电流与电压的瞬时值课件

正弦交流电交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化交流电的方向则随时间的变化而变化。定义：任何两个定义：任何两个彼此绝缘彼此绝缘而又相距而又相距很近很近的的导体导体，组成一个，组成一个电容器电容器。常用符号：常用符号：一、正弦交流电的周期、频率和角频率一、正弦交流电的周期、频率和角频率周周 期期：交流电每重复变化一次所需的时间，交流电每重复变化一次所需的时间，用符号用符号T表示，单位是表示，单位是s。频频 率率：交流电在交流电在1秒内重复变化的次数，用符秒内重复变化的次数，用符 号号f表示，单位是表示，单位是Hz。角频率角频率：正弦交流电正弦交流电1秒内变化的电角度，用符秒内变化的电角度，用符 号号表示，单位是表示，单位是rad/s。正弦交流电交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的正弦交流电的最大值、有效值和平均值正弦交流电的最大值、有效值和平均值 1 最大值最大值：正弦交流电在一个周期所能达到正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。的最大瞬时值，又称峰值、幅值。最大值用大写字母加下标最大值用大写字母加下标m表示，如表示，如Em、Um、Im。2有效值有效值：加在同样阻值的电阻上，一个周加在同样阻值的电阻上，一个周期内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大期内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。小。有效值用大写字母表示，如有效值用大写字母表示，如E、U、I。正弦交流电的最大值、有效值和平均值 1 最大值：正弦交流相位差相位差 两个同频率交流电的相位之差称为相位差，两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号用符号 表示，即表示，即 两个同频率交流电的相位差就等于它们的两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。初相之差。相位差 两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号 e1超前e2e1与e2同相e1与e2反相e1与e2正交e1超前e2e1与e2同相e1与e2反相e1与e2正交正弦交流电的相量图表示法正弦交流电的相量图表示法正弦量都可以用这样一个长度对应有效值、与参考方向夹角对应初相的有向正弦量都可以用这样一个长度对应有效值、与参考方向夹角对应初相的有向线段来表示，这个量称为线段来表示，这个量称为相量。相量。正弦交流电的相量图表示法纯电阻交流电路纯电阻交流电路纯电阻交流电路纯电阻交流电路 上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通过的电流也是一个通过的电流也是一个同频率同频率的正弦交流电流，的正弦交流电流，且与加在电阻两端的电压且与加在电阻两端的电压同相位同相位。设加在电阻两端的电压为设加在电阻两端的电压为u u=实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流i i仍仍可用欧姆定律计算，即可用欧姆定律计算，即i=U/R =纯电阻交流电路 上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通电路图相量图功率曲线图波形图电路图相量图功率曲线图波形图电流与电压的数量关系电流与电压的数量关系通过电阻的最大电流通过电阻的最大电流若把上式两边同除以若把上式两边同除以 这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的这说明，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瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。电流与电压的数量关系通过电阻的最大电流若把上式两边同除以 功率功率 在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的在任一瞬间，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，称为电阻获取的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时瞬时功率功率，用，用 表示，即表示，即 由于电流和电压同相，所以由于电流和电压同相，所以P在任一瞬间的数在任一瞬间的数值都大于或等于零，这就说明电阻总是要消耗功率，值都大于或等于零，这就说明电阻总是要消耗功率，因此，电阻是一种因此，电阻是一种耗能元件耗能元件。