电路原理讲稿(下)

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1、第八章相量法重点：1.正弦量和相量之间的关系；　　　2.正弦量的相量差和有效值的概念；　　　3.R、L、C各元件的电压、电流关系的相量形式　　　4.电路定律的相量形式及元件的电压电流关系的相量形式。难点：　　1.正弦量与相量之间的联系和区别；　　2.元件电压相量和电流相量的关系。章与其它章节的联系：　　本章是学习第9-12章的基础，必须熟练掌握相量法的解析运算。预习知识：　　1.三角函数；　　2.复数运算§8.1　　复数　　相量法是建立在用复数来表示正弦量的基础上的，因此，必须掌握复数的四种表示形式及运算规则。　　1.复

2、数的四种表示形式　　代数形式A=a+jb　　　　复数的实部和虚部分别表示为：Re[A]=a　　Im[A]=b。　　图8.1为复数在复平面的表示。　　根据图8.1得复数的三角形式：　　　　　　两种表示法的关系：　　　　或图8.1根据欧拉公式可将复数的三角形式转换为指数表示形式：　　　　　　　　　指数形式有时改写为极坐标形式：　　注意：要熟练掌握复数的四种表示形式及相互转换关系，这对复数的运算非常重要。2.复数的运算　　(1)加减运算——采用代数形式比较方便。　　若　　则　　即复数的加、减运算满足实部和实部相加减，虚部和虚部

3、相加减。　　复数的加、减运算也可以在复平面上按平行四边形法用向量的相加和相减求得，如图8.2所示。　(2)乘除运算——采用指数形式或极坐标形式比较方便。　若图8.2　　　　则　　　　即复数的乘法运算满足模相乘，辐角相加。除法运算满足模相除，辐角相减，如图8.3示。图8.3图8.4　　(3)旋转因子：　　由复数的乘除运算得任意复数A乘或除复数，相当于A逆时针或顺时针旋转一个角度θ，而模不变，如图8.4所示。故把称为旋转因子。　　当　　当　　故+j,–j,-1都可以看成旋转因子。3.复数运算定理　　定理1　　　　　　式中K为

4、实常数。　　定理2　　　定理3　若　　　　　　则　　　　例8—1，　　例8—2，§8.2　　正弦量　　1.正弦量　　电路中按正弦规律变化的电压或电流统称为正弦量，以电流为例，其瞬时值表达式为（本书采用cosine函数）：　　　　　　　　波形如图8.5所示。图8.5注意：激励和响应均为正弦量的电路称为正弦电路或交流电路。　　研究正弦电路的意义：　　（1）正弦电路在电力系统和电子技术领域占有十分重要的地位。由于：　　　1）正弦函数是周期函数，其加、减、求导、积分运算后仍是同频率的正弦函数；　　　2）正弦信号容易产生、传送和使

5、用。　　（2）正弦信号是一种基本信号，任何复杂的周期信号可以分解为按正弦规律变化的分量。因此对正弦电路的分析研究具有重要的理论价值和实际意义。2.正弦量的三要素　　（1）Im—幅值(振幅、最大值)：反映正弦量变化过程中所能达到的最大幅度。　　（2）ω—角频率：为相位变化的速度，反映正弦量变化快慢。它与周期和频率的关系为：　　　　　　　rad/s　　（3）y—初相角：反映正弦量的计时起点，常用角度表示。需要注意的是：　　1）计时起点不同，初相位不同，图8.6给出了同一个正弦量在不同计时起点下初相位的取值。　　2）一般规定初

6、相位取主值范围，即

7、y

8、≤π。　　3）如果余弦波的正最大值发生在计时起点之后，如图8.7所示，则初相位为负，如果余弦波的正最大值发生在计时起点之前，则初相位为正。　　4）对任一正弦量，初相可以任意指定，但同一电路中许多相关的正弦量只能对于同一计时起点来确定各自的相位。图8.6图8.73.相位差　　相位差是用来描述电路中两个同频正弦量之间相位关系的量。　　设　　则相位差为：　　上式表明同频正弦量之间的相位差等于初相之差，通常相位差取主值范围，即：

9、φ

10、≤π　　如果上式中φ＞0，称u超前i，或i滞u，表明u比i先达到最大值；

11、　　如图8.8（a）所示。　　如φ＜0，称i超前u，或u滞后i,表明i比u先达到最大值。　　如φ=±p，称i与u反相，如图8.8（b）所示；　　如φ=0，称i与u同相，如图8.8（c）所示。图8.8（a）（b）（c）　　需要注意的是：　　两个正弦量进行相位比较时应满足同频率、同函数、同符号，且在主值范围比较。　　4.正弦电流、电压的有效值　　周期性电流、电压的瞬时值随时间而变，为了衡量其平均效应，工程上采用有效值来表示。周期电流、电压有效值的物理意义如图8.9所示，通过比较直流电流I和交流电流i在相同时间T内流经同一电阻

12、R产生的热效应，即令：　　　　　　　　从中获得周期电流和与之相等的直流电流I之间的关系：　　这个直流量I称为周期量的有效值。有效值也称方均根值。图8.9　　同样，可定义电压有效值：　　设正弦电流　　相应的有效值为：　　因为　　所以　　即正弦电流的有效值与最大值满足关系：　　同理，可得正弦电压有效值与最大值的关系：