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第八章 正弦交流电路(周绍敏).ppt

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编

2、辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高等教育,出版社,Higher Education Press,电工技术基础与技能,演示文稿,8,正弦交流电路,8,正弦交流电路,教学重点,1,掌握电阻、电感、电容元件的交流特性。,2,掌握,RLC,串联电路与并联电路的分析计算方法,理解阻抗与阻抗角的物理意义。,3,理

3、解交流电路中有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数的概念。,教学难点,1,熟练掌握分析、计算交流电路电压、电流、阻抗、阻抗角、功率等方法。,8,正弦交流电路,8.1,纯电阻电路,8.2,纯电感电路,8.3,纯电容电路,8.4,电阻、电感、电容的串联电路,8.5,交流电路的功率,单元小结,8.1,纯电阻电路,一、电压、电流的瞬时值关系,二、电压、电流的有效值关系,三、相位关系,只含有电阻元件的交流电路称为,纯电阻电路,,如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。,一、电压、电流的瞬时值关系,电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设加在电阻,R,上的正弦交流电压瞬时值,u,=,U,m,sin

4、t,),,,则通过该电阻的电流瞬时值,其中,是正弦交流电流的最大值,。,这说明,正弦交流电压和电流的最大值之间满足欧姆定律。,二、电压、电流的有效值关系,电压、电流的有效值关系又称为大小关系。,由于纯电阻电路中正弦交流电压和电流的最大值之间满足欧姆定律,因此把等式两边同时除以 ,即得到有效值关系,即,这说明,正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆定律。,三、相位关系,电阻两端的电压,u,与通过它的电流,i,同相,其波形图和矢量图如图,8-1,所示。,图,8-1,电阻两端的电压,u,与电流,i,的波形图和矢量图,【,例,8-1,】,在纯电阻电路中,已知电阻,R,=44,,,交流电压,u,

5、311sin(314,t,+30,)V,,,求通过该电阻的电流大小,并写出电流的解析式。,解:解析式,sin(314,t,+30,)A,,,大小,(,有效值,),为,8.2,纯电感电路,一、电感对交流电的阻碍作用,二、电感电流与电压的关系,1,感抗的概念,反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数称为,感抗,。,一、电感对交流电的阻碍作用,纯电感电路中通过正弦交流电流的时候,所呈现的感抗,X,L,=,L,=2,fL,式中,自感系数,L,的国际单位制单位是,H,(,亨,),,,常用的单位还有,mH,(,毫亨,),、,H,(,微亨,),、,nH,(,纳亨,),等,它们与,H,的换算关系为,1,mH,=

6、10,3,H,,,1,H=10,6,H,,,1,nH,=10,9,H,。,如果线圈中不含有导磁介质,则称为空心电感或,线性电感,,线性电感,L,在电路中是一常数,与外加电压或通电电流无关。,如果线圈中含有导磁介质时,则电感,L,将不是常数,而是与外加电压或通电电流有关的量,这样的电感称为,非线性电感,,例如铁心电感。,3,线圈在电路中的作用,用于“,通直流、阻交流,”的电感线圈称为,低频扼流圈,,用于“,通低频、阻高频,”的电感线圈称为,高频扼流圈,。,显然,感抗与电阻的单位相同,都是,(,欧,),。,1,电感电流与电压的大小关系,电感电流与电压的大小关系,二、电感电流与电压的关系,2,电感电

7、流与电压的相位关系,电感电压比电流超前,90,(,或,/2,),,即电感电流,比电压滞后,90,,如图,8-2,所示。,图,8-2,电感电压与电流的波形图与矢量图,解:,(,1,),电路中的感抗,X,L,=,L,=314,0.08,25,(,2,),(,3,),电感电流,i,L,比电压,u,L,滞后,90,,则,【,例,8-2】,已知一电感,L,=80,mH,,,外加电压,u,L,=50 sin,(,314,t,65,),V,。,试求:,(,1,),感抗,X,L,;,(,2,),电感中的电流,I,L,;,(,3,),电流瞬时值,i,L,。,8.3,纯电容电路,一、电容对交流电的阻碍作用,二、电

8、流与电压的关系,一、电容对交流电的阻碍作用,1,容抗的概念,反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数称为,容抗,。容抗按下式计算,容抗和电阻、电感的单位一样,也是,(,欧,),。,2,电容在电路中的作用,在电路中,用于“,通交流、隔直流,”的电容器称为,隔直电容器,;用于“,通高频、阻低频,”将高频电流成分滤除的电容器称为,高频,旁路电容器,。,1,电容电流与电压的大小关系,电容电流与电压的大小关系为,二、电流与电压的关系,2,.,电容电流与电压的相位关系,电容电流比电压超前,90,(,或,/2,),,即电容电压比电流滞后,90,,如图,8-3,所示。,图,8-3,电容电压与电流的波形图与矢量图,

9、解:,(,1,),(,2,),(,3,),电容电流比电压超前,90,,则,【,例,8-3】,已知一电容,C,=127,F,,,外加正弦交流电压,。试求:,(,1,),容抗,X,C,;,(,2,),电流大小,I,C,;,(,3,),电流瞬时值。,8.4,电阻、电感、电容的串联电路,一、,RLC,串联电路的电压关系,二、,RLC,串联电路的阻抗,三、,RLC,串联电路的性质,四、,RL,串联电路与,RC,串联电路,一、,RLC,串联电路的电压关系,由电阻、电感、电容相串联构成的电路称为,RLC,串联电路。,图,8-4,RLC,串联电路,设电路中电流为,i,=,I,m,sin,(,t,),,,则根据

10、R,、,L,、,C,的基本特性可得各元件的两端电压:,u,R,=,RI,m,sin,(,t,),,,u,L,=,X,L,I,m,sin,(,t,90,),,,u,C,=,X,C,I,m,sin,(,t,90,),根据基尔霍夫电压定律,(KVL),,,在任一时刻总电压,u,的瞬时值,u,=,u,R,u,L,u,C,作出矢量图,如图,8-5,所示,并得到各电压之间的大小关系为,上式又称为,电压三角形关系式,。,图,8-5,RLC,串联电路的矢量图,由于,U,R,=,RI,,,U,L,=,X,L,I,,,U,C,=,X,C,I,,,可得,令,上式称为阻抗三角形关系式,,|,Z,|,称为,RLC,串

11、联电路的,阻抗,,其中,X,=,X,L,X,C,称为,电抗,。阻抗和电抗的单位均是,(,欧,),。,二、,RLC,串联电路的阻抗,阻抗三角形的关系如图,8-6,所示。,由矢量图可以看出总电压与电流的相位差,上式中,称为,阻抗角,。,图,8-6,RLC,串联电路的,阻抗三角形,根据,总电压与电流的相位差,(,即,阻抗角,),为正、负、零三种情况,将电路分为三种性质。,1.,感性电路:,当,X,0,时,即,X,L,X,C,,,0,,,电压,u,比电流,i,超前,,称电路呈,感性,;,2.,容性电路:,当,X,0,时,即,X,L,X,C,,,0,时,,Q,0,,,电路呈感性;当,0,时,,Q,2,,,1,2,,,1,2,。,

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