3.2单相交流电路（课件）-高一《汽车电工电子基础》同步教学（高教版）

中等专业教育国家规划教材配套用书 汽车电工电子基础 第三章　正弦交流电路 第二节 单相交流电路 一、概述 把负载接到交流电源上组成的电路叫交流电路。 交流电路中的负载元件有电阻、电感和电容。如果只有单纯的电 阻(或电感、电容),则电路叫纯电阻(或纯电感、电容)电路。严格地 讲,纯电路是没有的。 二、纯电阻电路 1.电压和电流的关系 设加在电阻两端的电压为uR = URmsin(ωt) 根据欧姆定律,通过电阻的电流为 URmsin(ωt)/R= IRmsin(ωt) 结论:在纯电阻电路中,电压、电流的最大值或有效值之间的关系 符合欧姆定律,且电压和电流同相位。 其波形图和相量图见图所示。 2.功率 由功率的定义式可知,负载吸收的瞬时功率等于加在负载两端电压与通 过负载电流的乘积。已知纯电阻电路两端的电压u 和通过的电流i,所以 电阻吸收的瞬时功率为 pR = uRiR = URmsin(ωt)·IRmsin(ωt) = URmIRm sin2(ωt) 由于瞬时功率不便计算和测量,所以通常用瞬时功率在一个周期内的平 均值来表示功率的大小,叫平均功率(或有功功率),用字母P 表示,单位为W。 数学推导证明,平均功率等于瞬时功率最大值的一半。 例： 标有“220 V,100 W”的电烙铁,接在220 V 的交流电源上,通过的电流是多少?工作4 h消耗的电能是多少? 三、纯电感电路 电阻和分布电容可忽略的电感线圈作交流电路负载的电路,叫纯电感 电路。 1.电压和电流的关系 从第二章电磁感应定律知道,变化的电流通过线圈时,线圈中就要产生 自感电动势来阻止电流的变化, 有自感电动势eL = LΔi/Δt。 uL = eL = LΔi/Δt iL = ILm sin(ωt) uL = ωLILm sin(ωt + 90°) = ULmsin(ωt + 90°) UL = ωLIL 或IL = UL/ωL XL = ωL = 2πfL (3 - 15) 式中 f———交流电的频率,Hz; L———线圈的电感,H; XL ———线圈的感抗,Ω。 结论:在纯电感电路中,电压、电流的最大值或有效值之间的关系符合 欧姆定律形式,且电压超前电流90°。其波形图和相量图见图所示。 2.功率 纯电感电路的瞬时功率为 pL = uLiL = U Lm sin(ωt + 90°)· ILm sin(ωt) = ULIL sin(2ωt) 例（P45） 四、纯电容电路 1.电压和电流的关系 结论:在纯电容电路中,电压、电流的最大值或有效值之间的关系符 合欧姆定律形式,且电压滞后电流90°。其波形图和相量图如图所示。 五、电阻、电感和电容器串联电路 实际中的电容器与电感线圈串联的电路,都可以简化等效为电阻、电 感和电容器串联的电路(以下用RLC 表示)。如图所示,这种电路是具有 一般意义的典型电路,因为它包含了电阻、电感和电容三个不同的电路 元件,能体现交流电路的一般特点。 1.总电压和电流的关系 2.功率 在RLC 串联电路中,电阻是耗能元件,故有有功功率;电感和电容是储能 元件,一般情况下也有无功功率(φ =0 时除外),所不同的是:由于电感与电 容上的电压恰好相位相反,就形成了电感储存磁场能与电容释放电场能的互 补性质。也就是说,电感(或电容)所存储的能量中,有一部分是来自电容(或 电感)所释放的电场(磁场)能。这样,电路与电源之间的能量交换(即总无功 功率)就应该是电感无功功率与电容无功功率之差。 谢谢！ $