4.1 初步了解正弦交流电路（课件）-高二《电工电子技术与技能》同步教学（科学出版社）

单元4 单相正弦交流电路 单相正弦交流电路>>> 单元学习目标 知识目标 1. 掌握正弦交流电的有效值、最大值、平均值的概念及其关系；掌握频率、角频率和周期的概念及其关系；了解初相位和相位差的概念；了解正弦量的矢量表示法，能进行正弦量解析式、波形图、矢量图的相互转换。 2. 理解电阻元件的电压与电流的关系，了解其有功功率；理解电感元件的电压与电流的关系，了解其感抗、有功功率和无功功率；理解电容元件的电压与电流的关系，了解其容抗、有功功率和无功功率。 3. 理解RL 串联电路的阻抗概念，了解电压三角形、阻抗三角形的应用。 4. 理解电路有功功率、无功功率和视在功率的概念；理解功率三角形和电路的功率因数，了解功率因数的意义；了解提高功率因数的方法，了解提高电路功率因数在实际生产生活中的意义。 单相正弦交流电路>>> 能力目标 1. 熟悉实训室工频电源，了解电工常用仪器仪表的使用；会正确使用试电笔。 2. 了解照明电路配电板的组成，并能安装照明电路配电板，会单相电能表接线。 3. 会按照图纸要求安装荧光灯电路，并能排除荧光灯电路的简单故障。 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 大小和方向都随时间按正弦规律变化的电流和电压称为正弦交流电。水力发电站、风力发电站、火力发电站、核能发电站所产生的电流是正弦交流电。直流电流和交流电流的两种波形图如图所示。 坐标上的直流、交流电流波形 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 4.1.1 正弦交流电的产生 正弦交流电是由交流发电机产生的。图 (a) 是最简单的交流发电机示意图。 由于导体切割磁感应线而在线圈中产生感应电动势。线圈中的感应电动势是按正弦规律变化的交流电，如图 (b) 所示是感应电动势的波形图。 交流发电机示意图 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 4.1.2 交流电的相关物理量及三要素 1. 最大值、有效值及其相互关系 (1) 瞬时值 正弦交流电随时间不断变化，但每一个时刻都有一个确定值，这个值叫做瞬时值。 (2) 最大值 最大值又叫振幅或峰值， 是正弦交流电最大的瞬时值，用大写字母带下标“m”表示。 交流电流的瞬时值与最大值 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 (3) 有效值 正弦交流电有效值是根据它热效应的效果来规定的，即让交流电与直流电分别通过相同阻值的电阻，在相同时间内两者所产生的热量相同，则这个直流电的数值就规定为交流电的有效值。有效值是最大值的0.707 倍。 交流电的有效值 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 2. 正交流电的周期、频率、角频率及其相互关系 描述正弦交流电的物理量（又名参数）除了上述的瞬时值、最大值、有效值以外，还有周期、频率、角频率以及相位、初相位、相位差等。这里将要讨论周期、频率与角频率的概念、符号、单位及它们之间的相互关系。 (1) 周期 正弦交流电随时间变化一周所用的时间叫周期。 周期 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 (2) 频率 正弦交流电在 1s 内完成循环变化的周数叫频率。 表示其交流电流的波形如图 所示。交流电流在1s 内包括了3 个周期，频率为 3Hz。 从周期和频率的定义可以看出，它们之间互为倒数关系，即 从电流波形看频率 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 (3) 角频率 用电磁关系计算的交流电变化的角度叫做电角度，正弦交流电在1s 内经过的电角度叫做该交流电的角频率，它就是单位时间电角度的变化量，用字母ω 表示 在我国的供电制式中，正弦交流电的频率为50Hz，周期是0.02s，角频率为100πrad / s 或 314rad / s。 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 (2) 初相位 正弦交流电在起始时刻（即t = 0的时刻）所对应的电角度叫做该正弦交流电的初相位。 (3) 相位差 两个同频率正弦交流电在某一时刻相位之差叫做这两个正弦交流电的相位差，用Δφ 表示。在计算上有 两个同频率交流电的相位差实际上就是两个交流电初相位之差。如果两个交流电初相位相等，且同时达到最大值和零值，叫做这两个交流电同相位，简称同相，如图 (a) 所示。如果一个交流电到达正最大值时，另一个同一时间到达负最大值，则它们的相位差为180°，叫做这两个交流电相位相反，简称反相，如图 (b) 所示。 单相正弦交流电路>>> 4.1 初步了解正弦交流电路 两个交流电的同相和反相 单相正弦交流电路>>> 4.1