[第3讲]-正弦交流电路PPT课件
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电路基础第3章 正弦交流电路共109页
3-1 正弦交流电的基本概念 正弦交流电
一、正弦交流电的特征
i
iImsi nt
Im
t
特征量:
I m ： 电流幅值（最大值）
： 角频率（弧度/秒）
： 初相
1.频率与周期
i
t
T
几种描述：
▪周期 T：变化一周所需的时间 单位：秒(s)…
▪频率 f：每秒变化的次数 单位：赫兹(Hz) ...
▪角频率 ω：每秒变化的弧度 单位：弧度/秒(rad/s)
或 u3s 1i3 1 nt1 (1 4 2 )V0
例 3-2 已知二正弦电压 u 1 1s 4i3 1 nt1 (94 )0 V u 2 3s 1i3 1 nt1 (14 5 )V 0
求二者的相位差，并指出二者的关系。
解: 相位差 12=- 90°-150°= -240°
由于 12 180 ，故 12=-240 °+360 °=120°
3.相位差
i
u
t
u i
▪相位差 ：两个同频率 正弦量间的初相位之差。
如： uUmsintu iImsinti
t u t i u i
两个正弦信号的相位关系
▪ 若ui 0,
称 u 超前 i 角；
u u,i
▪ 若ui 0,
称 u 滞后 i 角；
u,i i u
i
o
t
o
t
波形图
两个正弦信号的相位关系
三者间的关系: f 1 T
2 2 f
T
关于单位：
★国际单位制（SI）中，周期的单位为秒（s） ；频率的单位为1／秒，又称为赫兹（Hz）； 角频率的单位为弧度/秒(rad/s)。 ★单位换算：
电工学课件--第三章 正弦交流电路
U • o I= U =U 0 ∠ R
• •
u =Um sinω t u Um i = = sinω = Im sinω t t R R
U =I R
U =I R
•
•
可见： 可见：电压与电流同相位 ui
i
u
•
IU
•
I
•
U
+−
2．功率关系
ui
i
⑴ 瞬时功率
•
u
IU
p=ui=UmImsin2ωt =UI(1-cos2ωt)
角频率ω: 单位时间里正弦量变化的角度 称为角频率。单位是弧度/秒 （rad/s）. ω=2π/T=2πf 周期，频率，角频率从不同角度描 述了正弦量变化的快慢。三者只要知 道其中之一便可以求出另外两时值， 瞬时值中最大的称为最大值。Ｉm、 Ｕ m 、Ｅ m 分别表示电流、电压和电动 势的最大值. 表示交流电的大小常用有效值的概 念。
单位是乏尔（Var） 单位是乏尔（Var）
第四节 RLC串联交流电路 串联交流电路 一.电压与电流关系
i R u L C
uR uL
u =uR +uL +uC
U =UR+UL+UC
• • • •
uC
以电流为参考相量， 以电流为参考相量， 相量图为： 相量图为：
•
UL UL+UC
φ
• • • •
•
U I
•
U
φ UR
UL-UC
UR
UC
2 可见： 可见： U = UR +(UL −UC)2
U L −UC X L − XC = arctg = arctg UR R
正弦交流电路课件
θ
+1
22
j
ω
u
+1
Um
wt
ωt + u
u
有向线段与横轴的夹角为 ( w t + u ) 有向线段在纵轴上的投影为Um Sin ( w t + u ) 旋转的有向线段在纵轴上的投影是正弦电量： u = Um Sin ( w t + u )
23
概念 ：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有
Ub
u1 40 2 sin w t 60 o U2 u2 30 2 sin w t - 30 o
b
U1
Ua U2
60 o a 30 o 23o
ua = u1 + u2
ua 50 2 sin w t 23 o Ub = U1 - U2 = 5097o ub 50 2 sin w t 97 o
wt
Um
u
u U m sin(wt )
有效值:
与交流热效应相等的直流 定义为交流电的有效值
10
热效应相当
有 效 值 概 念
T
0
i R dt I RT
2
2
交流
直流 （方均根值）
1 T 2 I i dt T 0
可得,
当
i I m sin w t 时，
Im I 2
用符号:
I
U
E
表示。
包含幅度与相位信息。
26
例1
有效值
i1 = 8 2 sin (w t + 60 i2 = 6 2 sin (w t -
) 30 o )
o
I1
初相位
60 o 30 o
+1
22
