初中九年级(初三)物理 第五章正弦交流电路中的电压、电流相量法
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初三物理电学所有公式
初三物理电学所有公式是学习物理电学的基础,掌握了这些公式,才能更好地理解和应用物理电学的知识。
下面我将为大家介绍一些初三物理电学的常见公式。
1. 电流强度公式:
电流强度(I)等于通过导体横截面的电荷数量(Q)除以通过导体的时间(t):
I = Q/t
2. 电压公式:
电压(V)等于电势差(ΔV)除以电荷(Q):
V = ΔV/Q
3. 电阻公式:
电阻(R)等于电压(V)除以电流强度(I):
R = V/I
4. 欧姆定律:
电流强度(I)等于电压(V)除以电阻(R):
I = V/R
5. 功率公式:
功率(P)等于电流强度(I)乘以电压(V):
P = I*V
6. 电能公式:
电能(E)等于功率(P)乘以时间(t):
E = P*t
7. 串联电阻公式:
串联电阻(Rt)等于各个电阻(R1,R2,R3...)的总和:
Rt = R1 + R2 + R3 + ...
8. 并联电阻公式:
并联电阻(Rt)等于各个电阻(R1,R2,R3...)的倒数之和的倒数:1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
9. 电功公式:
电功(W)等于电流强度(I)乘以电压(V)乘以时间(t):
W = I*V*t
10. 电容公式:
电容(C)等于电荷(Q)除以电压(V):
C = Q/V
以上是初三物理电学的一些常见公式,通过学习和运用这些公式,我们可以更好地理解和应用电学知识。
希望大家能够认真学习,掌握这些公式,提高自己的物理电学水平。
第6章正弦交流电路学习指导与题解一、基本要求1.深刻理解正弦交流电压和电流波形图和瞬时值表示式中的三要素,频率f、角频和周期T的关系。
熟练掌握从波形图写出正弦量的瞬时值表示式,和从正弦量的瞬时值表示式绘出它的波形图。
1.熟练掌握两同频率正弦量的相位关系,包括相位差、超前与滞后的概念,及相位差的计算。
2.倍关系。
3.熟练掌握进行复数的直角坐标形式与极坐标形式之间的互相变换,和复数的四则运算。
5.深刻理解正弦电压和电流的相量的概念。
熟练掌握正弦电压、电流的瞬时值表示式与频域相量之间的对应变换与反变换关系。
即能从正弦电压、电流的瞬时值表示式写出它们的相量。
也能从正弦电压、电流的相量写出它们的瞬时值表示式。
6. 熟练掌握正弦交流电路中,KCL,KVL的相量形式。
能用相量写出正弦交流电路中的KVL方程和KCL方程。
7. 掌握电感元件和电容元件伏安关系的两种形式和储能公式。
熟练掌握R,L,C元件伏安关系相量形式,明确这三种元件电压与电流的相位关系。
交接电感、电容元件的电压和电流有效值的大小与频率有关,以及电感和电容在直流作用下的稳态表现。
8. 熟练掌握阻抗与导纳的定义,R,L,C三种元件的阻抗与导纳,即电感的感抗和电容的容抗,并会进行计算。
会把正弦交流电路交换为它的相量模型。
掌握无源二端网络的阻抗与导纳,及阻抗与导纳的等效变换关系。
能作出无源二端网络的等效相量模型。
9. 能用相量和相量图法求解串、并联简单的正弦交流电路。
10. 熟练掌握应用相量法分析计算正弦交流电路。
包括用阻抗串、并联及分压、分流公式计算不含受控源电路某一支路的电压和电流;用节点分析法和网孔分析法求解含受控源复杂正弦交流电路中各支路的电压和电流;用戴维南定理求解正弦交流电路中某一支路的电压和电流;应用叠加定理求解多电源正弦交流电路中的电压和电流。
11.熟练掌握电路中R,L,C元件的功率特性。
能根据电阻电压和电流的有效值计算它们的平均功率。
了解电感和电容元件的能量与外电路不断往返交换的特点,能根据电感和电容电压和电流的有效值计算它们的无功功率,掌握无功功率与储能平均值的关系。
