正弦交流电的产生(公开课)ppt课件

1、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,

2、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

3、,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 =BLVsin wt=Em sin wt,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

4、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

5、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

6、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(100t+ /3)V,最大值Um,角频率,周期T,频率f,100,20V,1/0.02 HZ=50HZ,0.02s,37,5. 正弦交流电

7、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

8、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 ：iImsin(t+30)，uUsin(t+30)， uU1sin(t+120），uUsin(t60)。 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