j
ω
u
+1
Um
wt
ωt + u
u
有向线段与横轴的夹角为 ( w t + u ) 有向线段在纵轴上的投影为Um Sin ( w t + u ) 旋转的有向线段在纵轴上的投影是正弦电量： u = Um Sin ( w t + u )
23
概念 ：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有
Ub
u1 40 2 sin w t 60 o U2 u2 30 2 sin w t - 30 o
b
U1
Ua U2
60 o a 30 o 23o
ua = u1 + u2
ua 50 2 sin w t 23 o Ub = U1 - U2 = 5097o ub 50 2 sin w t 97 o
wt
Um
u
u U m sin(wt )
有效值:
与交流热效应相等的直流 定义为交流电的有效值
10
热效应相当
有 效 值 概 念
T
0
i R dt I RT
2
2
交流
直流 （方均根值）
1 T 2 I i dt T 0
可得,
当
i I m sin w t 时，
Im I 2
用符号:
I
U
E
表示。
包含幅度与相位信息。
26
例1
有效值
i1 = 8 2 sin (w t + 60 i2 = 6 2 sin (w t -
) 30 o )
o
I1
初相位
60 o 30 o
第三章单相正弦交流电路【PPT课件】PPT课件
HOME
R-L-C串联交流电路中的复数形式欧姆定律
I
U IZ
Z R j(L 1 ) C
Z：复数阻抗
实部为阻 虚部为抗
R U R
U jL U L
1
jC
U C
感抗 容抗
HOME
3.4.1 阻抗三角形
I
Z R jபைடு நூலகம் 1
C
Z 是一个复数，但并不是正弦交流
U
量，上面不能加点。
R U R
j
L
1
C
IZ
Z
R
j(L
1
C
)
Z
Z
R2
(L
1
C
)
2
tg 1
L
1
C
U
I
R
Z
>0 ,u领先i =0 ,u与i同相 <0 ,u落后i
HOME
tg 1
L
1
C
R
时L ，1C 表示u 0领先 i －－电路呈感性
时L，
1 C
表示u0落后 i
－－电路呈容性
当L 1C时， 0表示 u 、i同相 －－电路呈电阻性
第三章单相正弦交 流电路【PPT课件】
3.4 电阻、电感、电容串联的电路
相量模型
I
jLR U R
U
1
jC
U L
U C
相量方程式：
U U R U L UC
设 I I0 （参考相量）
U R IR
则 U L I jL
U C
I
1
jC
HOME
U IR I jL I 1 jC
I
R
正弦交流电路PPT课件
电抗 X = XL—XC
阻抗 Z R2X2
阻抗角
arcU L t a U C narcX L t aX C n
U R
R
三、电路的电感性、电容性和电阻性
四、功率
视在功率——电压与电流有效值的乘积，用S 表示，单位为伏·安（VA）。
视在功率并不代表电路中消耗的功率，它常用 于表示电源设备的容量。
解题过程
常用电子仪器的使用
§3－2 正弦交流电的相量图表示法
旋转矢量与波形图的关系
有效值相量图
应用相量图时注意以下几点：
同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同。 同一相量图中，相同单位的相量应按相同比
例画出。
一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向， 逆时针转动的角度为正，反之为负。
用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运 算可按平行四边形法则进行。
视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系：
S P2 Q2
PSc os QSsin
cos P 称为功率因数。
S
五、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形
阻抗三角形
电压相量图
电压三角形
功率三角形
§3－7 提高功率因数的意义和方法
计算电感性负载的有功功率，除考虑电压、
电流的大小外，还要考虑电压、电流之间的相位
QCUII2XCU XC 2
【例3－5 】 容量为40μF的电容接在的电源上，试求： （1）电容的容抗；（2）电流的有效值；（3）电流瞬时值 表达式；（4）电路的无功功率。
解题过程
§3－6 RLC串联电路
一、电容对交流电的阻碍作用