物理公式九年级电路知识点物理学中的电路知识是九年级学生理解和掌握的重要内容之一。
电路知识帮助我们理解电流、电压和电阻之间的关系,以及在电路中使用的一些常见公式。
以下将介绍九年级电路知识的一些重要公式,以及它们的应用和实际意义。
1. 电压(V)的公式电压是电路中电荷的能量转换比率的度量,单位为伏特(V)。
在电路中,电压的公式可以表示为:V = I × R其中,V代表电压,I代表电流,R代表电阻。
这个公式也被称为欧姆定律。
2. 电流(I)的公式电流指的是单位时间内通过导体的电荷数量,单位为安培(A)。
电流的公式可以表示为:I = V / R根据这个公式,我们可以通过已知的电压和电阻来计算电流的大小。
3. 电阻(R)的公式电阻是电流流经电路时所遇到的阻碍,单位为欧姆(Ω)。
电阻的公式可以表示为:R = V / I通过这个公式,我们可以根据已知的电压和电流来计算电阻的大小。
4. 功率(P)的公式功率表示单位时间内所执行的工作量,单位为瓦特(W)。
功率的公式可以表示为:P = V × I根据这个公式,我们可以根据已知的电压和电流来计算电路中的功率。
5. 等效电阻的计算在某些电路中,由于电路中存在多个电阻,我们需要计算它们的等效电阻。
对于串联电路,多个电阻的等效电阻可以通过简单相加来计算。
对于并联电路,多个电阻的等效电阻可以通过以下公式来计算:1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...根据这个公式,我们可以根据已知的电阻值来计算整个电路的等效电阻。
6. 电功(W)的计算电功表示电流通过电路时所做的功,单位为焦耳(J)。
电功的公式可以表示为:W = V × I × t其中,V代表电压,I代表电流,t代表时间。
这个公式用于计算电路中的电功。
总结起来,九年级学生需要熟练掌握电路中的一些重要公式,包括电压、电流、电阻和功率的计算公式。
了解这些公式以及它们的应用可以帮助学生在解决电路问题时更加容易和准确。
一、实验目的1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中,用交流电流表测得 各支路的电流值,用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值,它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律,即。
图4-1 RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差,即当 R 阻值改变时,U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形,如图4-2所 示。
R 值改变时,可改变φ角的大小,从而达到 移相的目的。
图4-2 相量图 3. 日光灯线路如图4-3所示,图中 A 是日光灯管,L 是镇流器, S 是启辉器,C 是补偿电容器,用以改善电路的功率因数(cos φ值)。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3 日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管) 1 DG01或GDS-01 2 交流电压表 1 D36或GDS-11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS-06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS-097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4.7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU R UU c Iφ经指导教师检查后,接通实验台电源,将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值,验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4-4(1)按图4-4接线。
