电工基础 教学课件 作者 边长禄 4.ppt

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1、单相正弦交流电的产生与描述项目1直流量的测量项目3项目2电阻的复杂电路模块四正弦交流电路项目一单相正弦交流电的产生与描述任务一了解交流电的产生活动1认识交流电的概念大小和方向随时间按正弦规律周期性变化的电流、电压和电动势称作正弦交流电，简称交流电。图4－11正弦交流电压波形图电流、电压或电动势在某一时刻的大小称作瞬时值，若用横轴作时间轴，电流、电压或电动势的大小做纵轴，将各个时刻对应的瞬时值连接起来所得到的曲线，称作波形图或波形曲线，简称波形。如图4－11所示。活动2了解交流电的产生过程在电力系统中，交流电是由交流发电机产生的；在信号系统中，交流电是由振荡电路产生的。交流发电机

2、的模型如图4－3所示，它由静止部分和转动部分组成。图4－3交流发电机的模型在磁感应强度为B的磁场中，转动的线圈在时刻t的感应电动势为若，将不同时刻对应的感应电动势用e表示，则任务二交流电的物理量活动1描述交流电特征的物理量1.瞬时值与最大值交流电流、电压和电动势的瞬时值分别用符号i、u和e表示。交流电流、交流电压和交流电动势的最大值分别用符号Im、Um和Em表示。2.周期、频率交流电变化一次所用的时间称作周期，用符号T表示，周期的单位是s（秒），常用单位有ms（毫秒）、μs（微秒）和ns（纳秒）等。交流电每秒变化的次数称作频率，用符号f表示。频率的单位是Hz（赫兹），当频率较高

3、时，常用单位有kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）等。当周期用s作单位，频率用Hz作单位时，频率和周期有互为倒数的关系，即或3.机械角度与电角度物体绕某一转轴旋转一周所经历的角度定义为360°，这样的角度称作机械角度。交流电变化一次所经历的角度定义为360°，这样的角度称作电角度。电角度与机械角度的关系是：电角度为磁极对数p与机械角度的乘积4.相位与初相位交流电在某一时刻对应的电角度称作相位角，简称相位。t=0的时刻，即开始时刻交流电所对应的相位，称作初相位，简称初相。初相表示交流电的初始状态，它的单位是°（度）或rad（弧度）。角频率ω与周期T的关系为角频率与频率的

4、关系为ω=2πf6.交流电的三要素最大值、角频率和初相称交流电的三要素交流电不仅大小和方向在变化，它的相位也在随时间的变化而变化。交流电每秒变化的相位称作角频率，用符号ω表示，单位为rad/s（弧度每秒）。5.角频率活动2实际中使用交流电的量值1.交流电的有效值在同一个电阻上，通电时间相同，若交流电产生的热量与直流电产生热量相同，我们就把直流电的大小称作交流电的有效值。有效值是根据交流电的热效应与直流电的热效应等效的原理确定的。交流电最大值是有效值的倍2.交流电的平均值交流电半个周期所有瞬时值的平均值称作交流电的平均值。交流电流、交流电压和交流电动势的平均值分别用符号，Iav、

5、Uav和Eav表示。交流电平均值与最大值的关系是任务三熟悉交流电的描述方法活动1用数学表达式描述交流电交流电流的数学表达式为：i=Imsin（ωt＋0）A；交流电压的数学表达式为：u=Umsin（ωt＋0）V；交流电动势的数学表达式为：e=Emsin（ωt＋0）V。用数学表达式描述交流电，要清楚交流电的三要素，即交流电的最大值、角频率和初相位，其方法如下：【例4－1】正弦交流电压u=220sin（314t－30°）V，此交流电压的频率是多少?周期是多少?用电压表测量这个交流电压，读数是多少?在t=0.005s时电压的瞬时值是多少?仪表测量的是交流电的有效值，根据U=0.707U

6、m，得电压表的读数为U=0.707×220V=155.5V。将t=0.005s代入u=220sin（314t－30°）V得对应时刻电压的瞬时值为：u=220sin（314×0.005－30°）V=220sin（0.5π－30°）V=190.5V解：从该交流电压的数学表达式中可知，Um=220V，ω=314rad/s,得根据根据ω=2πf得0=－30°。活动2用波形图描述交流电交流电随时间变化的图线称作波形图。根据交流电的数学表达式画出交流电的波形图的方法和步骤如图4－10所示，首先选取坐标，用横轴作时间轴或交流电的电角度轴，用纵轴作交流电电量的瞬时值轴。图4－10用数学表达式画

7、出交流电路图【例4－2】选择示波器的t/div=5ms/div，V/div=10V/div，得到的波形如图4－11所示，从波形图中确定该交流电压三要素并写出该交流电压的数学表达式。解：从示波器的荧光屏上可以看出，交流电压两个波峰之间所占的格为4.5div，故交流电压的最大值为从示波器的荧光屏上可以看出，交流电压1个周期所占的格为4div，故交流电压的周期为T＝At/div=4×5ms=20ms=0.02s交流电压的频率为因为交流电压的初始值（t=0的瞬时值）所占格数为1.7div，故电压初始