4.1认识正弦交流电(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（华东师大版）

单相正弦交流电路 主题4 1. 直流电与正弦交流电的区别及正弦交流电的产生过程。 2. 熟悉频率、角频率、周期的概念及三者之间的关系。了解最大值、有效值的概念及二者之间的关系。 3. 了解初相位与相位差的区别，会比较同频率正弦量的相位。 4. 掌握电阻、电感元件、电容元件的电压与电流的关系。 5. 熟悉RLC串联正弦交流电路的阻抗及功率的概念。 6. 熟悉有功功率、无功功率和视在功率的概念。 7. 掌握功率三角形和电路的功率因数，说出功率因数的意义。 知识目标 1. 能够描述正弦交流电的产生过程，分析交流电波形图，能将正弦量解析式、波形图、相量图相互转换。 2. 能够正确绘制电阻、电感元件和电容元件中电压与电流的相量图。 3. 能够列举电压三角形、阻抗三角形的应用。 4. 能够说出提高功率因数的方法及提高电路功率因数在实际生产生活中的意义。 技能目标 认识正弦交流电 探寻1 RLC串联正弦交流电路 探寻2 交流电路的功率 探寻3 安装照明电路配电板 实训1 安装、调试与检修日光灯电路板 安装、调试与检修日光灯电路板 实训2 目录 认识正弦交流电 探寻1 在现实生活中，有些电器是采用直流电源供电，如手机、手电筒都是由充电电池供电，充电电池属于直流电源；有些电器则由交流电源供电，如教室里的空调、日光灯都是由交流电源供电。 ▲ 直流电源供电——手机 ▲ 交流电源供电——空调 交流电与直流电相比有其独特的优势，大部分家用电器采用交流电源供电。本探寻主要学习正弦交流电的产生过程及其主要优点。 学习引入 交流电与正弦交流电 一 电流方向随时间改变做周期性变化的电流称为交流电。 1. 交流电的基本概念 知识链接 2. 交流电的优点 交流电的电压变换比直流电更容易通过变压器实现。将低压交流电通过升压变压器后，可输送到很远的地方，再通过降压变压器把高压交流电降为低压交流电供居民或工厂使用。 在发电量相同的条件下，交流电的发电设备比直流电的发电设备简单。 与直流电相比，交流电每个周期有两次过零。过零时，电弧自动熄灭，所以交流电的灭弧能力强于直流电。 知识链接 3. 正弦交流电的产生 图示为一个简易的正弦交流电发电机模型，磁极N、S固定不动，线圈abcd在匀强磁场中由外力带动，以角速度ω绕固定转轴逆时针匀速转动。将线圈的两端分别焊接到随线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与电流表连接。线圈每旋转一周，指针就摆动一次，转动的线圈里产生感应电流，并且感应电流的大小和方向都随时间进行周期性变化。 知识链接 线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。 当线圈平面与中性面形成夹角φ0时，推导可得： 式中，e为电动势的瞬时值；Em为电动势的最大值，其中Em = 2Blv。 知识链接 正弦交流电的基本物理量 二 1. 瞬时值、最大值和有效值 （1）瞬时值 正弦交流电在任一瞬时的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u和e分别表示电流的瞬时值、电压的瞬时值和电动势的瞬时值。 电流瞬时值表达式为： 电压瞬时值表达式为： （2）最大值 正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值称为最大值，用大写字母加下标表示，如Im、Um及Em，其中，Im表示电流的最大值，Um表示电压的最大值。 知识链接 一个交流电和一个直流电分别通过阻值相同的电阻，如果在相同的时间内它们产生的热量相等，则将该直流电的数值称为该交流电的有效值。用大写字母I、U及E表示正弦交流电的有效值。 （3）有效值 ▲ 交流电通过电阻 ▲ 直流电通过电阻 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系： 知识链接 2. 周期、频率和角频率 知识链接 3. 相位、初相位和相位差 正弦交流电随时间做周期性变化，正弦交流电在任意时刻的电角度称为相位角（或相位），其中，角度（ωt + φ0）称为正弦量的相位。当t = 0时，相位角称为初相位。 假设u1的相位为ωt + φ1，u2的相位为ωt + φ2，两个相同频率的正弦交流电的相位之差称为相位差，用字母Δφ 表示，即： 知识链接 正弦交流电的表示法 三 用三角函数形式表示正弦交流电随时间变化规律的方法，称为正弦交流电的解析式表示法。正弦交流电的电动势、电流和电压的瞬时值解析式分别为： 1. 解析式表示法 根据正弦量的解析式，在直角坐标系中用曲线表示正弦量随时间变化的，称为正弦交流电的波形图表示法，该波形图称为正弦曲线图。 2. 波形图表示法 知识链接 3. 相量图表示法 描述正弦量的有向线段称为相量。在平面直角坐标系中，通过有方向的线段表示正弦交流电的方法称为正弦交流电的相量图表示法。将同频率的若干正弦量的相量画在同一图上，这样的图称为相量图。 （1）相量图表示法的表述方式 注意 相量是电子工程学中用以表示正弦量大小和相位的量。 知识链接 若两个同频率的正弦量为