认识交变电流第二节交变电流的描述

根据欧姆定律，纯电阻电路中的电流 大小与电压成正比，而与频率无关。
电感对交变电流阻碍作用
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感抗
电感对交变电流具有阻碍作用，这种阻碍作用称 为感抗。感抗的大小与电感量L和交变电流的频 率f成正比。
电流滞后电压90度
在电感电路中，交变电流的电流相位滞后于电压 相位90度。
3
储存磁场能量
电感在交变电流作用下会储存磁场能量，并在电 流减小时释放能量。
合理配置用电设备
加强员工安全培训
企业应根据生产需要合理配置用电设备， 避免设备超负荷运行，降低能耗和生产成 本。
企业应加强对员工的用电安全培训，提高 员工的安全意识和操作技能，确保员工能 够正确使用和维护设备。
城市轨道交通系统供电方式选择
直流供电方式
城市轨道交通系统可采用直流供电方式，通过整流器将交流 电转换为直流电供给列车使用。这种方式具有简单、可靠、 维护方便等优点，但需要较大的整流设备和较多的电缆。
交流供电方式
城市轨道交通系统也可采用交流供电方式，直接通过变压器 将高压交流电降压后供给列车使用。这种方式具有节省电缆 、减少电能损耗等优点，但需要解决列车运行时产生的谐波 和无功补偿等问题。
06 总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
交变电流的产生
通过交流发电机产生，其基本 原理是电磁感应。
交变电流的周期性变化
在使用电器时，要注意用电安 全，不要随意拆卸、修理电器
，避免发生触电事故。
企业生产线上设备用电管理规范
严格执行用电安全制度
定期进行设备检查和维护
企业应建立用电安全管理制度，明确各级 管理人员和操作人员的职责，确保用电安 全。
企业应定期对生产线上的设备进行检查和 维护，确保设备处于良好状态，避免因设 备故障引发事故。
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周期性
正弦式交变电流的波形图具有 周期性，即波形会不断重复出
现。
对称性
波形图关于时间轴对称，即正 负半周对称。
峰值
在一个周期内，波形图会达到 正负两个峰值，分别对应电流
或电压的最大值。
有效值
正弦式交变电流的有效值为峰 值除以根号2，即0.707倍峰值。
波形图在解决实际问题中应用
分析电路
瞬时值
交变电流在某一时刻的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如 $e, i, u$。
最大值
交变电流在一个周期内所能达到的最大数值称为最大值，用大写字母表示，如 $E_m, I_m, U_m$。
有效值
交变电流的有效值定义为与直流电通过同一电阻在相同时间内产生相同热量的直流电的数 值。对于正弦式交流电，其有效值为最大值的 $frac{1}{sqrt{2}}$ 倍。
波形图绘制方法
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确定坐标轴
以时间为横轴，电流或电 压为纵轴，建立坐标系。
选择合适的比例尺
根据实际需要选择合适的 比例尺，使得波形图能够 清晰地展示交变电流的变 化规律。
绘制波形
根据交变电流的数学表达 式，利用三角函数的知识， 在坐标系中绘制出正弦式 交变电流的波形图。
波形图特点总结
01
线圈转动的角速度ω等于交变电流的角频率，即ω=2πf=2π/T，其中f为 频率，T为周期。
线圈从中性面开始转动，经过时间t，线圈转动的角度θ=ωt，感应电动 势e=Emsinωt，感应电流i=Imsinωt。其中Em和Im分别为感应电动势 和感应电流的峰值。
02 描述交变电流的物理量
瞬时值、最大值和有效值
周期、频率和角频率
周期
交变电流完成一次周期性变化所 需的时间称为周期，用 $T$ 表示，
单位为秒（s）。
频率
交变电流在单位时间内完成周期 性变化的次数称为频率，用 $f$ 表示，单位为赫兹（Hz）。频率
与周期的关系为 $f = frac{1}{T}$。
