周绍敏《电工技术基础与技能》PPT——7 初识正弦交流电.ppt

7　初识正弦交流电 7　初识正弦交流电 7.1　正弦交流电的产生 一、正弦交流电的产生 二、正弦交流电 7.2　表征正弦交流电的物理量 一、周期与频率 二、有效值 三、相位和相位差 7.3　正弦交流电的表示法 一、解析式表示法 二、波形图表示法 三、矢量图表示法 单元小结 一、正弦交流电的主要参数 二、交流电的表示法 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 高等教育出版社 Higher Education Press 《电工技术基础与技能》演示文稿 7 初识正弦交流电 　　教学重点 　　1．了解正弦交流电的产生。 　　2．掌握表征正弦交流电的三要素：振幅、角频率、初相位。 　　3．理解交流电的周期、频率、有效值、相位与相位差等概念。 　　4．掌握正弦交流电流、电压的表示法(解析式、波形图、矢量图等)。 　　教学难点 　　1. 理解相位差的概念。 　　2. 掌握正弦量的矢量图。 7.1　正弦交流电的产生 7.2　表征正弦交流电的物理量 7.3　正弦交流电的表示法 单元小结 一、正弦交流电的产生 二、正弦交流电 　　如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电流称为交流电。 　　大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势称为正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻 t 的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示，即 i ( t ) = Imsin(? t ? ?i 0) u ( t ) = Umsin(? t ? ?u0) e ( t ) = Emsin(? t ? ?e0) i ( t ) = Imsin(? t ? ?i0) u ( t ) = Umsin(? t ? ?u0) e ( t ) = Emsin(? t ? ?e0) 式中，Im、Um、Em 分别称为交流电流、电压、电动势的振幅(也称为峰值或最大值)，电流的单位为A (安)，电压和电动势的单位为 V(伏)；? 称为交流电的角频率，单位为rad/s (弧度/秒)，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；?i0、?u0、?e0 分别称为电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为 rad（弧度） 或? (度)，它表示初始时刻(t = 0 时)正弦交流电所处的电角度。 振幅、角频率、初相这三个参数称为正弦交流电的三要素。任何正弦量都具备三要素。 一、周期与频率 二、有效值 三、相位和相位差 　　1．周期 　　正弦交流电完成一次循环变化所用的时间称为周期，用字母 T 表示，单位为s（秒） 。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 2．频率 ? = 2? f 交流电周期的倒数称为频率(用符号 f 表示)，即 　　它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率(快慢)。频率的国际单位制是Hz (赫) 。角频率与频率之间的关系为 　　在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值——有效值，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能(热效应)。 　　设正弦交流电流 i( t ) 在一个周期 T 时间内，使一电阻R 消耗的电能为 WR ，另有一相应的直流电流 I 在时间 T 内也使该电阻 R 消耗相同的电能，即 WR = I2RT 。 就平均对电阻作功的能力来说，这两个电流(i 与 I)是等效的，则该直流电流 I 的数值可以表示交流电流 i(t) 的大小，于是把这一特定的数值 I 称为交流电流的有效值。理论与实验均可证明，正弦交流电流 i 的有效值 I 等于其振幅(最大值)Im 的 0.707 倍，即 正弦交流电压的有效值 正弦交流电动势的有效值 　　例如正弦交流电流 i = 2sin(? t－30?) A 的有效值 I = 2×0.707 A= 1.414 A，如果通过 R = 10 ? 的电阻时，在一秒时间内电阻消耗的电能(又称为平均功率)为 P = I2R = 20 W，即与 I = 1.414 A 的直流电流通过该电阻时产生相同的电功率。 　　我国工业和民用交流电源的有效值为 220 V，频率为50 Hz，因而通常将这一交流电压简称为工频电压。 　　因为正弦交流电的有效值与最大值(振幅值)之间有确定的比例系数，所以有效值、频率、初相这