(2)经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。
电路知识:正弦交流电路与其分析方法“相量法”(上)“相量是什么?它和向量、矢量有什么区别?”,相信不少电工朋友都有着这样的疑问。
正如标题所示,相量是用于正弦交流电路分析的,换言之,离开正弦交流电路,相量将毫无意义。
而它与向量、矢量的区别,在看完本文后,你将能给出自己的答案。
掌握相量法,我们就可以快速并简单地对正弦交流电路进行分析、计算并理解其各种特性,包括电压电流、阻抗、有功功率以及无功功率等。
基于相量法的便捷性,本文将给大家详细讲解相量的含义以及运算,让大家学以致用,在交流电路分析中得心应手。
相量用于表示正弦交流电路中的各种正弦量,如电压、电流、磁通等。
所谓正弦量,是指电路中按正弦规律变化的各种物理量。
所以在理解相量前,我们有必要指定什么是正弦交流电路以及正弦量。
NO. 1正弦交流电路与正弦量电路有交流和直流之分,如下图1-1所示为不同形式的交流量和直流量波形图。
图1-1图(1)所示为恒定直流量的波形,例如电池的电压,在一定情况下就保持为恒定值。
而图(2)就是本文的主角,正弦交流量,即正弦量。
比较图1-1中的几种波形,可以发现,所谓直流量,不仅仅是指恒定直流量,还包括大小变化的各种时变量,如图(3)、图(6)的锯齿波,它们大小随时间变化,但方向保持不变,所以它们是直流量。
而交流,区别于直流,是指电路中的电压、电流等物理量方向发生变化,但大小不一定变化,例如图(4)的矩形波,该电流方向作周期变化,但其大小保持不变。
含有正弦电源且电路中各部分产生的电压、电流均按正弦规律变化的电路,就是正弦交流电路。
所谓正弦规律变化,正如图1-1中的图(2)所示。
在这里要说明一点,“正弦规律”不一定指正弦函数,其实余弦函数也是按正弦规律变化的,因为余弦函数可以由正弦函数左移90°得到。
所以上文提到的“正弦规律”指的是一种变化规律,而不是指正弦函数。
例如图1-2所示的电流和电压,都属于正弦量。
但在同一个电路中,一旦确定所用的函数,那么所有正弦量都应该用同一种函数表示,例如确定用sine正弦函数,就不能出现consine余弦函数,即使有,也应该根据三角函数换算转化为sine函数表示,这也是为了便于它们进行相位的比较。
九年级电路测量知识点电路测量是物理学中重要的基础实验内容之一,能够帮助我们了解电路中的各种参数,判断电路的工作状态以及解决电路故障。
在九年级的学习中,我们需要了解一些与电路测量相关的知识点。
本文将为你介绍九年级电路测量的基本概念和各种测量方法。
I. 电路的基本概念在进行电路测量之前,我们需要了解电路的基本概念。
电路是由电源、导线和负载组成的闭合路径,它可以让电流流动。
电流是指单位时间内通过某一横截面的电荷量,通常用安培(A)表示。
电压是电流在电路中流动所产生的电势差,通常用伏特(V)表示。
电阻是电路中阻碍电流流动的物理量,通常用欧姆(Ω)表示。
II. 电流测量方法1. 电流表的使用电流表是测量电路中电流的常用仪器。
在测量电路中的电流时,我们需要将电流表与电路相连,使电流能够通过电流表流动。
根据电流的大小选择合适的量程,然后读取电流表上指示的数值即可得到电路中的电流大小。
2. 电压法测量电流除了使用电流表测量电路中的电流,我们还可以使用电压法来间接测量电流。
电压法是利用欧姆定律和串联电路的特性来计算电流的方法。
