模块3单元3-初相位与相位差

中等职业学校·电子与信息大类《电工电子技术基础与技能》模块3单相正弦交流电路｜单元3初相位与相位差适用：理实一体课堂·职教高考复习03理解正弦交流电初始位置与两同频正弦量之间的相位关系同学们，家里的电风扇、洗衣机、日光灯共用同一插座，为什么通电后日光灯总是先亮、风扇和洗衣机的电机却要稍后才进入稳定工作？这种“谁先谁后”的差别，反映的正是交流电的初相位；而电机的转速差、不同支路电压之间的先后，则对应两个同频正弦量之间的相位差。生活现象·日光灯通电即亮——电流从零开始上升·风扇电机启动有迟滞——电流起始不为零·同一台变压器两路输出，到达负载的“先后”有别模块3·单元3素养园地：情景导入电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）提出问题1.交流电“起步时刻”的不同用什么描述？2.两个同频交流电之间的“先后关系”如何量化？3.相位差在实际电路分析中有何意义？本单元任务·建立初相位的概念并理解其波形含义·掌握相位差φ=φ1−φ2的计算·识别超前、同相、反相三种相位关系本单元聚焦“初始位置”与“两量先后”，是后续相量分析法的基石。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3学习目标知识目标1）了解初相位与相位差的定义；2）了解相位差与波形图的关系。技能目标1）能识别波形图中的初相位；2）能对比波形图的相位差。素养目标1）建立对正弦交流电的系统认知；2）养成分析比较的科学思维。定义初相位φ₀：当t=0时的相位，即正弦交流电起始时刻的相位，单位为弧度（rad）或度（°）。物理意义φ₀决定波形在t=0时的起始位置——是过原点、位于横轴上方还是下方。三种典型情形e=Eₘsin(ωt)

e=Eₘsin(ωt+60°)

e=Eₘsin(ωt−60°)对应φ₀=0、初相正、初相负——波形依次“过原点”“向左平移”“向右平移”。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3初相位在正弦交流电动势的解析式

e=Eₘsin(ωt+φ₀)

中，ωt+φ₀

称为相位（又称电角度），它表示t时刻发电机转子旋转到的电角度。例：φ=390°→φ₀=390°−360°=30°（周期性使390°与30°表示同一正弦量，约定取−180°~180°区间）初相位与波形的关系（图3-4）·φ₀=0：初始值在原点；·φ₀>0：初始值在横轴上方，相当于波形向左平移；·φ₀<0：初始值在横轴下方，相当于波形向右平移。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3初相位的取值范围与波形对应规定初相位的取值范围为

−π≤φ₀≤π（即−180°≤φ₀≤180°）。若φ₀超出此范围，可通过加（或减）2π调整到规定区间内。图3-4初相位与波形的关系观察要点：三个子图横轴均为ωt，但起点不同——初相位决定波形在t=0时的瞬时值与位置。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3图3-4初相位与波形的关系两个频率相同的正弦交流电的相位之差称为相位差，用φ表示。计算公式φ=(ωt+φ₁)−(ωt+φ₂)=φ₁−φ₂前提条件讨论相位差必须频率相同。两个不同频率的正弦量，相位差随时间变化，无恒定意义。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3相位差——两同频正弦量的“先后”关键性质相位差φ与时间t无关，只与两正弦量的初相位之差有关，是恒定的常数。图3-5正弦交流电的相位关系a)e₁超前e₂（φ>0）e₁比e₂早到达峰值；e₂滞后e₁。b)e₁与e₂同相（φ=0）任意时刻步调一致，同时过零、同时达峰。c)e₁与e₂反相（φ=±π）一正一负，始终相反；φ=±180°。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3图3-5正弦交流电的相位关系解题步骤①由解析式读出初相位：φ₁=−60°，φ₂=−120°②代入相位差公式：φ=φ₁−φ₂=(−60°)−(−120°)=60°③判断：φ>0，所以

u₁超前u₂60°（或u₂滞后u₁60°）。★方法小结两同频正弦量“比较先后”，只算φ₁−φ₂即可；正号表示“超前”，负号表示“滞后”。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3例3-2求两同频正弦电压的相位差已知两同频正弦交流电压：u1=220√2sin(100πt−60°)V，u2=220√2sin(100πt−120°)V求u1与u2的相位差，并判断其相位关系。《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）电工电子技术基础与技能模块3·单元3本单元核心要点回顾知识线·相位=ωt+φ₀；初相位φ₀=t=0时的相位·规定取值范围：−π≤φ₀≤π·相位差φ=φ₁−φ₂（仅适用于同频正弦量）技能线·由解析式读出初相位·调整越界初相位（±2π法）·判别超前/同相/反相（依据φ符号与大小）口诀“同频才能比先后，正号超前负号滞后。”配合“波形平移”理解：φ₀>0左移，φ₀<0右移。超前比对方先到达同方向峰值同相φ=0，步调一致反相φ=±180°，始终相反电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）一、填空题1.对比e1=Emsin(ωt)、e2=Emsin(ωt+120°)、e3=Emsin(ωt−120°)的波形，e2的波形相当于e1的波形向

＿＿＿＿

移

＿＿＿＿，e3

的波形相当于e1的波形

＿＿＿＿

移

＿＿＿＿。2.正弦交流电压u1=220√2sin(100πt−60°)V与u2=220√2sin(100πt−120°)V的相位差为

＿＿＿＿，u1超前u2＿＿＿＿（填写电度数）。3.正弦交流电流i=10sin(100πt−π/2)A第一次达到最大值所需的时间为

＿＿＿＿s。1.常用不小于−180°、不大于180°的角度表示