开关SA闭合后接交流 电压，灯泡微亮。再断开 SA，灯泡突然变亮。测量 R、L、C两端电压 UR 、UL、 UC ，发现：
阻抗 Z R2X2
阻抗角
arcU L t a U C narcX L t aX C n
U R
R
三、电路的电感性、电容性和电阻性
四、功率
视在功率——电压与电流有效值的乘积，用S 表示，单位为伏·安（VA）。
视在功率并不代表电路中消耗的功率，它常用 于表示电源设备的容量。
解题过程
常用电子仪器的使用
§3－2 正弦交流电的相量图表示法
旋转矢量与波形图的关系
有效值相量图
应用相量图时注意以下几点：
同一相量图中，各正弦交流电的频率应相同。 同一相量图中，相同单位的相量应按相同比
例画出。
一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向， 逆时针转动的角度为正，反之为负。
用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运 算可按平行四边形法则进行。
视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系：
S P2 Q2
PSc os QSsin
cos P 称为功率因数。
S
五、电压三角形、阻抗三角形和功率三角形
阻抗三角形
电压相量图
电压三角形
功率三角形
§3－7 提高功率因数的意义和方法
计算电感性负载的有功功率，除考虑电压、
电流的大小外，还要考虑电压、电流之间的相位
QCUII2XCU XC 2
【例3－5 】 容量为40μF的电容接在的电源上，试求： （1）电容的容抗；（2）电流的有效值；（3）电流瞬时值 表达式；（4）电路的无功功率。
解题过程
§3－6 RLC串联电路
一、电容对交流电的阻碍作用
开关SA闭合后接交流 电压，灯泡微亮。再断开 SA，灯泡突然变亮。测量 R、L、C两端电压 UR 、UL、 UC ，发现：
正弦交流电路课件
总结词
电感器的感值大小与线圈的匝数、线圈的直径、 线圈的材料等因素有关。
详细描述
电感器在正弦交流电路中能够阻碍电流的变化， 使电流的变化率降低。电感器的电流和电压之间 存在相位差，相位差的大小取决于电感器的大小 。
详细描述
电感器的感值大小由亨利定律确定，即电感器的 感值与线圈中的磁场强度成正比。在正弦交流电 路中，电感器的感抗大小会随着频率的变化而变 化。
电容器
总结词
详细描述
总结词
详细描述
电容器是正弦交流电路中的另 一重要元件，用于储存电场能 量。
电容器在正弦交流电路中能够 阻碍电压的变化，使电压的变 化率降低。电容器的电流和电 压之间存在相位差，相位差的 大小取决于电容器的大小。
电容器的容值大小与电容器极 板的面积、极板之间的距离、 电介质等因素有关。
分析数据
根据实验数据，分析正弦交流 电路的基本特性和元件参数对
电路性能的影响。
仿真软件介绍与使用
软件名称
Simulink
功能特点
Simulink是MATLAB的一个附加组件，用于进行动态系统模拟和分析。它提供了丰富的库和工具，可用于构建和仿 真各种类型的电路，包括正弦交流电路。
使用方法
在Simulink中，用户可以创建电路模型，设置元件参数，选择适当的激励源和测量仪器，然后运行仿真 以观察电路的行为。分析仿真结果可以帮助用户深入理解正弦交流电路的工作原理。
谐振与频率响应
谐振
正弦交流电路中某些特定频率下的振动现象，可能导致电压或电流的异常升高 。
频率响应
表示正弦交流电路在不同频率下的性能表现，包括幅频特性和相频特性。
03
正弦交流电路的元件
电阻器
电感器的感值大小与线圈的匝数、线圈的直径、 线圈的材料等因素有关。
详细描述
电感器在正弦交流电路中能够阻碍电流的变化， 使电流的变化率降低。电感器的电流和电压之间 存在相位差，相位差的大小取决于电感器的大小 。
详细描述
电感器的感值大小由亨利定律确定，即电感器的 感值与线圈中的磁场强度成正比。在正弦交流电 路中，电感器的感抗大小会随着频率的变化而变 化。
电容器
总结词
详细描述
总结词
详细描述
电容器是正弦交流电路中的另 一重要元件，用于储存电场能 量。
电容器在正弦交流电路中能够 阻碍电压的变化，使电压的变 化率降低。电容器的电流和电 压之间存在相位差，相位差的 大小取决于电容器的大小。
电容器的容值大小与电容器极 板的面积、极板之间的距离、 电介质等因素有关。
分析数据
根据实验数据，分析正弦交流 电路的基本特性和元件参数对
电路性能的影响。
仿真软件介绍与使用
软件名称
Simulink
功能特点
