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1、第四章 正弦交流电路第一节 正弦交流电的 基本概念第二节 旋转矢量第三节 纯电阻电路 电压、电流随时间按正弦规律变化的电流，叫做正弦交电压、电流随时间按正弦规律变化的电流，叫做正弦交流电。本章主要介绍正弦交流电的产生、正弦交流电的三要流电。本章主要介绍正弦交流电的产生、正弦交流电的三要素、表征正弦交流电路特征的物理量、正弦交流电的表示方素、表征正弦交流电路特征的物理量、正弦交流电的表示方法、简单正弦交流电路的计算、谐振电路及其应用。法、简单正弦交流电路的计算、谐振电路及其应用。第四节 纯电感电路第七节 RC串联电路第八节 RLC串联电路第九节 串联谐振电路第五节 纯电容电路第十节 实际线圈与电
2、容 并联电路第六节 RL串联电路第十一节 并联谐振电路第十二节 提高功率因数 的意义和方法图图5-2 几种常见交流电的电流波形图几种常见交流电的电流波形图正弦交流电路导论 在直流电路中，电流、电压的方向都不随时间变化。在直流电路中，电流、电压的方向都不随时间变化。如图如图51所示。所示。 在交流电路中，电流、电压的大小和方向随时间做周在交流电路中，电流、电压的大小和方向随时间做周期变化，且在一个周期内平均值为零，这样的电流、电期变化，且在一个周期内平均值为零，这样的电流、电压叫做脚边电流、交变电压，统称为交流电。如图压叫做脚边电流、交变电压，统称为交流电。如图5-2所所示。示。图5-1 直流电
3、流正弦交流电路导论 学习交流电，不但要注意它与直流电的共同点，而且学习交流电，不但要注意它与直流电的共同点，而且要注意两者之间的区别，要加深对交流电特性的理解，千要注意两者之间的区别，要加深对交流电特性的理解，千万不要轻易地把直流电路中的规律套用到交流电路中去。万不要轻易地把直流电路中的规律套用到交流电路中去。注意注意： 在交流电路中，在交流电路中，随时间变化的量用小写字母随时间变化的量用小写字母表示，如表示，如随时间变化的电流、电压、电动势和功率的瞬时值，分别随时间变化的电流、电压、电动势和功率的瞬时值，分别用用i、u、e、p表示；不随时间变化的量用大写字母表示，表示；不随时间变化的量用大写
4、字母表示，如电流、电压、电动势的有效值和平均功率分别用大写字如电流、电压、电动势的有效值和平均功率分别用大写字母母I、U、E、P表示。表示。4-1 正弦交流电的基本概念一、交流电的产生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，并并且且在一个周期内的平均值为零的电流称为在一个周期内的平均值为零的电流称为交流电交流电。 根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，研研制制出出了了交交流流发发电电机机。如如图所示，为最简单的交流发电机的模型示意图。图所示，为最简单的交流发电机的模型示意图。如如图图所所示示的的交交流流发发电电机机所所产产生生的的电电动动势势，
5、按按正正弦弦规规律律变变化。化。二、正弦交流电的周期、频率和角频率 交流电完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。也就是交流电完成一次周期性变化所用的时间，叫做周期。也就是线圈匀速转动一周所用的是时间。用线圈匀速转动一周所用的是时间。用T表示，单位是表示，单位是s（秒）。秒）。 1 1、周期、周期图图5-4 正弦交流电的周期正弦交流电的周期 显然正弦交流电流或电压相邻的两个最大值(或相邻的两个最小值)之间的时间间隔即为周期，由三角函数知识可知二、正弦交流电的周期、频率和角频率2频率频率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
6、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制是：赫兹位制是：赫兹( (Hz) ) 。1 kHz = 103 Hz；1mHz = 106 Hz经常用的频率单位还有千赫经常用的频率单位还有千赫 ( (kHz) 、兆赫、兆赫 ( (MHz) )二、正弦交流电的周期、频率和角频率3角频率角频率 在在交交流流电电解解析析式式中中，是是单单位位时时间间内内角角度度的的变变化化量量，叫做角频率。角频率与频率的关系为叫做角频率。角频率与频率的关系为与与频频率率类类
7、似似，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) )。角频率的国际单位制是：弧度每秒角频率的国际单位制是：弧度每秒( (rad/srad/s) ) 。三、相位和相位差任意一个正弦量任意一个正弦量 y = Asin( ( t 0 ) )的的相位相位为为( ( t 0 ) ).相位反映的是相位反映的是 t 时刻线圈平面与中性面的夹角时刻线圈平面与中性面的夹角. 相相位位是是一一个个随随时时间间变变化化的的量量。当当t=0时时，相相位位，叫叫做做初初相相位（简称初相），
8、它反映了正弦交流电起始时刻的状态。位（简称初相），它反映了正弦交流电起始时刻的状态。 相位的意义：相位的意义：相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量，它不仅取决于瞬时值的大小和方向，还能表示正的物理量，它不仅取决于瞬时值的大小和方向，还能表示正弦交流电的变化趋势。弦交流电的变化趋势。1相位相位注注意意：初初相相的的大大小小和和时时间间起起点点的的选选择择有有关关，习习惯惯上上初初相相用绝对值小于用绝对值小于的角表示。，的角表示。，三、相位和相位差并规定并规定| | 180 或或| | 那那么么，第第一一个个正正弦弦量量的的初初相相为为 01 ，第第
9、二二个个正正弦弦量量的的初初相为相为 02 ，则这两个正弦量的，则这两个正弦量的相位差相位差为为 = 01 022相位差相位差 设有两个同频率的正弦交流电流设有两个同频率的正弦交流电流2相位差相位差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 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( (或或超前超前) ) ,如图如图 5-6(a) ；( (2) )当当 XL 时时，即即X 0， 0，即即总总电电压压 u 比电流比电流 i 超前超前 ，称电路呈，称电路呈感性感性； 2容容性性电电路路：当当X C XL 时时，即即 X 0 ，
10、1 的条件。的条件。 三、串联谐振电路的选择性和通频带 电电路路的的品品质质因因数数Q值值的的大大小小是是标标志志谐谐振振回回路路质质量量优优劣劣的的重重要要指指标，它对谐振曲线（电流对频率变化的曲线）有很大的影响。标，它对谐振曲线（电流对频率变化的曲线）有很大的影响。 1、串联谐振电路的选择性 Q值值越越高高，曲曲线线越越尖尖锐锐，电电路路的的选选择择性性越越好好；Q值值越越低低，曲曲线线越越平平坦坦，电电路路的的选选择择性性越差。越差。 在在无无线线电电广广播播通通信信技技术术中中，常常常常应应用用谐谐振振电电路路，从从许许多多不不同同频频率率的的信信号号中中，选选出所需要的信号出所需要的信号。三、串联谐振电路的选择性和通频带2、串联谐振电路的通频带在在实实际际应应用用中中，规规定定把把电电流流 I 范范围围在在( (0.7071I0 I 2， 1 2 。
