第二节 单一元件的单相正弦交流电路《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 单一元件的单相正弦交流电路 【课程要求】 1. 掌握单一元件电路中，正弦交流电的电压与电流的关系。 2. 掌握正弦交流电的电路中，瞬时功率、有功功率、无功功率的概念、关系及计算方法。 3. 掌握电容、电感对交流和直流电的阻碍作用，正确分析电路。 【知识网络】 【知识要点】 考点1 纯电阻电路 1. 纯电阻电路 在交流电路中，只含有电阻，而没有电感和电容的电路称为纯电阻电路。 【拓展】：电阻对交流和直流电的阻碍作用相同，电压与电流之间的关系、电路的功率计算，可以参照直流电。 2. 电流与电压的数值关系 电压与电流遵循欧姆定律。 【按有效值分析】：流过电阻的电流有效值等于电阻两端电压的有效值与电阻的比值,即 【按瞬时值分析】：流过电阻的电流瞬时值等于电阻两端电压的瞬时值与电阻的比值,即 3. 电流与电压的相位关系 流经电阻的电流和加在电阻上的电压同相。 波形图如下： 4. 瞬时功率 在交流电中，瞬时功率为任一瞬时的电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。 瞬时功率一直为正值，说明电阻一直在耗能，属于一种耗能元件。 5. 有功功率 通常用瞬时功率在一个周期内的平均值来衡量纯电阻电路的功率，也是实际消耗功率，称作有功功率。 【拓展】：日常标注的功率即为有功功率。 在交流电中，有功功率为电压的有效值与电流有效值的乘积。 考点2 纯电感电路 1. 纯电感电路 在交流电路中，如果只用电感线圈做负载，且这些线圈的内阻忽略不计时，这个电路就称为纯电感电路。 2. 感抗 电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用表示，单位为(欧)，感抗公式为： 【拓展】：反映的是对电流的阻碍作用，越大，阻碍作用越强，电流越小；在一定的情况下，频率越低，感抗越小，对电流的阻碍作用越小；如果极端情况，非常大，相当于开路；时，即直流电，没有阻碍，相当于短路；所以电感元件具有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的性质。 3. 电流与电压的数值关系 在纯电感电路中，加在电感线圈两端的电压和流过电感线圈中的电流的最大值和有效值符合欧姆定律； 【注意】：瞬时值不满足欧姆定律。 4. 电流与电压的相位关系 在纯电感电路中，电感两端的电压超前电流；当加在其两端电压为： 则加在其两端的电流为： 波形图如下： 5. 瞬时功率 瞬时功率为： 【分析】：整理上式，正常变化一个周期，会变化两个周期；所以在电压或电流变化的一个完整周期，功率变化两个周期；功率的曲线如下 【说明】：可以看到功率有正有负，在变化的过程中，正代表获取电能并变为磁能存储起来；负代表把储存的磁能转变为电能并释放出去；说明其本身不消耗能量，只在电路中交换能量，可以说是一个储能元件。 6. 有功功率 电感属于储能元件。不消耗能量，故有功功率： 7. 无功功率 虽然电感不消耗电能，但其具有转换的过程，瞬时功率不等于零，把瞬时功率的最大值称为无功功率； 无功功率反映的是能量转换的能力；单位为var(乏)。 考点3 纯电容电路 1. 纯电容电路 在交流电路中，如果只用电容做负载，且介质的损耗可以忽略不计时，这个电路就称为纯电容电路。 2. 容抗 电容对交流电的阻碍作用称为感抗，用表示，单位为(欧)，容抗公式为： 【拓展】：反映的是对电流的阻碍作用，越小，阻碍越小；在一定的情况下，频率越高，容抗越小，对电流的阻碍作用越小；如果极端情况，非常大，相当于短路；时，即直流电，此时无穷大，相当于短路；所以电容元件具有“通交流、阻直流、通高频、阻低频”的性质。 3. 电流与电压的数值关系 在纯电容电路中，加在电容两端的电压和流过电容中的电流的最大值和有效值符合欧姆定律； 【注意】：瞬时值不满足欧姆定律。 4. 电流与电压的相位关系 在纯电容电路中，电容两端的电流超前电压；当加在其两端电压为： 则加在其两端的电流为： 波形图如下： 5. 瞬时功率 瞬时功率为： 【分析】：整理上式，正常变化一个周期，会变化两个周期；所以在电压或电流变化的一个完整周期，功率变化两个周期；功率的曲线如下 【说明】：可以看到功率有正有负，和电感器一样，其本身不消耗能量，只在电路中交换能量，可以说是一个储能元件。 6. 有功功率 电容器属于储能元件。不消耗能量，故有功功率： 7. 无功功率 虽然电容器不消耗电能，但其具有转换的过程，瞬时功率不等于零，把瞬时功率的最大值称为无功功率； 无功功率反映的是能量转换的能力；单位为var(乏)。 【练习题】 1、 选择题 1. 在纯电感正弦交流电路中，电压有效值不变，增大频率时，电路中的电流将( ) A.变小 B.不变 C.增大 D.无法确定 2. 在纯电容正弦交流电路中，电压有效值不变，增大频率时，电路中的电流将( ) A.变小 B.不变 C.增大 D.无法确定 3. 在纯电阻正弦交流电路中，下列说法正确的是( ) A.瞬时值不满足欧姆定律 B.电阻属于储能元件 C.电压和电流不同相 D.最大值、瞬时值、有效值均满足欧姆定律 4. 下列属于耗能元件的是( ) A.电阻 B.电感 C.电容 D.以上均是 5. 关于单一元件，下列说法正确的是( ) A.电容具有“通直流、阻交流”的特性 B.电感具有“通交流、阻直流”的特性 C.电阻既能通直流也能通交流 D.电容、电感和电阻均为耗能元件 2、 判断题 1. 交流电频率越高，纯电阻对其阻碍作用越强( ) 2. 纯电感元件的单相正弦交流电路中，电压相位超前电流90°( ) 3. 交流电的频率增大，对电容和电感的影响是一致的( ) 4. 纯电感电路中，电感元件的感抗值与通过它的电流大小有关( ) 5. 当交流电源的频率为零时，纯电感元件相当于短路，纯电容元件相当于开路( ) 3、 综合题 1. 在一个的电源中，接上一个的电感线圈，求：线圈的感抗、电流的有效值、电路的无功功率。 2. 在一个的电源中，接上一个的电容器，求：电容的的容抗、电流的有效值、电路的无功功率。 【答案】 1、 选择题 1.A 2.C 3.D 4.A 5.C 2、 判断题 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 3、 综合题 1. 感抗： 电流有效值： 无功功率： 2. 容抗： 电流有效值： 无功功率： 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 $