全套电子课件：电工基础（第二版）.ppt

知识延伸 １. 相位关系 实验说明，在正弦交流电压作用下，电容中通过的电流也是一个同频率的正弦电流，且纯电容交流电路中电流超前电压 90°。 一、 电流与电压的关系 ２. 数量关系 电容器具有 “隔直”“通交” 的特性。同时，电容器对交流也有一定的阻碍作用，电容对交流电的阻碍作用称为容抗，用 XC 表示，容抗的单位也是欧姆 (Ω) 。 容抗的计算式为 在纯电容电路中，电流与电压成正比，与容抗成反比，即 电容器的容抗随频率变化的曲线 １. 瞬时功率 纯电感线圈的瞬时功率为 二、 电路的功率 ２. 平均功率 在纯电容电路中，电容器也是时而 “吞进” 功率，时而 “吐出” 功率，因而电容器本身不消耗有功功率，在一个周期内的平均功率为零。 ３. 无功功率 与纯电感电路相类似，为了衡量电容器和电源之间的能量交换，用瞬时功率的最大值来表示其交换的规模，也称为无功功率，用 QC 来表示，它的计算公式为 无功功率 QC 的单位也是乏 (var)。 (１) 能通过仿真实验观测 RIC 串联的正弦交流电路中电流、电压的相位和数量关系。 (２) 掌握 RIC 串联电路中电压与电流的相位和数量关系。 (３) 掌握 RIC 串联电路中功率的关系。 学习目标 课题三　RIC 串联电路和谐振电路 任务 １　探究 RIC 串联电路 本任务的内容是用 EWB 进行仿真实验，观察电阻、电感和电容串联的交流电路中电压和电流的波形及其相位和数量关系。 工作任务 知识延伸 一、 电流与电压的关系 １. 相位关系 RLC 串联交流电路 (１) 当 UL UC 时，电压 超前电流 ，此时电路是电感性电路，相量图如图 a 所示。 (２) 当 UL UC 时，电流 超前电压 ，此时电路是电容性电路，相量图如图 b 所示。 (３) UL ＝ UC 时，电压 和 同相位，电路中虽然有元件 L 和 C 存在，但电路呈纯电阻性，相量图如图 c 所示。这是一种特殊情况，称为串联谐振。 RLC 串联电路的相量图 ａ) UL UC ｂ) UL UC ｃ) UL ＝ UC ２. 数量关系 电压 构成一个直角三角形，称为电压三角形。由电压三角形可求得总电压的数值为 在电压三角形的基础上稍加改造，还能得到另外两个三角形。其中，由 P、Q、S 组成的三角形称为功率三角形；由 Z、R、X 构成的三角形称为阻抗三角形。 用电压三角形和阻抗三角形都可以求出总电压与电流的相位差角 φ 的大小。 因此，φ 也被称为阻抗角。 二、 电路的功率 １. 视在功率 S 在 RLC 串联电路中，视在功率表示电源提供的总功率，即表示需要交流电源容量的大小，其定义为电压与电流有效值的乘积，即 S ＝ UI 为区别有功功率和无功功率，视在功率的单位一般用伏 ?安 ( V ? A) 。 ２. 有功功率 P 在 RLC 串联电路中，只有电阻是消耗功率的，所以 RLC 串联电路中的有功功率就是电阻上所消耗的功率，即 ３. 无功功率 Q 电路的无功功率为电感和电容上的无功功率之差，即 视在功率 S、有功功率 P、无功功率 Q 之间的关系由功率三角形可得 由功率三角形可以得到 称为功率因数。 (１) 能通过仿真实验观测 RLC 串联谐振电路中电流、 电压的相位和数量关系。 (２) 掌握 RLC 串联谐振电路中电压与电流的相位和数量关系。 (３) 掌握串联谐振的特点。 学习目标 任务 ２　探究串联谐振电路 本任务的内容是用 EWB 进行仿真实验，观察 RLC 串联谐振交流电路中电压和电流的波形和数量关系。 工作任务 知识延伸 一、 串联谐振的定义 RLC 串联的交流电路的电流与电压同相位，这种现象称为串联谐振。 发生谐振的 RLC 串联电路呈现电阻性，因此 XL ＝ XC 是串联谐振的条件，由此知 可得谐振时的频率为 二、 串联谐振的特点 (１) 当发生串联谐振时，电路的阻抗最小，且呈电阻性。 (２) 当发生串联谐振时电流最大，且与电压同相位。谐振电流为 (３) 当发生串联谐振时，电感两端的电压 UL 与电容两端的电压 UC 大小相等，方向相反，因此 由于串联谐振会在电感、电容上产生高电压，所以串联谐振又称为电压谐振。Q 值通常称为谐振电路的品质因数。 三、 串联谐振的应用 在无线电技术中，常利用谐振电路从众多的电磁波中选出人们所需要的信号，这一过程称为调谐 。 一般情况下，串联谐振电路的 Q 值越大，选频作用越好，但是如果 Q 值过大，则会造成通频带变窄，从而引起波形的失真。 电路的谐振曲线 (１) 通过仿真实验观测 RLC 并联谐振电路中电流、电压的