3—1 交流电的基本概念（ 课件）-高二《电工电子技术与技能》同步教学（劳动版）

第三章 交流电 2 3—1 交流电的基本概念 3—2 电容器和电感器 3—3 单一参数交流电路 3—4 RLC串联电路 3—5 三相交流电 3—6 变压器 3 3—1 交流电的基本概念 1．了解交流电的产生。 2．理解正弦交流电的周期、频率、角频率、最大值、有效值、相位及相位差的概念。 3．掌握正弦交流电的解析式表示法和波形图表示法。 学习目标 4 3—1 交流电的基本概念 一、交流电的产生 二、正弦交流电的周期、频率和角频率 三、正弦交流电的最大值和有效值 四、正弦交流电的相位与相位差 5 3—1 交流电的基本概念 稳恒直流电、正弦交流电和非正弦交流电的波形 汽车所有用电设备皆由蓄电池和发电机两个电源供电。 汽车发电机发出的是交流电，必须经过整流设备转换后，才能为汽车提供其所需要的直流电。 稳恒直流电、正弦交流电和非正弦交流电的波形见表。 6 3—1 交流电的基本概念 一、交流电的产生 作为能源使用的交流电是由交流发电机提供的。图所示为单相交流发电机的结构示意图。 结构示意图 7 3—1 交流电的基本概念 一、交流电的产生 当线圈在匀强磁场中以角速度ω逆时针匀速转动时，由于导线切割磁感线，线圈将产生感应电动势。设磁感应强度为B，磁场中线圈的长度为L，则当线圈旋转至与中性面的夹角为α时，如图所示。 线圈位置图 8 3—1 交流电的基本概念 二、正弦交流电的周期、频率和角频率 正弦交流电波形 1．周期 交流电每重复变化一次所需的时间称为周期，用符号T表示，单位是秒（s）。如图所示交流电的周期为0.02 s。 9 3—1 交流电的基本概念 2．频率 交流电在1s内重复变化的次数称为频率，用符号f表示，单位是赫兹（Hz）。 根据定义可知，周期和频率互为倒数， 例如，我国动力和照明用电的标准频率为50Hz（习惯上称为工频）。少数国家采用60Hz的频率。 10 3—1 交流电的基本概念 3．角频率 正弦交流电每秒内变化的电角度称为角频率，用符号ω表示。因为正弦交流电变化一周可用2π rad（或360°）来计量，所以角频率为 角频率的单位是弧度/秒（rad/s）。例如，50Hz所对应的角频率是100πrad/s，即314rad/s。 11 3—1 交流电的基本概念 三、正弦交流电的最大值和有效值 1．最大值 正弦交流电在一个周期内所能达到的最大瞬时值称为正弦交流电的最大值（又称峰值、幅值）。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。 12 3—1 交流电的基本概念 2．有效值（均方根值） 因为交流电的大小是随时间变化的，所以在研究交流电的功率时，采用最大值就不够方便，通常用有效值来表示。有效值是这样规定的：使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，如果在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的大小称为相应交流电的有效值（见图）。 交流电的有效值 13 3—1 交流电的基本概念 四、正弦交流电的相位与相位差 1．相位 交流电的初相可以为正，也可以为负。若t=0时正弦量的瞬时值为正，则初相为正（见图a）；若t=0时正弦量的瞬时值为负，则初相为负（见图b）。 相位的正负 a)初相为正 b)初相为负 14 3—1 交流电的基本概念 2．相位差 两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号φ表示，即 如果交流电e1比另一个交流电e2提前达到零值或最大值，则称e1超前e2，或称e2滞后e1；若两个交流电同时达到零值或最大值，即两者的初相位相等，则称它们同相位，简称同相； 15 3—1 交流电的基本概念 2．相位差 若一个交流电达到正的最大值时，另一个交流电同时达到负的最大值，即它们的初相位相差180°，则称它们反相位，简称反相；若两个正弦交流电的相位差φ=90°，则称它们正交。相应波形图参见表。 两个同频率交流电的相位关系 $