第6单元 单相正弦交流电路

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1、电工技术基础与技能（电气电力类）人民邮电出版社第6单元单相正弦交流电路知识目标：了解正弦交流电的概念，理解正弦交流电的三要素。掌握正弦交流电的表示法，会比较同频率正弦交流电的相位。掌握纯电阻、纯电感、纯电容电路的特点。掌握RLC串联、并联电路的特点，了解提高功率因素的意义和方法。理解串联谐振电路和并联谐振电路的概念和特点。了解照明电路配电板的组成，了解电能表、开关、保护装置等器件的外部结构、性能和用途。了解常用电光源、新型电光源及其构造和应用场合。技能目标：会应用纯电阻、纯电感、纯电容交流电路的特点分析单一元件交流电路。会应用RL

2、C串联、并联交流电路的特点分析实际交流电路，计算电路的有功功率、无功功率和视在功率。会应用电路谐振的特点分析谐振电路，计算谐振频率。会使用示波器观察交流信号波形。会安装照明电路配电板。会安装日光灯电路，能排除日光灯电路简单故障。情景导入在家里，温暖的灯光不仅给人们带来了光明，还给人们带来了温馨，如图6.1所示；在工厂，明亮的灯光也给大家带来了光明和方便，如图6.2所示。这些照明装置用的都是单相正弦交流电。炎热的夏天，电风扇为人们带来一丝凉风，如图6.3所示；电视机让大家认识外面的世界，如图6.4所示。这些电器设备用的也都是单相正弦

3、交流电。正弦交流电的基本物理量1正弦交流电的表示法2单一元件交流电路3RLC串联电路4电能的测量与节能5谐振电路6技能训练7第1节正弦交流电的基本物理量大小和方向随时间按正弦规律变化的电压与电流，称为正弦交流电，即平时所说的单相交流电，其文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“～”表示，如图6.5（a）所示。大小和方向随时间不按正弦规律变化的电压与电流，称为非正弦交流电，常见的有矩形波、三角波等，如图6.5（b）、（c）所示。一、交流电变化的范围二、交流电变化的快慢三、交流电变化的起点一、交流电变化的范围1．最大值正弦交流电的大小

4、和方向随时间按正弦规律变化，正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示正弦交流电变化的范围，称为交流电的最大值，又称振幅、幅值或峰值，Im、Um、Em。2．有效值I、U、E正弦交流电的最大值与有效值的关系为3．平均值交流电压或电流在半个周期内所有瞬时值的平均数，称为该交流电压或电流的平均值，。二、交流电变化的快慢1．周期正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，称为正弦交流电的周期，通常用字母T表示，国际单位是秒，符号为s。2．频率正弦交流电在1s内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用f表示，国际单位是赫

5、兹，符号为Hz。3．角频率正弦交流电在1s内变化的电角度，称为正弦交流电的角频率，用字母ω表示，单位是弧度/秒，符号为rad/s。角频率与周期、频率之间的关系为三、交流电变化的起点1．相位与初相位决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分，称为正弦交流电的相位，也称相角。t=0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母表示。初相位反映的是正弦交流电的计时起点。初相位的变化范围一般为-π≤≤π。2．相位差与相位关系两个交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用表示。规定相位差的范围一般为-π≤≤π。如图6.9（a）

6、所示，当＞0时，称为u1超前u2，或者说u2滞后u1；如图6.8（b）所示，当＜0时，称为u1滞后u2，或者说u2超前u1。当＝0时，称为两个交流电同相，即两个同频率交流电的相位相同，如图6.10（a）所示；当＝π时，称为两个交流电反相，即两个同频率交流电的相位相反，如图6.10（b）所示；当＝时，称为两个交流电正交，如图6.10（c）所示。第2节正弦交流电的表示法一、解析法二、图像法三、旋转矢量法一、解析法用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为解析式表示法，简称解析法。即正弦交流电的电流、电压和电动势解析式分别为二

7、、图像法用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法，简称波形图，也称图像法，如图6.11所示。几种常见正弦交流电的波形图如图6.12所示。三、旋转矢量法旋转矢量表示法是在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。旋转矢量的长度为正弦量的最大值，旋转矢量的起始位置与x轴正方向的夹角为正弦量的初相位，。在实际应用中常采用有效值矢量图。矢量用表示，如图6.15（b）所示。第3节单一元件交流电路一、纯电阻电路二、纯电感电路三、纯电容电路一、纯电阻电路纯电阻电路是只有电阻负载的交流电路，如图6.19所示。

8、1．电流与电压的关系设加在电阻R两端的交流电压为uR=URmsinωt纯电阻交流电路的电流与电压的数量关系为纯电阻交流电路的电流与电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律。纯电阻交流电路的电流与电压的相位关系为纯电阻交流电路的电流与电压同相。因此，纯电