任务一--正弦交流电的基本物理量课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,10/10/2022,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,10/10/2022,Date:,2022/10/10,Page:,1,四川仪表学校 郎小波,任务一 正弦交流电的基本物理量,任务目标,认识正弦交流电，会用示波器观察正弦交流电波形。,理解正弦交流电的基本物理量及相互关系。,掌握正弦交流电的表示方法。,任务一 正弦交流电的基本物理量任务目标,一、交流电的概念,如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，则称之为,交流电,。,大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做,正弦交流电流、电压、电动势,。,一、交流电的概念 如果电流的大小及方向都随时间做周期性,二、正弦交流量的几个特征量,大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做,正弦交流电流、电压、电动势,，在某一时刻,t,的瞬时值可用三角函数式（解析式）来表示，即,i,(,t,)=,I,m,sin(,t,),u,(,t,)=,U,m,sin(,t,),e,(,t,)=,E,m,sin(,t,),式中，,I,m,、,U,m,、,E,m,分别叫做交流电流、电压、电动势的,振幅,(,也叫做峰值或最大值,),，,叫做交流电的,角频率,，单位为弧度,/,秒,(rad/s),，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；,叫做电流、电压、电动势的,初相位,或,初相,，单位为弧度,rad,或度,(,),，它表示初始时刻,(,t,=0,时,),正弦交流电所处的电角度。,二、正弦交流量的几个特征量 大小及方向均随时间,表征交流电的物理量,1)瞬时值,每一时刻所对应的值。,用小写字母,e、u、i,表示。,2)最大值,交流电在一个周期内所能,达到的最大数值。,用,I,m,、,U,m,、,E,m,表示,交流电流、电压、电动势最大值。,1、,瞬时值与最大值、有效值,表征交流电的物理量1)瞬时值每一时刻所对应的值。用小写字母e,在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值,有效值,，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能（热效应）。,设正弦交流电流,i,(,t,)在一个周期,T,时间内，使一电阻,R,消耗的电能为,Q,R,，另有一相应的直流电流,I,在时间,T,内也使该电阻,R,消耗相同的电能，即Q,R,=I,2,RT。,3)有效值,就平均对电阻作功的能力来说，这两个电流（i与I）是等效的，则该直流电流,I,的数值可以表示交流电流,i,(,t,)的大小，于是把这一特定的数值I称为交流电流的有效值。,即让交流电和直流电分别通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够,正弦交流电压的有效值为,正弦交流电动势的有效值为,理论与实验均可证明，正弦交流电流,i,的有效值I等于其振幅,(最大值)Im的0.707倍，即,正弦交流电压的有效值为正弦交流电动势的有效值为理论与实验均可,2、,周期与频率、角频率,1,）,周期T,正弦交流电完成一次循环,变化所用的时间叫做,周期,，,用字母,T,表示，单位为秒,(s),。,2,）,频率f,交流电周期的倒数叫做,频率,，,即：,它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，,即表征交流电交替变化的速率,(,快慢,),。频率的国际单位制是赫,兹,(Hz),。,2、周期与频率、角频率1）周期T 正弦交流电完成一次循环2,=2/T=2,f,它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率(快慢)。频率的国际单位制是：赫兹（Hz）。,3）角频率,复习：交流电周期的倒数叫做,频率,，即,叫做交流电的,角频率,，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；,角频率与频率之间的关系为,单位为弧度/秒(rad/s)，,我国电力工业所用交流电的频率为50赫，周期为0.02秒。即“工频”,=2/T=2f 它表示正弦交流电流在单位,3、初相位和相位差,1）相位,e=E,m,sin(,t,),式中相当于角度的量,t,对于确定交流电的大小和方向,起着重要作用，叫做交流电的相位。,2)初相,：,是,t=0,时的相位，叫做初相位,如图。它反映了正弦交流量,在计时起点的状态。,e=E,m,sin(,t,),3、初相位和相位差 1）相位e=Emsin(t,练习：,1、已知,u,=311sin(314,t,30,)V,，,i,=5sin(314,t,60,)A,，,求对应的最大值、有效值、角频率、周期、频率、初相。,解：,u,=311sin(314,t,30,)V,最大值:Um=311V,有效值:U=0.707Um=311 0.707=220V,角频率:=314rad/s,频率：,周期：T=1/f=1/50=0.02s,初相：,练习：解：u=311sin(314t 30)V,3）相位差,两个交流电的相位之差，叫做它们的相位差。