高二高教版《电工技术基础与技能》第七章 第三节 RL、RC与RLC串联电路 课件

第三节　　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】 R L + + u ～ + - - - uR uL 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 L u + + - - - uR uL + R i i＝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 I UL UR U  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 UL UR U  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。 UL UR U   XL R Z 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。 UL UR U   QL＝ULI P＝URI S＝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 + +