電工基礎(chǔ) 教學(xué)課件 作者 邊長(zhǎng)祿 4.ppt

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1、單相正弦交流電的產(chǎn)生與描述項(xiàng)目1直流量的測(cè)量項(xiàng)目3項(xiàng)目2電阻的復(fù)雜電路模塊四正弦交流電路項(xiàng)目一單相正弦交流電的產(chǎn)生與描述任務(wù)一了解交流電的產(chǎn)生活動(dòng)1認(rèn)識(shí)交流電的概念大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律周期性變化的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)作正弦交流電，簡(jiǎn)稱(chēng)交流電。圖4－11正弦交流電壓波形圖電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)在某一時(shí)刻的大小稱(chēng)作瞬時(shí)值，若用橫軸作時(shí)間軸，電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)的大小做縱軸，將各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)值連接起來(lái)所得到的曲線(xiàn)，稱(chēng)作波形圖或波形曲線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)波形。如圖4－11所示。活動(dòng)2了解交流電的產(chǎn)生過(guò)程在電力系統(tǒng)中，交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的；在信號(hào)系統(tǒng)中，交流電是由振蕩電路產(chǎn)生的。交流發(fā)電機(jī)

2、的模型如圖4－3所示，它由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成。圖4－3交流發(fā)電機(jī)的模型在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈在時(shí)刻t的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為若，將不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e表示，則任務(wù)二交流電的物理量活動(dòng)1描述交流電特征的物理量1.瞬時(shí)值與最大值交流電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值分別用符號(hào)i、u和e表示。交流電流、交流電壓和交流電動(dòng)勢(shì)的最大值分別用符號(hào)Im、Um和Em表示。2.周期、頻率交流電變化一次所用的時(shí)間稱(chēng)作周期，用符號(hào)T表示，周期的單位是s（秒），常用單位有ms（毫秒）、μs（微秒）和ns（納秒）等。交流電每秒變化的次數(shù)稱(chēng)作頻率，用符號(hào)f表示。頻率的單位是Hz（赫茲），當(dāng)頻率較高

3、時(shí)，常用單位有kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）等。當(dāng)周期用s作單位，頻率用Hz作單位時(shí)，頻率和周期有互為倒數(shù)的關(guān)系，即或3.機(jī)械角度與電角度物體繞某一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周所經(jīng)歷的角度定義為360°，這樣的角度稱(chēng)作機(jī)械角度。交流電變化一次所經(jīng)歷的角度定義為360°，這樣的角度稱(chēng)作電角度。電角度與機(jī)械角度的關(guān)系是：電角度為磁極對(duì)數(shù)p與機(jī)械角度的乘積4.相位與初相位交流電在某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電角度稱(chēng)作相位角，簡(jiǎn)稱(chēng)相位。t=0的時(shí)刻，即開(kāi)始時(shí)刻交流電所對(duì)應(yīng)的相位，稱(chēng)作初相位，簡(jiǎn)稱(chēng)初相。初相表示交流電的初始狀態(tài)，它的單位是°（度）或rad（弧度）。角頻率ω與周期T的關(guān)系為角頻率與頻率的

4、關(guān)系為ω=2πf6.交流電的三要素最大值、角頻率和初相稱(chēng)交流電的三要素交流電不僅大小和方向在變化，它的相位也在隨時(shí)間的變化而變化。交流電每秒變化的相位稱(chēng)作角頻率，用符號(hào)ω表示，單位為rad/s（弧度每秒）。5.角頻率活動(dòng)2實(shí)際中使用交流電的量值1.交流電的有效值在同一個(gè)電阻上，通電時(shí)間相同，若交流電產(chǎn)生的熱量與直流電產(chǎn)生熱量相同，我們就把直流電的大小稱(chēng)作交流電的有效值。有效值是根據(jù)交流電的熱效應(yīng)與直流電的熱效應(yīng)等效的原理確定的。交流電最大值是有效值的倍2.交流電的平均值交流電半個(gè)周期所有瞬時(shí)值的平均值稱(chēng)作交流電的平均值。交流電流、交流電壓和交流電動(dòng)勢(shì)的平均值分別用符號(hào)，Iav、

5、Uav和Eav表示。交流電平均值與最大值的關(guān)系是任務(wù)三熟悉交流電的描述方法活動(dòng)1用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述交流電交流電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：i=Imsin（ωt＋0）A；交流電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：u=Umsin（ωt＋0）V；交流電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：e=Emsin（ωt＋0）V。用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述交流電，要清楚交流電的三要素，即交流電的最大值、角頻率和初相位，其方法如下：【例4－1】正弦交流電壓u=220sin（314t－30°）V，此交流電壓的頻率是多少?周期是多少?用電壓表測(cè)量這個(gè)交流電壓，讀數(shù)是多少?在t=0.005s時(shí)電壓的瞬時(shí)值是多少?儀表測(cè)量的是交流電的有效值，根據(jù)U=0.707U

6、m，得電壓表的讀數(shù)為U=0.707×220V=155.5V。將t=0.005s代入u=220sin（314t－30°）V得對(duì)應(yīng)時(shí)刻電壓的瞬時(shí)值為：u=220sin（314×0.005－30°）V=220sin（0.5π－30°）V=190.5V解：從該交流電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式中可知，Um=220V，ω=314rad/s,得根據(jù)根據(jù)ω=2πf得0=－30°。活動(dòng)2用波形圖描述交流電交流電隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)稱(chēng)作波形圖。根據(jù)交流電的數(shù)學(xué)表達(dá)式畫(huà)出交流電的波形圖的方法和步驟如圖4－10所示，首先選取坐標(biāo)，用橫軸作時(shí)間軸或交流電的電角度軸，用縱軸作交流電電量的瞬時(shí)值軸。圖4－10用數(shù)學(xué)表達(dá)式畫(huà)

7、出交流電路圖【例4－2】選擇示波器的t/div=5ms/div，V/div=10V/div，得到的波形如圖4－11所示，從波形圖中確定該交流電壓三要素并寫(xiě)出該交流電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式。解：從示波器的熒光屏上可以看出，交流電壓兩個(gè)波峰之間所占的格為4.5div，故交流電壓的最大值為從示波器的熒光屏上可以看出，交流電壓1個(gè)周期所占的格為4div，故交流電壓的周期為T(mén)＝At/div=4×5ms=20ms=0.02s交流電壓的頻率為因?yàn)榻涣麟妷旱某跏贾担╰=0的瞬時(shí)值）所占格數(shù)為1.7div，故電壓初始