周紹敏電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能初識正弦交流電

1、高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件17 初識正弦交流電初識正弦交流電高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件27初識正弦交流電初識正弦交流電教學重點教學重點1了解正弦交流電的產(chǎn)生。了解正弦交流電的產(chǎn)生。2掌握表征正弦交流電的三要素：振幅、角頻率、初相掌握表征正弦交流電的三要素：

2、振幅、角頻率、初相位。位。3理解交流電的周期、頻率、有效值、相位與相位差等理解交流電的周期、頻率、有效值、相位與相位差等概念。概念。4掌握正弦交流電流、電壓的表示法掌握正弦交流電流、電壓的表示法( (解析式、波形圖、解析式、波形圖、矢量圖等矢量圖等) )。教學難點教學難點1. 理解相位差的概念。理解相位差的概念。2. 掌握正弦量的矢量圖。掌握正弦量的矢量圖。 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件37初識正弦交流電初識正弦交流電7.17

3、.1正弦交流電的產(chǎn)生正弦交流電的產(chǎn)生7.27.2表征正弦交流電的物理量表征正弦交流電的物理量7.37.3正弦交流電的表示法正弦交流電的表示法單元小結(jié)單元小結(jié)高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件47.17.1正弦交流電的產(chǎn)生正弦交流電的產(chǎn)生一、正弦交流電的產(chǎn)生一、正弦交流電的產(chǎn)生二、正弦交流電二、正弦交流電高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Pr

4、ess電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件5如果電流的大小及方向都隨時間做周期性變化，并且如果電流的大小及方向都隨時間做周期性變化，并且在一個周期內(nèi)的平均值為零的電流稱為在一個周期內(nèi)的平均值為零的電流稱為交流電交流電。 一、正弦交流電的產(chǎn)生一、正弦交流電的產(chǎn)生高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件6二、正弦交流電二、正弦交流電大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律做周期性變化

5、的電流、電壓、電動勢稱為電壓、電動勢稱為正弦交流電流、電壓、電動勢正弦交流電流、電壓、電動勢，在某一，在某一時刻時刻 t 的瞬時值可用三角函數(shù)式的瞬時值可用三角函數(shù)式( (解析式解析式) )來表示，即來表示，即 i ( t ) = Imsin( t i 0)u ( t ) = Umsin( t u0)e ( t ) = Emsin( t e0)高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件7i ( t ) = Imsin( t i0)u ( t

6、 ) = Umsin( t u0)e ( t ) = Emsin( t e0)式中，式中，Im、Um、Em 分別稱為交流電流、電壓、電動勢的分別稱為交流電流、電壓、電動勢的振幅振幅( (也稱為峰值或最大值也稱為峰值或最大值) )，電流的單位為，電流的單位為A ( (安安) )，電壓和電動勢，電壓和電動勢的單位為的單位為 V( (伏伏) )； 稱為交流電的稱為交流電的角頻率角頻率，單位為，單位為rad/s ( (弧度弧度/秒秒) )，它表征正弦交流電流每秒內(nèi)變化的電角度；，它表征正弦交流電流每秒內(nèi)變化的電角度； i0、 u0、 e0 分別稱為電流、電壓、電動勢的分別稱為電流、電壓、電動勢的初相位

7、初相位或或初相初相，單位為，單位為 rad（弧度）（弧度） 或或 ( (度度) )，它表示初始時刻，它表示初始時刻( (t = 0 時時) )正弦交流電所處正弦交流電所處的電角度。的電角度。 振幅、角頻率、初相這三個參數(shù)稱為正弦交流電的振幅、角頻率、初相這三個參數(shù)稱為正弦交流電的三要素三要素。任何正弦量都具備三要素。任何正弦量都具備三要素。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件87.27.2表征正弦交流電的物理量表征正弦交流電的物理量一

8、、周期與頻率一、周期與頻率二、有效值二、有效值三、相位和相位差三、相位和相位差高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件91周期周期正弦交流電完成一次循環(huán)變化所用的時間稱為正弦交流電完成一次循環(huán)變化所用的時間稱為周期周期，用，用字母字母 T 表示，單位為表示，單位為s（秒）（秒） 。顯然正弦交流電流或電壓相。顯然正弦交流電流或電壓相鄰的兩個最大值鄰的兩個最大值( (或相鄰的兩個最小值或相鄰的兩個最小值) )之間的時間間隔即為之間的時間間隔即

9、為周期，由三角函數(shù)知識可知周期，由三角函數(shù)知識可知 2 T一、周期與頻率一、周期與頻率高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件102頻率頻率 = 2 f交流電周期的倒數(shù)稱為交流電周期的倒數(shù)稱為頻率頻率( (用符號用符號 f 表示表示) )，即，即Tf1 它表示正弦交流電流在單位時間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的它表示正弦交流電流在單位時間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的次數(shù)，即表征交流電交替變化的次數(shù)，即表征交流電交替變化的速率速率( (快慢快慢) )。頻率的

10、國際單。頻率的國際單位制是位制是Hz ( (赫赫) ) 。角頻率與頻率之間的關(guān)系為。角頻率與頻率之間的關(guān)系為 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件11在電工技術(shù)中，有時并不需要知道交流電的瞬時值，而在電工技術(shù)中，有時并不需要知道交流電的瞬時值，而規(guī)定一個能夠表征其大小的特定值規(guī)定一個能夠表征其大小的特定值有效值有效值，其依據(jù)是交，其依據(jù)是交流電流和直流電流通過電阻時，電阻都要消耗電能流電流和直流電流通過電阻時，電阻都要消耗電能( (熱

11、效應(yīng)熱效應(yīng)) )。 設(shè)正弦交流電流設(shè)正弦交流電流 i( ( t ) ) 在一個周期在一個周期 T 時間內(nèi)，使一電時間內(nèi)，使一電阻阻R 消耗的電能為消耗的電能為 WR ，另有一相應(yīng)的直流電流，另有一相應(yīng)的直流電流 I 在時間在時間 T 內(nèi)也使該電阻內(nèi)也使該電阻 R 消耗相同的電能，即消耗相同的電能，即 WR = I2RT 。二、有效值高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件12 就平均對電阻作功的能力來說，這兩個電流就平均對電阻作功的能力來

12、說，這兩個電流( (i 與與 I) )是等效是等效的，則該直流電流的，則該直流電流 I 的數(shù)值可以表示交流電流的數(shù)值可以表示交流電流 i( (t) ) 的大小，于的大小，于是把這一特定的數(shù)值是把這一特定的數(shù)值 I 稱為交流電流的有效值。理論與實驗均稱為交流電流的有效值。理論與實驗均可證明，正弦交流電流可證明，正弦交流電流 i 的有效值的有效值 I 等于其振幅等于其振幅( (最大值最大值) )Im 的的 0.707 倍，即倍，即 0.707=2 mmIII mm0.7072UUU mm0.7072EEE 正弦交流電壓的有效值正弦交流電壓的有效值正弦交流電動勢的有效值正弦交流電動勢的有效值高 等

13、教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件13例如正弦交流電流例如正弦交流電流 i = 2sin( ( t30 ) ) A 的有效值的有效值I = 20.707 A= 1.414 A，如果通過，如果通過 R = 10 的電阻時，的電阻時，在一秒時間內(nèi)電阻消耗的電能在一秒時間內(nèi)電阻消耗的電能( (又稱為平均功率又稱為平均功率) )為為P = I2R = 20 W，即與，即與 I = 1.414 A 的直流電流通過該電阻的直流電流通過該電阻時產(chǎn)生相同的

14、電功率。時產(chǎn)生相同的電功率。我國工業(yè)和民用交流電源的有效值為我國工業(yè)和民用交流電源的有效值為 220 V，頻率為，頻率為50 Hz，因而通常將這一交流電壓簡稱為，因而通常將這一交流電壓簡稱為工頻電壓工頻電壓。因為正弦交流電的有效值與最大值因為正弦交流電的有效值與最大值( (振幅值振幅值) )之間有確之間有確定的比例系數(shù)，所以有效值、頻率、初相這三個參數(shù)也可定的比例系數(shù)，所以有效值、頻率、初相這三個參數(shù)也可以合在一起稱為正弦交流電的三要素。以合在一起稱為正弦交流電的三要素。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Educatio

15、n Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件14三、相位和相位差三、相位和相位差任意一個正弦量任意一個正弦量 y = Asin( ( t 0 ) )的的相位相位為為( ( t 0 ) )，本章只涉及兩個同頻率正弦量的相位差本章只涉及兩個同頻率正弦量的相位差( (與時間與時間 t 無關(guān)無關(guān)) )。設(shè)。設(shè)第一個正弦量的初相為第一個正弦量的初相為 01 ，第二個正弦量的初相為，第二個正弦量的初相為 02 ，則，則這兩個正弦量的這兩個正弦量的相位差相位差為為 12 = 01 02并規(guī)定并規(guī)定| 12| 180 或或| 12| 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版

16、 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件15在討論兩個正弦量的相位關(guān)系時：在討論兩個正弦量的相位關(guān)系時：( (1) )當當 12 0 時，稱第一個正弦量比第二個正弦量時，稱第一個正弦量比第二個正弦量越前越前( (或或超前超前) ) 12 ；( (2) )當當 12 0 時，稱第一個正弦量比第二個正弦量時，稱第一個正弦量比第二個正弦量滯后滯后( (或或落后落后) ) | 12 | ；( (3) )當當 12 = 0 時，稱第一個正弦量與第二個正弦量時，稱第一個正弦量與第二個正弦量同相，

