[物理]三、交流电路.ppt

　　 由公式P=UIcosΦ知道，如果cosΦ很少，即使电流和电压都已达到额定值，有功功率还是很小，供电设备的利用率就很低。 为充分利用供电设备的容量，须提高电路的功率因数。如何来提高电路的功率因数呢?可以在电路中加接适当的电容器。 　　如果每盏日光灯都加接上电容器，就可以提高整个电路的功率因数。从而提高供电设备的利用率。 我国规定，工厂用电的功率因数不得低于0.85(即Φ不大于32°)。在变电所或工厂的配电室里常装有电容器，并联在电路中，就是为了提高电路的功率因数。日光灯电路中的电容(在起动器中)显然也是为了提高电路的功率因数而设计并制造进去的，并无其它作用。 * 第三章 交流电路 交流是指大小和方向随时间周期性变化的电流。从交流的波形来看，可分为正弦波交流和非正弦波交流两大类。 家庭用的荧光灯和电冰箱等电器产品所用的电源是正弦波交流，而电视接收机和计算机中的信号是形成各种波形的非正弦波交流。 另外，正弦波交流分为单相和多相交流。供给各家庭的电源是单相交流电，从发电厂向变电所送电用的交流和工厂动力用的交流是三相交流。 本章主要内容： 大小和方向随时间而变 交流电流的有效值和平均值 交流电路中的电阻、电感、电容 三相交流电源 3.1 大小和方向随时间而变 正弦波电压波形，家庭、工厂等地用这种波形 锯齿波电压，电视接收机、显像管的偏转电流利用这种波形 方波电压，计算机中 的信号利用这种波形 使导体在永久磁铁磁极间作旋转运动时，导体切割磁力线感生出电动势。 导体不切割磁力线时，导体中电动势为零。电动势的方向根据磁极的极性和导体的旋转 (a) (b) 正弦波交流的瞬时值 方向而定， 图 (b) 示出了产生电动势的状态，随着导体的旋转，电压按正弦波波形变化。 某时刻电压的大小称为瞬时值。电压的函数表达式为：U (t) =Umsinωt，Um为最大值。 日本家庭用电源为141.4V，我国家庭用电源为220V（有效值)。 交流量每秒钟完成循环的次数叫做频率(frequency)，用?表示。频率的单位为赫兹，简称赫，用符号Ｈz表示。交流量1s内完成1个循环，其频率为1Ｈz。家庭用的电源频率日本为50或60Ｈz，我国是50Ｈz 。 电压振荡一个循环所需的时间称为周期，用T来表示。频率?和周期T之间存在下列的关系式： ? =1/T。 人能听到的声音频率是20~20KＨz ，AM中波无线电波为535~1605KＨz ，VHF电视频道为90~222MＨz。 循环一周的角度用度表示为360 °，若用弧度表示为2p，在1S内完成 ? 周用弧度表示为2 p ? ，这称为角速度或角频率，用 w来表示。 正弦交流的相位和相位差 发电机导体旋转开始时的位置如下图 (a) 所示，处于某角度θ1 或θ2时，导体中感应的电压如图所示。两种情况的电压瞬时值为： (a) 发电机 (b) 有初相位的正弦波交流 以U1＝Umsin(ωt＋q1)与U2＝Umsin(ωt － q 2) q1 、q2为相位角， 相位差 为： q12＝(ωt＋ q1)－(ωt － q2)＝ q1 ＋ q2 ( 规定其绝对值不超过180o ) q12＝0 这两个正弦量为同相； q12＝π 这两个正弦量为反相； q12＝90o 这两个正弦量为正交； q12 0 U1超前U2 ； q12 0 U1滞后U2。 3.2 交流电流的有效值和平均值 正弦波交流的有效值 交流电压的大小随时间而变化，为了对其大小用一个不变的量表示而采用有效值。 把和直流电压有相同作用的交流电压称为该交流的有效值。 电阻R[Ω]有直流电流I[A]通过t[s]时的发热量为I2Rt。 电阻R[Ω]中有交流电流i=Imsinωt[A]通过t[s]时的发热量为i2Rt。 因此，根据图求出i2的平均值，i2的最大值为Im2,而其平均值为Im2 /2。所以其平方根为电流的有效值。 有效值的计算步骤为平方平均后再