4.2RLC串联正弦交流电路(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 RLC串联正弦交流电路 探寻2 按图（a）的原理图连接电路，接上正弦交流电源后，可以看到电流表和电压表的指针摆动步调是一致的；如果按图（b）的原理图连接电路，接上正弦交流电源后，可以看到电流表和电压表摆动步调不一致。 ▲ （a）纯电阻电路 ▲ （b）纯电感电路 由上述实验对比可知，图（a）中只有电阻（纯电阻电路），而图（b）中只有电感（纯电感电路）。本探寻主要学习纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路中的电流与电压的相位关系及RLC 串联正弦交流电路的一般规律。 学习引入 纯电阻的正弦交流电路 一 由正弦交流电源与纯电阻元件组成的电路称为纯电阻电路。 1. 纯电阻电路的概念 纯电阻电路在通电的状态下，只发热而无法对外做其他功，即电能不能转化为热能以外的能量形式，如白炽灯、电烙铁、电熨斗等，它们是只产生热能的纯电阻电路。 知识链接 2. 纯电阻电路中电压与电流的关系 在纯电阻电路中，由欧姆定律可知uR = RiR，若通过电阻R的正弦电流 ，由于在纯电阻电路中，电压与电流同相位，即φu=φi，则电阻R的端电压： ▲ 纯电阻电路中电流和电压的波形图和相量图 知识链接 白炽灯正常工作时的电阻为1210 Ω，其两端正弦电压的解析式为 例4-2 白炽灯正常工作时电流的解析式。 求： 因为纯电阻电路中电流的相位与电压的相位相同，即φi=φu=120°， 根据欧姆定律可得电流的有效值为： 解： 可得电流的解析式为： 知识链接 纯电感的正弦交流电路 二 由正弦交流电源与纯电感元件组成的电路称为纯电感电路。电感线圈大都用导线绕制而成，有一定的电阻，当电阻很小时，其影响可忽略不计，可近似看作纯电感元件。 在纯电感电路中，设流过电感器L的交流电流 ，而纯电感电路中电流相位落后电压相位90°，此时加在电感线圈两端的电压 知识链接 纯电感电路中电流与电压的波形图和相量图 如果保持交流电的频率不变，纯电感电路中的电压和电流成正比，即： 上式称为纯电感电路的欧姆定律表达式，其中比例系数XL表示电感线圈对交流电流阻碍作用大小的物理量，与纯电阻电路中的电阻R相当，称为感抗，单位是欧姆（Ω） 由 ，可得： 知识链接 由式可知，当电感一定时，交流电的频率越高，感抗越大；交流电的频率越低，感抗越小，即电感线圈“通低频，阻高频”。对于直流电来说，频率为零，则感抗为零，也就是说在直流电路中电感线圈相当于短路，即电感线圈具有“通直流，阻交流”的特点。 小锦囊 某一线圈，忽略电阻，其电感L=0.7H，接到 的正弦交流电源上。 例4-3 （1）线圈的感抗。（2）电路中电流的解析式。 求： （1）线圈的感抗为 （2）电流的有效值为 解： 因为在纯电感电路中电流的相位落后电压90°，所以电流的初相位为30°，即电流的解析式为 知识链接 纯电容的正弦交流电路 三 由正弦交流电源与纯电容元件组成的电路称为纯电容电路。 在纯电容电路中，电流和电压的频率相同，但电流的相位超电压相位90°，若设加在电容器C两端的交流电压为 ，此时流过电容器C的 电流为