5.1交流电的基本概念

电工技术基础与技能单元5单相正弦交流电路1、了解正弦交流电的概念，理解正弦交流电的三要素，掌握正弦交流电的表示方法。单元学习目标3、掌握RLC串联电路的特点，明确提高功率因数的意义和方法。4、理解串并联谐振电路的条件、频率和特点。2、掌握纯电阻、纯电感、纯电容电路的电压-电流关系、能量消耗或交换关系及相量表示法。交流电的定义重点正弦交流电的产生难点5.1交流电的基本概念5.1.1交流电

1、交流电的应用交流电在日常生产和生活中应用极为广泛。照明和家用电器采用的也大都是交流电。家庭照明工厂照明电风扇电视机

2、交流电的概念（1）交流电：大小和方向均随时间变化的电流或电压。（2）正弦交流电：大小和方向随时间按正弦规律变化的电压与电流。（3）非正弦交流电：大小和方向随时间不按正弦规律变化的电压与电流，常见的有矩形波、三角波等。常见的交流电

3、电流分类及其特征分别用变压器和干电池给两只反向并联的发光二极管加9V电压。观察现象并解释原因。

5.1.2正弦交流电的产生

正弦交流电是由交流发电机产生的。最简单交流发电机构造示意图如下。5.1.3正弦交流电的周期、频率和角频率

1、正弦交流电的表达式：ti/u

上式中u、i称为瞬时值。

Um、Im称为最大值，ω称为角频率，ψuψi称为初相位。它们是正弦交流电的三要素。2、描述交流电变化快慢的物理量周期T：

正弦量完整变化一周所需要的时间。单位：S相应的周期单位：ms、μs、ns。频率f：

正弦量在单位时间内变化的周数。单位：Hz相应的频率单位：kHz、MHz、GHz周期与频率的关系：电网频率：

中国

50Hz

美国

、日本

60Hz小常识角频率ω：正弦量单位时间内变化的弧度数。单位：弧度/秒（rad/s）角频率与周期及频率的关系：ω有线通讯频率：300-5000Hz无线通讯频率：

30kHz-3×104

MHz5.1.4正弦交流电的最大值、有效值和平均值

2、最大值：正弦交流电的最大幅值。用(Im、Um、Em表示）3、有效值：交流电“i”的大小等效于直流电“I”的热效应。1、瞬时值：交流电在变化过程中，每一时刻的值都不同，该值称为瞬时值。（用i、u、e表示）有效值与最大值的关系：其中：因此：同理有：例已知：其中求：U和t=0.1秒时的瞬时值解：

4、平均值：交流电在半个周期内平均数值。如IP、UP、EP。平均值与最大值的关系：讨论：一灯泡上标有“220V、40W”的字样，220V是最大值还是有效值？

1、相位：相位反映正弦量随时间变化的进程。iAOp2piwt5.1.5相位、初相位与相位差

决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分，称为正弦交流电的相位，也称相角。

t=0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母

表示。初相位反映的是正弦交流电的计时起点。初相位

的变化范围一般为-π≤

≤π。

注意：两个同频率的正弦交流电的相位之差。2、初相位当t=0时的相位叫初相位。3、相位差例1：已知则i1和i2的相位差为iAOqp2piBiwtiAOp2piwt同相位与同相两个正弦信号的相位关系同相：初相相等的两个同频率正弦量之间的相位关系。它们的相位差为零。相位超前超前于相位超前：相位差大于零的两个同频率正弦量之间的相位关系。反相：相位差为的两个同频率正弦量之间的相位关系称为反相

滞后于相位滞后相位滞后：相位差小于零的两个同频率正弦量之间的相位关系。uu3ωtu4u2u1例2：u1与u2反相u1与u4同相判断u1和各正弦量之间的关系

u1滞后u3或u3

超前

u1

练一练u1：绿色u2：红色u3：蓝色u4：棕色例3：已知：，请说出该交流电的幅值、频率和初相位。幅值：频率：初相位：例4：已知求这两电压的相位差。解：即u1比u2超前150°，或u2比u1滞后150°

例5：如图所示的正弦交流电，写出它们的瞬时值表达式（ω为