正弦交流电的产生(公开课).ppt

1 热烈欢迎各位领导 老师莅临指导 2 回顾 前面所学章节都是直流电路 3 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 4 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 5 第四章正弦交流电 本次课题 正弦交流电的基本概念 6 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 7 1 交流电动机的基本结构 磁极 电枢 任务二 正弦交流电的产生 8 中性面 线圈平面与磁感线垂直 线圈运动状态 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 N S 2 请你欣赏 注意观察 交流发电机的工作过程 10 N S S N e t o 3 正弦交流电的变化规律 11 N S e t o 12 N S S N e t o 13 N S S N e t o 14 S S N e t o 15 N S S N e t o 16 N S S N e t o 17 N S S N e t o 18 N S S N e t o 19 N S S N e t o 20 N S S N e t o 21 N S S N e t o 22 N S S N e t o 23 最大值 感应电动势 e BLVsinwt Emsinwt Em t e o Em 24 1 如果瞬时值为正 则该时刻的电压或电流为正半周 2 如果瞬时值为负 则该时刻的电压或电流为负半周 意义 25 4 深入体会 正弦交流电的产生原理 26 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 27 1 2 3 0 0 1 2 3 若线圈从中性面开始转动 若转动角速度为则 任务三 正弦交流电的三要素 1 表达式 28 若线圈从与中性面成一夹角开始转动 二 正弦交流电动势的产生 29 若外接负载 则有 正弦交流电的电动势 电压 电流表达式 30 2 三要素 设正弦交流电流 幅值 角频率 初相角成为正弦量的三要素 31 3 正弦交流电的瞬时值 最大值和有效值之间的关系 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 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 1 瞬时值 2 最大值 正弦量振荡的最高点称为最大值 用Um 或Im 表示 32 有效值是指与正弦量热效应相同的直流电数值 交流电流i通过电阻R时 在t时间内产生的热量为Q 例 直流电流I通过相同电阻R时 在t时间内产生的热量也为Q 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 3 有效值 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 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 液晶电视机的铭牌上标的额定电压220V是有效值 34 正弦波完成完成一周所需的时间称为周期 单位为秒 s 每秒内变化的次数称为频率 它的单位是赫兹 z 周期和频率互为倒数的关系 即 它的单位是弧度 秒 rad s 上式表示 三者之间的关系 只要知道其中之一 则其余均可求出 正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外 还可用角频率 来表示 因为一周期内经历了2弧度 所以角频率为 4 角频率 频率和周期之间的关系 35 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 注意 36 趣味性练习题 正弦电压解析式 u 20sin 100 t 3 V 最大值Um 角频率 周期T 频率f 100 20V 1 0 02HZ 50HZ 0 02s 37 5 正弦交流电的相位 初相和相位差 显然 相位反映了正弦量随时间变化的整个进程 初相确定了正弦量计时始的位置 初相规定不得超过 180 1 相位 2 初相 相位是随时间变化的电角度 是时间t的函数 初相是对应t 0时的确切电角度 正弦量与纵轴相交处若在正半周 初相为正 正弦量与纵轴相交处若在负半周 初相为负 38 u i的相位差为 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 已知 3 相位差 求 电压与电流之间的相位差 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 39 电流超前电压 电压与电流同相 电流超前电压 电压与电流反相 40 不同频率的正弦量比较无意义 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 注意 41 练习 已知 i Imsin t 30 u U sin t 30 u U1 sin t 120 u U sin t 60 求 u1 u2 u3与i的相位差 若选择电流i为参考正弦量 则各电压的初相分别为多少 解 u 与i的相位差u 与i的相位差u 与i的相位差若选择电流i为参考正弦量 即 i 则 42 思考回答 何谓正弦量的三要素 它们各反映了什么 耐压为220V的电容器 能否用在180V的正弦交流电源上 何谓反相 同相 相位正交 超前 滞后 正弦量的三要素是指它的最大值 角频率和初相 最大值反映了正弦量的大小及做功能力 角频率反映了正弦量随时间变化的快慢程度 初相