17、同相，如圖如圖 7-1( (a) )；( (4) )當當 12 = 或或 180 時，稱第一個正弦量與第二時，稱第一個正弦量與第二個正弦量個正弦量反相，反相，如圖如圖 7-1 ( (b) )；( (5) )當當 12 = 或或 90 時，稱第一個正弦量與第二時，稱第一個正弦量與第二個正弦量個正弦量正交正交。2 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件16 圖圖 7-1相位差的同相與反相波形相位差的同相與反相波形 例如已知例如已知 u =

18、311sin( (314t 30 ) ) V，i = 5sin( (314t 60 ) ) A，則則 u 與與 i的相位差為的相位差為 ui = ( ( 30 ) ) ( ( 60 ) ) = 90 ，即，即 u 比比 i滯滯后后 90 ，或，或 i比比 u 超前超前90 。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件177.37.3正弦交流電的表示法正弦交流電的表示法一、解析式表示法一、解析式表示法二、波形圖表示法二、波形圖表示法三、矢量圖

19、表示法三、矢量圖表示法高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件18一、解析式表示法一、解析式表示法 i( (t) ) = Imsin( ( t i0) )u( (t) ) = Umsin( ( t u0) )e( (t) ) = Emsin( ( t e0) )例如已知某正弦交流電流的最大值是例如已知某正弦交流電流的最大值是 2 A，頻率為，頻率為 100 Hz，設(shè)初相位為設(shè)初相位為 60 ，則該電流的瞬時表達式為，則該電流的瞬時表達式為

20、i( (t) ) = Imsin( ( t i0) ) = 2sin( (2 f t 60 ) ) = 2sin( (628t 60 ) )A高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件19二、波形圖表示法二、波形圖表示法圖圖 7-2正弦交流電的波形圖舉例正弦交流電的波形圖舉例高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)

21、與技能演示文稿演示文稿精選課件20三、矢量圖表示法三、矢量圖表示法 正弦量可以用最大值正弦量可以用最大值矢量矢量或或有效值矢量有效值矢量表示，但通常用表示，但通常用有效值矢量表示。有效值矢量表示。 圖圖 7-3正弦量的振幅矢量圖舉例正弦量的振幅矢量圖舉例 1. .振幅矢量表示法振幅矢量表示法 最大值矢量表示法最大值矢量表示法是用正弦是用正弦量的最大值作為矢量的模量的最大值作為矢量的模( (大小大小) )，用初相角作為矢量的幅角，例如用初相角作為矢量的幅角，例如有三個正弦量有三個正弦量 e = 60 sin( ( t60 ) ) V u = 30 sin( ( t30 ) ) V i = 5 s

22、in( ( t30) ) A則它們的最大值矢量圖如圖則它們的最大值矢量圖如圖 7-3 所示。所示。 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件212有效值矢量表示法有效值矢量表示法有效值矢量表示法有效值矢量表示法是用正弦量的有效值作為矢量的模是用正弦量的有效值作為矢量的模( (長長度大小度大小) )，仍用初相角作為矢量的幅角，例如，仍用初相角作為矢量的幅角，例如Asin241. 0V)53sin(2220 titu ，則它們的有效值矢量圖如

23、圖則它們的有效值矢量圖如圖 7-4 所示。所示。 圖圖 7-4正弦量的有效值矢量圖舉例正弦量的有效值矢量圖舉例 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件22單元小結(jié)單元小結(jié)一、正弦交流電的主要參數(shù)一、正弦交流電的主要參數(shù)二、交流電的表示法二、交流電的表示法高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示

24、文稿精選課件23本章介紹了交流電的基本概念以及交流電的表示法。本章介紹了交流電的基本概念以及交流電的表示法。一、正弦交流電的主要參數(shù)一、正弦交流電的主要參數(shù) 大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、電壓、電動勢稱為正弦交流電流、電壓、電動勢。電壓、電動勢稱為正弦交流電流、電壓、電動勢。1周期與頻率周期與頻率T 2 交流電完成一次循環(huán)變化所用的時間稱為周期交流電完成一次循環(huán)變化所用的時間稱為周期周期的倒數(shù)稱為頻率周期的倒數(shù)稱為頻率 ；角頻率與頻率之間的關(guān)系為；角頻率與頻率之間的關(guān)系為 = 2 fTf1 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿精選課件24正弦交流電的有效值等于振幅正弦交流電的有效值等于振幅( (最大值最大值) )的的 0.707 倍，即倍，即mmmmmm707027070270702E.EEU.UUI.II 2有效值有效值高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電