电磁学 北大 王稼军 讲义 ppt 5.3 交流电

交流电 5交流电概述 6交流电路中的元件 7元件的串并联 矢量图解 8交流电路复数解法 9交流电功率 10谐振电路 11 12变压器 三相电 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 5交流电概述p259 331 各种形式的交流电 交流电路如果电源电动势e t 随时间作周期性变化 则各段电路中的电压u t 和电流i t 均随时间作周期性变化 这种电路叫做交流电路 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 简谐交流电 e t u t i t 随时间变化的关系是正弦或余弦函数的波形 简谐交流电任何非简谐式的交流电都可分解为一系列不同频率的简谐成分 不同频率的简谐成分在线性电路中彼此独立 互不干扰同频简谐量经叠加 微商 积分仍为同频简谐量当有不同频率的简谐成分同时存在时 可以一个一个地单独处理 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 简谐交流电的特征量p262 p333 直流交流 元件RR L C电动势 常数 电压U 常数 电流I 常数 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 三个特征量 频率与周期f 单位时间内交流电作周期性变化的次数T 周期 表示作一次变化所需要的时间 圆频率 市电50Hz 注意三者的值取决于电源的频率 交流电路中各部分的电压和电流的频率均与交流电源的频率相等 属于同频简谐交流电三者都是描述简谐变量随时间变化快慢的物理量 但是单位不同 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 峰值和有效值 交变电动势交变电压交变电流 瞬时值 实际测量的是它们的有效值峰值与有效值是什么关系 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 峰值和有效值 峰值 瞬时值随时间变化的幅度 有效值定义 如果交变电流i通过电阻R时 在一个周期T内产生的焦耳热与某一直流电流I通过该电阻R在同样时间T内产生的热量相等 那么交变电流i的有效值在数值上等于直流电流I 按照上述表述 有 交变电流有效值 适用于周期性变化的量 但不能用于非周期量 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 峰值和有效值 简谐交流电电流有效值 电压有效值 电源有效值 简谐变量的有效值是其峰值的 例 通常的交流电压表 电流表等都是按有效值刻度的 例如说民用电电压为220V是指有效值 此时其峰值为311V 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 相位 初相位 简谐交流电表达式 相位 初相位 相位和初相位具有角度的量纲简谐变量的特点是 在一个周期内不同时刻的运动状态皆不同而相位相差2 的整数倍的两个状态完全相同相位是描述交流电的瞬时变化状态的重要物理量 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 相位 初相位 描述方法简谐变量的各个时刻的瞬时状态完全可以用一个周期T时间内 相位在0 2 之间的变化反映出来 实际上相位描述的实质仍是时间 只是并非以秒为单位 而是以角度为单位好处可以比较明确地表示交流电的瞬时状态 便于比较不同简谐量变化的步调 一旦交流电变量的相位和初相位确定 便可确定该时刻交流电变量 如电压或电流 的大小以及其变化趋势 2020 4 6 北京大学物理学院王稼军编 例题 要求画出该电流的瞬时值随相位变化的曲线解 对电流求关于时间的导数 得到电流随时间的变化率 相位依次等于 相位 电流瞬时值 202