考点11 正弦交流电的认识《电工技术基础与技能》山东省（春季高考）机械类 知识点讲解

山东省（春季高考）机械类 电工复习讲义 第二章 交流电路基础知识 【考纲要求】 1. 了解正弦交流电的基本概念及其三要素。 2. 了解正弦交流电的解析式、波形图、矢量图及其相互转换。 第十一节 正弦交流电的认识 【知识精讲】 1、 交流电的基本概念 1. 交流电的概念 大小和方向随时间作周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电压、电流和电动势。 如图7-2- 1- 1所示，画出了直流电和几种交流电的波形。 (a) 直流 (b) 交流正弦波 (c) 交流三角波 (d) 交流方波 (e) 任意交流波形 图7 - 2 - 1 - 1 直流与几种交流电的波形图 2. 正弦交流电的概念 电压、电流和电动势的大小和方向随时间作正弦规律变化。 3. 直流电和交流电的表示 直流电的物理量用大写字母表示，例如：E 、I 、U 等；交流电的物理量用小写字母表示，例如 e、i、u。适用范围 2、 交流电的三要素 1. 描述正弦交流电变化快慢的物理量 (1)周期 T: 正弦交流电变化一个循环所需要的时间，如图7-2- 1-2所示。 图7 - 2 - 1~2 正弦交流电的周期 (2)频率 f: 正弦交流电在单位时间内(每秒钟)完成的周期数，单位：赫兹(Hz) 。 频率和周 期互为倒数，即 (3)角频率w: 单位时间内变化的角度(以弧度为单位),单位：弧度/秒(rad/s) 。 角频率与周 期 T、频 率f 之间的关系为 我国供电电源的频率为50 Hz, 称为工业标准频率，简称工频，其周期为0.02 s,角 频率为314 rad/s 。 即工频50 Hz 的交流电，每0.02 s 变化一个循环，每秒钟变化50个循环。 2. 描述正弦交流电强弱的物理量 (1)瞬时值：正弦交流电在某一瞬间的大小，用e、i、u 表示。 (2)最大值：正弦交流电变化时出现的最大瞬时值，Em、Im、Um 表示。 (3)有效值：根据交流电的热效应原理定义的。如果交流电通过一个电阻时，在一个周期内 产生的热量与某直流电通过同一 电阻在同样长的时间内产生的热量相等，就将这一直流电的数 值定义为交流电的有效值。 一般情况下，人们所说的交流电流和交流电压的大小以及测量仪表 所指示的电流和电压值都是指有效值。 (4)正弦交流电的有效值和最大值之间的关系为 3. 相位、初相位、相位差 (1)相位：指正弦交流电函数表达式中的(wt+φo), 是随时间变化的角度，称为正弦交流电 的相位角(简称相位)。它反映正弦交流电在任意瞬间的状态。 (2)初相位：即正弦交流电在计时起(t=0) 点时的相位，它和计时起点的选择有关，同一正弦 交流电计时起点不同，其初相位也不同。应注意初相位角一般都用绝对值小于且等于180°的角 度来表示。 (3)相位差：即两个同频率正弦量的相位之差(即等于它们的初相位之差),它不随计时起点 而变化。 一般用符号△φ表示。在电路中，根据两个同频率正弦量的相位差不同，常用超前、滞 后、同相、反相与正交等加以说明，它们之间的特点见表7-2- 1- 1。 表7 - 2 - 1 - 1 相位关系之间的特点 相位关系 特点 波形图 同相 1. φ1=2,△φ=0。 2.两个正弦量同时到达零值或最大值 反相 1.△φ=±180°。 2.两个正弦量一个到达正的最大值，一个到达负 的最大值 正交 两正弦量一个到达最大值，一个到达零值 超前滞后 1.△φ>0°,i1超前i2或i2滞后i1; 2.△φ<0°,i2超前i或i1滞后i₂ 4. 正弦交流电的三要素 最大值(有效值)、频率(周期、角频率)、初相位。 【练习题】 1. 下列属于直流电的波形图的是 ( ) A. B. C. D. 2. 关于正弦交流电i=20√2sin(314t-90°)A, 说法错误的是( ) A. 初相位为一90° B. 频率为工频 C.周期为0.02 s D.有效值为28.28 A 3. 在示波器显示的正弦交流电波形图中，能直接读出的物理量是( ) A. 频率 B. 初相位 C.有效值 D. 最大值 4. 根据交流电的热效应定义的物理量是( ) A.最大值 B. 有效值 C. 瞬时值 D. 峰峰值 5. 已知两个交流电压：u1=4√2sin（10t+）V；u2=3√2sin（10t-）V；则 u₁-u2 的有效值是( ) A.5 V B.5√2 V C.9 V D.7√2 V 6. 两个同频率正弦交流电 i₁ 、i2 的有效值分别为8 A 、6 A,当 i₁+i₂ 的有效值为10 A 时 ，i₁与 i₂的相位差是( ) A.0° B.180° C.90° D.45° 7. 能反映正弦交流电变化快慢的物理量是( ) A. 最大值 B. 初相位 C. 相位 D. 频率 8. 关于u₁=220√2sin(314t—60°)V 与 u₂=110√2sin(314t+30°)V, 表述正确的是( ) A.u₁ 滞后 u₂90° B.u₁ 超前 u₂30° C.u₁ 与 u₂初相位相同 D.u₁ 与 u₂有效值相等 9. 常用的白炽灯的额定电压是220 V, 它实际上所承受的最大电压是 ( ) A.380V B.311V C.270 V D.157V 10. 一个电热器接在10V 的直流电源上，产生一定的热功率，把它改接到交流电源上，使产生的热功率是直流时的一半，则交流电源电压的最大值为 ( ) A.7.07V B.5 V C.14 V D.10 V 【参考答案】 1.D 2.D 3.D 4.B 5.A 6.C 7.D 8.A 9.B 10.D 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 $