2.1.2 单一参数正弦交流电路（课件）-《电工电子技术基础与应用》同步教学（航空工业出版社）

电工电子技术基础与应用 目录 项目1 直流电路 项目2 正弦交流电路 项目3 变压器与三相异步电动机 项目4 二极管及其应用 项目5 三极管及其应用 项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路 项目7 触发器与时序逻辑电路 正弦交流电路 项目2 3 与直流电不同，交流电的大小和方向都是随时间按一定规律变化的，而正弦交流电就是随时间按正弦函数规律变化的电压和电流，它是交流电的一种基本形式。正弦交流电路在电能的生产、输送和转换中的应用非常普遍，如发电机、输电电网、变压器等。此外，许多用电设备也都采用了正弦交流电路，如生活中的照明灯具、洗衣机、电冰箱，以及工业生产中的各种交流电动机等。 本项目主要介绍正弦交流电路的基本知识和分析方法、三相交流电源的基本知识和三相交流电路的联结方法等内容。 项目导读 项目导读 4 学习目标 知识目标 技能目标  培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神  厚植民族自豪感和文化自信心 素质目标  掌握正弦交流电的三要素和相量表示法  掌握单一正弦交流电路的表示方法和特性  掌握RLC串联/并联电路的分析方法和特性  掌握正弦交流电路功率的计算方法  掌握三相交流电源的工作原理和表示方法  掌握三相交流电路的联结方法  掌握三相交流电路功率的计算方法  能够测量RLC的阻抗频率特性  能够测量三相交流电路的电压和电流 目录 任务2.1 认识正弦交流电路 任务2.2 认识三相交流电路 任务2.1 认识正弦交流电路 1 PART ONE 任务引入 相较于直流电，由于正弦交流电的大小和方向都是随时间不断平滑变化的，因此正弦交流电不易产生高次谐波，这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备在运行中的能量损耗。在日常生活中，多数家用电器使用的是单相正弦交流电，而它们的电路中几乎都引入了电阻、电感和电容，这种电路称为RLC电路。RLC电路利用RLC的阻抗频率特性，可对单相正弦交流电进行处理和变换。 请选择合适的工具和器材，测量正弦交流电路中RLC的阻抗频率特性，并讨论RLC的作用。 任务引入 本任务的知识与技能要求如下表所示。 任务内容 认识正弦交流电路 学习程度 识记 理解 应用 学习任务 正弦交流电的三要素和相量表示法  ●   单一参数正弦交流电路   ●   正弦交流电路的分析   ●   实训任务 测量RLC的阻抗频率特性     ● 自我勉励 学习目标 任务工单 学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。 1．知识准备 3．任务实施 2．工具和器材准备 4．任务评价 10 单一参数正弦交流电路包括纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路三种，下面分别进行介绍。 2.1.2 单一参数正弦交流电路 相关知识 1．纯电阻电路 纯电阻电路是最简单的单相正弦交流电路。常见的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，它们与交流电源连接，从而组成了纯电阻电路，如右图所示。 在纯电阻电路中，电压与电流的关系可以用瞬时值、波形图和相量来表示。 相关知识 1）瞬时值表示 在纯电阻电路中，电阻与电压、电流瞬时值之间的关系符合欧姆定律。设上图中电阻两端的电压为 则 比较纯电阻电路中电压和电流的表达式可知，电压u和电流i的频率相同，电阻与电压、电流的最大值（或有效值）之间的关系也符合欧姆定律，而且电压与电流同相，它们的最大值之间满足 相关知识 2）波形图表示 纯电阻电路中电压与电流的波形如右图所示。 3）相量表示 在纯电阻电路中，电压与电流之间的关系可用相量表示为 电阻电路中电压与电流的相量如右图所示。 对于纯电阻电路，若，则正弦交流电压可表示为 相关知识 变压器、电机的绕组和日光灯的镇流器等都含有电感线圈，当电感线圈的电阻非常小，可以忽略不计时，就可以认为它们是纯电感。纯电感与交流电源连接，即可组成纯电感电路，如下图所示。 2．纯电感电路 在纯电感电路中，电压与电流的关系也可以用瞬时值、波形图和相量来表示。 1）瞬时值表示 设上图中的正弦交流电流为 相关知识 当电压和电流为关联参考方向时，电感两端的电压为 比较纯电感电路电压和电流的表达式可知，电压u和电流i是同频率的正弦量，电压的相位超前电流90°，电压与电流在数值上满足 2）波形图表示 纯电感电路中电压与电流的波形右图所示。 相关知识 电感对交流电流起阻碍作用的能力称为感抗（正值电抗），用表示，单位为欧（Ω），其表达式为 电感对直流电流相当于短路。电感具有“通直流阻交流、通低频阻高频”的作用。 3）相量表示 在纯电感电路中，电压与电流的关系可用相量表示为 式（2-11）中，j为虚数单位，且 。 纯电感电路中电压与电流的相量如右图所示。 相关知识 纯电容与交流电源连接，可组