考点3 正弦交流电路《电工电子技术与技能》四川省（对口招生）智能制造类 知识点讲解

四川省智能制造类对口高考复习讲义 《电工电子技术与技能》 考点3 正弦交流电路 ■考纲要求 1.了解实训室工频电源，掌握交流电压表、交流电流表、试电笔等测量方法。 2.理解正弦交流电三要素的概念及关系。 3.理解电路有功功率、无功功率和视在功率的概念，了解功率因数的意义、提高功率因数的方法。 4.了解三相正弦交流电的产生，理解相序的意义，了解三相四线供电制。 ■知识网络 一、知识树 图4-3-1单相正弦交流电路 二、重点知识梳理 （一）正弦交流电相关概念 正弦交流电相关概念4-3-1所示。 表4-3-1 正弦交流电相关概念汇总表 序号 名称（符号） 概念或定义 1 工频交流电 频率为50 Hz，电压幅度为220 V的正弦交流电 2 交流电压表 用来测量交流电压的专用仪表，采用并联方式接入被测电路。 3 交流电流表 用来测量交流电流的专用仪表，采用串联的方式接入被测电路。 4 钳形电流表 一种在不断开电路的情况下就能测量交流电流的仪表。 5 单相调压器 就是一个调压变压器，也称自耦变压器。为了人身和设备的安全，在调压过程中，公共端必须接零；使用完后应调到0V的位置。 6 电度表 累计记录用户一段时间内消耗电能多少的仪表。 7 试电笔 用来测试导线、开关、插座等电器及设备是否带电的工具。常用的电笔有钢笔式和螺丝刀式两种。 8 周期 正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间。通常用字母T表示，单位是秒(s) 9 频率 正弦交流电在单位时间内完成周期性变化的次数。通常用字母f表示，单位是赫兹Hz 10 角频率 单位时间内变化的角度（以弧度位单位），称为角频率，单位rad/s（弧度/秒） 11 瞬时值 交流电每一瞬时所对应的值称为瞬时值。用小写字母表示，如、、等 12 最大值 交流电在一个周期内数值最大的瞬时值称为最大值或幅值。用大写字母加下标表示，如、等 13 有效值 计量交流电大小的物理量，称为交流电的有效值。用大写字母表示，如、等 14 相位 (+)是该正弦交流电在t时刻所对应的角度，称为相位 15 初相 在相位中，把t=0时刻所对应的角度称为初相角，简称初相 16 相位差 是指同两个同频率正弦交流电的相位之差 17 波形图表示法 用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化曲线的方法 18 解析式表示法 用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化关系的方法 19 旋转矢量表示法 在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法 20 纯电阻电路 指电路中只含有电阻元件的电路，在纯电阻电路中，欧姆定律和焦耳定律均成立。 21 纯电感电路 指电路中只含有纯电感线圈的电路 22 纯电容电路 指电路中只含有纯电容的电路 23 视在功率 电路中电流和总电压的乘积 24 感抗 指线圈的电感对交流电产生的阻碍作用 25 容抗 指交流电通过电容器时产生的阻碍作用 26 阻抗 是电路中电阻、电感、电容对交流电的阻碍作用的统称 27 品质因数 串联谐振发生时，将或与之比称为串联谐振电路的品质因数，也称Q值 28 功率因数 有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用表示 29 三相交流电源 三个幅值相等、频率相同、相位互差120°的单相交流电源按规定方式组合而成的电源 30 星形联结 三相负载首端分别接到电源的三根相线上，其末端连在一起，接到电源的中性线上 31 三角形联结 每相负载首尾相连，形成闭合回路，并将三个连接点分别接到三相电源的相线上 32 相序 是三相电动势随时间按正弦规律变化 33 线电压 是相线与相线之间的电压 34 相电压 是相线与中性线之间的电压 35 线电流 是相线上的电流 36 相电流 流经负载的电流 37 中性线 从中性点引出的导线 （二）正弦交流电路的基本物理量 1.周期 式中T——周期，单位秒（）； f——频率，单位赫兹（Hz）； 2.频率 3.角频率 式中——角频率，单位弧度/秒（rad/s）； 4.有效值 式中——电流有效值，单位A（安培）； ——电流最大值，单位A（安培）。 5.相位差 （三）交流电的表示方法 1.波形图表示法 2.解析式表示法 3.