正弦交流电路课件

特点：（1）波形图表示法可以直观的看出交流电 的变换趋势，在同一坐标系中还可以清楚地看成同频 率交流电的变化步调（相位关系）。
（2）对于横坐标是t的，从波形图上可以表示出正 弦量的最大值、初相和周期三个要素；对于横坐标是ωt的 只能反映交流电的最大值和初相，而不能反映其频率。
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主题4 正弦交流电路
u
4
频率：
f
2
100 2
50HZ
特点：可以直接表示出三要素，并且能够计算任意时刻的瞬时
值大小。
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的表示方法
二、波形图表示法 用与正弦交流电的解析式相对应的正弦曲线来表示该正
弦量称为波形图表示法。用波形图来表示正弦交流电时，其 横坐标可以表示时间t或角度ωt。
（2）可以利用平行四边形法则求同频率正弦量的1和0 与差。
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电阻交流电路分析
在日常生活中，如白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负
载，它们与交流电源构成纯电阻电路。
一、电压与电流的关系 1. 电压与电流的大小关系 电阻元件的端电压与电流有效值满足欧姆定律。
周期内的平均值来表示功率的大小，称为有功功率。
P UI I 2 R U 2
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R
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电感交流电路分析
一、认识电感器 电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。 1.电感器种类
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※三相负载的连接
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的产生
一、电源的种类
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的产生
二、正弦交流电的产生 当线圈在匀强磁场中wenku.baidu.com转时，导线切割磁感线，产生感应
电动势，该电动势按照正弦规律变化。。
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电感交流电路分析
二、纯电感交流电路分析
2.电路功率
（3）无功功率 电感瞬时功率的最大值称为无功功率，用来反映电
能与磁场能交换的规模，用大写字母Q L 表示，即
QL
UI
U2 XL
I2XL
单位:乏（Var）
*无功功率中， “无功”的含义是“交换”而不是“无用”。
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的产生
主
※正弦交流电的基本参数 ※正弦交流电的表示方法
要
§4-2 单相正弦交流电路分析
内
※纯电阻电路 ※纯电感电路 ※纯电容电路
§4-3 RLC串联电路分析
容
※RLC串联电路 ※功率因数及其提高
§4-4 三相交流电路
※三相交流电 ※三相电源的连接
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的表示方法
一、解析式表示法 用正弦函数的数学表达式来表示正弦交流电的方法称为解析式
表示法。 如正弦电压： u 14.14sin(100 t )V
4
由解析式知，有效值：U U m 14.14 10V
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初相：
可变电容器
*可变电容器的电容量在一定范围内是可以调节的，常用于 无线通信设备的调谐电路中。
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
电容 器充
一、认识电容器
放电
2.电容器的检测
利用电容器充放电原理，根据万用表的指针摆动情况
电容
可以检测大、小容量电容器的故障现象。
※纯电感交流电路分析
一、认识电感器
3.电感器的电感量（自感系数）
不同电感器产生磁场的能力不同，电感量就是反应
这一能力的物理量。电感量定义为：单位电流引起的磁
通总和（磁链），即
L N I
自感系数的单位是H (亨利)，常采用较小的单位 mH (毫亨)和H (微亨) 。
1H=103mH=106H
*空心电感线圈电感量为一定值；
p u i 2 U sin t 2 I sin t 2UI sin 2 t UI (1 cos 2t) *瞬时功率的波形是随时间以两倍于电流（电压）频率而变 化的，但它的值总是正的，也说明了电阻元件总是消耗能量的。
2.有功功率（平均功率） 瞬时功率是变化的，不便计算，通常用瞬时功率一个
二、最大值与有效值 1．最大值
交流电在一个周期内所达到的正向最大数值（峰值），用
大写字母加小写下标m表示，如 2．有效值
Em
Um
Im
有效值表示交流电的大小，是依据电流的热效应来定义的。用某一
直流电和一交流电对相同的负载电阻供电，若在相同的时间内，它们
产生的热量也相同，则此直流量的数值就叫做交流量的有效值，用大
※纯电感交流电路分析
二、纯电感交流电路分析 1.电压与电流的关系 （2）相位关系 在相位上，电感元件的端电压超前电流90°。
波形图
相量图
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电感的电 压与电流 相位关系
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电感交流电路分析
二、纯电感交流电路分析 2.电路功率 （1）瞬时功率 在任一瞬间，电感的电压瞬时值与电流瞬时值的
一、认识电容器 1.电容器的结构与类型
固定电容器
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
一、认识电容器 1.电容器的结构与类型
固定电容器
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
一、认识电容器 1.电容器的结构与类型
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
一、认识电容器 两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个电容器，具有存储 电场能的性质。 1.电容器的结构与类型 （1）结构
实物图
结构图
电容 器
图形符号
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§4-2单相正弦交流电路的分析
交流 发电 原理
e NBS sin t Em sin t
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的基本参数
一、周期、频率和角频率
1．周期
交流电完成一次周期性变化所需的时间。符号：T 单位：秒（s）
2．频率
交流电在1秒钟内完成周期性变化的次数。符号：f 单位：赫兹（Hz）
三、相位与相位差 典型相位关系说明：
u Um sin(t u )
i I m sin(t i )
u i
（a）
（b）
（a）＞0 电压u超前电流i （b）＜0 电压u滞后电流i
（c） 0 电压u与电流i同相 （d） 电压u与电流i反相
（c）
（d）
*有效值、频率和初相称为正弦交流电的三要素！
乘积，称为瞬时功率。
p u i 2U sin(t 90) 2 I sin t UI sin 2t
*纯电感电路中的瞬时功率是2倍频的正弦函数。
（2）有功功率
瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等，也
就是说电感元件是储能元件，并不消耗功率，故有功功率为0，
即
P0
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I U 或U IR R
2. 电压与电流的相位关系 电阻元件的端电压与电流同相。
u i或u i 0
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电路图 波形图 相量图
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电阻交流电路分析
二、电路功率
1. 瞬时功率 在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与电压瞬时值的乘积，称 为电阻获取的瞬时功率。
写字母表示，如 E U I
交流
正弦交流电： Em 2E U m 2U
Im 2I
电有 效值
*交流电器设备的额定电压、额定电流、交流电压表读 数、交流电流读数等均是指有效值！
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的基本参数
三、相位与相位差
1.相位 交流电的相位决定其瞬时值的大小，即 (t 0 )
2.初相（位） t=0时的相位称为初相，反应了t=0时正弦量的瞬时值 及变化趋势，范围：o ( , ]
3.相位差 同频率正弦量的相位之差，即初相之差称为相位差，
反应了同频率正弦量到达最大值的先后次序，其范围
为：
( , ]
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§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的基本参数
直标法
（2）数码表示法 ：通常采用三位数码表示，前两 位表示有效数字，第三位表示有效数字后零的个数， 单位为pF，如103表示10×104pF。
数码表示法
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
二、电容器的电容量
3.电容器的标注 （3）字母表示法 ： 使用的标注字母有4个，即p、n、μ、 m，分别表示皮法、纳法、微法、毫法，用2～4个数字和 一个字母表示电容量，字母前为容量的整数，字母后为容 量的小数。如lp5、3n9分别表示1.5pF、3.9nF。
§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的表示方法
三、相量表示法 用一有向线段来表示一个正弦量的方法称为相量图表示法，有向线段的
长度表示正弦量的有效值，与x轴方向的夹角表示正弦量的初相。
相量表示法
正弦量求和
正弦量求差
特点：（1）能表示正弦量的有效值和初相，但不能表示正弦量的频率； 故，不同频率的正弦量不能将相量图画在同在一张图中。
电感对电 流的阻碍 作用
I
U XL
或U
I
XL
式中，X L L 2 f L 称为感抗（单位：Ω），表示线圈对交流 电的阻碍能力大小。
*因感抗与频率成正比，故电感具有“通直流、阻交流”
和“通低频、阻高频”的作用。
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影响感 抗的因 素
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电感交流电路分析
一、认识电感器
电感
2.电感器的检测
检测
（1）通断检测
（2）绝缘检测 将万用表调至与“R×10k”挡，检测时，测量线圈引线与铁芯或
金属屏蔽罩之间的电阻值，若电阻值无穷大（或表针不动） ，说明
电感器绝缘较好；反之，说明该电感器绝缘不良。
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§4-2单相正弦交流电路的分析
C S
d
真空（空气）介电常数： 0 8.86 1012 F / m
介质相对介电常数：
r
0
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
二、电容器的电容量
3.电容器的标注
（1）直标法：主要用在体积较大的电容器上，标注 的内容有多有少。一般情况下，标称容量、额定电压 及允许偏差这3项参数大都标出，
3．角频率
交流电在一秒钟内变化的电角度。符号：ω 单位：弧度/秒 (rad/s)
我国工农业用电频率为50HZ，简称工频交流电，国外也有采用60 HZ供电
的（如美国、日本等）。
T 1 2 2 f
f
T
4
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、 、
、 主题4 正弦交流电路
、
§4-1 正弦交流电的基本物理量
※正弦交流电的基本参数
器的
检测
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
电容 器的
二、电容器的电容量
电容
1.电容器的电容量的定义
电容器所带电量Q与两极板间电压U之比称为电容器的 电容量，简称电容，用符号C表示。其定义式为
C Q 单位：法拉（F） U
电容的常用单位是微法（μF） 、纳法（nF） 、皮法（pF） 等，四者之间的关系为
1F =10 6 μF=10 9 nF=1012pF
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
二、电容器的电容量
2.平行板电容器 电容器的电容量与其是否储存电荷以及储存电荷的
多少无关，只有自身的结构和内部绝缘介质有关。
平行板电容器的电容，跟绝缘介质的介电常数成正比， 跟两极板正对面积成正比，跟极板间的距离成反比，即
铁芯电感线圈电感量不是一个定值。
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电感交流电路分析
二、纯电感交流电路分析
将电感线圈（忽略其直流电阻）接入交流电源，构成纯电感电路。 电路图 1.电压与电流的关系
（1）大小关系 电感端电压、电流的有效值与感抗之间满足欧姆定律，即
※纯电容交流电路分析
一、认识电容器 1.电容器的结构与类型 （2）类型
按材料分类
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析
一、认识电容器 1.电容器的结构与类型
固定电容器
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§4-2单相正弦交流电路的分析
※纯电容交流电路分析