《电工电子技术 教学课件 作者 少学时 教学课件 作者 第4版 林平勇 课件习题答案 学习指导第02章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术 教学课件 作者 少学时 教学课件 作者 第4版 林平勇 课件习题答案 学习指导第02章（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 正弦交流电路一、要点和基本要求本章讨论稳态单相正弦交流电路中的器件及响应，首先学习用于分析正弦交流电路的工具相量；在此基础上展开对简单正弦交流电路的分析讨论；最后介绍复杂正弦交流电路的分析方法。由于稳态正弦交流电路分析中，电压、电流均是随时间变化的量，元件的伏安关系将不再是简单的比列关系，而是微分或积分关系。利用基尔霍夫定律结合元件伏安关系列出的求解方程将是微分方程，这给求解带来了困难。通过分析可知，稳态正弦交流电路中的激励与相应是同频率的正弦量，这就给解决问题提供了简化条件。利用相量可以很好的表示稳态正弦交流电路中的激励与相应的相关参数。这样就可以将求解复杂微分方程的过程，转换成求解
2、简单代数相量方程。在学习过程中要注意，一个相量包含模和辐角两个参数，所以需要用求解复数方程的方法，对列出的相量方程进行求解；也可以利用相量图的方法求解。这比直流电路中参数的求解复杂、困难，但是在直流电路分析中学过的各种定律和定理均适用于稳态正弦交流电路。在获得需要的参数后，利用对应关系，再将这些参数变换成相应的正弦量，获得需要的解。（一）要点1.正弦量与相量的相互对应关系有效值相量的模对应正弦量的有效值、辐角对应正弦量的初相角。幅（最大）值相量的模对应正弦量的幅值、辐角对应正弦量的初相角。在相量图上正弦量被表示成一段绕原点逆时针以角速度旋转的有向线段。正弦量的有效值或幅值对应线段的长度；初相角
3、对应有向线段与正实轴的夹角。2.稳态正弦交流电路中元件的伏安关系(1)瞬时值关系：电阻元件：；电感元件：；电容元件：理想电压源：理想电流源(2)相量关系：电阻元件：；电感元件：；电容元件：理想电压源：；理想电流源 3.简单正弦交流电路的分析 分析计算RLC串联电路的总响应及各理想元件上的响应；计算电路总功率及各元件功率。注意有功功率、无功功率、视在功率的含义及计算方法。简单正弦交流电路的分析计算常采用以下两种方法:(1)公式法：应用基尔霍夫第二定律列出结构约束方程，代入各元件的伏安关系得到求解方程。从而解出需要的各响应或各元件参数。(2)相量图法：根据各元件的电压和电流相量关系，利用平行四边形
4、法则在相量图上画出需要的相量，完成对电路的求解。注意，有时可以利用相量图作出分析，然后再应用公式计算需要的参数。4.稳态正弦交流电路中的谐振（1）串联谐振的电路特征、谐振条件、电路的实际应用。（2）RL与C并联电路谐振的电路特征、谐振条件及电路的实际应用。（二）基本要求1.掌握正弦量与相量的对应及相量计算（1）熟练掌握正弦量与相量之间的相互变换。（2）掌握相量的计算方法。包括模和辐角的计算2.重点掌握简单稳态单相正弦电路的分析方法（1）会用基尔霍夫第二定律和元件的伏安关系分别列出瞬时值求解方程和相量模型求解方程。（2）熟练掌握应用复数形式的相量计算法计算电路的各响应。包括模（有效值）、辐角（初
5、相角）的计算；也可以由给定的响应计算出电路元件的参数。（3）掌握电路和元件视在功率、有功功率、无功功率的计算。（4）会分析计算实际电感线圈与电容器并联的电路的响应，及如何应用电容器减小电路的总无功功率。3.重点掌握稳态正弦电路谐振的应用（1）会计算谐振电路的谐振频率。可根据给定的条件计算出符合谐振要求的电路元件参数。能计算出谐振时各电路元件的响应。（2）掌握串联和并联谐振电路的重要应用，及哪些场合需要应用谐振，而哪些场合需要避免出现谐振。二、逐讲讲授内容提要第5讲 2.1正弦量的三要素，2.2正弦量的相量表示法2.1正弦量的三要素1频率与周期 频率：单位时间内正弦量变化的次数；周期：正弦量完成
