专题六 正弦交流电的基本知识（教案）-山东省职教高考《汽车电工电子基础》（高教版）专题复习讲练测

专题六.正弦交流电的基本知识（讲义）-《汽车电工电子基础》（高教版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解交流电与直流电的区别和特点，包括方向随时间变化的定义，掌握通过图示和文字描述交流电波形的基本要素及周期性变化。 2.熟悉正弦交流电的三要素，即幅值、相位和频率的定义和意义，能够运用三要素描述正弦交流电的特征，包括如何计算和表示这些要素。 3.理解相位差的概念，包括两个波形在时间上的偏移角度或时间差的含义，能够应用相位差描述两个交流电波形之间的关系，包括相位差对波形的影响。 4.掌握有效值的定义和计算方法，理解有效值与相应直流电产生相同效果的电压或电流值的关系，理解有效值在描述交流电能量和功率时的重要性。 5.理解相量表示法的概念和应用，包括通过标明幅值、相位和频率来描述电压或电流的大小和方向，能够运用相量表示法进行正弦交流电的描述和分析，包括计算和图示化相量表示。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.交流电是指方向变化的电动势(或电压、电流),由于大多交流电都是周期性变化的,所以又将交流电定义成:大小和方向都随时间变化,并且在一个周期内的平均值为零的电动势(或电压、电流),或说交流电是交变电动势、交变电压和交变电流的总称。 2.交流电按变化规律可分为正弦交流电和非正弦交流电,如图3-1所示。 3.交流电的物理量用小写字母表示,如e、u、i等。交流电动势的图形符号与直流电动势的不同。如图3-2所示,图中标出的电动势e、电流i和电压u的方向为参考方向,它们的实际方向是不断反复变化的,与参考方向相同的半个周期为正值,与参考方向相反的半个周期为负值。交流电动势e又常写为es。 4. 正弦交流电(简称为交流电),是指随时间按正弦规律变化的交流电,统称为正弦量。通常将某一瞬间交流电的值叫做交流电的瞬时值,可用解析式或波形图来表示。以电流i为例,正弦量的一般解析式(即瞬时值表 达式） 5.正弦交流电的三要素 （1）最大值 最大值是用来表示正弦交流电瞬时值变化范围的物理量,又叫振幅或峰值。用大写字母带下标 m 表示,如 Um、Im、Em 等。最大值是一个正数。 (2)角频率 用来表示正弦交流电变化快慢的物理量有频率、周期和角频率。 A.频率:交流电每秒钟变化的次数,用字母f表示,单位是Hz(赫[兹])。实际应用中还有kHz(千赫)、MHz(兆赫)等。 我国和世界上大多数国家的电力工业的标准频率(通常简称为工频)都是50Hz,也有少数国家(如美国和日本)的工频采用60Hz。 B.周期:交流电变化一周所用的时间,用字母T表示,单位是s(秒)。频率与周期是倒数关系.即f=1/T C.角频率:交流电每秒钟变化的电角度,用字母ω表示,单位是rad/s(弧度/秒)。由于交流电每变化一周所经过的电角度为2-rad,所以角频率和频率之间有如下关系式 (3)初相角 在正弦交流电的解析式中,角度(wt+p)叫相位角,简称相位,是决定正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量;而初相角是指正弦交流电在计时起点t=0时的相位角值,也就是角度。相位角和初相角的范围都是(-π,+π],它有以下三种情况: (1)当>0时,表明正弦量在t=0时的值为正数,其波形图的零点在坐标原点左侧,与纵轴相差的电角度为p,如图3-4a所示。 (2)当φ<0时,表明正弦量在t=0时的值为负数,其波形图的零点在坐标原点右侧,与纵轴相差的电角度为φ,如图3-4b所示。 (3)当φ=0时,表明正弦量在t=0时的值为零,其波形图的零点与坐标原点重合,如图3-4c 所示。 综上所述,最大值、角频率和初相角各自反映了正弦交流电一个方面的特征,通过这三个量可以完整地表达一个正弦交流电,即可以画出它的波形图或写出它的瞬时表达式,所以称它们为正弦交流电的三要素。 6.相位差是两个正弦量的相位之差,用字母φ表示。 7.相位差的范围是(-π,+]。有以下几种情况: (1)当φ=ψ1-ψ2,>0时,说明u1比u2先到达最大值或零值,称u1的相位超前u2的相位φ,简称u1 超前 u2ψ角,或u2 滞后 u1ψ角,如图 3-5a 所示。 (2)当 φ=ψ1-ψ2,<0 时,称u1滞后u2φ角,或u2超前u1φ角。 (3)当φ=0时,说明u1u2,同时到达最大值或零值,称u1和u2同相位,简称同相,如图3-5b所示。 (4)当φ=±π时,说明u1到达正最大值时,u2到达负最大值,称u1和u2反相,如图3-5c所示。 8.交流电的最大值、瞬时值显然都是表征交流电大小的物理量,但最大值是其一个特殊值,瞬时值是随时间不断变化的,它们都不能正确反映交流电在电路中的实际工