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1、电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8 正弦交流正弦交流电路路电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8正弦交流电路正弦交流电路 教学重点教学重点 1掌握掌握电阻、阻、电感、感、电容元件的交流特性。容元件的交流特性。2掌掌握握 RLC 串串联电路路与与并并联电路路的的分分析析计算算方法，了解阻抗与阻抗角的物理意方法，了解阻抗与阻抗角的物理意义。3了了解解交交流流电路路中中有有功功功功率率、无无功功功功率率、视在在功率以及功率因数的概念。功率以及功率因数的概念。 教学教学难点点1熟熟练掌掌握握分分析析、计算算交交流流电路路电压、电流流、阻抗、阻抗角、功率等方法。阻抗、
2、阻抗角、功率等方法。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8正弦交流电路正弦交流电路8.1纯电阻阻电路路8.2纯电感感电路路8.3纯电容容电路路8.4电阻、阻、电感、感、电容的串容的串联电路路8.5交流交流电路的功率路的功率单元小元小结电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8.1纯电阻电路纯电阻电路一、一、电压、电流的瞬流的瞬时值关系关系二、二、电压、电流的有效流的有效值关系关系三、相位关系三、相位关系电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿只只含含有有电电阻阻元元件件的的交交流流电电路路称称为为纯纯电电阻阻电电路路，如如含含有有白白炽炽灯、电炉、电烙铁
3、等的电路。灯、电炉、电烙铁等的电路。一、一、电压、电流的瞬流的瞬时值关系关系 电阻阻与与电压、电流流的的瞬瞬时值之之间的的关关系系服服从从欧欧姆姆定定律律。设加加在在电阻阻 R 上上的的正正弦弦交交流流电压瞬瞬时值 u = Umsin( t)，那那么么经过该电阻的阻的电流瞬流瞬时值 其中其中 是是正正弦弦交交流流电流流的的最最大大值。这阐明明，正正弦弦交交流流电压和和电流流的的最大最大值之之间满足欧姆定律。足欧姆定律。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿二、电压、电流的有效值关系二、电压、电流的有效值关系电压、电流的有效流的有效值关系又称关系又称为大小关系。大小关系。 由由于于
4、纯纯电电阻阻电电路路中中正正弦弦交交流流电电压压和和电电流流的的最最大大值值之之间间满满足足欧欧姆姆定定律律，因因此此把把等等式式两两边边同同时时除除以以 ，即即得得到到有有效值关系，即效值关系，即这阐明明，正正弦弦交交流流电压和和电流流的的有有效效值之之间也也满足足欧欧姆姆定律。定律。 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿三、相位关系三、相位关系电阻阻两两端端的的电压 u 与与经过它它的的电流流 i 同同相相，其其波波形形图和矢量和矢量图如如图 8-1 所示。所示。图图 8-1电阻两端的电压电阻两端的电压 u 与电流与电流 i 的波形图和矢量图的波形图和矢量图 电工技术基础与
5、技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿【例例 8-1】在在纯纯电电阻阻电电路路中中，知知电电阻阻 R = 44 ，交交流流电电压压 u = 311sin(314t + 30) V，求求经经过过该该电电阻阻的的电电流流大大小小，并并写写出出电电流的解析式。流的解析式。解：解析式解：解析式 sin(314t + 30) A，大小，大小(有效值有效值)为为 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8.2纯电感电路纯电感电路一、一、电感感对交流交流电的妨碍作用的妨碍作用二、二、电感感电流与流与电压的关系的关系电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿1感抗的概念感抗的概念 反映反
6、映电感感对交流交流电流妨碍作用程度的参数称流妨碍作用程度的参数称为感抗。感抗。一、电感对交流电的妨碍作用一、电感对交流电的妨碍作用电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿纯纯电电感感电电路路中中经经过过正正弦弦交交流流电电流流的的时时候候，所所呈呈现现的的感感抗抗 XL= L=2fL 式式中中，自自感感系系数数L的的国国际单位位制制单位位是是H (亨亨)，常常用用的的单位位还有有mH (毫毫亨亨) 、 H (微微亨亨) 、 nH (纳亨亨 ) 等等，它它们与与H 的的换算关系算关系为 1 mH = 103 H，1 H = 106 H ，1 nH = 109 H。假假设线圈圈中中不不
7、含含有有导磁磁介介质，那那么么称称为空空心心电感感或或线性性电感感，线性性电感感 L 在在电路路中中是是一一常常数数，与与外外加加电压或或通通电电流无关。流无关。假假设线圈圈中中含含有有导磁磁介介质时，那那么么电感感 L 将将不不是是常常数数，而而是是与与外外加加电压或或通通电电流流有有关关的的量量，这样的的电感感称称为非非线性性电感，例如感，例如铁心心电感。感。 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿3线圈在圈在电路中的作用路中的作用用用于于“通通直直流流、阻阻交交流流的的电感感线圈圈称称为低低频扼扼流流圈圈，用用于于“通通低低频、阻阻高高频的的电感感线圈称圈称为高高频扼流圈。
8、扼流圈。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿显然，感抗与然，感抗与电阻的阻的单位一位一样，都是，都是 (欧欧)。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二、电感电流与电压的关系电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿2电感电流与电压的相位关系电感电流与电压的相位关系电感感电压比比电流流超超前前90(或或 /2)，即即电感感电流流比比电压滞滞后后 90 ，如如图 8-2 所示。所示。 图图 8-2 8-2电感电压与电流的波形图与矢量图电感电压与电流的波形图与矢量图 电工技术基础与技能演示
