5.1 正弦交流电(课件）-《电工基础》同步教学（广东高等教育出版社）

第五章 单相交流电路的基本组成 第1节 正弦交流电 第2节 纯电阻正弦交流电路 第3节 纯电容正弦交流电路 第4节 纯电感正弦交流电路 通过本章的学习，你将会学习到交流电路的基本组成和三种典型元件的特性， （1）理解正弦交流电的概念，知道交流电与直流电的区别，了解谐波的概念。 （2）理解正弦交流电的基本要素，掌握各要素之间的相互关系。 （3）理解正弦交流电的波形图与解析式，能够在两种表示法下读取正弦交流电基本要素，知道在两种表示法下如何判断两个交流电之间的相位关系。 （4）了解电容器、线圈，理解电容、电感的概念，知道它们的单位、影响因素、工作过程及在实际中的应用； （5）掌握纯电阻、纯电容、纯电感正弦交流电路中电压、电流及功率关系，掌握电容、电感串并联等效值的计算方法。 （6）了解矢量表示法*。 第 1 节 正弦交流电 利用函数信号发生器产生一个交流信号，使用数字示波器观察该交流信号。观察调整振幅（AMPLITITUDE）旋钮和频率（FREQ VAR）旋钮时的波形变化。 图5-1 练 一 练 第1节 正弦交流电 一、认识交流电 交流电是大小和方向随时间作有规律变化的电压或电流，又称作交变电压或交变电流。 如果这个变化规律是正弦函数，我们称为正弦交流电。 非正弦函数规律变化的交流电。 图5-3 小 提 示 非正弦函数规律变化的交流电信号可以采用数学分析的方法分解为直流电和若干个频率不同的正弦交流电（称为谐波）的叠加。 （a）基波 （b）基波+一、三次谐波叠加 （c）基波+一、三、五次谐波叠加 （d）基波+一、三、五、七次谐波叠加后 图5-4 小 提 示 典型正弦交流电的波形图：从某一时刻开始，按正弦规律由“0”增加到最大值，然后由最大值下降到“0”并改变方向，再由“0”增加到反方向的最大值，最后由反向最大值回到“0”并改变方向，这样周而复始地变化。 第1节 正弦交流电 一、认识交流电 图5-5 图5-6 水平坐标轴上先画出四个相等的时间间隔; 在坐标零点和四个时间点的纵向方向画出正弦交流电的三个“0”点、一个最大值点和一个反向最大值点的位置; 大致勾勒出一个完整的正弦交流电波形。 画一个正弦交流电的波形。 二、正弦交流电的三要素 瞬时值：正弦交流电的大小随时间变化而变化，它在某一瞬间的数值大小即为这一时刻的瞬时值，用小写字母表示，如i，u，e 。对应不同的时刻t，瞬时值的大小有可能不同。 第1节 正弦交流电 1.关于交流电变化大小的要素 图5-7 1.关于交流电变化大小的要素 最大值，也叫峰值、振幅值，是交流电变化过程中出现的最大数值，用大写字母带下标“m”表示，如 Um ，Im ，Em等。图中的Um便是电压 的最大值，为正值。 第1节 正弦交流电 二、正弦交流电的三要素 1.关于交流电变化大小的要素 有效值：与交流电中具有相同电流热效应的直流电的数值，即：将一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，则把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。有效值用大写字母表示，如U、I、E等。正弦交流电的有效值等于最大值的1/ 2，约0.707倍，即： 第1节 正弦交流电 二、正弦交流电的三要素 【例5-1】 已知交流电压的有效值为220V，求交流电的最大值。 有效值和最大值在表示交流电方面各有用途： 电流表、电压表测得的数值是交流电的有效值； 各种交流电器设备，如电动机、冰箱和空调器上标注的额定电压和额定电流是交流电的有效值； 电器元件，如电容器、晶体管等的击穿电压和电气设备的耐压等是指交流电的最大值。 第1节 正弦交流电 1.关于交流电变化大小的要素 二、正弦交流电的三要素 说出图5-8中（a）图的245.6V、（b）图的250V、（c）图的380V、100A是交流电的什么值，它们对应的最大值或有效值是多少？ （a） （b） （c） 图5-8 周期：交流电完整变化一次所用的时间，用大写字母T表示，国际标准单位：秒（s），常用单 位还有毫秒（ms）、微秒（μs）。 图中的T便是交流电压的周期。 常用单位换算关系为： 第1节 正弦交流电 2.关于交流电变化快慢的要素 二、正弦交流电的三要素 图5-7 频率：交流电每秒完整变化的次数，用小写字母f表示，国际标准单位：赫兹，简写为赫（Hz），常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）等。常用单位换算关系为： 第1节 正弦交流电 2.关于交流电变化快慢的要素 二、正弦交流电的三要