旋转矢量表示法:用矢量的长度表示正弦交流电的最大值（也可以表示有效值）；矢量与横轴的夹角表示初相；在横轴上方；在横轴下方；矢量以角速度逆时针旋转。 （四）纯元件电路 纯元件电路解析式、矢量图、电压与电流大小关系等关系见表4-3-2所示。 表4-3-2 纯元件电路解析式、矢量图、电压与电流大小关系等关系表 项目 纯电阻电路 纯电感电路 纯电容电路 电阻或电抗 电阻R 感抗 容抗 解析式 矢量图 电压与电流大小关系 电压与电流相位关系 电压与电流同相 电压超前电流 电流超前电压 用功功率 0 0 无功功率 0 （五）RL串联电路、RLC串联电路 RL串联电路、RLC串联电路矢量图、电流与电压大小关系等见表4-3-2所示。 表4-3-3 RL串联电路、RLC串联电路矢量图、电流与电压大小关系表 项目 RL串联电路 RLC串联电路 阻抗值 矢量图 电流与电压大小关系 电压与电流相位关系 电压超前电流 电压超前电流 电压滞后电流 电压与电流同相 有功功率 无功功率 视在功率 （六）三相对称电动势 (七)三相负载联结 三相负载作星形联结，当负载对称时，中性线电流为零，可采用三相三线制供电；当三相负载不对称时，中性线电流不为零，只能采用三相四线制供电，这时要特别注意中性线上不能安装开关和熔断器，如果中性线断开，将造成各相负载两端电压不对称，负载不能正常工作，甚至产生严重事故，同时在连接三相负载时，应尽量使其对称，以减小中性线电流。 （八）相序 相序是三相电动势随时间按正弦规律变化。它们到达最大值的先后顺序，若按U→V→W→U的顺序，称为顺序或正序；按U→W→V→U的顺序，称为负序或逆序。 ■真题练习 一、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共20分） 1.如图所示，给出了电压和电流的相量图，从相量图可知（ ）。 A.有效值U＞I B.电流电压的相位差为15° C.电流超前电压75° D.电压的初相为30° 2.频率是反映交流电变化的（ ）。 A.位置 B.快慢 C.大小 D.方向 3.两个同频率正弦交流电流i1、i2的有效值各为40A和30A，当i1 +i2的有效值为50A时，i1 与i2的相位差是（ ）。 A.0° B.180° C.45° D.90° 4.某正弦电压的有效值为380V，频率为50，在t=0时的值u=380V，则该正弦电压的表达式为（ ）。 A.u=380sin(314t+90º)V B.u=380sin314tV C.u=380sin(314t+45º)V D.u=380sin(314t-45º)V 5.已知交流电流i=4sin(314t-π/4)A，当它通过R=4Ω，XL=2Ω的电阻时，电路中消耗的无功功率是（ ）。 A.32W B.8W C.16W D.10W 6.在电感为XL=50Ω的纯电感电路两端加上正弦交流电压u=20sin（100πt+60°）V，则通过它的瞬时电流为（ ）。 A．i＝20sin（100πt+π/6）A B.i＝0.4sin(100πt-π/6)A C.i=0.4sin（100πt+π/3）A D.i＝0.4sin（100πt+π/3）A 7.电感元件在直流电路中相当于（ ）。 A.开路 B.断路 C.短路 D.通路 8.在RLC串联交流电路中，已知R、L、C元件两端电压均是200V，则电路两端总电压是（ ）。 A.0V B.200V C.600V D.100V 9.三角形联结的相电流是星形联结的（ ）倍，三角形联结的线电流是星形联结的（ ）倍。 A.3， B.3，3 C.， D.，3 10.50Hz的交流电，每0.02s变化1个循环，每秒变化（ ）个循环。 A.25 B.50 C.100 D.150 二、多选题（下面选项中有两个以上答案是正确的，每题2分，共20分） 1.下列对正弦交流电三要素完整描述的有（ ）。 A.最大值、角频率、初相 B.平均值、周期、初相 C.有效值、频率、初相 D.有效值、频率、周期 2.下列物理量与周期有关的是（ ）。 A.有效值 B.频率 C.角频率 D.最大值 3.电容器在电路中的作用有（ ）等。 A.滤波 B.耦合 C.谐振 D.补偿 4.电感、电阻串联电路中，不具有矢量关系的三角形的是（ ）。 A.电压三角形 B.阻抗三角形 C.电流三角形 D.功率三角形 5.正弦电流通过电感元件时，下列关系式中正确的是（ ）。 A.Um=ωLIm B.uL=ωLi C.QL=ULI D.L=U/ωI 6.下列电路元件接在交流电源上，可以看成纯电阻电路的是（ ）。 A.白炽灯 B.电阻炉 C.电感线圈 D.电容器 7.在RL串联电路中，电压保持不变，增加交流电的频率则（ ）。 