9、文稿电工技术基础与技能演示文稿解：解：(1) 电路中的感抗路中的感抗 XL = L = 314 0.08 25 (2) (2) (3) (3) 电感感电流流 iL iL 比比电压 uL uL 滞后滞后 90 90，那么，那么 【例例8-2】 知知一一电电感感 L = 80 mH，外外加加电电压压 uL = 50 sin(314t 65) V。试试求求：(1) 感感抗抗 XL ；(2) 电电感感中的电流中的电流 IL；(3) 电流瞬时值电流瞬时值 iL。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8.3纯电容电路纯电容电路一、一、电容容对交流交流电的妨碍作用的妨碍作用二、二、电流与流与电
10、压的关系的关系电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿一、电容对交流电的妨碍作用一、电容对交流电的妨碍作用1容抗的概念容抗的概念 反反映映电容容对交交流流电流流妨妨碍碍作作用用程程度度的的参参数数称称为容容抗抗。容容抗按下式抗按下式计算算容抗和容抗和电阻、阻、电感的感的单位一位一样，也是，也是 (欧欧)。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿2电容在容在电路中的作用路中的作用 在在电路路中中，用用于于“通通交交流流、隔隔直直流流的的电容容器器称称为隔隔直直电容容器器；用用于于“通通高高频、阻阻低低频将将高高频电流流成成分分滤除除的的电容器称容器称为高高频旁路旁路电容器
11、。容器。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿1电容容电流与流与电压的大小关系的大小关系 电容容电流与流与电压的大小关系的大小关系为二、电流与电压的关系二、电流与电压的关系电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿2.电容电流与电压的相位关系电容电流与电压的相位关系 电容容电流流比比电压超超前前 90(或或 /2)，即即电容容电压比比电流流滞滞后后 90 ，如，如图 8-3 所示。所示。图 8-3 8-3电容容电压与与电流的波形流的波形图与矢量与矢量图 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿解：解：(1) (2) (3) 电容电流比电压超前电容电流比电压超
12、前90，那么，那么【例【例8-3】知一电容】知一电容 C = 127 F，外加正弦交流电压，外加正弦交流电压。试试求求：(1) 容容抗抗 XC；(2) 电电流流大大小小 IC；(3) 电流瞬时值。电流瞬时值。电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿8.4电阻、电感、电容的串联电路电阻、电感、电容的串联电路一、一、RLC RLC 串串联电路的路的电压关系关系二、二、RLC RLC 串串联电路的阻抗路的阻抗三、三、RLC RLC 串串联电路的性路的性质四、四、RL 串串联电路与路与 RC 串串联电路路电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿一、一、RLC RLC 串联电路的
13、电压关系串联电路的电压关系由由电电阻阻、电电感感、电电容容相相串串联联构构成成的的电电路路称称为为 RLCRLC串串联电路。联电路。图图 8-4 8-4RLC RLC 串联电路串联电路 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿设设电电路路中中电电流流为为 i = Imsin( t)，那那么么根根据据 R、L、C 的根本特性可得各元件的两端电压：的根本特性可得各元件的两端电压：uR =RImsin( t)，uL=XLImsin( t 90)，uC =XCImsin( t 90)根根据据基基尔霍霍夫夫电压定定律律 (KVL) ，在在任任一一时辰辰总电压u 的瞬的瞬时值 u = uR u
14、L uC作作出出矢矢量量图，如如图 8-5 所所示示，并并得得到到各各电压之之间的的大小关系大小关系为上式又称上式又称为电压三角形关系式。三角形关系式。 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿 图图 8-5RLC 串联电路的矢量图串联电路的矢量图电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿由于由于 UR = RI，UL = XLI，UC = XCI，可得，可得令令上上式式称称为阻阻抗抗三三角角形形关关系系式式，|Z| 称称为 RLC 串串联电路路的的阻阻抗抗，其其中中 X = XL XC 称称为电抗抗。阻阻抗抗和和电抗抗的的单位均是位均是 (欧欧)。二、二、RLC RLC
15、 串联电路的阻抗串联电路的阻抗电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿阻抗三角形的关系如阻抗三角形的关系如图 8-6 所示。所示。由矢量由矢量图可以看出可以看出总电压与与电流的相位差流的相位差上式中上式中 称称为阻抗角。阻抗角。 图图 8-6 RLC 8-6 RLC 串联电路的阻抗三角形串联电路的阻抗三角形 电工技术基础与技能演示文稿电工技术基础与技能演示文稿根根据据总电压与与电流流的的相相位位差差(即即阻阻抗抗角角 )为正正、负、零零三三种情况，将种情况，将电路分路分为三种性三种性质。1. 感感性性电路路：当当 X 0 时，即即 X L X C， 0，电压 u 比比电流流i超前超前 ，称，称电路呈感性；路呈感性；2. 容容性性电路路：当当 X 0 时，即即 X L X C， 0 时，Q 0，电路路呈呈感感性性；当当 0 时，Q 2， 1 2， 1 2 。
