单相正弦交流电 (2)精选PPT.ppt

单相正弦交流电第1页，此课件共27页哦第七章正弦交流电的基本概念第七章正弦交流电的基本概念 教学重点教学重点1了解正弦交流电的产生。了解正弦交流电的产生。2掌握表征正弦交流电的三要素：振幅、角频率、初相位。掌握表征正弦交流电的三要素：振幅、角频率、初相位。3理解交流电的周期、频率、有效值、相位与相位差等概念。理解交流电的周期、频率、有效值、相位与相位差等概念。4掌掌握握正正弦弦交交流流电电流流、电电压压的的表表示示法法(解解析析式式、波波形形图图、相相量图等量图等)。教学难点教学难点1.理解相位差的概念。理解相位差的概念。2.掌握正弦量的相量图。掌握正弦量的相量图。第2页，此课件共27页哦学时分配学时分配序号序号内容内容学时学时1第一节交流电的产生第一节交流电的产生 12第二节表征交流电的物理量第二节表征交流电的物理量 13第三节交流电的表示法第三节交流电的表示法 24实验实验 7.1用示波器观察交流电的波形用示波器观察交流电的波形 15本章小结本章小结16本章总学时本章总学时 6第3页，此课件共27页哦第七章正弦交流电的基本概念第七章正弦交流电的基本概念第一节交流电的产生第一节交流电的产生第二节表征交流电的物理量第二节表征交流电的物理量第三节交流电的表示法第三节交流电的表示法本章小结本章小结第4页，此课件共27页哦第一节交流电的产生第一节交流电的产生一、交流电的产生一、交流电的产生二、正弦交流电二、正弦交流电第5页，此课件共27页哦如如果果电电流流的的大大小小及及方方向向都都随随时时间间做做周周期期性性变变化化，并并且且在在一一个周期内的平均值为零的电流称为个周期内的平均值为零的电流称为交流电交流电。动画动画 M7-1 交流电的产生交流电的产生一、交流电的产生一、交流电的产生第6页，此课件共27页哦二、正弦交流电二、正弦交流电大大小小及及方方向向均均随随时时间间按按正正弦弦规规律律做做周周期期性性变变化化的的电电流流、电电压压、电电动动势势叫叫做做正正弦弦交交流流电电流流、电电压压、电电动动势势，在在某某一一时时刻刻 t 的的瞬瞬时时值值可用三角函数式可用三角函数式(解析式解析式)来表示，即来表示，即 i(t)=Imsin(t i 0)u(t)=Umsin(t u0)e(t)=Emsin(t e0)第7页，此课件共27页哦i(t)=Imsin(t i0)u(t)=Umsin(t u0)e(t)=Emsin(t e0)式式中中，Im、Um、Em 分分别别叫叫做做交交流流电电流流、电电压压、电电动动势势的的振振幅幅(也也叫叫做做峰峰值值或或最最大大值值)，电电流流的的单单位位为为安安培培(A)，电电压压和和电电动动势势的的单单位位为为伏伏特特(V)；叫叫做做交交流流电电的的角角频频率率，单单位位为为弧弧度度/秒秒(rad/s)，它它表表征征正正弦弦交交流流电电流流每每秒秒内内变变化化的的电电角角度度；i0、u0、e0 分分别别叫叫做做电电流流、电电压压、电电动动势势的的初初相相位位或或初初相相，单单位位为为弧弧度度 rad 或或度度()，它它表表示示初初始始时时刻刻(t=0 时时)正弦交流电所处的电角度。正弦交流电所处的电角度。振振幅幅、角角频频率率、初初相相这这三三个个参参数数叫叫做做正正弦弦交交流流电电的的三三要要素素。任任何正弦量都具备三要素。何正弦量都具备三要素。第8页，此课件共27页哦第二节表征交流电的物理量第二节表征交流电的物理量一、周期与频率一、周期与频率二、有效值二、有效值三、相位和相位差三、相位和相位差第9页，此课件共27页哦1周期周期正正弦弦交交流流电电完完成成一一次次循循环环变变化化所所用用的的时时间间叫叫做做周周期期，用用字字母母 T 表表示示，单单位位为为秒秒：s。显显然然正正弦弦交交流流电电流流或或电电压压相相邻邻的的两两个个最最大大值值(或或相相邻邻的的两两个个最最小小值值)之之间间的的时时间间间间隔隔即即为为周周期期，由由三三角角函函数数知知识识可可知知 一、周期与频率一、周期与频率第10页，此课件共27页哦2频率频率 =2 f交流电周期的倒数叫做交流电周期的倒数叫做频率频率(用符号用符号 f 表示表示)，即，即它它表表示示正正弦弦交交流流电电流流在在单单位位时时间间内内作作周周期期性性循循环环变变化化的的次次数数，即即表表征征交交流流电电交交替替变变化化的的速速率率(快快慢慢)。频频率率的的国国际际单单位位制制是是：赫赫兹兹(Hz)。