学完本节课，同学们要能达到：

①了解提高功率因数的意义；

②能够描述提高功率因数的方法。提高功率因数的意义和方法为什么要提高功率因数？提高功率因数有哪些方法？1.提高功率因数的意义大部分的用电设备都是电感性负载，如电动机、变压器等。电源提供的功率S有功功率P无功功率Q（1）提高供电设备的能量利用率

cos

PS（2）减小输电线路上的能量损失当U一定，向用户输送一定的有功功率时，I

与COS

成反比。2.提高功率因数的方法感性负载并联电容器电路（1）提高用电设备自身的功率因数合理选择和使用用电设备，避免“大马拉小车”现象。（2）在感性负载上并联电容器提高功率因数COS

?1

U

RU

L

I1I

C

（2）在感性负载上并联电容器提高功率因数

U

I

1COS

COS

1

并联电容C

后，电压与电流的相位差。感性负载并联电容器电路

1

未并电容C时，电压与电流的相位差；

提高了功率因数值S断开时，i

i1S闭合时，i

i1

iCI

I1

ICIC

超前U

90

提高功率因数的意义和方法1.提高功率因数的意义（1）提高供电设备的能量利用率（2）减小输电线上的能量损失2.提高功率因数的方法（1）提高用电设备自身的功率因数（2）在感性负载上并联电容器提高功率因数课堂小结

提高功率因素的意义和方法，我们主要讲了两大方面的内容：

一、提高功率因数的意义，

二、提高功率因数的方法。

提高功率因素的意义主要有两点，（1）提高供电设备的能量利用率，（2）减小输电线路上的能量损失。

提高功率因素的方法，一个要提高用电设备本身的功率因数，第二个是可以在感性负载上并联电容器来提高功率因数。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第二十九讲

三相交流电源基础目录CONTENTS课堂目标重点突破04课堂引入02课堂小结05内容讲解03学习本节课要具备的知识：

①知道用电器工作需要形成电路；

②熟悉某些小型电路。本节课学习的主要内容为：

①两种常见交流电源；

②三相交流电的优点；

③三相交流电的概念；

④三相交流电的产生和三相交流电的相序本节课的重点是：三相交流电的产生和三相交流电的相序学完本节课，同学们要能达到：

①了解两种常见交流电源；

②熟悉三相交流电的优点；能够描述三相交流电的产生和三相交流电的相序。三相交流电源基础知识两种常见交流电源三相交流电的优点三相交流电的概念三相交流电的产生三相交流电的相序三相交流电波形图三相四线制供电线路三相三线制供电线路计算机 电冰箱电灯一、两种常见交流电源1.单相交流电生活用电单相交流电机床起重机电梯一、两种常见交流电源2.三相交流电生产用电三相交流电二、三相交流电的优点三相交流电与单相交流电相比具有以下优点：1.三相交流发电机比同功率的单相交流发电机体积小、重量轻、成本低。三相交流发电机单相交流发电机二、三相交流电的优点2.与单相交流电输电相比，用三相交流电输电可大大节省输电线路中有色金属的消耗量，即输电成本较低。三相交流电输电线路二、三相交流电的优点3.目前广泛应用的三相交流异步电动机，是以三相交流电作为电源，它与单相交流电动机或其他电动机相比，具有结构简单、价格低廉、性能良好和使用维护方便的特点。因此，在现代电力系统中，三相交流电得到了广泛应用。三相交流异步电动机三、三相交流电的概念由三个幅值相等、频率相同、彼此之间相位互差120。的正弦交流电压所组成的供电系统称为三相交流电。前面讲的交流电路，实际上是三相交流电路的一相，因而称为单相交流电路。四、三相交流电的产生各种发电站、发电厂的能量转换都是由三相交流发电机来完成的。三相交流发电机外形如下图所示。小型三相交流发电机三相交流水轮发电机定子铁心U1U2V1V2W1W2+－转子绕组转轴转子铁心NS四、三相交流电的产生三相交流发电机工作原理示意图三相交流发电机的绕组在空间上互差120o，当转子转动时，在三相绕组中产生感应电压，定子绕组

从而形成三相电动势。供给三相电动势的电源称为三相电源。产生三相电动势的每一个绕组称为一相。四、三相交流电的产生对称三相电动势瞬时值的数学表达式为：第一相(U

相)电动势：

eu

=

Emsin

t第二相(V

相)电动势：

ev

=

Emsin(

t

120

)第三相(W

相)电动势：ew

=

Emsin(

t

120

)四、三相交流电的产生120°UvUuUw120°120°相量图对称三相电动势波形图和相量图：u0T波形图ωteuevew0T波形图ωteuevew在电工技术和电力工程中，把这种幅值相等、频率相同、相位上彼此相差1200的三相电动势叫做对称三相电动势。u五、三相交流电的相序相序——三相交流电动势随时间按正弦规律变化，它们到达最大值（或零值）的先后顺序称为相序。u0T波形图ωteuevew五、三相交流电的相序正相序——eu超前ev、ew先到达最大值，而

ev又超前ew先到达最大值，这种U-V-W-U的顺序称为正相序。负相序——若相序为U-W-V-U称为负相序或逆相序。u0T波形图ωteu evew五、三相交流电的相序相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出

U

相，用绿色标出

V

相，用红色标出

W

相。u0T波形图ωteu

evew课堂小结1.由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。2.由三个幅值相等、频率相同、彼此之间相位互差120。的正弦交流电压所组成的供电系统称为三相交流电。3.三相交流电动势随时间按正弦规律变化，它们到达最大值（或零值）的先后顺序称为相序，它可以分为正相序和负相序。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第三十讲

三相负载的接法目录CONTENTS课堂目标重点突破04课堂引入02课堂小结05内容讲解03学习本节课要具备的知识：

①知道生活中的三相用电设备；

②三相交流电的基础知识。本节课学习的主要内容为：

①三相负载的接法；

②单相用电设备如何接入三相电源。本节课的重点是：三相负载的接法学完本节课，同学们要能达到：

①了解三相负载的接法；

②熟悉单相用电设备如何接入三相电源；能够描述三相负载不同接法的条件。