4.2正弦交流电路的基本物理量（课件）-高二《电工电子技术与技能》同步教学（高教版）

第二节 正弦交流电路的基本物理量 一、交流电的基本概念 二、交流电的基本物理量 一、交流电的基本概念 　　1．直流电和交流电 （1）直流电 　 ①　直流电：电流的大小和方向都不随时间变化，波形如下图所示。 　 ②　脉动直流电：电流的大小随时间作周期性变化，方向不变，波形如下图所示。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　（2）交流电 　　电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，且一个周期内平均值为零，波形如下图所示。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　①　示波器的探头接 A 点，探头地端接 B 点，输入耦合方式为 “AC” ，如右图。 　　（1）正弦波 　　通过实验来认识一下正弦波。 　　实验1　示波器测试信号发生器产生正弦交流信号。 　　2．正弦交流电的产生 A B 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　②　调节各旋钮，使示波器上出现一个稳定波形，得到的波形如图所示。 　　结论：示波器显示的波形与三角函数的正弦波形一样。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　①　从 O 开始时增长很快，随着时间的增加 u 的增长变慢，直到它达到正的最大值为止。 　　（2）正弦电压的变化趋势的分析 　　正弦交流电产生于交流发电机，电压是靠一个磁铁在线圈中旋转产生。 　　下面对其电压的变化趋势的分析，参照下图。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　②　达到正最大值后，u 又开始下降，刚开始时降低得很慢，随着时间的增加 u 又急剧下降，直到它再次达到 O 点。 　　③　达到 O 点后，开始向负方向增加，此时 u 值为负，刚开始 u 增加的很快，后来又变慢，直到达到负的最大值。 　　④　达到负最大值后，u 又增加，开始增加的慢，后来急剧加快，直到到达 O 点。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　1．交流电的周期、频率、角频率 （1）周期 周波：交流电压中，有规则地重复的最小部分，如右图所示。 周期：一个完整周波所经过的时间，用 T 表示。 　　单位：s [秒] 。单位换算关系： 二、交流电的基本物理量 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　频率： 1 s 内的周波数，用 f 表示，单位是 Hz 赫[兹]。 　　频率单位换算关系： 　　频率计算公式： 即 　　（2）频率 第二节 正弦交流电路的基本物理量 频率 f = 100 Hz。 　　[例 1] 一个周波持续 10 ms，因此周期 T = 10 ms， 1 s 内具有的周波数为 个 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　（3）角频率 发电机的转子转动一圈，正弦交流电就变化一个周期，即交流电的电角度变化了2 弧度或360°。我们把正弦交流电在1秒内变化的电角度，称为正弦交流电的角频率，用字母 表示，国际单位制单位rad/s（弧度每秒）。 周期、频率和角频率三者间关系为 我国供电系统中，交流电的频率是50 Hz，习惯上叫做“工频”，其周期0.02 s，角频率是314 rad/s或100 rad/s。不同的国家或地区，其交流电的频率不同，大多采用50 Hz和60 Hz。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　 （1）电流的热效应和有效值 实验2：如图所示，两个阻值相同电阻，使其通过直流电流（或电压）和交流电流（或电压），通电时间相同。 实验结果：两个电阻产生的热量相同。 结论：该直流电流值（或电压值）等于交流电流（或电压）的有效值。 　　2．正弦交流电的有效值 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　（2）最大值和有效值的关系 　　由上式得到结论：正弦电压的最大值是有效值的 倍。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 3．交流电的相位和相位差 （1）正弦交流电压、电流的数学表达式： 　　式中， t + u0——相位 　　u0、i0 ——初相角 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　（2）实验： ①　将正弦电压接到示波器的输入端，如图所示，观察示波器测试出的波形。发现，在某一瞬间，u1 和 u2 总是同时为 0 ，同时为最大值。 　　实验3 正弦交流电相位的测试 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　由实验 ① 得到结论：u1 与 u2 同相，如图所示。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 ②　将示波器的连接方式改接一下，如右图所示，发现在某一瞬间，u3 为正，u4 为负，反过来也一样。 第二节 正弦交流电路的基本物理量 　　由实验 ② 得到结论