6、一个周期变化需要的时间；二者间具有的关系。2振幅和有效值振幅：正弦量在一个周期内最大幅值，也成最大值或幅值；有效值：一个正弦周期电流与一直流电流，分别通过同一电阻，在一个周期内消耗的电能相同，则该直流电流的量值就是相应正弦周期电流的有效值。即：则正弦量的有效值：即正弦量的有效值与振幅（最大值）之间具有：的关系。3相位、初相、相位差相位：反映正弦量随时间变化的进程，由表示。初相：当时的相位即为初相，也就是。相位差：两个同频率正弦量的初相之差。具有超前、滞后、同向、反相、正交等反映这两个正弦量位置的关系。2.2正弦量的相量表示法1复数复数有四种形式：若A为复数（为实部为虚部）是其代数表达式；是三角
7、表达式是指数表达式是极坐标表达式代数、三角、指数、极坐标形式，各种形式间可以相互转换。2相量任意正弦量都可以表示成复平面上的一段始于原点的有向线段，线段长度为正弦量的最大值或有效值；线段与实轴的夹角即为正弦量的初相角，线段以角速度逆时针旋转，即为正弦量的角频率。表示于复平面上的正弦量称为相量。相量的模可以表示正弦量的最大值或有效值，相量的辐角表示正弦量的初相角。一个正弦量对应着一个相量，一个相量也对于着一个正弦量。正弦量对应的相量也与复数一样有代数、三角、指数、极坐标四种表达式。通常用代数式进行相量的加减运算，而用极坐标式进行乘除运算，借助三角式进行二者之间的转换。也可以用相量图表示正弦量，同
8、频率的正弦量可绘制在同一相量图上。在相量图上，利用平行四边形法则可进行相量的计算。借助相量可以将同频率正弦量的微分方程转换成代数方程完成。第6讲 2.3电阻、电感、电容元件伏安关系，2.4 RLC串联电路2.3电阻、电感、电容元件伏安关系1电阻元件正弦交流电路中电阻元件的伏安关系表示为：式中相量形式的伏安关系为：，2电感元件正弦交流电路中电感元件的伏安关系表示为：，式中相量形式的伏安关系为：，,式中：3电容元件正弦交流电路中电容元件的伏安关系表示为：，式中相量形式的伏安关系为：，式中：2.4 RLC串联电路1公式法求解电路中总电流，根据基尔霍夫列出电压回路方程：有效值相量形式：2相量图 以总电
9、流为参考相量，绘制电压相量图；绘制阻抗相量图。+1+jRZXXLXC+1+j 第7讲 2.5阻抗的串联与并联，2.6 正弦交流电的功率2.5阻抗的串联与并联 1阻抗的串联 多个阻抗串联，可以将各阻抗实部（电阻部分）相加合并，虚部（电抗部分）各部分求代数和。 各阻抗电流相同，总电压等于各阻抗电压和。，总电压相量等于各阻抗电压相量和。 2阻抗的并联 多个阻抗并联的总阻抗的倒数等于各个阻抗倒数的和。 注意阻抗是复数形式，运算将比电阻并联复杂的多.阻抗并联也具有分流作用。 2.6 正弦交流电的功率1有功功率 是电路中电阻消耗的，它等于各电阻消耗的功率之和。 电路的总有功功率： 式中为总电压总电流为总电
10、压与总电流的相位差角；为各阻抗电压和电流有效值及电压与电流相位差角。2无功功率 表示电路中储能元件之间及与电源之间能量交换的规模。 总无功功率表示电路与电源之间的能量交换规模： 各阻抗与电路其它部分或电源之间的能量交换规模表示为 ，为各阻抗电压和电流有效值及电压与电流相位差角。各阻抗无功功率代数和等于总无功功率。1 视在功率 它表示电路的容量。一个电路的总视在功率定义为：总电压和总电流有效值的乘积。它与有功功率和无功功率间有的关系；或 式中称功率因数。 功率可以用功率三角形表示：+1+jPSQQLQC第8讲 2.7电路中的谐振，*2.8 非正弦周期电流电路的概念2.7电路中的谐振1串联谐振 串
11、联谐振的条件：电路与电源之间无能量交换即无功功率为零。能量交换发生在电路电抗元件之间。谐振时： 电路谐振频率：，电路阻抗：，电压与电流同相位。 电抗元件上的电压与电路品质因数有关： 品质因数： 谐振时电抗电压：，在品质因数大于1的情况下电抗元件的电压可以出现大于电源电压的情况。2并联谐振 对实际电感线圈与电容器并联电路：； 电路总阻抗 当时 谐振时 虚部为零即 谐振频率：，谐振阻抗：（最大，呈纯电阻性）*2.8 非正弦周期电流电路的概念1非正弦周期电流电路 非正弦周期电流，在满足狄里赫利条件时，可以分解为傅立叶级数，它由直流分量、基波和高次谐波组成。2有效值、平均值和平均功率 有效值： 平均值： 平均功率：
