6.6电阻、电感、电容串联的正弦交流电路(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§6-6电阻、电感、电容串联的正弦交流电路 1 学习目标 1. 掌握电阻、电感、电容串联正弦交流电路中电压与电流的相位和数量关系。 2. 掌握电阻、电感、电容串联正弦交流电路中功率的关系。 3. 掌握串联谐振的条件、特点和在实际中的应用。 2 第一章　电路基础 下面通过实验来讨论RLC串联电路的特点,实验电路如图所示。 3 RLC串联正弦交流电路 第一章　电路基础 一、电流与电压的关系 1．相位关系 对于图所示的RLC串联正弦交流电路，首先通过作相量图的办法来讨论总电压与电流的相位关系，再根据相量图求有关各量间的数量关系。 4 RLC串联正弦交流电路的相量图 a)UL>UC b)UL<UC c)UL=UC 第一章　电路基础 2．数量关系 由上图a、b所示相量图可以看出，电压 构成一个直角三角形，称为电压三角形，如图所示。 5 RLC串联正弦交流电路的几个三角形 第一章　电路基础 二、功率 在RLC串联正弦交流电路中，电源要向电路提供总功率，而电路中既有能量的消耗又有能量的交换；既存在视在功率，又有有功功率和无功功率。 1．视在功率S 在RLC串联正弦交流电路中，视在功率表示电源提供的总功率，即表示交流电源容量的大小，其定义为电压与电流有效值的乘积，即： S＝UI 为区别于有功功率和无功功率，视在功率的单位一般用伏·安（V·A）。 视在功率表示电源的容量大小，但不代表电路中消耗的功率。负载消耗的功率要视实际运行中负载的性质和大小而定。 6 第一章　电路基础 2．有功功率P 在RLC串联正弦交流电路中，只有电阻是消耗功率的，所以RLC串联正弦交流电路中的有功功率就是电阻上所消耗的功率，即： P＝URI＝UIcos φ 7 第一章　电路基础 3. 无功功率Q 由于电感和电容两端的电压“反相”，所以当电感吸收能量时，电容正好放出能量；电容吸收能量时，电感也正好放出能量。二者能量相互补偿后的不足部分才由电源进行补充，所以电路的无功功率为电感和电容上的无功功率之差，即： 无功功率表示了电源与RLC串联正弦交流电路之间能量“吞吐”的规模大小。 8 第一章　电路基础 视在功率S、有功功率P、无功功率Q之间的关系由功率三角形可得： 由功率三角形可以得到 ，称为功率因数。功率因数表示电源输出功率被负载利用的程度，是高压供电线路重要的运行指标之一。实际上要求负载的功率因数尽量接近于1，以充分利用电源输出的功率。 9 第一章　电路基础 三、串联谐振 在具有电感和电容的电路中，如果电流和电压达到同相位，则电路就会产生谐振现象，处于谐振状态的电路称为谐振电路。谐振电路分为串联谐振电路和并联谐振电路两种。谐振电路在电子技术中应用很广，如收音机的调谐电路、振荡器等。 10 第一章　电路基础 1. 串联谐振的条件 在RLC串联正弦交流电路中，当XL＝XC时，电流与电压同相位，这种现象称为串联谐振。所以串联谐振的条件是XL＝XC，因此有： 可得谐振时的频率为: 11 第一章　电路基础 2. 串联谐振的特点 串联谐振具有以下特点： （1）串联谐振时，电路的阻抗最小，且呈阻性。 （2）串联谐振时电流最大，且与电压同相位。 （3）串联谐振时，电感两端的电压UL与电容两端的电压UC大小相等，方向相反，因此有： 12 第一章　电路基础 一般情况下，电路的Q值越大，选频作用越好，但是如果Q值过大，则会造成通频带变窄，从而引起波形的失真。串联电路的谐振曲线如图所示。 13 串联电路的谐振曲线 第一章　电路基础 $