首先,我们需要测量电路两端的电压,并记录下来。
然后,根据欧姆定律的公式I=U/R,其中I表示电流,U表示电压,R表示电阻,我们可以通过已知电压和电阻来计算出电路中的电流。
III. 电压测量方法1. 电压表的使用电压表是用来测量电路中电压大小的仪器。
在测量电路中的电压时,我们需要将电压表与电路相连并并联在电压测量点上,然后读取电压表上指示的数值即可得到电压的大小。
2. 并联法测量电压除了使用电压表测量电路中的电压,我们还可以使用并联法来间接测量电压。
并联法是利用欧姆定律和并联电路的特性来计算电压的方法。
首先,我们需要测量电路中的总电流,并通过已知电阻来计算出总电阻。
然后,根据欧姆定律的公式U=IR,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻,我们可以通过已知电流和总电阻来计算出电路中的电压。
IV. 电阻测量方法1. 电阻表的使用电阻表是测量电路中电阻大小的仪器。
第6章正弦交流电路学习指导与题解一、基本要求1.深刻理解正弦交流电压和电流波形图和瞬时值表示式中的三要素,频率f、角频和周期T的关系。
熟练掌握从波形图写出正弦量的瞬时值表示式,和从正弦量的瞬时值表示式绘出它的波形图。
1.熟练掌握两同频率正弦量的相位关系,包括相位差、超前与滞后的概念,及相位差的计算。
2.倍关系。
3.熟练掌握进行复数的直角坐标形式与极坐标形式之间的互相变换,和复数的四则运算。
5.深刻理解正弦电压和电流的相量的概念。
熟练掌握正弦电压、电流的瞬时值表示式与频域相量之间的对应变换与反变换关系。
即能从正弦电压、电流的瞬时值表示式写出它们的相量。
也能从正弦电压、电流的相量写出它们的瞬时值表示式。
6. 熟练掌握正弦交流电路中,KCL,KVL的相量形式。
能用相量写出正弦交流电路中的KVL方程和KCL方程。
7. 掌握电感元件和电容元件伏安关系的两种形式和储能公式。
熟练掌握R,L,C元件伏安关系相量形式,明确这三种元件电压与电流的相位关系。
交接电感、电容元件的电压和电流有效值的大小与频率有关,以及电感和电容在直流作用下的稳态表现。
8. 熟练掌握阻抗与导纳的定义,R,L,C三种元件的阻抗与导纳,即电感的感抗和电容的容抗,并会进行计算。
会把正弦交流电路交换为它的相量模型。
掌握无源二端网络的阻抗与导纳,及阻抗与导纳的等效变换关系。
能作出无源二端网络的等效相量模型。
9. 能用相量和相量图法求解串、并联简单的正弦交流电路。
10. 熟练掌握应用相量法分析计算正弦交流电路。
包括用阻抗串、并联及分压、分流公式计算不含受控源电路某一支路的电压和电流;用节点分析法和网孔分析法求解含受控源复杂正弦交流电路中各支路的电压和电流;用戴维南定理求解正弦交流电路中某一支路的电压和电流;应用叠加定理求解多电源正弦交流电路中的电压和电流。
11.熟练掌握电路中R,L,C元件的功率特性。
能根据电阻电压和电流的有效值计算它们的平均功率。
了解电感和电容元件的能量与外电路不断往返交换的特点,能根据电感和电容电压和电流的有效值计算它们的无功功率,掌握无功功率与储能平均值的关系。
12.熟练掌握根据端口电压和电流的有效值和功率因数及无功因数计算二端网络的平均(有功)功率和无功功率。
能运用平均功率守恒和无功功率守恒来计算二端网络的平均功率和无功功率。
掌握功率因数和视在功率的计算。
能利用功率三角形掌握P,Q,S和功率因数之间的关系。
13.掌握二端网络无功功率与网络储能的关系。
14.明确提高功率因数的意义,掌握提高功率因数问题的计算。
15.能根据电压相量和电流相量计算复功率。
运用复功率电视塔恒处理多负载的功率分析问题。
二、学 习 指 导正弦交流电路有广泛的实际应用,从电路理论本身也具有重要意义,是本课程的重要组成部分。
