正弦交流电的产生(公开课)资料

U
Um 2
0.707
U
，
m
I
m
2I 1.414 I
32
我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有 效值．各种使用交流电的电气设备上所标的额定电 压和额定电流的数值，交流电流表和交流电压表测 量的数值，也都是有效值。
4.角频率、频率和周期之间的关系
正弦波完成完成一周所需的时间称为周期Ｔ，单位
u Um sin(wt u )
i Im sin(wt i )
瞬时值是变量，注意要用小写英文字母表示。瞬时值 对应的表达式应是三角函数解析式。
(2)最大值
正弦量振荡的最高点称为最
U
m
大值，用Um(或Im)表示。
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(3)有效值
有效值是指与正弦量热效应相同的直流电数值。
iR
IR
交流电流i 通过电阻R时，在 直流电流I通过相同电阻R时， t 时间内产生的热量为Q； 在t 时间内产生的热量也为Q。
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注意：
我国动力和照明用电的标准频率为 50Hz（习惯上称为工频），少数国 家如美国、日本采用60Hz的频率。
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趣味性 练习题
正弦电压解析式： u=20sin(100πt+ π/3)V
最大值Um 角频率ω 周期T
0.02s 1/0.02 HZ=50HZ 100π
频率f
20V
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5. 正弦交流电的相位、初相和相位差
ωt
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注意:
① 两同频率的正弦量之间的相位差为常数， 与计时的选择起点无关。
i i1
i2
O
wt
② 不同频率的正弦量比较无意义。
两电流热效应相同，可理解为二者做功能力相等。我 们把做功能力相等的直流电的数值I定义为相应交流电i 的有效值。有效值可确切地反映正弦交流电的大小。
有效值是根据热效应相同的直流电数值而得，因此引 用直流电的符号，即有效值用U或I表示。
理论和实践都可以证明，正弦交流电的有效值和最大
值之间具有特定的数量关系，即：
(1)相位
相位是随时间变
u Um sin(wt u )
化的电角度，是 时间t 的函数。
显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。
(2)初相
u Um sin(wt u )
初相是对应 t =0时 的确切电角度。
初相确定了正弦量计时始的位置，初相规定不得超过 ±180°。
正弦量与纵轴相交处若 在正半周，初相为正。
注意
不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差 不得超过±180°!
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ψ1 ψ2 0 电流超前电压
ui i
u
O
ωt
电压与ψ电1 流ψ同2 相 0
ui u
i
O
ωt
ψ1 ψ2 90 电流超前电压90
ui u iO来自ωt90°ψ1 ψ2 180
电压与电流反相
ui u i
O
逆时针匀速转动
角速度： w
初始位置：中性面 任一时间t线圈平面
转过角度： wt
S
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2、请你欣赏，注意观察
交流发电机的工作过程
3、正弦交流电的变化规律
NN
e
+
t o
SS
10
NN
e
+
o
t
SS
11
NN
e
+
o
t
SS
12
NN
e
+
o
t
SS
13
N
e
+
o
t
SS
14
NN
e
+
o
t
SS
15
NN
e
+
o
t
SS
2、如果瞬时值为负，则该时刻的电压 或电流为负半周。
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4、深入体会
正弦交流电的产生原理
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5、课堂延伸
100秒教会你制作简单的发电机（课后作业）
免费动力发电机
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任务三：正弦交流电的三要素
1、表达式
0
1
若线圈从中性面开始转动
2
3
e
+
00
1
2
_3
w 若转动角速度为 则
t e Em sin wt
16
NN
e
+
o
t
SS
17
NN
e
+
o
t
SS
18
NN
e
+
o
t
SS
19
NN
e
+
o
t
SS
20
NN
e
+
o
t
SS
21
NN
e
+
o
t
SS
22
（感应电动势）
e e =BLVsin wt=Em sin wt
+
最大E值m
o
t
-Em 23
i, u
+
0
_
t
意义：
1、如果瞬时值为正，则该时刻的电压 或电流为正半周。
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e Em
二、正弦交流电动势的产生
若线圈从与中性面 成一夹角 开始转动
w t e Em sinw t
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若外接负载 ，则有：
e Em sinw t u Um sinw t i Im sinw t
正弦交流电的电动势、电压、电流表达式
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2、三要素
设正弦交流电流：
i
Im
4
第四章 正弦交流电
本次课题：正弦交流电的基本概念
5
任务一：认识正弦交流电
一、电流的分类
1、直流电流:大小和方向都不随时间变化 的电流。
2、交变电流:大小和方向随时间周期性变 化的电流。
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任务二：正弦交流电的产生
1、交流电动机的基本结构
N
电枢
S
磁极
7
中性面（线圈平面与磁感线
垂直）
N
线圈运动状态：
为秒（s）。每秒内变化的次数称为频率ƒ，它的单位是 赫兹（Ｈz）。
周期和频率互为倒数的关系，即
f 1 T
角频率正ω弦来量表变示化。的因快为慢一除周用期周内期经和历频了率2 表示弧外度，，还所可以用
角频率为
w 2 2f
T
它的单位是弧度／秒（rad/s）。
上式表示Ｔ、ƒ、ω三者之间的关系，只
要知道其中之一，则其余均可求出。
- 正弦量与纵轴相交处若
在负半周，初相为负。
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(3)相位差 例 已知 u Um sin(wt u ), i Im sin(wt i )，求
电压与电流之间的相位差。
解 u、i 的相位差为： (wt u ) (wt i )
wt u wt i u i 显然，两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等 于它们的初相之差。
热烈欢迎各位领导、 老师莅临指导！
1
回顾：前面所学章节都是直流电路。
电源 开关
小灯泡
2
导入：大家看看教室里面的用电器有 哪一些？它们用的是什么电？
为 什 么 用 交 流 电 不 用 直 流 电 呢 ？
3
生产上和生活中都要广泛使用正弦交流电是因为它有以 下优点： （1）易于变压、产生、传送和分配。 （2）交流电动机比相同功率的直流电动机结构简单， 成本低，使用维护方便。 （3）可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。
i Im sinw t
O
2
wt
T
初相角：决定正弦量起始位置
角频率：决定正弦量变化快慢
幅值：决定正弦量的大小
幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。
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3. 正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值 之间的关系
(1)瞬时值
正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数 值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：