,即：,=,(,t,1,),-,(,t,2,),=,1,-,2,两个同频率正弦量的相位差，等于它们初相之差。如图。,3）相位差 两个交流电的相位之差，叫做它们的相位差。即：,当,1,2,时，相对应的,e,1,比,e,2,先,达到正大值或零值。称,e,1,超前,e,2,。,或称,e,2,滞后,e,1。,如右图。,t,1,2,e,e,2,e,1,当,1,=,2,时，称第一个正弦量与第二个正弦量,同相,，如图（a）所示；,当,1,-,2,=180,时,，称第一个正弦量与第二个正弦量,反相,，如图（b）所示。,当1 2 时，相对应的e1比 e2先t12ee,图(c),当,1,-,2,=-90,时，称第一个正弦量与第二个正弦量,正交,，,如图（c）所示。,t,1,=,0,2,e,e,2,e,1,90,图(c)当 1-2=-90时，称第一个正弦量与,在讨论两个正弦量的相位关系时：,(1)当 ,0时，称第一个正弦量比第二个正弦量,越前,(或,超前,)；,(2),当,0,时，称第一个正弦量比第二个正弦量,滞后,(,或,落后,),；,(3),当,=0,时,称第一个正弦量与第二个正弦量,同相,；,(4),当,=,或,180,时,称第一个正弦量与第二个正弦量,反相,；,(5),当,12,=,或,90,时,称第一个正弦量与第二个正弦量,正交,。,总结：,=,1,-,2,在讨论两个正弦量的相位关系时：总结：=,【例】已知,u,=311sin(314,t,30,)V,，,i,=5sin(314,t,60,)A,，,则u与i的相位差为,ui,=,u,i,=,(,30,),(,60,)=-,90,即u比i滞后90,，或i比u超前90,。,【例】已知u=311sin(314t,最大值(振幅)、,角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的,三要素,。,正弦交流电的,三要素,：,最大值(振幅)、角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的正弦交,1、正弦交流电的三要素是,、,、,。,2、已知电压,V，则U,，U,m,，,，,T=,，f,0,。,1、正弦交流电的三要素是 、,1、正弦交流电的三要素是,最大值,、,角频率,、,初相,。,2、已知电压,V，则U,220V,，U,m,220 V,，,100 rad/s,，,T=,0.02s,，f,50Hz,0,。,1、正弦交流电的三要素是 最大值、角频率、初相。V，则U,1、解析式表示法,i,=,I,m,sin(,t,i,0,),u,=,U,m,sin(,t,u,0,),e,=,E,m,sin(,t,e,0,),练习：如已知某正弦交流电流的最大值是,2 A,，频率为,100 Hz,，设初相位为,60,，则该电流的瞬时表达式为,i,=,I,m,sin(,t,i,0,)=2sin(2,f t,60,)=2sin(628,t,60,)A,三、正弦交流电的三种表示法,1、解析式表示法 i=Imsin(,2、波形图表示法,正弦交流电的波形图举例,2、波形图表示法正弦交流电的波形图举例,3、正弦量的相量表示法,正弦量可以用,振幅相量,或,有效值相量,表示，但通常用有效值相量表示。,相量：表示正弦交流量的有效值（或最大值）和初相位的矢量。用大写字母加一圆点表示。,有效值相量表示法,是用正弦量的有效值做为相量的模,(,长度大小,),、仍用初相角做为相量的幅角，例如,u,=220 sin(,t,53,)V,，,i,=0.41 sin,t,A,，,则它们的有效值相量图如图所示。,u,=53,i,=0,与水平轴即X轴的正方向的角为,3、正弦量的相量表示法 正弦量可以用振幅相量或,相量图表示法有以下几个特点：,1、几个,同频率,的正弦交流量的相量才能画在同一,相量图上。,2、在,同,一个相量图中，,不允许有,些相量的大小用,有效值表示,，而另一些相量的大小却用,最大值,表示,。,3、为方便起见，一般在画相量图时，可以不必画,出坐标轴，而,直接以横轴为基准线,。,4、画相量图时，可,任选一个相量作为参考相量,（即令其初相为零），按照相量之间的超前或,滞后多少确定其他相量的位置。,相量图表示法有以下几个特点：,作业：,计算下列,正弦交流量的有效值、最大值、周期、频率、角频率、初相以及相位差，并说明这两个量的相位关系，做出相量图。,(1),(2),解：（）有效值：=,最大值：,角频率：,频率：/,周期：,初相：,作业：(1)解：（）有效值：=,在同一平面坐标里，试作出,i,1,=3sin(,t,+30)A,i,2,=4sin(,t,60)A,的相量图。,练习作业,在同一平面坐标里，试作出i1=3sin(t+30)A的相,二、正弦交流电的,三要素:,小结,一、大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、,电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势。,三、正弦交流电的三种表示法,最大值(振幅)、,角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的,三要素,。,1、解析式表示法,2、波形图表示法,3、相量图表示法,二、正弦交流电的三要素:小结一、大小及方向均随时间按正弦规律,