角频率
交变电流每秒钟所转过的角度称 为角频率，用 $omega$ 表示， 单位为弧度/秒（rad/s）。角频 率与频率的关系为 $omega =
家庭用电安全注意事项
使用合格的电器产品
购买和使用符合国家安全标准 的电器产品，避免使用假冒伪
劣或过期产品。
正安装和使用，不乱接乱拉电 线，避免超负荷用电。
定期检查和维护电器
定期对家庭电器进行检查和维 护，确保其处于良好状态，及 时更换损坏的电器元件。
注意用电安全
特点
交变电流的大小和方向都随时间 变化，具有周期性。
正弦式交变电流产生原理
01
线圈在匀强磁场中匀速转动产生 正弦式交变电流。
02
中性面：线圈平面每经过中性面 一次，感应电流与感应电动势方 向均改变一次，转动一周，感应 电流方向改变两次。
周期性变化规律
线圈转动一周，感应电动势和感应电流经历一次周期性变化。
2pi f$。
相位差与相位关系
相位
交变电流在任一时刻的状态称为相位，用 $theta$ 表示，单位为度（°）或弧 度（rad）。
相位差
两个同频率的交变电流在任一时刻的相位之差称为相位差，用 $Deltatheta$ 表 示。相位差反映了两个交变电流之间的相对位置关系。
03 正弦式交变电流波形图分 析
非正弦式交变电 流的产生
除正弦式交流电外，其他形 式的周期性变化的电流都属 于非正弦式交变电流。
非正弦式交变电 流的特点
其波形不是正弦曲线，而是 其他形状的周期性曲线。例 如，方波、锯齿波等。
非正弦式交变电 流的应用
在某些特定场合下，非正弦 式交变电流具有特殊的应用 价值。例如，在电子电路中 ，方波常用于数字信号的传 输和处理；在电力系统中， 非正弦式交变电流可用于无 功补偿和谐波治理等方面。
电流、电压等物理量随时间作 周期性变化。
交变电流的瞬时值、最大 值和有效值
瞬时值是某一时刻的数值，最 大值是周期内可能出现的最大 数值，有效值是根据电流的热 效应定义的，通常用于计算电 功、电功率等。
交变电流的相位和相位差
相位反映交变电流变化的进程 ，相位差反映两个交变电流变 化的先后关系。
拓展延伸：非正弦式交变电流简介
在电力系统中，需要准确计量 电能的使用量。通过测量正弦 式交变电流的波形图，可以计 算出电能的准确数值。
04 电阻、电感及电容对交变 电流影响
纯电阻电路中的交变电流特性
电流与电压同相位
在纯电阻电路中，交变电流的电压和 电流始终保持同相位，即它们的变化 趋势一致。
电流大小与电压成正比
无功功率为零
纯电阻电路只消耗有功功率，不产生 无功功率。
认识交变电流第二节交变电流的描 述
目 录
• 交变电流基本概念 • 描述交变电流的物理量 • 正弦式交变电流波形图分析 • 电阻、电感及电容对交变电流影响 • 实际生活中应用举例与案例分析 • 总结回顾与拓展延伸
01 交变电流基本概念
交变电流定义及特点
定义
大小和方向都随时间作周期性变化 的电流叫做交变电流，简称交流 （AC）。
非正弦式交变电 流的分析方法
对于非正弦式交变电流的分 析，通常采用傅里叶级数展 开的方法，将其分解为一系 列不同频率的正弦波的叠加 。这样，就可以利用正弦交 流电的分析方法来处理非正 弦交流电的问题。
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电容对交变电流阻碍作用
容抗
电容对交变电流具有阻碍作用，这种阻碍作用称为容抗。 容抗的大小与电容量C和交变电流的频率f成反比。
电压滞后电流90度
在电容电路中，交变电流的电压相位滞后于电流相位90度。
储存电场能量
电容在交变电流作用下会储存电场能量，并在电压减小时 释放能量。
05 实际生活中应用举例与案 例分析
故障诊断
控制系统设计
能源计量
通过波形图可以直观地了解电 路中电流或电压的变化规律， 进而分析电路的工作状态。
在电气设备出现故障时，可以 通过观察波形图的异常变化来 判断故障类型和位置。
在自动控制系统中，需要根据 被控对象的动态特性设计控制 器。正弦式交变电流的波形图 可以提供被控对象动态特性的 重要信息，为控制器设计提供 依据。