2022-2023学年高二物理竞赛课件：正弦电流电路导论

正弦电流电路导论 正弦电流电路导论 正弦稳态(sinusoidal steady state) 本章及第六章将全面论述正弦电流电路（包括三相正弦电流电路）及其分析计算方法。这是交流电路的主要内容，也是研究非正弦周期电流电路必备的基础。 线性电路在正弦交流电源激励下，在接通电源较长时间以后，响应的自由分量已趋近于零，电路中任一电压、电流响应均仅包含强制分量，电路的这种工作状态称为正弦稳态。 本章主要内容： 难点： 相量图，用相量图分析正弦电流电路。 正弦量的基本概念（幅值、初相、周期、频率、角频率、有效值等），相位差，正弦量的相量表示，阻抗，导纳，简单正弦电流电路的分析、计算。 重点： 正弦电流、电压的基本概念，正弦量的相量表示法，基尔霍夫定律和电路元件方程的相量形式，阻抗和导纳，阻抗的串、并联及简单正弦电流电路的计算。 正弦电压和电流的基本概念 1. 正弦量的三要素： Um ——幅值(amplitude) ( t +) ——辐角(argument)，称为瞬时相角，简称相角(phase angle)或相(phase)  —— 初相(initial phase) 角频率(angular frequency) 单位：rad/s T ——周期(period) 单位：s 频率(frequency) 单位：Hz t ωt T/2 π 0 u(t) T 2π ψ 2. 同频率正弦量的相角差(phase difference) ： 由此看出，同频率正弦量的相角差等于他们初相之差。  1 2＞0 ，u1(t)在相角上超前于u2(t) ；  1 2＜0， u1(t)在相角上落后于u2(t) ；  1 2=0 ，u1(t) 与u2(t) 同相（in phase）；  1 2 =180，则称u1(t) 与u2(t) 反相（opposite phase）。 3. 正弦电流、电压的有效值(effective value) ： 有效值又可称为均方根值(root-mean-square value)。 Zi= Ri + jXi， ZL= RL + jXL 负 载 有 源 网 络 等效电路 下 页 上 页 ZL Zi + - 返 回 求电路各支路的复功率 例 解1 下 页 上 页 + _ 10∠0o A 10W j25W 5W -j15W 返 回 解2 下 页 上 页 返 回 正弦电路中负载获得最大功率Pmax的条件 若ZL= RL + jXL可任意改变 先设 RL 不变，XL 改变 显然，当Xi + XL=0，即XL =-Xi时，P 获得最大值。 再讨论 RL 改变时，P 的最大值 下 页 上 页 讨论 当RL= Ri 时，P 获得最大值 RL= Ri XL =-Xi ZL= Zi* 最佳匹配条件 返 回 若ZL= RL + jXL只允许XL改变 获得最大功率的条件是：Xi + XL=0，即 XL =-Xi 最大功率为 若ZL= RL为纯电阻 负载获得的功率为： 电路中的电流为： 模匹配 下 页 上 页 返 回 $