Simulink是MATLAB的一个附加组件，用于进行动态系统模拟和分析。它提供了丰富的库和工具，可用于构建和仿 真各种类型的电路，包括正弦交流电路。
使用方法
在Simulink中，用户可以创建电路模型，设置元件参数，选择适当的激励源和测量仪器，然后运行仿真 以观察电路的行为。分析仿真结果可以帮助用户深入理解正弦交流电路的工作原理。
谐振与频率响应
谐振
正弦交流电路中某些特定频率下的振动现象，可能导致电压或电流的异常升高 。
频率响应
表示正弦交流电路在不同频率下的性能表现，包括幅频特性和相频特性。
03
正弦交流电路的元件
电阻器
第3章-正弦交流电路PPT课件
第3章 正弦交流电路
➢正弦交流电路分析？ ➢正弦交流电路功率？ ➢谐振及互感电路? ➢三相电路分析？
长江大学
返回主目录
1
电路 与模拟
3、1
正弦交流电的基本概念
电子
正弦交流电的基本概念
函数式与波形 正弦交流电的三要素
uUmsi nt()
振幅、频率、初相—振—幅正即初弦最相波大，的值正角三弦频要波率素的简起称点频率
A A1 2(B1B2)1.6 59.17(1 030217)0 1.6 59.17(8.66j51.97j0.34)7
1.6 59.171.192.671.9665
6
电路 与模拟
正弦量的相量表示法
电子
由欧拉公式 ejcosjsin 则
复数称为相量
cosReej[] sinIme[j]
u U m sit n) (IU m m e j( t [ )] uIm Um [ejejt]
相量不等于正电弦路量中电压电流符号的约定：
相量分为两种表u示, i形—式—
瞬时值或 时间函数表达式
最大值相量U，m,即Im相—量—的模最取大最值大；值，
有最效大值值相与UU量有,，I,效 即I—值—相—的—量关相的系有量模效。取值有；效值。
U mUm U U
正弦量与相量U的m互化2U
9
电路 与模拟
1arc1 s6i2 narc1 2 s in 302a
rc1s.1 4in 4 arc0.s7i0 n 4 75 20
u 1(t)1s2i3 n1 t(3 40 ) u2(t)2s0i3 n1 t(4 4)5
2、 12 3 0 4 5 15
3、 u 1 ( 0 .0 ) 1 1 s2 3 in 0 1 .0 ( 4 3 1 ) 0 6 V
➢正弦交流电路分析？ ➢正弦交流电路功率？ ➢谐振及互感电路? ➢三相电路分析？
长江大学
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1
电路 与模拟
3、1
正弦交流电的基本概念
电子
正弦交流电的基本概念
函数式与波形 正弦交流电的三要素
uUmsi nt()
振幅、频率、初相—振—幅正即初弦最相波大，的值正角三弦频要波率素的简起称点频率
A A1 2(B1B2)1.6 59.17(1 030217)0 1.6 59.17(8.66j51.97j0.34)7
1.6 59.171.192.671.9665
6
电路 与模拟
正弦量的相量表示法
电子
由欧拉公式 ejcosjsin 则
复数称为相量
cosReej[] sinIme[j]
u U m sit n) (IU m m e j( t [ )] uIm Um [ejejt]
相量不等于正电弦路量中电压电流符号的约定：
相量分为两种表u示, i形—式—
瞬时值或 时间函数表达式
最大值相量U，m,即Im相—量—的模最取大最值大；值，
有最效大值值相与UU量有,，I,效 即I—值—相—的—量关相的系有量模效。取值有；效值。
U mUm U U
正弦量与相量U的m互化2U
9
电路 与模拟
1arc1 s6i2 narc1 2 s in 302a
rc1s.1 4in 4 arc0.s7i0 n 4 75 20
u 1(t)1s2i3 n1 t(3 40 ) u2(t)2s0i3 n1 t(4 4)5
2、 12 3 0 4 5 15
3、 u 1 ( 0 .0 ) 1 1 s2 3 in 0 1 .0 ( 4 3 1 ) 0 6 V
正弦交流电路PPT课件
06
正弦交流电路的应用实例
变压器
变压器是利用电磁感应原理，将一个电压等级的交流电能转换成另一个电压等级的交流电能 的装置。
在电力系统中，变压器是不可或缺的重要设备，用于升压或降压输电线路中的电压，以满足 用电设备和发电机的需求。
变压器还广泛应用于工业、商业和居民用电领域，用于电压变换、电流匹配和相位变换等。
家用电器如电灯、电视、 空调等都使用正弦交流电， 使得电器能够正常工作。
正弦交流电路的基本元件
电阻器
在正弦交流电路中，电阻器用于 限制电流，消耗电能并产生热量。
电感器
