单相交流电教案资料.doc

第2章 正弦交流电路 本章要求：1、理解正弦交流电的三要素、相位及有效值。 2、掌握正弦交流电的各种表示方法及相互之间的关系。 3、理解电路基本定律的相量形式和阻抗，并掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法。 4、掌握有功功率和功率因数的计算，了解瞬时功率、无功功率、视在功率的感念和提高功率因数的意义。 本章重点：1、正弦交流电的三要素、相位及有效值。 2、正弦交流电的各种表示方法及相互之间的关系。 3、相量法计算简单正弦交流电路的方法。 4、有功功率和功率因数的计算。 本章难点：1、用相量法计算简单正弦交流电路的方法。 2、有功功率和功率因数的计算。 教学时数：18学时 教学方法：自学+多媒体教学 教学内容： 3.1 正弦交流电基本概念 一、正弦交流电 １、交流电 －－－大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流叫做周期性交流电，简称交流电。又分正弦交流电和非正弦交流电。 ２、交流电的优越性： ①交流电可以利用变压器方便的改变电压、便于输送、分配和使用。 ②交流电动机比相同功率的直流电动机结构简单，成本低，使用维护方便。 ③可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。 二、正弦交流三要素 １、瞬时值、最大值和有效值 （1）、瞬时值 ----交流电在任意时刻的值称为在这一时刻交流电的瞬时值。交流电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母e、u、i表示。 （2）、最大值 ----最大的瞬时值，也称为幅值或峰值。交流电动势、电压和电流的最大值分别用Em、Um和Im表示。 （3）、有效值 ----若一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。交流电动势、电压和电流的有效值分别用大写字母E、U和I表示。 直流电流I通过电阻R在一个周期T内所产生的热量为 Q=I2RT 交流电流i通过电阻R在一个周期T内所产生的热量为 若交流电流为正弦交流，i=Imsinωt，则 即  这表明振幅为1A的正弦电流，在能量转换方面与0707A的直流电流的实际效果相同。 正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系： 小结： 　　１、人们常说的交流电压220V、380V指的就是有效值。 　　２、电气设备铭牌上所标的电压、电流值以及一般交流电表所测的数值也都是有效值。 　　总之，凡涉及交流电的数值，只要没有特别说明的均指有效值。 ２、周期、频率、角频率 （ 1）、周期- ---交流电变化一次所需的时间，用符号T表示，单位是s 。 （2）、频率 ----交流电每秒变化的次数，用符号f表示，单位是Hz ，简称赫。 （3）、角频率 ----交流电变化一周也可用 弧度来记量，交流电每秒所变化的角度（电角度）叫做交流电的角频率，用符号ω表示， 单位是rad /s。 ３、相位、初相位和相位差 （1）、相位 ----（ ω t+φ）叫做正弦交流电的相位或相位角。 （ 2）、初相位φ -----是t=0时的相位，简称初相。初相确定了正弦量在计时起点的瞬时值。 　　 一般规定，初相｜φ｜不超过π弧度。若零点在计时起点之左，则初相为正；若零点在计时起点之右，则初相为负。 （3）、相位差 ----两个同频率交流电的相位之差。 ４、正弦交流电的三要素： 有效值（或最大值）、频率（或周期、角频率）和初相是表征正弦交流电的三个重要物理量，通常把它们称为正弦交流电的三要素。 二、同频率正弦量的相位差 ----根据相位差可确定两个交流电的相位关系，有超前、滞后、同相、反相、正交。 例、已知正弦交流电压 试求：（1）最大值和有效值；（2）角频率、频率和周期；（34）t=0和t=0.01s时电压瞬时值。 问题与讨论： 1、正弦量的最大值和有效值是否随时间变化?它们的大小与频率、相位有没有关系? 答：正弦量的最大值和有效值不随时间变化。它们的大小与频率、相位没有关系。 2、交流电的有效值就是它的均方根值，在什么条件下它的幅值与有效值之比是 答：当交流电按正弦规律变化时，它的幅值与有效值之比是 3、将通常在交流电路中使用的220V、100W白炽灯接在220V的直流电源上，试问发光亮度是否相同？ 答：由于交流电压的有效值是220V，等于直流电源的电压220V，根据有效值的定义，可知发光亮度相同。 3.2 正弦量的相量表示