第五章交流电路.PDF

第五章 交流电路 1 第五章 交流电路 Chapter 5 Alternating Circuit (AC) §5.1 导言 Introduction §5.1.1 复习 交流电的产生 交流发电机原理 Generation of AC the principle of generator 一 [交流电与简谐交流电的概念] Concept of AC and harmonic AC 交流发电机产生的感应电动势 inductive efm 和感应电流 inductive current 是随时间作周期性变化的 称为交流 电 并且符合余弦函数的振动规律 属于简谐振动 harmonic vibration 因而又称为简谐交流电 交流发电机原理 a 单线圈发电机 (b)线圈在某时刻的位置 图 1 交流发电机原理 2 电磁学网上课件 本章撰稿人 许小亮 二 [交流发电机原理]The principle of AC generator 交流发电机是根据电磁感应原理制成的 它是动生电动势的典型例子 图中 ABCD 是一个单线圈(coil) 可以绕固定 的转轴在 N.S磁极所激发的均匀磁场中转动 为避免线圈的两根引线在转动过程中扭绞 twist 起来 线圈两端分别接在 两个与线圈一起转动的铜环上 铜环通过两个带有弹性的金属触头与外电路接通 当线圈在原动机 如水轮机 带动下 在均匀磁场中匀速转动时 AB和 CD边切割磁力线 在线圈中产生感应电动势 r ∫ ∫ =+=•×= B A B AAB vBldlvBldBv θθπξ cos)2/sin( rr ∫ ∫ =−=•×= D C D CCD vBldlvBldBv θθπξ cos)2/sin( rrr 所以 其中 l是 AB或 CD边的长度 θξξξ cos2vBCDABtotle =+= 因为 ωωθ 2 , svt == 其中 s是 BC或 DA边的长度 所以 tBStBls ωωωωξ coscos 2 2 == 其中 S = sl为线圈面积 这一结果也可从穿过线圈的磁通量的变化来考虑 当线圈处于图 1 b 位置时 磁通量为 tBSBSBS ωθπθ sinsin)2/cos( −=−=+=Φ 根据 Farady-lenz定律 dΦ tBS dt ωωξ cos=−= 关于动生电动势的本质和详细讨论 见上一章 §5.1.2 本章需要学习和掌握的问题 The key points in this chapter 一 交流电 尤其是简谐交流电的概念与特性 concepts and characters of AC and harmonic AC 第五章 交流电路 3 二 交流电路与已学过的直流电路有什么异同点 交流电路的复数解法 Complex solution of AC 针对交流电路的特点 用复数定义不同元件的阻抗 resistor 以及电源电动势 emf of electrical source 电压 voltage 和电流 current 就可将交流电路的问题转化为直流电路(DC)的方式加以解决 这就是交流电路的 复数解法 complex solution 是本章的重点 三 串联谐振与并联谐振 Resonance vibration of series circuit and parallel circuit 电阻 电感(inductor)和电容(capacitor)元件通过一定的形式串联或并联 当元件参数 elements parameters)满足某 种条件时 就可以实现电路的简谐共振(harmonic resonance) 简称 谐振 当共振产生时 电路的阻抗 电流或 电压将取极值(minimax solution) 四 交流电的功率 power of AC 交流电的功率的概念比直流功率的概念丰富得多 这是因为