电感器能够阻碍电流的变化，在正 弦交流电路中用于滤波、隔离和储 能。
电容器
电容器能够储存电荷，在正弦交流 电路中用于滤波、移相和隔直。
电力系统中的电压和电流都是正弦交流 的，因此需要掌握正弦交流电路的基本
原理和计算方法。
电力系统的稳定性、安全性和经济性等 方面都与正弦交流电路密切相关。
感谢观看
THANKS
通过阻抗三角形，可以方便地计算出 电压和电流的相位差以及功率因数。
它通过三个边分别表示阻抗、电阻和 电抗，以及电压和电流的有效值。
功率分析
功率分析是正弦交流电路分析的 重要内容之一，主要关注电路中
的能量传输和消耗。
平均功率表示电路中能量传输的 平均效果，是衡量电路性能的重
要指标。
无功功率和视在功率也是正弦交 流电路中重要的功率形式，它们 分别表示了电路中的储能和容量。
电机控制
正弦交流电路在电机控制中发挥着重要作用，如交流电动机的控制。
通过改变输入到交流电动机的电压或频率，可以实现电机的启动、调速 和制动等功能。
交流电机控制技术广泛应用于工业自动化、交通运输、家用电器等领域。
第二章 正弦交流电路3课件PPT
p
uCi
U Cm
sin
ω
tIm
sin(ω
t
π) 2
p UCmIm sin ω t cos ω t
U Cm
Im
sin
2ω 2
t
UCI sin 2ω t
（2）有功功率
P 1
T
T
pdt
0
1 T
T
0 UC I sin2ω tdt 0
（3）无功功率
QC
UCI
I
2XC
U
2 C
XC
[例2-10]
小结： 一、纯电阻正弦交流电路
第三节 R、L、C 正弦交流电路
一、纯电阻正弦交流电路
1.电阻元件上正弦电流与电压关系
uR URm sinω t
i uR URm sin ω t
R
R
i Im sin ω t
U R U R /0
I I / 00
U R I
UR I
/0 U R /0 I
/0°- 0°= R
2．电阻元件上的功率
取正弦电流为参考量，即 i Im sinω t
则
uL
L d(Im
sinω dt
t)
ω
L d(Im sinω d(ω t)
t)
ω
LIm
cos ω
t
U Lm
sin(ω
t
π) 2
ULm ω LI m UL ω LI
i 0
u
π 2
令 XL ω L
则 U Lm X L I m
UL XLI XL称为“感抗”，单位是欧（Ω）
3）电流和电压相量之间的关系也具有欧姆定律形式。j X L
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表3-1 调光电路的电压测量
不接入电容C 接入电容C
市电U（V）
镇流器电压U1（V） 灯 管 电 压 U2 （ V ）
-
8
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3．观察u1、u2的相位关系
用示波器的两个通道同时观察镇流器两端电压u1及灯 泡两端电压u2的波形。仔细调节示波器，屏幕上显示 图3.4的波形。测量时要注意：
-
14
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3．在观察波形时，我们发现电压u1及u2存在一 定的相位差。相位在交流电路是一个十分重要 的物理量。当同一个电流流过不同类型的负载 时，负载上电压的相位不同。
-
15
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4．从表3-1中还可以看出，没有接入电容C时，
u1及u2之间的相位差接近于/2，也就是说，镇 流器（电感）上的电压超前白炽灯（电阻）上
-
9
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图3.4 u1与u2的波形
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(a)正确测量法
(b)错误测量法
图3.5 观察双踪波形时的两探头位置
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4. 白炽灯调光电路并联电容
在白炽灯调光电路中电源输入两端并联电容 C=2F，耐压400V，重复步骤2及3，观测并联 电容C对测量结果的影响。
电工基础
第一章 基础知识 第二章 直流电路 第三章 正弦交流电路 第四章 三相电路 第五章 磁路与变压器
-
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第3章 正弦交流电路
实例引入：日光灯电路 实训五：白炽灯调光实验 3.1 正弦交流电基本概念 3.2 正弦量的相量表示法 3.3 正弦交流电路中电压与电流的关系 3.4 白炽灯串电感调光电路的阻抗计算及功率
因数 实训六：日光灯电路的阻抗计算
-
2
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实例引入：日光灯电路
正弦交流电得到广泛应用: 正弦交流电容易产生，并能用变压器改变电压，
便于输送和使用； 交流电机结构简单、工作可靠、经济性好
-
3
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图3.1 白炽灯电路
图3.2 日光灯电路
上一页 下一页 返 回
白炽灯亮度变暗，经过一段时间镇流器只微微 有点发热。因为白炽灯相当于一个纯电阻；镇 流器基本相当于一个纯电感，功耗很小，又能 够起到分压的作用。
-
7
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三、操作步骤
1．按图3.3装接白炽灯调光电路，使灯泡点亮。
2．测量环路电压（不并联电容）
用万用表交流电压挡分别测量市电U、镇流器 两端的电压U1及白炽灯两端电压U2，将结果填 入表3-1中。注意比较U、U1、U2在数值上的关 系。
（1）如图3.5（a）所示，示波器两个探头的接地端必须 同时接在B点，两个探针分别接于A点和C点。否则，如果 照图3.5（b）接线会造成镇流器短路，灯泡此时仍接在 220V电源上，这是因为两个接地端在示波器内部是连在 一起的。
（2）按照图3.5（a）接线后，因为u1与u2的参考方向取 的相反，其中的一个波形必须取反后才能在同样的参考 方向下进行比较。最后示波器上显示图3.4的波形。
镇流器串联在电路中，它的作用是帮助灯管启动，灯 管正常发光时稳定电流；
启辉器并联在灯管两端，它是帮助灯管启动的。
日光灯发光原理简单叙述如下：开关闭合，电源接通。 此时灯管未发光，电压全加在启辉器上，启辉器动静 触片接触，使电路接通，灯管中灯丝有电流通过。此 时启辉器动静触片断开，整个电路电流突然中断，镇 流器此时产生很高的感应电动势，与电源电压串联后， 全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放电，紫外线 激发荧光粉，发出近似日光的可见光。
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图3.8 交流电的有效值
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3.1.3 相位、初相、相位差
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(c)脉冲电
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3.1.1 周期、频率、角频率
描述正弦量变化快慢的量有周期T（s）、频率f（Hz） 和角频率（rad/s）。
f=1/T
=2/T=2f
（a）用t表示 (b) t表示 图3.7 正弦交流电- 波形图
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3.1.2 瞬时值、最大值、有效值
描述正弦量“大小”的量有瞬时值(i、u、e)、 最大值(Im、Um、Em) 有效值(I、U、E)
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四、分析思考
经过上述的实验，我们可以看到以下现象：
1．在步骤3中我们观察到的镇流器两端电压u1 及白炽灯两端电压u2的波形都是按正弦规律变 化的，称为正弦交流电。仔细观察波形，思考 正弦交流电的特征是什么？
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2．分析表3-1所记录的数据，我们发现了一个 令人费解的现象：电路的端电压不等于各分电 压之和，即UU1+U2，且U U1+U2。显然，直流 电路分析与计算电路的方法并不能完全照搬到 交流电路。之所以会出现上述现象，是因为电 路中出现了电感性与电容性负载 。那么在由电 阻、电感、电容组成的交流电路中，如何分析 电路特性和计算电路参数呢？
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实训五：白炽灯调光实验
一、实训目的
1.掌握白炽灯串联电感调光电路的组成及接线， 如图3.3所示。
2.了解正弦交流电路的组成特点。 3.体会交直流电路的区别。 4.掌握交流电路的测量方法。
图3.3 白炽灯串联电感调光电路
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二、原理说明
一个“220V，20W”的镇流器，将它与白炽灯 串联后接在市电上，会发生什么现象？
的电压/2，这是一个十分重要的现象。我们还 发现，并联电容之后，出现了两个现象：一是
虽然U U1+U2，但U1和U2的值都比原来缩小了， U1与U2之和较接近于U了；二是u1及u2之间的相 位差也缩小了。这是提高电感性电路用电质量
常用的方法，问题的归结点仍旧是电感与电容
元件的特性不同。
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由此可见，在分析交流电路时，必须了解 交流电路与直流电路的区别，掌握交流电路的 特点与应用，找出适用于交流电路分析与计算 的方法来。图3.3电路的定量计算请参见本章 3.4节。
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3.1 正弦交流电基本概念
正弦量的三要素指的就是频率、幅值和初相位。
(a)直流电
(b)交流电 图3.6 电流波形图
不接入电容C 接入电容C
市电U（V）
镇流器电压U1（V） 灯 管 电 压 U2 （ V ）
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3．观察u1、u2的相位关系
用示波器的两个通道同时观察镇流器两端电压u1及灯 泡两端电压u2的波形。仔细调节示波器，屏幕上显示 图3.4的波形。测量时要注意：
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3．在观察波形时，我们发现电压u1及u2存在一 定的相位差。相位在交流电路是一个十分重要 的物理量。当同一个电流流过不同类型的负载 时，负载上电压的相位不同。
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4．从表3-1中还可以看出，没有接入电容C时，
u1及u2之间的相位差接近于/2，也就是说，镇 流器（电感）上的电压超前白炽灯（电阻）上
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图3.4 u1与u2的波形
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(a)正确测量法
(b)错误测量法
图3.5 观察双踪波形时的两探头位置
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4. 白炽灯调光电路并联电容
在白炽灯调光电路中电源输入两端并联电容 C=2F，耐压400V，重复步骤2及3，观测并联 电容C对测量结果的影响。
电工基础
第一章 基础知识 第二章 直流电路 第三章 正弦交流电路 第四章 三相电路 第五章 磁路与变压器
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第3章 正弦交流电路
实例引入：日光灯电路 实训五：白炽灯调光实验 3.1 正弦交流电基本概念 3.2 正弦量的相量表示法 3.3 正弦交流电路中电压与电流的关系 3.4 白炽灯串电感调光电路的阻抗计算及功率
因数 实训六：日光灯电路的阻抗计算
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实例引入：日光灯电路
正弦交流电得到广泛应用: 正弦交流电容易产生，并能用变压器改变电压，
便于输送和使用； 交流电机结构简单、工作可靠、经济性好
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图3.1 白炽灯电路
图3.2 日光灯电路
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白炽灯亮度变暗，经过一段时间镇流器只微微 有点发热。因为白炽灯相当于一个纯电阻；镇 流器基本相当于一个纯电感，功耗很小，又能 够起到分压的作用。
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三、操作步骤
1．按图3.3装接白炽灯调光电路，使灯泡点亮。
