第5章单相正弦交流电路

第5章 单相正弦交流电路 知识目标 了解正弦交流电的概念，理解正弦交流电的三要素。 掌握正弦交流电的表达方法，会比较同频率正弦交流电的相位。 掌握纯电阻、纯电感、纯电容电路的特点。 掌握RLC串、并联电路的特点，了解提高功率因数的意义和方法。 理解电路谐振的概念和特点。 技能目标 会应用纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的特点分析单一元件交流电路。 会应用RLC串联、并联交流电路的特点分析实际交流电路。 会应用电路谐振的特点分析谐振电路。 会安装双联开关控制一盏灯电路和日光灯电路。 电工基础(第4版） 5.1 正弦交流电路基本物理 5.2 正弦交流电的表示法 5.3 单一元件交流电路 5.4 RLC串联交流电路 *5.5 感性负载与电容并联交流电路 *5.6 谐振电路 5.7 技能训练 电工基础(第4版） 5.1 正弦交流电路的基本物理量 ◎知道最大值和有效值及它们之间的相互关系。 ◎知道频率、周期和角频率及它们之间的相互关系。 ◎知道初相位，会比较同频率正弦交流电的相位关系。 电工基础(第4版） 5.1 正弦交流电的基本物理量 大小和方向随时间按正弦规律变化的电压与电流，称为正弦交流电，即平时所说的单相交流电，其文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“～”表示，如图（a）所示。 大小和方向随时间不按正弦规律变化的电压与电流，称为非正弦交流电，常见的有矩形波、三角波等，如图（b）、（c）所示。 电工基础(第4版） 5.1.1 交流电变化的范围 1．最大值 正弦交流电的大小和方向随时间按正弦规律变化，正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示正弦交流电变化的范围，称为交流电的最大值，又称振幅、幅值或峰值，Im、Um、Em 。 2．有效值 交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。用I、U、E表示。 正弦交流电的最大值与有效值的关系为 电工基础(第4版） 5.1.2 交流电变化的快慢 1．周期 正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，称为正弦交流电的周期，通常用字母T 表示，国际单位是秒，符号为s。 2．频率 正弦交流电在1s 内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用f 表示，国际单位是赫兹，符号为Hz。 3．角频率 正弦交流电在1s 内变化的电角度，称为正弦交流电的角频率，用字母ω 表示，单位是弧度/ 秒，符号为rad/s。 角频率与周期、频率之间的关系为 电工基础(第4版） 5.1.3 交流电变化的起点 1．相位与初相位 决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分，称为正弦交流电的相位，也称相角。 t = 0 时的相位，称为初相位，简称初相，用字母 表示。初相位反映的是正弦交流电的计时起点。初相位 的变化范围一般为 。 2．相位差与相位关系 两个交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用 表示。 规定相位差的范围一般为 。 电工基础(第4版） 如图（a）所示，当 ＞ 0 时，称为u1 超前u2，或者说u2 滞后u1 ；如图（b）所示，当 ＜ 0 时，称为u1 滞后u2，或者说u2 超前u1。 电工基础(第4版） 当 ＝ 0 时， 称为两个交流电同相，即两个同频率交流电的相位相同，如图6.10（a）所示；当 ＝ π 时，称为两个交流电反相，即两个同频率交流电的相位相反，如图6.10（b）所示；当 ＝ 时，称为两个交流电正交，如图（c）所示。 电工基础(第4版） 5.2 正弦交流电的表示法 ◎根据正弦交流电的三要素写出正弦交流电的解析式，根据正弦交流电的解析式写出三要素。 ◎根据波形图写出正弦交流电的三要素。 ◎根据矢量图写出正弦交流电的解析式，根据解析式画出矢量图。 电工基础(第4版） 5.2.1 解析法 用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为解析式表示法，简称解析法。 即正弦交流电的电流、电压和电动势解析式分别为 电工基础(第4版） 5.2.2 波形图表示法 用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法，简称波形图，也称图像法，如图所示。 电工基础(第4版） 几种常见正弦交流电的波形图如图所示。 电工基础(第4版） 5.2.3 矢量图表示法 矢量图表示法是在一个直角