6.1正弦交流电的基本知识(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

第六章 正弦交流电路 1 §６－２　正弦交流电的表示方法 §６－１　正弦交流电的基本知识 §６－３　纯电阻正弦交流电路 §６－４　纯电感正弦交流电路 §６－６　电阻、电感、电容串联的正弦交流电路 §６－５　纯电容正弦交流电路 §６－７　电阻、电感、电容并联的正弦交流电路 §６－８　用符号法解正弦交流电路 在前面介绍的直流电路中，电动势、电压及电流的大小和方向都不随时间变化。但在实际中，发电厂生产和输送的都是正弦交流电，工农业生产、日常生活中广泛使用的也是正弦交流电，就连有些需要直流电的地方，如城市电车、计算机、电视机等，大部分也是通过整流设备将交流电变换为直流电的。图所示为某发电厂的汽轮发电机组，它的作用就是用来产生正弦交流电，供给千家万户使用。 交流电之所以有极为广泛的应用，是因为它具有许多优点。例如，交流电机比同功率的直流电机结构简单、成本低、工作可靠；交流电可利用变压器很方便地变换电压的大小，从而实现远距离输电和向用户提供各种不同等级的电压。 4 第一章　电路基础 5 汽轮发电机组 第一章　电路基础 凡大小和方向都随时间变化的电动势、电压或电流，统称为交流电。其中，按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，如图b所示；不按正弦规律变化的交流电称为非正弦交流电，如图c、d所示。通常讲的交流电，都是指最常用的正弦交流电。本章主要学习正弦交流电的产生，正弦交流电路的种类及其特点，人们常用的单相交流电是如何得到的等问题。 6 常见电流的波形 a）直流电 b）正弦交流电 c）锯齿波 d）方波 第一章　电路基础 §6-1 正弦交流电的基本知识 7 学习目标 1．了解正弦交流电的产生。 2．掌握正弦交流电最大值、有效值和平均值的定义及其之间的关系。 3．掌握正弦量的周期、频率和角频率的定义及其之间的关系。 4．熟悉正弦交流电相位、初相位和相位差的概念。 5．熟练掌握正弦交流电的三要素及其意义。 8 第一章　电路基础 一、正弦交流电的产生 大多数正弦交流电都是由交流发电机产生的，少部分也可由正弦振荡器产生。图a所示是一个最简单的正弦交流发电机的结构。交流发电机由定子和转子组成，定子是一对静止的磁极N、S。磁极产生的磁感线垂直于铁芯表面，并按正弦规律分布，如图b所示。转子是一个由硅钢片叠成的可以转动的圆柱形铁芯，铁芯上绕有线圈，线圈两端分别接到两个相互绝缘的铜制集电环（铜环）上，通过电刷A、B与外电路相连构成一个闭合回路。 9 第一章　电路基础 10 正弦交流发电机的结构、磁感应强度分布及正弦交流电动势波形 a）结构 b）磁感应强度的分布 c）正弦交流电动势波形 第一章　电路基础 二、正弦交流电的最大值、有效值、平均值 1．最大值 最大的瞬时值称为正弦交流电的最大值，也称振幅或峰值。 2．有效值 正弦交流电的瞬时值和最大值都不能准确地反映交流电的大小，因此，人们引入了正弦交流电的有效值，分别用大写字母E、U、I表示。 11 第一章　电路基础 3. 平均值 在电子整流电路中，经常要用到平均值的概念。所谓平均值，是指正弦交流电在半个周期内所有瞬时值的平均值。正弦交流电动势、电压和电流的平均值分别用符号Ep、Up、Ip表示。 利用数学知识可以证明，有效值与平均值之间的关系为： E≈1.1Ep U≈1.1Up I≈1.1Ip 12 第一章　电路基础 流电的最大值、有效值和平均值，如图所示。 13 正弦交流电的最大值、有效值和平均值 第一章　电路基础 三、正弦量的周期、频率和角频率 周期、频率和角频率是从3个不同角度反映交流电变化快慢的物理量。 1. 周期T 正弦交流电是随时间按正弦规律做周期性变化的，把正弦交流电每重复变化一次所需要的时间叫作周期，用符号T表示。周期的单位是秒，用符号s表示。比s小的常用单位还有ms（毫秒）、μs（微秒）和ns（纳秒），它们之间的换算关系为： 1s＝103 ms 1ms＝103 μs 1μs＝103 ns 周期越小，说明正弦交流电变化一次所用的时间越短，正弦交流电变化得越快。 14 第一章　电路基础 2. 频率f 正弦交流电在1 s内重复变化的次数叫作频率，用符号f表示。频率的单位是赫兹，简称赫，用符号Hz表示。比Hz大的单位还有kHz（千赫）、MHz（兆赫），它们之间的换算关系为： 1kHz＝103 Hz 1MHz＝103 kHz 由周期和频率的定义可知，周期和频率互为倒数关系，即： 15 第一章　电路基础 3. 角频率ω 正弦交流电在1 s内变化的电角度称为角频率，用符号ω表示。角频率的单位是弧度/秒，用符号rad/s表示。已知正弦量变化一周是2π弧度，若1 s内变化了f次，则正弦交流电的电角度就变化了2πf弧度。所以角频率与频率、周期