5-1正弦交流电1.ppt
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正弦交流电 汨罗市职业中专 黄查 二 任务描述 黑暗中手电筒的一束灯光带给我们无限的光明,今天请同学们设计好一个电路 ,使灯光给我们带来光明。(现有电源一个,一个“3V,1.5A”的小灯泡,开关一个,导线若干) 三、学习探究 任务一 探究串联电路的连接形式 检查好电路,并通电实验,观察小灯泡是否正常发光,记录结果,若灯泡不亮分析原因,并进一步解决 灯泡正常发光后,用万用表的电流档测出电路中的电流,做好记录,分析电流之间的关系,总结结论 任务四 用万用表测出电源电压,灯泡两端电压及电阻两端电压,做好记录,分析实验结果,并分析电压之间的关系 根据欧姆定律U=IR,则 U1=______,U2=________ 根据实验结论二 U=U1+U2=IR1+IR2=I(R1+R2)=IR 则R=__________ 知能应用 我们今天的实验中,用到的是9V的电源,要使“3V,0.1A”的小灯泡正常工作需要串联多大的电阻呢? 拓展延伸 有一只量程为10V的电压表,内阻Rg=20Ω.欲将其电压量程扩大到250V,我们该如何改装使其工作呢? 学习探究 电阻两端电压U2 灯泡两端电压U1 电源电压U 电压测试结果 结论二: 电路的总电压为每个电阻两端的电压 之和 任务三 探究串联电路中电压的关系 学习探究 结论三: 串联电路中的等效电阻等于各个电阻之和 任务四 探究串联电路中的电阻关系 I + - U L R? 3、平均值:取半个周期的平均值为正弦交流电的平均值。 正弦交流电平均值与最大值的关系: 正弦交流电有效值与最大值的关系: 有效值与平均值的关系: 五、正弦交流电的相位与相位差 1、相位 交流电动势 中 : 相位角是 ,也称为相位或相角; 初相位是 ,即t=0时的相位角,也叫初相或初相位 e ωt 2、相位差:两个同频率正弦量间的相位差(初相差) 最大值反映了正弦交流电的变化范围; 角频率反映了正弦交流电的变化快慢; 初相位反映了正弦交流电的起始状态。 这三个物理量可以唯一确定一个交流电,即正弦交流电的三要素。 5-2 正弦交流电的相量图表示法 ω ωt e y O O a B A b 正弦电动势 正弦交流电可用一旋转矢量来表示, 正弦交流电的矢量称为相量。 矢量长度=Em;矢量初始角= ;矢量旋转速度=ω 该矢量t时刻在纵轴上的投影等于正弦量的瞬时值e 该矢量t时刻与横轴的夹角为 相量: 表示最大值相量 表示有效值相量,相量长度为有效值 注 意: 同一相量图上的正弦交流电的频率必须相同; 同一相量图中相同单位的相量应按比例画出; 任意两个同频率正弦量的和或差可用平行四边形法则求。 一个正弦量的相量图、波形图、解析式是正弦量的几种不同的表示方法,它们有一一对应的关系,但在数学上并不相等,不能写成这样: 5-3 纯电阻电路 交流电路中如果只考虑电阻的作用,这种电路称为纯电阻电路。 在这些电路中,当外电压一定时,影响电流大小的主要因素是电阻R。 一、电流与电压的相位关系 设加在电阻两端的电压为 在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算,即: 上式表明,在正弦电压的作用下,电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦交流电流,且与加在电阻两端的电压同相位。 ωt u i p ωt 通过电阻的最大电流 在纯电阻电路中,电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。 通过电阻电流的有效值 三、功率 任一瞬间,电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积,称为电阻获取的瞬时功率,用PR表示,即: 电流和电压同相,所以P在任一瞬间的数值都大于或等于零,这说明电阻是一种耗能元件。 平均功率:电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值。也称为有功功率。 用P表示,单位是W。 例5-3 已知某白炽灯的额定参数220V/100W,其两端所加电压为 试求: 1.交流电的频率; 2.白炽灯的工作电阻; 3.白炽灯的有功功率。 解: 1.交流电的频率为 2.白炽灯的工作电阻为 3.白炽灯的有功功率为 §5-4 纯电感电路 一、电感对交流电的阻碍作用 接6V直流电源:灯泡HL1和HL2亮度相同 接6V交流电源:灯泡HL2明显变暗 电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。 感抗:电感对交流电的阻碍作用。 用XL表示,单位是Ω 与感抗的大小有关的因素: (1)线圈的自感系数越大,感抗就越大。 (2)交流电的频率越高,线圈的感抗也越大。
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