第一节 正弦交流电《电工电子技术与技能》河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《电工电子技术与技能》知识点讲解 正弦交流电 【课程要求】 1. 了解交流电的概念，能正确区分正弦交流电、直流电和其它类型交流电。 2. 掌握正弦交流电的产生，能正确的用物理量描述正弦交流电。 3. 掌握正弦交流电的表示方法。 【知识网络】 【知识要点】 考点1 认识交流电 1. 交流电的定义 凡大小和方向随时间做周期性变化的电流、电压和电动势统称为交流电。 2. 正弦交流电 随时间按正弦规律变化的交流电。 【拓展】：通常我们所说的交流电，主要指的就是正弦交流电；我们日常生活中所用的都是单相交流或者三相交流电。 考点2 正弦交流电的产生 1. 正弦交流电的产生 正弦交流电由交流发电机产生。 【原理】：遵循法拉第电磁感应定律。 2. 正弦交流电的产生过程 如图，是一个简单的交流发电机模型，以此为例，讲解发电机工作过程。 线圈在旋转过程中，切割磁感线，产生感应电动势，以中性面为起始位置，研究线圈切割过程：始终不切割磁感线，不产生感应电动势，只需研究两根导体。 假设线圈旋转的角速度为，处的线速度为，起始位置与中性面(此时不切割磁感线，无电动势产生)夹角为，时刻线圈与中性面夹角；此时速度在垂直于磁感线方向投影为； 因，可知，电动势大小按正弦函数的规律变化，向外输出正弦交流电。 因为定值，当时，有最大值，此时，也称为正弦交流电的振幅。 考点3 正弦交流电的物理量 1. 周期、频率、角频率 周期：正弦交流电按正弦规律变化一周所需的时间(即完成一个循环)，用符号表示，单位为(秒)。 频率：正弦交流电在一秒内按正弦规律变化的周期数(即一秒内完成几个循环)，用符号表示，单位为(赫[兹])。由定义知，周期和频率互为倒数： 。 角频率：正弦交流电在单位时间内变化的弧度数，用符号表示，单位(弧度/秒)。在一个周期内，正弦交流电变化的弧度为，由此可得角频率： 2. 瞬时值、最大值和有效值 瞬时值：交流电在某一时刻的值，用小写字母表示，分别表示电动势、电压、电流的瞬时值。 最大值：正弦交流电在变化过程中出现的最大瞬时值，也叫振幅，用大写字母加下标表示，分别表示电动势、电压、电流的最大值。 有效值：交流电有效值是根据热效应来定义的，让交流电与直流电通过相同阻值的电阻，如果两者在相同时间内产生的热量相同，则直流电的数值就叫做交流电的有效值；用大写字母表示，分别表示电动势、电压、电流的有效值；基本关系如下： 【拓展】：生活中所说的交流电，指的就是交流电压有效值，最大值为。 3. 相位、初相位和相位差 相位：在正弦交流电的电动势表达式：中，称为交流电的相位，表示时刻交流电对应的角度。 初相位：当时的相位，反映了交流电起始时刻的状态。 相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差，用表示；如果交流电的频率相同，则相位差就等于初相之差，即：。 【拓展】：如果，则超前；如果，则与同相；如果，则滞后；如果，则与正交；如果，则与反相。 4. 初相位判定 先找到波形由负值变为正值的过程中，图像的零点；零点与坐标原点之间的角度值，即为初相；位于原点左边的初相为正值，位于原点右边的初相为负值。 5. 正弦交流电的三要素 最大值、角频率、初相被称为正弦交流电的三要素。 【说明】当知道最大值(有效值)、角频率(频率或周期)、初相位的时候，就可以求出正弦交流电的解析式，就可以计算出任意时刻的瞬时值。 考点4 正弦交流电的表示方法 1. 解析式表示法 用三角函数解析式来表示正弦交流电随时间的变化的方法。 2. 波形图表示法 由上述的三角函数表达式，把其画在平面直角坐标系的方式。 3. 相量(矢量)表示法 在平面直角坐标系中，用一条有向线段表示；线段长度等于正弦量(电动势、电压或电流)的有效值，其与轴夹角等于正弦量(电动势、电压或电流)的初相位；相量的符号为有效值上加一点表示； 相同频率的可以画在同一相量图中；判断其相位关系时，可以把几个正弦量(电动势、电压或电流)逆时针旋转，在前的为超前； 【练习题】 1、 判断题 1. 正弦交流电的有效值总是等于最大值的倍。( ) 2. 若两个正弦交流电的初相位都为正，那么它们的相位差一定为正。( ) 3. 只要导体在磁场中运动，就会产生正弦交流电。( ) 4. 频率越高的正弦交流电，其周期越长。( ) 5. 两个正弦交流电，只要它们的频率相同，就一定能比较它们的相位差。( ) 2、 填空题 1. 一正弦交流电的频率，则周期为 ，角频率为 。 2. 交流电的三要素是 、 、 。 3. 若测得一个正弦交流电的有效值为，则其最大值为 。 4. 某正弦交流电压为，则该交流电的最大值为 ，有效值为 ，周期为 ，初相位为 。 5. 已知两个正弦交流电，其电压表达式分别为，，则其相位角关系为 (写出超前或滞后，及差值)。 3、 综合题 1. 如图所示为某一交流电的电压的波形图，请分析图像并解决下列问题： (1)求出该交流电的频率、初相位、最大值。 (2)用三角函数表示法表示此交流电的电压表达式。 2. 有一个正弦交流电的频率为，最大值为，初相位为0。 (1) 写出该正弦交流电的表达式； (2) 若另有一个同频率的正弦交流电，最大值为50，初相位超前其 ，写出其表达式； (3) 用波形图把两个正弦交流电表示在一起，横坐标用表示； 【答案】 1、 判断题 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 2、 填空题 1. 2. 最大值、频率、初相位 3. 4. 5. 超前，超前 3、 综合题 1. (1)由图像知： ，，，， (2)由(1)知： 三角函数表示法： 2. (1)， (2) (3) 如图： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $