交流电和交流电路基本概念.ppt

i
设 u(t) U0 cost
则极板上的瞬时电量
q(t) CU0 cost
+
uC -
电流
i(t)
dq dt
CU 0
sin t
CU
0
cos(t
2
)
①纯电容的阻抗（容抗）：
ZC
U0 I0
1
C
I0
cos(t
2
)
②电压和电流的位相差
I0 CU0
c
u
i
2
14
③功率
p(t)
iu
I 0U 0
cost
2
常用的市电电压有效值220V，峰值为311V
9
3、位相和初位相
• 位相：ωt+φ 决定简谐量的瞬时值 • 初位相：t=0 时的位相 φi, φu
三、单元件的阻抗及相位差
1、交流电路的基本元件
•电阻
•电容
•电感
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2、单元件的阻抗及其相位 （1）阻抗的定义
元件上电压与电流的峰值或有效值的比称为元件 的阻抗，用Z表示
3
✓尖脉冲波: 激光通讯载波，无线电技术作 触发信号
✓调幅波： ✓调频波： 广播、电视通信发射
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广播电视的信号传播
电磁波中超短波作为无线波的传播主要在电离层中传播。 原理：将音频信号作用在高频无线电波上，依靠高频无线电
波通过电离层反射进行传输，由于发射的是高频信号，则天 线的尺寸就容易和波长相匹配，就可以使信号借助于高频电 磁波传得很远，这一过程称为调制。在远距离接收端我们用 适当的解调装置再把原信号不失真的恢复出来，就达到了传 输话音低频信号的目的。 接收系统将接收到的微弱高频电磁波信号，通过差频、放大 使其转换成中频为载体的电信号，再经检波和滤波，使接收 到的高频电磁波转换（还原）成音频信号，这一过程称为解 调。调制有三种方法：调幅、调频、调相 。
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调幅，我们不可能直接传送话音，我们先用一个转换装置 将话音信号转换成振幅平缓变化的电压信号，叫做调制信 号，然后将调制信号与一个高频率的信号在一个相乘器里 相乘，再经过一个加法电路，就会得到一高频率的信号， 它的包络（所谓包络就是连接周期信号每个周期内波峰的 假想线）随着调制信号幅度的变化而变化，我们把这个高 频信号叫做载波，把已经调制好的信号叫调幅波。
iue(((ttt))) IU000ccocosos(s((ttti e)u))
二、描述简谐交流电的特征量
i(t) I0 cos(t i )
1、频率f 角频率ω 周期T
• 频率f ：单位时间内交流电作周期性变化的 次数（信号源决定）
单位：赫兹 (Hz)
• 周期： 作一次变化所需要的时间
T1 f
uL
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设 i(t) I0 cost
则
u(t)
L
di dt
LI0 sin t
LI0
cos(t
) 216
其中 U0 LI 0
∴
①
电感元件的阻抗：
ZL
U0 I0
L
②电压和电流的相位差 u i 2 ③功率： p(t) iu U0I0 cost cos(t 2)
UI cos(2t 2)
Z U0 2U U 交流电路欧姆定律
I0 2I I
阻抗Z的倒数称为导纳，用Y表示
Y
1 Z
I0 U0
I U
（2）交流电路中的相位关系
交流电路中电流与电压的相位关系用相位差 φ表示：
u i
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3、 交流电路中的电阻元件
设 u(t) U0 cost
则
i(t)
u(t) R
U0 R
cost I0 cost
• 角频率ω: 交流电在2π秒内做周期性变化的次数
2f 或 2
T 8
2、峰值和有效值
峰值：简谐函数可能达到的最大值
i(t) I0 cos(t i ) I0 为电流的最大值
u(t) U0 cos(t u ) U0 为电压的最大值
有效值：根据热效应来规定的
I I0 ,U U0
2
cos(t
2
)
UI
cos(2t
2
)
p 1 T p(t)dt 1 T UI cos(2t )dt 0
T0
T0
2
～u
i,u u
o C
i
y
I
t
io
U
t
ux
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5、交流电路中的电感元件
回路中存在电流i时，产生自感电动势 εL
L
L
di dt
设电源内阻，电路电阻为零
i
u(t) L 0
u(t) L d i
调频：就是载波的频率随着话音信号（调制信号）幅度的 变化而变化，话音信号幅度大，载波的频率相应变大，话 音信号幅度小，载波的频率相应变小。
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二、描述简谐交流电的特征量 频率、振幅和相位是描述简谐交流电的特征量，
知道这三个量，被描述的简谐交流电就被确定了。
交流电简谐量(电动势e、电流i和电压u )的瞬时 值可表示为
§13-2 交流电和交流电路的基本概念
一、交流电的类型 （alternating current）
大小和方向都在随时间变化的电流称为变电流， 而如果变化是周期性的，称为交变电流或交流电。
交流电有多种类型。依照余弦(或正弦)函数的形 式随时间变化的称为简谐交流电，或简谐波。
简谐波是最基本、最重要的。
非简谐式 叠加 的交流电 分解
∴ ①电阻元件的阻抗：
ZR
U0 I0
R
②电压和电流的位相差：
i uR
u i 0
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u
i,u u
～
y
U
I
t
i
t
o
i ux
R
③ 瞬时功率:
p(t)
iu
I 0U 0
cos2
t
1 2
I0U0 (1
cos2t)
平均功率:
p 1 T
T 0
p(t) d t
1 2
I
2 0
R
I
2R
4、交流电路中的电容元件
～u
i,u u
y
U
t
L
o
t o i ux
i
I
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平均功率
p 1 T
T p(t)dt 1
0
T
T 0
UI
cos(2t
2)dt
0
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简谐交流电
i(t) I0 cos(t i ) u(t) U0 cos(t u )
e(t) 0 cos(t e )
表征量：
频率（由电源频率决定）和周期
峰值和有效值关系
（根据热效应来规定的） I I0 ,U U0
2
2
单元件的阻抗 Z U0 2U U I0 2I I
交流电路中的相位关系 u i
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电阻元件的阻抗 电压和电流的位相差
简谐波在线性电路 简谐波
中可独立传播。
电流、电压随时间做周期性变化。 只改变符号 只改变大小 符号、大小均变
➢ 交流电的分类（按波形） ①简谐交流电
i(t) I0 cos(t i ) u(t) U0 cos(t u ) e(t) 0 cos(t e )
i, u, e t
②非简谐交流电 ✓锯齿波: 电子示波器扫描 ✓矩形脉冲波: 计算机读、写信号