角频率与频率之间的关系为。角频率与频率之间的关系为 第11页，此课件共27页哦在在电电工工技技术术中中，有有时时并并不不需需要要知知道道交交流流电电的的瞬瞬时时值值，而而规规定定一一个个能能够够表表征征其其大大小小的的特特定定值值有有效效值值，其其依依据据是是交交流流电电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能(热效应热效应)。设设正正弦弦交交流流电电流流 i(t)在在一一个个周周期期 T 时时间间内内，使使一一电电阻阻R 消消耗耗的的电电能能为为 QR，另另有有一一相相应应的的直直流流电电流流 I 在在时时间间 T 内内也也使使该该电电阻阻 R 消耗相同的电能，即消耗相同的电能，即 QR=I2RT。二、有效值第12页，此课件共27页哦 就就平平均均对对电电阻阻作作功功的的能能力力来来说说，这这两两个个电电流流(i 与与 I)是是等等效效的的，则则该该直直流流电电流流 I 的的数数值值可可以以表表示示交交流流电电流流 i(t)的的大大小小，于于是是把把这这一一特特定定的的数数值值 I 称称为为交交流流电电流流的的有有效效值值。理理论论与与实实验验均均可可证证明明，正正弦弦交交流流电电流流 i 的有效值的有效值 I 等于其振幅等于其振幅(最大值最大值)Im 的的 0.707 倍，即倍，即正弦交流电压的有效值为正弦交流电压的有效值为正弦交流电动势的有效值为正弦交流电动势的有效值为第13页，此课件共27页哦例如正弦交流电流例如正弦交流电流 i=2sin(t30)A 的有效值的有效值I=20.707=1.414 A，如如果果通通过过 R=10 的的电电阻阻时时，在在一一秒秒时时间内电阻消耗的电能间内电阻消耗的电能(又叫做平均功率又叫做平均功率)为为P=I2R=20 W，即即与与 I=1.414 A 的的直直流流电电流流通通过过该该电电阻阻时时产产生生相同的电功率。相同的电功率。我我国国工工业业和和民民用用交交流流电电源源的的有有效效值值为为 220 V、频频率率为为50 Hz，因因而通常将这一交流电压简称为而通常将这一交流电压简称为工频电压工频电压。因因为为正正弦弦交交流流电电的的有有效效值值与与最最大大值值(振振幅幅值值)之之间间有有确确定定的的比比例例系系数数，所所以以有有效效值值、频频率率、初初相相这这三三个个参参数数也也可可以以合合在在一一起起叫叫做做正弦交流电的三要素。正弦交流电的三要素。第14页，此课件共27页哦三、相位和相位差三、相位和相位差任任意意一一个个正正弦弦量量 y=Asin(t 0)的的相相位位为为(t 0)，本本章章只只涉涉及及两两个个同同频频率率正正弦弦量量的的相相位位差差(与与时时间间 t 无无关关)。设设第第一一个个正正弦弦量量的的初初相相为为 01，第第二二个个正正弦弦量量的的初初相相为为 02，则则这这两两个个正正弦弦量量的的相相位位差差为为 12=01 02并规定并规定|12|180 或或|12|第15页，此课件共27页哦在讨论两个正弦量的相位关系时：在讨论两个正弦量的相位关系时：(1)当当 12 0 时时，称称第第一一个个正正弦弦量量比比第第二二个个正正弦弦量量越越前前(或或超超前前)12；(2)当当 12 0 时时，称称第第一一个个正正弦弦量量比比第第二二个个正正弦弦量量滞滞后后(或或落落后后)|12|；(3)当当 12=0 时时，称称第第一一个个正正弦弦量量与与第第二二个个正正弦弦量量同同相相如如图图 7-1(a)；(4)当当 12=或或 180 时时，称称第第一一个个正正弦弦量量与与第第二二个个正正弦量弦量反相反相如图如图 7-1(b)；(5)当当 12=或或 90 时时，称称第第一一个个正正弦弦量量与与第第二二个正弦量个正弦量正交正交。第16页，此课件共27页哦图图 7-1相位差的同相与反相波形相位差的同相与反相波形 例例如如已已知知 u=311sin(314t 30)V，i=5sin(314t 60)A，则则 u 与与 I 的的相相位位差差为为 ui=(30)(60)=90，即即 u 比比 I 滞滞后后 90，或或 I 比比 u 超前超前90。