电路基础课件十六.ppt

3.4 三种元件伏安特性的相量形式,任务告知： 1 电阻元件：1) 电流与电压关系， 2) 功率关系， 2 电感元件：1) 电流与电压关系， 2) 功率关系， 3 电容元件：1) 电流与电压关系， 2) 功率关系，,3.4 三种元件伏安特性的相量形式,1. 电阻元件,（1）电阻元件上的电压、电流关系,电流、电压的瞬时值表达式,相量图,u、i 即时对应！,u、i 同相！,u、i最大值或有效值之间符合欧姆定律的数量关系。,相量关系式,（2）电阻元件上的功率关系,1)瞬时功率 p,瞬时功率用小写！,则,结论：1. p随时间变化；2. p0；耗能元件。,p=UI-UIcos2 t,UI,UIcos2 t,由:,可得瞬时功率在一个周期内的平均值:,P = UI,求“220V、100W”和“220V、40W”两灯泡的电阻。,平均功率用大写！,可见，额定电压相同时，瓦数越大的灯泡，其灯丝电阻越小。而电压一定时，瓦数越大向电源吸取的功率越多，视其为大负载。学习时一定要区别大电阻和大负载这两个概念。,2)平均功率 P (有功功率),把u i数量关系代入上式：,例,解,3. 电感元件,（1）电感元件上的电压、电流关系,电流、电压的瞬时值表达式,导出u、i的有效值关系式：,u、i 动态关系！,u在相位上超前 i 90电角！,上式称为电感元件上的欧姆定律表达式。,u、i 最大值的数量关系为：,相量图为：,电感元件上的电压、电流相量关系式为：,式中XL称为电感元件的电抗，简称感抗。感抗反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用。单位也是。,感抗与哪些因素有关？,直流情况下感抗为多大？,感抗与频率成正比， 与电感量L成正比。,直流情况下频率f等于零，因此感抗等于零，电感元件相当于短路。,（2）电感元件的功率,1）瞬时功率 p,则,p=ULIsin2 t,u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0,u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0,u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0,u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0,p为正弦波，频率为ui 的2倍；在一个周期内，L吸收的电能等于它释放的磁场能。,2. 能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？,f 变化时XL随之变化，导致电流i 变化。,不能！感性设备如果没有无功功率，则无法工作！无功功率意味着只交换不消耗。,为和有功功率相区别，无功功率的单位定义为乏尔Var。,2）平均功率 P,电感元件不耗能！,电感元件虽然不耗能，但它与电源之间的能量交换始终在进行，这种电能和磁场能之间交换的规模可用无功功率来衡量。即：,1. 电源电压不变，当电路的频率变化时， 通过电感元件的电流发生变化吗？,3）无功功率 Q,设,i超前 u 90电角！,3. 电容元件 （1）电容元件上的电压、电流关系,则,ui相量表达式,其中,称为电容元件的电抗，简称容抗。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。,相量图,i和 u 有效值符合欧姆定律！,（2） 电容元件的功率,1)瞬时功率 p,瞬时功率,p=UICsin2 t,u i 关联, 电容充电; 建立电场; p 0,u i 非关联, 电容放电; 释放能量; p 0,u i 关联, 电容充电; 建立电场; p 0,u i 非关联, 电容放电; 释放电能; p 0,电容器的基本工作方式是充放电。在一个周期内C充电吸收的电能等于它放电时释放的电能。,电容元件不耗能！,容抗与频率成反比，与电容量成反比。,直流情况下频率f 等于零，因此容抗等于无穷大，即直流下电容器相当于开路。,Var,2）平均功率 P,电容元件不耗能！,电容元件和电源之间的能量交换规模也是用无功功率衡量的。即：,3）无功功率 Q,问题与讨论,1. 直流情况下，电容器的容抗多大？,2. 容抗与哪些因素有关？,1、电感元件在直流、高频交流电路中如何？,2、电容元件在直流、高频交流电路中如何？,3、无功功率能否认为是无用之功？如何正确理解无功功率的概念？有功功率、无功功率的单位相同吗？,4、感抗、容抗和电阻有何相同？有何不同？,5、电压、电流相位如何时只吸收有功功率？只吸收无功功率时二者相位又如何？,6、即时元件指得是什么？动态元件又指的是什么？所谓即时和动态是根据什么而言的？,7、电容器的主要工作方式是什么？电容器的极间电压很大时，是否此时电流也一定很大？,8、你能得出电阻、电容和电感三元件分别有哪些特点吗？,练习与思考,想想 练练,1.电阻元件在交流电路中电压与电流的相位差是多少？ 判断下列表达式的正误。,2.纯电感元件在交流电路中电压与电流的相位