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1、第3章 正弦交流电路,【情景导入】 星期天，米其去看望住在乡下的奶奶。奶奶告诉米其：家里的日光灯不怎么好，时常出些问题。米其心想：我能不能帮助修理一下呢？于是好学的米其就开始研究日光灯电路，并琢磨其故障维修办法。,显示部分 电源开关 辉度旋钮 聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮 标尺亮度旋钮,X轴系统 t/div微调开关 扩展拉10开关内外开关 AC、AC(H)、DC开关 高频、触发、自动开关,Y轴系统 显示方式选择开关 极性拉YA 开关 内触发拉YB 开关 V/div微调开关,3.1 认识交流电,3.1.1 正确使用示波器,示波器使用前的检查 外观将查 检查面板上各旋钮、开关有无损坏，转动是否正常，保险
2、丝是否完整。 将电源插头接至“220V,50HZ”电源，打开电源开关，指示灯亮 将“V/div微调开关”置于20V/div，“内外开关”置于“外”，辉度旋钮顺时针旋至2/3处，在屏幕上应能看到一个光点。 调节“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮使光点最圆最小。,3.1.2 用示波器观察交流信号,正弦交流电的三要素,反映交流电大小（幅度）的物理量：最大值、有效值、瞬时值,反映交流电变化快慢的物理量:T、f、,用以比较交流电变化步调的物理量 ：相位、初相位,读出交流电压的最大值UmnV/divAdiv = V nY轴灵敏度 A正弦信号幅值位置对应的分格数（如图2.6）,读出上述交流电压的周期T=t/divm
3、div = s tX轴的灵敏度（每小格代表的扫描时间） m一个正弦波对应的X轴分格（如图2.6） 计算：频率f1/T Hz,在YA、 YB 两个端子同时输入两个同频率的正弦交流信号，同时将“内触发拉YB ”开关拉出，保证两输出信号波形的稳定（如图2.7），测读二者的相位差12 Bdiv =,交流电的三要素幅度、频率、相位 有效值、最大值、瞬时值均可表示交流电的幅度，但代表的含义不同，三者用不同的符号表示： 有效值大写字母，U、I 最大值大写字母加下标m，Um Im 瞬时值小写字母，u，i 有效值与最大值的关系：,同相与反相 同相两个同频率的正弦交流信号的相位差为零，二者变化步调一致 反相两个同
4、频率的正弦交流信号的相位差为180，二者变化步调相反,3.1.3 用交流电流表电压表测量交流信号,交流电流表是用来测量交流电流的仪表，其使用方法与直流电流表基本相同，所不同之处是不必考虑电流表串联接入电路时的电流表极性，此外对于高电压或大电流电路，不能直接将交流电流表串入电路，而必须通过电流互感器进行测量。 交流电压表是用来测量交流电压的仪表，其使用方法与直流电压表基本相同。不同之处在于电压表并接到电路两端时不必考虑电压表极性，对于高压电路也不能直接将电压表并接到电路两端，而必须通过电压互感器间接进行测量。,3.1.4 用钳形电流表测量交流电流,钳形电流表是一种在不断开电路的情况下就能测量交流
5、电流的专用电流表。通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断后才能将电流表接入进行测量，这很麻烦，有时正常运行的用电器电路也不允许这样做，此时，使用钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下测量电流,使用钳形电流表测量交流电流,3.2 认识单一参数正弦交流电路的规律,电容器的结构两个相互靠近而又彼此绝缘的导体。最简单的电容器是由两块相互平行、彼此靠近但中间填充绝缘介质的金属板组成。,电容器的参数： 1、容量（简称电容）：C=Q/U，单位：法拉（F） Q电容器极板上的电荷量（库仑） U电容器两个极板之间的电压（伏特） 2、额定电压（电容器的耐压）电容器能保持两极板之间处于绝缘状态而所能加