A.电流减小 B.电流增大 C.相位角减小 D.相位角增大 8.在RLC串联电路中，呈容性的是（ ）。 A.XL=8Ω，XC=8Ω B.XL=6Ω，XC=8Ω C.XL=8Ω，XC=6Ω D.XL=10Ω，XC=15Ω 9.下列对应关系式不正确的有：（ ）。 A.用交流电压表测得某元件两端电压是6V，则该电压最大值为6V B.电感线圈在直流电路中不呈现感抗，因为此时电感为零 C.电容在交流电路中，交流电的频率越高，其容抗越大 D.已知电阻、感抗、容抗都为100Ω，则三者串联后的等效阻抗为100Ω 10.下列说法错误的是（ ）。 A.正弦量的三要素是指最大值、角频率和相位。 B.电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率等于零。 C.正弦交流电路的频率越高，阻抗越大；频率越低，阻抗越小。 D.一个实际的电感线圈，在任何情况下呈现的电特性都是感性。 三、判断题（正确的画“✓”，错误的画“×”，每题2分，共30分） 1.（ ）10A直流电和最大值为12A的正弦交流电，分别流过阻值相同的电阻，在相同的时间内，10A直流电发出的热量多。 2.（ ）如果两个同频率的正弦电流在某一瞬间都是5A，则两者一定同相且幅值相等。 3.（ ）两个角频率和初相都不同的正弦交流电压和，若他们的有效值相同，则最大值也相同。 4.（ ）电感瞬时功率波形的正、负面积相等，那么说明电感与电源之间能量的往返互换相等。 5.（ ）在RL串联交流电路中，电感和电源能量交换，电路无功功率为0。 6.（ ）镇流器的结构上有一个铁心线圈，可以看成一个电阻与电感的串联电路。 7.（ ）在RLC串联电路中，当C<L时，电路呈容性，即电流超前于总电压。 8.（ ）已知R=XL=XC=100Ω，则三者串联后的等效阻抗为100Ω。 9.（ ）电路中，提高负载的功率因数就是给它并联上一个合适的电容器。 10.（ ）在纯电容电路中，电容器有隔直流通交流，通低频、阻高频的特点。 11.在正弦量的波形图中，从坐标原点到最近一个正弦波的零点之间的距离称为初相。若零点在坐标原点右方，则初相为负值。 12.（ ）在正弦交流电路中，Im表示正弦电流的最大值。 13.（ ）电阻元件上电压、电流的初相一定都是零，所以它们是同相的。 14.（ ）RLC串联电路中流过各元件的电流相等。 15.（ ）已知正弦交流电流i=5sin(314t-60º)，该电流初相位为60º。 四、填空题（将最适当的词语或答案填写在横线上，每题2分，共30分） 1.相位反映的是正弦交流电变化进程，在相位（t+p0）=π/2时，正弦电流为 值。 2.两个同频率正弦交流电的相位差等于180°时，则它们相位关系是 。 3.纯电阻电路瞬时功率虽然随时间变化，但它始终在横轴上方，总为正值，说明它总是从电源吸收能量，是 元件。 4.一个纯电感线圈接在直流电源上，其感抗XL= ，电路相当于短路。 5.电感对交流电的阻碍作用称为 。 6.纯电感电路瞬时功率的波形在横轴上下面积是相等的，说明电感不消耗能量，是 元件。 7.一个电容接在直流电源上，其容抗Xc=∞，电路稳定后相当于 。 8.有一个50uF的电容器，接在220V的工频交流电上，电容的容抗是 Ω备注：（保留整数）。 9.有一电阻炉的额定电压UN=220V，额定功率PN=1000W，在220V的工频交流电源下工作2小时，它消耗的电能是 度。 10.在RLC串联电路中，已知R=6Ω，XL=10Ω，XC=4Ω，则电路的性质为 性。 11.在RLC串联电路中，已知电阻为6Ω，感抗为10Ω，容抗为4Ω，则电路的性质为 性，总电压比总电流（ ）45°。 12.R、L、C串联谐振的条件是XL XC。 13.RLC串联电路的参数如下，R＝5Ω，XL＝7Ω，Xc＝4Ω，该电路属 电路。 14.在正弦交流电中，有功功率与视在功率的比值称为 。 15.纯电阻的功率因数是 。 考点3 正弦交流电路专题练习答案 一、单选题 1-5：CBDCA 6-10：BCBDB 二、多选题 1.AC 2.BC 3.ABCD 4.BCD 5.ACD 6.AB 7.AD 8.BD 9.ABC 10.ACD 三、判断题 1-5：ABAAB 6-10：ABAAB 11-15：AABAB 四、填空题 1.最大 2.相反 3.耗能 4.0 5.感抗 6.储能 7.断路（开路） 8.64 9.2 10.感 11.感|超前 12.等于 13.感性 14.功率因数 15.1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $