交流电的基本概念

课题：正弦交流电的基本概念

新课导入：

提问：什么是直流电?

答：把大小方向不随时间变化的电流、电压和电动势统称为直流电。 如图3-1-1所示 导入：什么是交流电?

答：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。

如图3-1-2----3-1- 4所示

课题：交流电的基本概念

【教学目的】

一．知道什么是正弦交流电；

二．知道正弦交流电是怎样产生的；

三．熟悉正弦交流电的

【教学重点】

【教学难点】

相位、初相位

正弦交流电的三要素

一、交流电与正弦交流电

二、正弦交流电的产生

1.电的分类 直流电

交流电 恒定直流：大小和方向都不随时间变化

脉动直流：大小随时间变化而方向不变

正弦交流电：大小和方向按正弦规律变化

非正弦交流电：大小和方向不按正弦规律变化 2.直流电与交流电的根本区别

直流电的方向不随时间的变化而变化

交流电的方向随着时间的变化而变化

e ab =B m sin αl ab V e cd =B m sin αl cd V l ab =l cd =l

e=e ab ＋e cd =2 B m l V sin α e=2 B m l V sin （ωt ＋φ0）

令： 2 B m l V = E m 则：e= E m sin （ωt ＋φ0）

1．最大值：正弦交流电瞬时值中最大的值（max ）

正弦交流电的瞬时值：

正弦交流电在某一时刻的值就是这一时刻的瞬时值。

由图3-1-8可写出正弦交流电流瞬时值的表达式为：

i = I m sin ωt

式中I m 是瞬时值中最大的值称为交流电流的最大值。

则：电动势e 的最大值记作E m 电压u 的最大值记作U m

2. 正弦交流电的周期、频率与角频率。

①、周期：正弦交流电变化一周所需用的时间。

用符号Ｔ来表示，单位：秒（Ｓ）

②、频率：正弦交流电在1秒内重复变化的周数（次数）

用符号ｆ来表示，单位为赫兹（Ｈｚ）或周（ｃ）

频率的换算单位：千赫（ＫＨｚ）、兆赫（ＭＨｚ）

换算关系：1kHz = 103 Hz 1MHz = 103 kHz = 106 Hz

③角频率：正弦交流电每秒内变化的电角度。

用ω表示，单位为弧度每秒（r a d / S ）

④角频率与周期、频率的关系:

正弦电流—— i （A ）

正弦电压—— u （V ） 正弦电动势 — e （V ） 分别记作 数学表达式

i = I m sin （ωt+φi ） （A ） u = U m sin （ωt+φu ）（V ） e = E m sin （ωt+φe ）（V ）

例题：我国供电系统中交流电的频率是50Hz，试求它的周期和角频率各是多少？

解：周期为T = 1 /f= 1 / 50Hz = 0.02 (S)

角频率为ω= 2πf = 2×3.14×50 = 314 (rad/s)

3.相位、初相位

①相位参考面：习惯上把发电机磁极的中性面作为相位的参考面，这个面上的磁感应强度B为零.

②相位：正弦交流电随时间变化，离开相位参考面的角度。叫相位角简称相位。

由表达式：E= Em sin (ωt+φ0) 可知(ωt+φ0) 就是正弦量的相位。

③初相位：正弦交流电开始变化时（t=0）所具有的电角度。

由相位(ωt+φ0)得：当t=0 时(ωt+φ0) =φ0

说明：※逆时针离开零相位面则φ0＞0 (高相位角)

※顺时针离开零相位面则φ0＜0 (低相位角)

思考与练习：

如图3-1-10所示，i1、i2是两个同频的工频电流，试与出它们的数学表达式。

解：

由电流的波形图得

I1m=60A

I2m=100A

ω=2πf =2×π×50

=100π(rad/s)

Φ1= 60 0Φ2 =－30 0

则: i 1 = 60 sin (100πt ＋60 0)

i 2 = 100 sin (100πt －30 0 )

课程小结：

1．正弦交流电的产生

2．正弦交流电的三要素

3．周期、频率、角频率三者的关系

思考练习：P70 习题 2 题、3题、4题