2．测量环路电压（不并联电容）
用万用表交流电压挡分别测量市电U、镇流器 两端的电压U1及白炽灯两端电压U2，将结果填 入表3-1中。注意比较U、U1、U2在数值上的关 系。
（1）如图3.5（a）所示，示波器两个探头的接地端必须 同时接在B点，两个探针分别接于A点和C点。否则，如果 照图3.5（b）接线会造成镇流器短路，灯泡此时仍接在 220V电源上，这是因为两个接地端在示波器内部是连在 一起的。
（2）按照图3.5（a）接线后，因为u1与u2的参考方向取 的相反，其中的一个波形必须取反后才能在同样的参考 方向下进行比较。最后示波器上显示图3.4的波形。
镇流器串联在电路中，它的作用是帮助灯管启动，灯 管正常发光时稳定电流；
启辉器并联在灯管两端，它是帮助灯管启动的。
日光灯发光原理简单叙述如下：开关闭合，电源接通。 此时灯管未发光，电压全加在启辉器上，启辉器动静 触片接触，使电路接通，灯管中灯丝有电流通过。此 时启辉器动静触片断开，整个电路电流突然中断，镇 流器此时产生很高的感应电动势，与电源电压串联后， 全部加在灯管两端。使灯管内汞气弧光放电，紫外线 激发荧光粉，发出近似日光的可见光。
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3.1.3 相位、初相、相位差
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(c)脉冲电
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3.1.1 周期、频率、角频率
描述正弦量变化快慢的量有周期T（s）、频率f（Hz） 和角频率（rad/s）。
f=1/T
=2/T=2f
（a）用t表示 (b) t表示 图3.7 正弦交流电- 波形图
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3.1.2 瞬时值、最大值、有效值
描述正弦量“大小”的量有瞬时值(i、u、e)、 最大值(Im、Um、Em) 有效值(I、U、E)
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四、分析思考
经过上述的实验，我们可以看到以下现象：
1．在步骤3中我们观察到的镇流器两端电压u1 及白炽灯两端电压u2的波形都是按正弦规律变 化的，称为正弦交流电。仔细观察波形，思考 正弦交流电的特征是什么？
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2．分析表3-1所记录的数据，我们发现了一个 令人费解的现象：电路的端电压不等于各分电 压之和，即UU1+U2，且U U1+U2。显然，直流 电路分析与计算电路的方法并不能完全照搬到 交流电路。之所以会出现上述现象，是因为电 路中出现了电感性与电容性负载 。那么在由电 阻、电感、电容组成的交流电路中，如何分析 电路特性和计算电路参数呢？
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实训五：白炽灯调光实验
一、实训目的
1.掌握白炽灯串联电感调光电路的组成及接线， 如图3.3所示。
2.了解正弦交流电路的组成特点。 3.体会交直流电路的区别。 4.掌握交流电路的测量方法。
图3.3 白炽灯串联电感调光电路
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二、原理说明
一个“220V，20W”的镇流器，将它与白炽灯 串联后接在市电上，会发生什么现象？
的电压/2，这是一个十分重要的现象。我们还 发现，并联电容之后，出现了两个现象：一是
虽然U U1+U2，但U1和U2的值都比原来缩小了， U1与U2之和较接近于U了；二是u1及u2之间的相 位差也缩小了。这是提高电感性电路用电质量
常用的方法，问题的归结点仍旧是电感与电容
元件的特性不同。
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由此可见，在分析交流电路时，必须了解 交流电路与直流电路的区别，掌握交流电路的 特点与应用，找出适用于交流电路分析与计算 的方法来。图3.3电路的定量计算请参见本章 3.4节。
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3.1 正弦交流电基本概念
正弦量的三要素指的就是频率、幅值和初相位。
(a)直流电
(b)交流电 图3.6 电流波形图