本章是整个正弦交流电路分析的基础和重要内容,教学内容可以分为如下三部分:1. 正弦量的表示形式;2. 相量法的基础;3. 正弦交流电路的分析计算着重讨论正弦量的基本概念,正弦量的相量,阻抗与导纳,RLC 元件伏安关系和基尔霍夫定律的相量形式,正弦交流电路的相量模型和应用相量法分析计算正弦交流电路中的电压和电流。
现就教学内容中的几个问题分述如下:(一) 关于正弦量的基本概念正弦量如正弦电压和正弦电流,都是以时间t 为变量,其瞬时值按正弦规律变化的周期函数。
正弦量的基本概念包括如下三个方面,应予深刻理解。
1. 正弦量的表示法和它的三要素正弦量用三角函数表示的瞬时值表示式和波形图来描述。
正弦电压u 和电流i 的瞬时值函数表示式分别为sin()m u u U t ωϕ=+sin()m i i I t ωϕ=+一个正弦量可以用它的最大值m U ,m I ,角频率ω和初相角u ϕ,i ϕ三个要素唯一地确定。
(1)最大值m U ,m I 是正弦量u 和i 的振幅,正弦量瞬时值中的最大量值,也就是sin()1u t ωϕ+=和sin()1i t ωϕ+=时的正弦电压和电流值。
其单位分别是伏特(V )和安培(A )。
(2)角频率ω 从正弦量瞬时值表示式可以看出,正弦量随时间变化的部分是式中的()t ωϕ+,它反映了正弦电压和电流随时间t 变化的进程,称为正弦量的相角或相位。
ω就是相角随时间变化的速度,即()d t dtωϕω+= 单位是弧度/秒(rad/s )。
正弦量随时间变化正、负一周所需要的时间T 称为周期,单位是秒(s )。
单位时间内正弦量重复变化一周的次数f ,称为频率,1f T=,单位是赫兹(Hz )。
正弦量变化一周,相当与正弦函数变化2π弧度的电角度,正弦量的角频率ω就是单位时间变化的弧度数。
即22f Tπωπ== 上式就是角频率ω与周期T 和频率f 的关系式。
(3)初相角ϕ(即u ϕ,i ϕ) 它是0t =时刻正弦电压和电流的相角。
即0()t t ωϕϕ=+=初相角的单位可以用弧度(rad )或(deg )来表示,两者的对应关系为()180rad π=(deg )。
通常初相角应在ϕ≤π的范围内取主值,即ϕ一般限定在π-≤ϕ≤π的范围。
如果ϕ>π时,则应以2ϕπ±进行替换。
例如32πϕ=(270),应替换成312(90)22πϕππ=-=--;又如 1.2ϕπ=-(216-)时,则应替换为 1.220.8ϕπππ=-+=(144)。
正弦量初相角ϕ的大小和正负,与选择正弦量的计时起点有关。
在波形图上,与0t ωϕ+=相应的点,即正弦量瞬时值由负变正的零值点,称为零值起点,用s 表示,计时起点是0t ω=的点,即坐标原点0。
初相角ϕ就是计时起点对零值起点(即以零值起点为参考)的点角度。
顺便指出,如果正弦量是余弦函数如cos()m u U t ωϕ=+时,则正弦量的起点s 是0t ωϕ+=,即m u U =+对应的横坐标点。
一个正弦量当计时起点选定后,初相角ϕ便是已知量,则某一给定时刻,相角()t ωϕ+ 便决定了该时刻正弦量瞬时值的大小、方向(正值或是负值),也可以决定正弦量该时的变 化趋势,即正弦量的数值是趋于增加抑或趋于减小。
由此可见,正弦量的相位角也是一个重 要的物理量。
以上就是正弦量的三要素和相位的概念。
(4)由正弦量的瞬时值表示式绘出它的波形图时,图中纵坐标是正弦量的瞬时值,横坐标表示正弦量变化进程的弧度()t rad ω或时间()t s 。
纵、横坐标按正弦量和相角或时间的单位选定一顶比例尺。
从给定正弦量的瞬时值表示式,即可找出它的三个要素振幅m U 或m I 、角频率ω和初相角ϕ。
从而可以确定正弦量的零值起点s 和计时起点(即坐标原点0)的位置。
分别计算出在一个周期内正弦量的相角()t ωϕθ+=为特殊角如0,6π,4π,2π,23π,34π,56π,π,⋅⋅⋅, 2π时正弦量的瞬时值u 及对应的横坐标()t ωθϕ-或()t θϕω-的数值,并在坐标图上标出对应各点,将正弦量瞬时值各点,用曲线板连接成连续曲线,便绘出了正弦量的波形图。
