第1版教案正弦交流电的基本概念

文档编码:CE5V4F2K7Z5——HU4D5D6D8N8——ZH1O6E7C7R4第七章 正弦沟通电的基本概念1．明白正弦沟通电的产生；2．把握表征正弦沟通电的三要素：振幅、角频率、初相位；3．懂得沟通电的周期、频率、有效值、相位与相位差等概念；4．把握正弦沟通电流、电压的表示法 〔解析式、波形图、相量图等〕；1. 懂得相位差的概念；序号2.把握正弦量的相量图；学时内容1第一节沟通电的产生12其次节表征沟通电的物理量13第三节沟通电的表示法24试验7.1用示波器观看沟通电的波形15本章小结与习题16本章总学时6第一节沟通电的产生一、 沟通电的产生假如电流的大小及方向都随时间做周期性变化,就称之为 沟通电；动画M7-1 沟通电的产生二、正弦沟通电大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做 正弦沟通电流、电压、电动势 ,在某一时刻 t的瞬时值可用三角函数式 〔解析式〕来表示,即i〔t〕=Imsin〔t i0〕u〔t〕=Umsin〔 t u0〕e〔t〕=Emsin〔 t e0〕式中,Im、Um、Em分别叫做沟通电流、电压、电动势的 振幅〔也叫做峰值或最大值 〕,电流的单位为安培〔A〕,电压和电动势的单位为伏特 〔V〕； 叫做沟通电的角频率,单位为弧度/秒〔rad/s〕,它表征正弦沟通电流每秒内变化的电角度； i0、 u0、 e0分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相,单位为弧度 rad或度〔〕,它表示初始时刻 〔t=0时〕正弦沟通电所处的电角度；振幅、角频率、初相这三个参数叫做正弦沟通电的三、沟通发电机简介三要素；任何正弦量都具备三要素；发电机的基本组成部分是磁极和线圈〔线圈匝数很多,嵌在硅钢片制成的铁心上,通常叫电枢〕；电枢转动、而磁极不动的发电机,叫做旋转电枢式发电机；磁极转动、而电枢不动,线圈照旧切割磁感线,电枢中同样会产生感应电动势,这种发电机叫做 旋转磁极式发电机；不论哪种发电机,转动的部分都叫 转子,不动的部分都叫 定子；旋转电枢式发电机,转子产生的电流必需经过暴露着的滑环和电刷引到外电路, 假如电压很高,就简洁发生火花放电,有可能烧毁电机；这种发电机供应的电压一般不超过 500V；旋转磁极式发电机克服了上述缺点,能够供应几千伏到几十千伏的电压,输出功率可达几十万千瓦；所以,大型发电机都是旋转磁极式的；发电机的转子是由蒸汽机、水轮机或其他动力机带动的；动力机将机械能传递给发电机,发电机把机械能转化为电能传送给外电路；.一、周期与频率其次节表征沟通电的物理量1．周期正弦沟通电完成一次循环变化所用的时间叫做周期,用字母T表示,单位为秒〔s〕；显然正弦沟通电流或电压相邻的两个最大值〔或相邻的两个最小值〕之间的时间间隔即为周期,由三角函数学问可知T22．频率沟通电周期的倒数叫做频率〔用符号f表示〕,即f1

T它表示正弦沟通电流在单位时间内作周期性循环变化的次数,即表征沟通电交替变化的速率〔快慢〕；频率的国际单位制是赫兹二、有效值〔Hz〕；角频率与频率之间的关系为 =2f在电工技术中,有时并不需要知道沟通电的瞬时值,而规定一个能够表征其大小的特定值——有效值,其依据是沟通电流和直流电流通过电阻时, 电阻都要消耗电能 〔热效应〕；设正弦沟通电流 i〔t〕在一个周期 T时间内,使一电阻 R消耗的电能为 QR,另有一相应的直流电流 I在时间T内也使该电阻 R消耗相同的电能,即 QR=I2RT；就平均对电阻作功的才能来说,这两个电流 〔i与I〕是等效的,就该直流电流 I的数值可以表示沟通电流 i〔t〕的大小,于是把这一特定的数值 I称为沟通电流的 有效值；理论与实验均可证明,正弦沟通电流 i的有效值I等于其振幅〔最大值〕Im的0.707倍,即ImI 0.707Im2正弦沟通电压的有效值为UmU 0.707Um2正弦沟通电动势的有效值为EmE .0707Em2例如正弦沟通电流 i=2sin〔 t 30〕A的有效值 I=20.707=1.414A,假如沟通电流i通过R=10 的电阻时,在一秒时间内电阻消耗的电能 〔又叫做平均功率 〕为P=I2R=20W,即与I=1.414A的直流电流通过该电阻时产生相同的电功率； 我国工业和民用沟通电源电压的有效值为电压简称为工频电压；220V、频率为50Hz,因而通常将这一沟通由于正弦沟通电的有效值与最大值 〔振幅值〕之间有确定的比例系数,所以有效值、频率、初相这三个参数也可以合在一起叫做正弦沟通电的三要素；三、相位和相位差任意一个正弦量y=Asin〔t0〕的相位为〔t0〕,本章只涉及两个同频率正弦量的相位差〔与时间t无关〕；设第一个正弦量的初相为01,其次个正弦量的初相为02,就这两个正弦量的相位差为12=0102并规定12180或12在争辩两个正弦量的相位关系时：〔1〕当 12>0时,称第一个正弦量比其次个正弦量的相位 越前〔或超前〕 12；〔2〕当 12<0时,称第一个正弦量比其次个正弦量的相位 滞后〔或落后〕| 12|；〔3〕当 12=0时,称第一个正弦量与其次个正弦量 同相,如图7-1〔a〕所示；〔4〕当 12= 或 180时,称第一个正弦量与其次个正弦量 反相,如图7-1〔b〕所示；〔5〕当122或90时,称第一个正弦量与其次个正弦量正交；例如已知u=311sin〔314t30〕V,I=5sin〔314t60〕A,就u与i的相位差为ui=〔30〕〔60〕=90,即u比i滞后90,或i比u超前90；图7-1相位差的同相与反相的波形第三节 沟通电的表示法一、解析式表示法i〔t〕=Imsin〔t i0〕u〔t〕=Umsin〔 t u0〕e〔t〕=Emsin〔 t e0〕例如已知某正弦沟通电流的最大值是 2A,频率为100Hz,设初相位为 60,就该电流的瞬时表达式为i〔t〕=Imsin〔ti0〕=2sin〔2ft60〕=2sin〔628t60〕A二、波形图表示法图7-2给出了不同初相角的正弦沟通电的波形图；图7-2正弦沟通电的波形图举例三、相量图表示法正弦量可以用振幅相量或有效值相量表示,但通常用有效值相量表示；1．振幅相量表示法振幅相量表示法是用正弦量的振幅值做为相量的模〔大小〕、用初相角做为相量的幅角,例如有三个正弦量为就它们的振幅相量图如图e=60sin〔tt60〕Vu=30sin〔t30〕Vi=5sin〔30〕A7-3所示；图7-3正弦量的振幅相量图举例2．有效值相量表示法图7-4正弦量的有效值相量图举例有效值相量表示法是用正弦量的有效值做为相量的模〔长度大小〕、仍用初相角做为相量的幅角,例如u2202sin〔t53〕V,小i0.412sin〔t〕A就它们的有效值相量图如图7-4所示；章结本本章介绍了沟通电的基本概念以及沟通电的表示法；一、正弦沟通电的主要参数

大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦沟通电流、电压、电动势；1．周期与频率沟通电完成一次循环变化所用的时间叫做周期T2；周期的倒数叫做频率f1；

Tω角频率与频率之间的关系为=2f；2．有效值正弦沟通电的有效值等于振幅〔最大值〕的0.7071倍,即IIm0.7071Im2UUm0.7071Um2EEm0.7071Em23．正弦沟通电的三要素正弦沟通电的振幅、角频率、初相这三个参数叫做三要素；也可以把正弦沟通电的有效值、频率、初相这三个参数叫做三要素；4．相位差两个正弦量的相位差为12=0102,存在超前、滞后、同相、反相、正交等关系；二、沟通电的表示法1．解析式表示法i〔t〕=Imsin〔t i0〕u〔t〕=Umsin〔