6、的最大电压。,3.2.1 认识电容,s两极板正对的面积（） d两极板间的距离（m） 两极板间绝缘介质的介电常数（F/m） C两极板间的电容量（F）,C=,平行板电容器,验证电容器的性质,实验,现象,结论,在开关合上的瞬间，电流表指针缓慢地转过一个角度，然后又慢慢回到零刻度处,在电路接通瞬间，电路中有短暂电流（充电电流），而在稳定后，电路中则没有电流，说明电容对直流电不导通,电流表指针从一开始就偏转到一个位置并保持稳定表明对于交流电，电容器能导通,对于交流电，电容器能导通， 通高频，阻低频,随着交流信号频率的升高，电流表指针偏转角度增大,用万用表判别电容器的好坏,将万用表的转换开关拨至欧姆档，将
7、两表笔分别搭接电容器的两管脚（对于电解电容，要注意黑表笔搭接“”极，红表笔搭接“”极），观察指针偏转情况,指针先有一定的偏转，然后又快速地回到表盘最左端说明电容器性能正常 指针偏转一定角度后停于表盘中间某一位置说明电容器漏电，绝缘性能差（所指示电阻为漏电电阻） 指针偏转到零欧姆处（表盘最右端）电容器内部短路,电感是一种储存磁场能的元件。主要形式是线圈，分两类，即：空芯线圈（线圈中无铁芯）和铁芯线圈（线圈中有铁芯） 电感元件的电路符号 L 电感元件的主要参数电感量（简称电感）L，单位：亨利（H）,简称亨,3.2.2 认识电感,验证电感线圈的性质,实验,电流表指针迅速偏转，而又马上回零，熔断器马上
8、熔断。,电路中电流很大，反映电感线圈对于直流的电阻很小（几乎为零）（通直流）。,电流表指针偏转到某一位置，熔断器未断,电感线圈对交流具有一定的阻碍作用（阻交流）。,现象,结论,交流信号频率越高，电感对交流信号的阻碍作用越大,电感的性质 通直流阻交流，通低频阻高频。 电感对电流的阻碍作用感抗XLL2fL，单位：欧姆,用万用表检查电感线圈 将万用表置于R1欧姆档，红、黑表笔分别搭接电感线圈的两端，观察万用表指针偏转情况。,指针偏转至至表盘最右端，阻值为零说明电感线圈内部短路。 指针未动，阻值为无穷大电感内部开路。 指针偏转至中间某一位置，有一定电阻说明电感线圈正常。,验证纯电阻电路电流电压位相关系
9、,电流表和电压表指针同时由左向右偏转，再同时由右向左偏转,保持输出信号幅度不变，改变信号发生器的输出信号频率，观察电流表和电压表的变化情况。可以看到，电流表和电压表指针没有变化,纯电阻电路中电流和电压变化步调一致，二者同相，且不受信号频率影响,3.2.3 认识单一参数正弦交流电路规律,验证纯电容电路电流电压位相关系,纯电容电路中，电流超前电压,验证纯电感电路电流电压位相关系,纯电感电路中，电压超前电流,安装日光灯电路,日光灯的工作原理,3.3 认识RL串联电路的规律,3.3.1 安装日光灯电路,3.3.2 测算日光灯电路的功率,RL交流电路规律,电压关系电压三角形,阻抗关系阻抗三角形,功率关系功率三角形,3.3.3 测算功率因数，提高电源利用率,电源输出功率的利用率,衡量交流电源在电路中的利用率的参数功率因数 cos,功率因数小于1的原因交流电路中存在电感、电容等储能元件,提高功率因数的意义： 1、提高供电设备的容量利用率 2、减小输电线路的损耗,提高日光灯电路的功率因数,在电感性负载两端并联适当容量的电容,如何提高功率因数,*3.3.4 谐振现象与RLC选频器,谐振现象,串联谐振条件 串联谐振的特点 串联谐振的应用,3.3.5 安装日光灯单相电度表电路,
