5.1认识单相正弦交流电(课件）-高二《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

　项目 五 认识单相正弦交流电路 凡大小和方向随时间作周期性变化的电流、电压和电动势称为交流电流、交流电压和交流电动势，统称交流电。 交流电分为正弦交流电和非正弦交流电两种。最常见的交流电是随时间按正弦规律变化的正弦电压和正弦电流，本文讨论的交流电和交流电路仅是正弦交流电和正弦交流电路。 任务一 认识单相正弦交流电 任务二 认识正弦交流电的基本要素 任务三 认识单一元件的正弦交流电路 △任务四 认识多个元件的正弦交流电路 项目评价 项目小结 思考与练习 任务一　认识单相正弦交流电 　 　 /// /// 任务分析 利用信号发生器产生正弦波信号，通过示波器直接观测信号的波形，是电子产品调试中最常用的一种方法。下面在了解正弦交流电基本概念及如何产生的情况下，通过示波器观察信号发生器所产生的正弦交流电波形。 一、正弦交流电的基本概念 相关知识 电压、电流的大小和方向确定之后就不再随时间变化的称为直流电，而大小和方向随时间作周期性变化的电压和电流统称为交流电。交流电分为正弦交流电和非正弦交流电。如图5-1所示，三角波、方波、锯齿波为非正弦交流电。 　 　 /// /// （a）正弦波　　　 　　（b）三角波　　 　　　 （c）方波　　　 　 （d）锯齿波 图5-1　交流电波形 二、正弦交流电的产生 正弦交流电是由交流发电机产生的，简易的发电机由一对能够产生的磁极（定子）和能够产生感应电动势的线圈（转子）组成，结构如图5-2所示。 磁场按正弦规律分布，所以，当转子以角速度ω逆时针旋转时，由于电磁感应现象会在N匝矩形线圈中感应出电动势。如果存在闭合回路，那么，外电路中也产生了相应的正弦电压与正弦电流。感应电动势、感应电压和感应电流都是按正弦规律变化的。 　 　 /// /// 　（a）交流发电机工作示意图　　　　　　　　　　　（b）截面图 图5-2　交流发电机结构 式（5-1）、式（5-2）、式（5-3）分别是电动势、电流和电压的瞬时值表达式，它们统称为正弦交流电的解析式。 e  Emsin(ωt  φ0)　　　　　　　　　　　　　　（5-1） i  Imsin(ωt  φ0)　　　　　　　　　　　　　　（5-2） u  Umsin(ωt  φ0)　　　　　　　　　　　　　　（5-3） 　 　 /// /// 图5-3　电动势的瞬时波形图 交流电的变化规律除用解析式表示以外，还能用波形图直观表示出来，电动势的瞬时波形图如图5-3所示。 三、观察正弦交流电波形 将信号发生器的函数输出端接上同轴导线，示波器CH1端子接上示波器探头，然后将探头和同轴导线连接在一起，同轴导线的红夹子与示波器的弯钩（信号输入端）相连，同轴导线的黑夹子与示波器的黑夹子相连，连接方式如图5-4所示。 开启信号发生器，通过“波形选择”按钮选择正弦波波形，频率调节为1kHz，幅度调节到适当位置，然后调节示波器上的CH1通道的“VOLTS/DIV（垂直）”旋钮及“SEC/DIV（水平）”旋钮，在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形。完整的波形应占满屏幕的2/3。 图5-4　信号发生器与示波器连接方式 　 　 /// /// 测量实验室插座上的交流电压 1．插座的有关知识 实验室墙壁的插座一般不用开关控制，始终带电。插座插孔的分类和极性如图5-5所示。双孔插座水平安装时，左孔为零线，右孔为火线；竖直排列时，下孔为零线，上孔为火线；三孔插座左孔为零线，右孔为火线，上孔为地线；三相四孔插座，下面三个较小的孔分别接三相电源的相线，上面较大的孔接保护地线。 技能训练 （a）双孔及三孔插座　　　　　 （b）三相四孔插座 图5-5　插座插孔的分类和极性 　 　 /// /// 2．使用万用表测量教室内各插座的单相交流电压值，并将结果填入表5-1。 任务二　认识正弦交流电的基本要素 　 　 /// /// 任务分析 通过示波器观察正弦交流电的波形之后发现，频率、幅值不同，那么，波形的高低、宽窄都不同。我们能否从数学概念上予以定义呢？如何描述正弦交流电呢？下面通过不同的正弦波波形来理解决定正弦波交流电的基本要素。 相关知识 一、认识不同形式的正弦波波形 如图5-6所示为各种形式的正弦波波形，假设将图5-6（a）作为基本波，图5-6（b）则将基本波向左进行了移动，而图5-6（c）则将基本波向右进行了移动，图5-6（d）虽然没有进行移动，但波形的高度与图5-6（a）不同，图5-6（e）与图5-6（a）基本波相比，波形高度相同，但好像被压缩一样，图5-6（f）又好像被扩张了