例如,正弦电压10sin(2)4u t ππ=+V ,绘出它的波形图。
从瞬时值表示式可知它的振幅是10V ,角频率2ωπ= rad/s ,初相角4πϕ=+rad ,它的周期为 2212T ππωπ===s 由于初相角4π为正值,故正弦电压波形的零值起点s 在计时起点(坐标原点0)之前。
分别计算出当相角(2)04t ππ+=,4π,2π,,2π 时正弦电压u 的瞬时值及对应的相角t ω值或时间t 值。
如当(2)04t ππ+=时,0u =,4t πω=-,10.12524t =-=-⨯s ; 当(2)44t πππ+=时,7.07u =V ,0t ω=,0t =; 当(2)42t πππ+=时,10u =V ,4t πω=,0.125t =s ,如此继续计算,其结果列于下表。
将上数据表中横坐标t ω或t 各值在坐标图横坐标找出它的点,然后标出对应的正弦电 压瞬时值的坐标位置,最后用曲线板将各电压瞬时值坐标点连接成连续的正弦函数波形图。
于是,正弦电压10sin(2)4u t ππ=+V 的波形图,便绘出波形。
(5)由正弦量的波形图写出它的瞬时值函数表示式时,只要找出最大值m U 或m I 、角频率ω和初相角ϕ即可。
从波形图中易于直接找出正弦量的最大值m U 或m I ;确定角频率时,先要从波形图的横坐标上,找到一个完整的周期()T s ,再按式12Tωπ=计算出角频率ω的值;确定初相角ϕ时,在波形图的坐标原点0左右π±或2T ±范围内,找出正弦量瞬时值从负变正的零值起点s ,从s 点到坐标原点0(即计时起点)之间的点角度数,就是该 正弦量的初相角ϕ。
按正弦量变化的进程方向,如果s 点先于坐标原点0出现时,如图5-2(a )所示情况,则初相角ϕ为正值,这时正弦量的相角为()t ωϕ+;若s 点后于坐标原点0出现时,如图5-2(c )所示情况,则初相角ϕ为负值,这时正弦量的相角为()t ωϕ-。
显然,从波形图中找到了正弦量的振幅m U 或m I 、角频率ω和初相角ϕ之后,他的瞬时值表示式即可写出。
(6)正弦量的三角函数瞬时值表示法和波形图表示法,各有它的特点。
瞬时值函数表示式能完整和准确的描述正弦量特征,既表示了正弦量的三要素,又表示了瞬时值,它是正弦量解析表达式,是正弦交流电路分析的基础。
但是利用正弦量的瞬时值表示式进行加、减、微分和积分运算时很不方便,这就是这一表示法的缺点。
正弦量的波形图能直观、形象的表示它的变化进程,特别是便于对几个正弦量之间的比较,明显看出它们的大小和相位的关系。
其缺点是它不能准确的描述正弦量的特征,更不便于进行加、减等运算。
为了便于在正弦交流电路中,对正弦电压和电流进行分析计算,正弦量需要有便于计算的第三种表示法,即正弦量的向量表示法。
2.正弦量的有效值在相同的时间里,一个正弦量的做功(如正弦电流i 通过一电阻元件R )与某一支流量(如直流I 通过同一电阻元件R )的做功相等,则支流量就是正弦交流量的有效值。
如正弦电流i 的有效值为I == 同理,正弦电压u 的有效值为U ==,或者说,正弦量的最大值是有效值的倍。
3.两同频率正弦量的相位差,及相位超前与滞后的概念两同频率正弦量的相位差,就是它们的初相角之差。
一般规定在180电角度范围内取主值。
如正弦电压111sin()m u U t ωϕ=+,222sin()m u U t ωϕ=+如果选取2u 为参考量时,则1u 对2u 的相位差为12ϕϕϕ=-若1ϕ>2ϕ,则ϕ>0表示1u 超前2u 的相位角为ϕ,或者说2u 滞后1u 的相位角为ϕ;若1ϕ<2ϕ ,则ϕ<0表示1u 滞后2u 的相位角为ϕ,或者说2u 超前1u 的相位角为ϕ;若1ϕ=2ϕ,则0ϕ=表示1u 与2u 同相;若90ϕ=±时,则1u 与2u 正交;若180ϕ=±时,则1u 与2u 反相。