功率 在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬纯电感交流电路纯电感交流电路纯电感交流电路纯电感交流电路常用电感器外型及图形符号纯电感交流电路常用电感器外型及图形符号电感对交流电的阻碍作用电感对交流电的阻碍作用 对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的电阻；对对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的电阻；对于交流电，除了线圈的电阻外电感也起阻碍作用。于交流电，除了线圈的电阻外电感也起阻碍作用。电感对交流电的阻碍作用称为电感对交流电的阻碍作用称为感抗感抗，用，用XL表示。感表示。感抗的单位是欧姆（抗的单位是欧姆（）。电感对交流电的阻碍作用 对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的感抗的计算式为感抗的计算式为 电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：为：通直流通直流，阻交流，通低频，阻高频阻交流，通低频，阻高频。因此。因此电感也被称为电感也被称为低通元件低通元件。XL=2fL=L感抗的计算式为 电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：通直纯电感电路欧姆定律的表达式纯电感电路欧姆定律的表达式：感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，而不是电压与电流瞬时值的比值，即而不是电压与电流瞬时值的比值，即 ，这是因为这是因为u和和i的的相位不同。相位不同。设电流设电流i为参考正弦量，电压为参考正弦量，电压u的瞬时值表达式为的瞬时值表达式为纯电感电路欧姆定律的表达式：感抗只是电压与电流最大值或有效值电路图相量图功率曲线图波形图电路图相量图功率曲线图波形图在纯电感交流电路中，电压比电流超前在纯电感交流电路中，电压比电流超前90，即电流比电压滞后，即电流比电压滞后90。瞬时功率在一个周期内，有时为正值，有时为负值。瞬时功率为正值，说明电瞬时功率在一个周期内，有时为正值，有时为负值。瞬时功率为正值，说明电感从电源吸收能量转换为磁场能储存起来；瞬时功率为负值，说明电感又将感从电源吸收能量转换为磁场能储存起来；瞬时功率为负值，说明电感又将磁场能转换为电能返还给电源。磁场能转换为电能返还给电源。瞬时功率在一个瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等。也就是说纯电感电路不消耗能量，周期内吸收的能量与释放的能量相等。也就是说纯电感电路不消耗能量，它是一种它是一种储能元件储能元件。不同的电感与电源转换能量的多少也不同，通常用瞬时功率的最大不同的电感与电源转换能量的多少也不同，通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用Q QL L表示，单位表示，单位是乏（是乏（Var）。其计算式为）。其计算式为在纯电感交流电路中，电压比电流超前90，即电流比电压滞后9纯电容交流电路纯电容交流电路纯电容交流电路纯电容交流电路电容器与电容量电容器与电容量电力电容电解电容瓷介电容涤纶电容可变电容微调电容纯电容交流电路电容器与电容量电力电容电解电容瓷介电容涤 直流电不能通过电容器，直流电不能通过电容器，电容器的这一特性称为电容器的这一特性称为隔直隔直。使电容器带电的过程称为使电容器带电的过程称为充电充电。充电后的电容器失去电荷充电后的电容器失去电荷的过程称为的过程称为放电放电。直流电不能通过电容器，电容器的这一特性称为隔直 原来不带电的电容器接上直流电源后，它原来不带电的电容器接上直流电源后，它的两个极板就储存电荷。的两个极板就储存电荷。电荷量与电压的比值称为电容器的电荷量与电压的比值称为电容器的电容电容，用符号用符号C表示。它在数值上等于电容器在单位电表示。它在数值上等于电容器在单位电压作用下所储存的电荷量。压作用下所储存的电荷量。电容的单位是法拉，简称法，用电容的单位是法拉，简称法，用F表示，常表示，常用较小的单位有微法（用较小的单位有微法（F）和皮法（）和皮法（pF）。）。2电容量电容量 原来不带电的电容器接上直流电源后，它的两个极板就储存电荷电流与电压的关系电流与电压的关系纯电容电路欧姆定律的表达式为：纯电容电路欧姆定律的表达式为：纯电容交流电路中，电流比电压超前纯电容交流电路中，电流比电压超前90，即，即电压比电流滞后电压比电流滞后90。纯电容电路欧姆定律的表达式为：电流与电压的关系纯电容电路欧姆定律的表达式为：纯电电流与电压的瞬时值课件瞬时功率为正值瞬时功率为正值电容从电源吸收能量转换为电场能储存起来电容从电源吸收能量转换为电场能储存起来瞬时功率为负值瞬时功率为负值 电容将电场能转换为电能返还给电源电容将电场能转换为电能返还给电源纯电容电路不消耗功率，平均功率为零纯电容电路不消耗功率，平均功率为零。纯电容电路的无功功率为纯电容电路的无功功率为四、功率四、功率电容也是储能元件电容也是储能元件。瞬时功率为正值电容从电源吸收能量转换为电场能储存起来瞬时功率