第17页，此课件共27页哦第三节交流电的表示法第三节交流电的表示法一、解析式表示法一、解析式表示法二、波形图表示法二、波形图表示法三、相量图表示法三、相量图表示法第18页，此课件共27页哦一、解析式表示法一、解析式表示法 i(t)=Imsin(t i0)u(t)=Umsin(t u0)e(t)=Emsin(t e0)例例如如已已知知某某正正弦弦交交流流电电流流的的最最大大值值是是 2 A，频频率率为为 100 Hz，设设初初相相位位为为 60 ，则该电流的瞬时表达式为，则该电流的瞬时表达式为i(t)=Imsin(t i0)=2sin(2 f t 60)=2sin(628t 60)A第19页，此课件共27页哦二、波形图表示法二、波形图表示法图图 7-2正弦交流电的波形图举例正弦交流电的波形图举例第20页，此课件共27页哦三、相量图表示法三、相量图表示法 正正弦弦量量可可以以用用最最大大值值相相量量或或有有效效值值相相量量表表示示，但但通通常常用用有有效效值值相相量表示。量表示。图图 7-3正弦量的振幅相量图举例正弦量的振幅相量图举例 1.振幅相量表示法振幅相量表示法 最最大大值值相相量量表表示示法法是是用用正正弦弦量量的的最最大大值值做做为为相相量量的的模模(大大小小)、用用初初相相角角做做为为相相量量的的幅幅角角，例例如如有有三三个正弦量为个正弦量为 e=60 sin(t60)V u=30 sin(t30)V i=5 sin(t30)A则则它它们们的的最最大大值值相相量量图图如如图图 7-3 所所示。示。第21页，此课件共27页哦2有效值相量表示法有效值相量表示法有有效效值值相相量量表表示示法法是是用用正正弦弦量量的的有有效效值值做做为为相相量量的的模模(长长度度大大小小)、仍用初相角做为相量的幅角，例如仍用初相角做为相量的幅角，例如则它们的有效值相量图如图则它们的有效值相量图如图 7-4 所示。所示。图图 7-4正弦量的有效值相量图举例正弦量的有效值相量图举例 第22页，此课件共27页哦本章小结本章小结一、正弦流电的主要参数一、正弦流电的主要参数二、交流电的表示法二、交流电的表示法第23页，此课件共27页哦本章介绍了交流电的基本概念以及交流电的表示法。本章介绍了交流电的基本概念以及交流电的表示法。一、正弦交流电的主要参数一、正弦交流电的主要参数 大大小小及及方方向向均均随随时时间间按按正正弦弦规规律律做做周周期期性性变变化化的的电电流流、电电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势。压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势。1周期与频率周期与频率 交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期 ；周期的倒数叫做频率周期的倒数叫做频率；角频率与频率之间的关系为；角频率与频率之间的关系为 =2 f第24页，此课件共27页哦正弦交流电的有效值等于振幅正弦交流电的有效值等于振幅(最大值最大值)的的 0.707 倍，即倍，即2有效值有效值第25页，此课件共27页哦3正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素正正弦弦交交流流电电的的最最大大值值、角角频频率率、初初相相这这三三个个参参数数叫叫做做三三要要素素。也也可可以以把把正正弦弦交交流流电电的的有有效效值值、频频率率、初初相相这这三三个个参参数数叫叫做三要素。做三要素。4相位差相位差两两个个正正弦弦量量的的相相位位差差为为 12=01 02，存存在在超超前前、滞滞后后、同同相、反相、正交等关系。相、反相、正交等关系。第26页，此课件共27页哦3相量图表示法相量图表示法正正弦弦量量可可以以用用最最大大值值相相量量或或有有效效值值相相量量表表示示，但通常用有效值相量表示。但通常用有效值相量表示。最最大大值值相相量量表表示示法法是是用用正正弦弦量量的的最最大大值值做做为为相相量量的的模模(大大小小)、用用初初相相角角做做为为相相量量的的幅幅角角；有有效效值值相相量量表表示示法法是是用用正正弦弦量量的的有有效效值值做做为为相相量量的的模模(大大小小)、仍仍用用初初相相角角做做为为相相量量的的幅幅角。角。2波形图表示法波形图表示法波波形形图图表表示示法法即即用用正正弦弦量量解解析析式式的的函函数数图形表示正弦量的方法。图形表示正弦量的方法。1解析式表示法解析式表示法i(t)=Imsin(t i0)u(t)=Umsin(t u0)e(t)=Emsin(t e0)二、交流电的表示法二、交流电的表示法第27页，此课件共27页哦