第5章 非正弦交流电路
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习题课一:非正弦式交流电有效值的计算与应用一、交流电有效值的定义:指对做功或发热有效。
让某个交流电和一个直流电对同样大小的电阻加热,如果在相等的时间内它们产生的热量相等,那么交流电的有效值就等于直流电的数量大小。
(注意4个相等:被加热电阻相等、时间相等、发热量相等,则交流电的有效值与直流的数量大小相等)交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的,与电流的方向无关,但一般与所取的时间的长短有关,在无特别说明时,是以一个周期的时间来计算有效值的。
二、3个结论提示:⑴、按此定义某一直流电的有效值就是直流电本身。
应用见例1。
⑵、线性变化电流的有效值=平均值=(最大值+最小值)÷2。
⑶、“完整”的标准正弦交流电的有效值和最大值的关系为:E E m 2=,I I m 2=,U U m 2=。
注意:如果通电时间较短(短至1/4周期),但在起止时刻恰好等于正余弦的0值或峰值,也是满足前述关系的,见例2。
如果起止时刻不等于正余弦的0值或峰值,就不成立,见例0。
例0:有一正弦交流电的最大值为10伏,加在一直流电阻为10欧的纯电阻上。
已知它的周期为0.2秒,则它在0.05秒内的发热量可能为:(A 、B 、C )A 大于0.25焦,B 小于0.25焦,C 等于0.25焦,D 一定为0.25焦。
三、非正弦式交流电有效值的计算方法与例题方法说明:⑴、按有效值的定义通过加热来计算。
⑵、通常计算工作一个周期内的发热量。
⑶、为计算为一个周期内的发热量,焦耳热公式中所用的U 和I 仍然需要是有效值,如例3中前2秒内的有效值是20/2,后1秒内的有效值是10/2。
具体步骤:1、分析一个周期内不同时间段的电流特点,确认每一时段的有效值。
2、计算它在一个周期内的发热量。
3、根据有效值定义(交流、直流发热量相等)列方程计算出有效值。
【例1】计算下图所示交流电的有效值,如果该交流电加在一个5Ω的电阻元件上,它在4个周期内产生的焦耳热是多少。
第一章 电路基本概念与基本定律基本概念 知识点➢电荷的定向移动形成电流。
电流的大小为:dtdq i =(A )电流的实际方向是正电荷移动的方向。
参考方向是假设的方向。
➢电路中两点间的电压定义为:b a ab dqdW u ϕϕ-==。
电压的实际方向是由高电位指向低电位。
参考方向是假设的方向。
➢关联参考方向:一致的参考方向,相同的参考方向。
若电流的参考方向由电压的参考正极流入,则u 、i 为关联参考方向。
习题1、电路中a 、b 两点间的电压VU ab 6=,a 点电位Va3-=ϕ,则b 点电位=b ϕV。
2、图示电路中当2R 减小时,a 点电位趋向 ( )。
(A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)无法确定 3、1度电可供220V 、40W 的灯泡正常发光的时间是小时。
元件所吸收的功率的计算 知识点➢电压与电流为关联参考方向时:UI P =;电压与电流为非关联参考方向时:UI P -=。
➢ 0>P ,元件吸收功率;0<P ,元件发出功率。
习题1、图示电路中理想电流源吸收的功率为W 。
1题图 2题图3题图2、图示电路中,发出功率的元件是( )。
(A)电压源 (B)电流源 (C)电阻 (D)电压源与电流源 3、求电路中各元件吸收的功率。
KCL 、KVL 知识点➢KCL 与KVL 反映电路结构上的约束关系,与组成电路的各元件性质无关。
➢KCL 给出了连接于同一节点上的各支路电流间应满足的关 系:∑=0i 。
➢KVL 给出了组成一个回路的各支路电压间应满足的关系:∑=0u 。
➢KCL 对于电流的参考方向或实际方向均成立,KVL 对于电压的参极性或实际极性也都是成立的。
习题1、基尔霍夫定律适用于任何集总参数电路,它与元件的性质无关,只决定于元件的相互连接情况。
()2、在列写KCL 与KVL 方程时,对各变量取正号或负号,均按该变量的参考方向确定,而不必考虑它们的实际方向。
()3、某有源二端网络伏安关系为I U 520--=,图示电路与之等效。
第9章非正弦周期电流电路电子技术中广泛使用着非正弦周期信号,例如脉冲信号发生器、锯齿波发生器等。
本章首先介绍了非正弦周期量产生的原因,其次讲述了非正弦周期信号的分解与合成,在此基础上对非正弦周期信号进行了谐波分析;介绍了非正弦周期信号的频谱表示法及频谱的特点;最后对非正弦周期信号作用下线性电路的分析计算进行了研究。
本章的学习重点:●非正弦周期信号的谐波分析法;●非正弦周期信号的频谱分析法;●非正弦周期信号作用下线性电路的分析与计算。
9.1 非正弦周期信号1、学习指导(1)非正弦周期信号的产生当电路中激励是非正弦周期信号时,电路中的响应也是非正弦的;当不同波形的周期信号加到电路中,在电路中产生的电压和电流当然也是非正弦波;若一个电路中同时有几个不同频率的正弦激励共同作用,电路中的响应一般也是非正弦量;电路中含有非线性元件时,即使激励是正弦量,电路中的响应也可能是非正弦周期函数。
非正弦周期信号的波形变化具有周期性,这是它们的共同特点。
(2)非正弦周期信号的合成与分解电子技术工程中大量使用着非正弦周期信号,当几个不同频率的正弦波合成时,其合成的结果是一个非正弦波,受此分析结果的启发,设想一个非正弦周期信号也一定可以分解为一系列的振幅不同、频率成整数倍的正弦波,由此引入了利用傅里叶级数表示非正弦周期信号的分析方法。
2、学习检验结果解析(1)电路中产生非正弦周期波的原因是什么?试举例说明。
解析:电路中产生非正弦周期波的原因一般有以下几个方面:①当电路中激励是非正弦周期信号时,电路中的响应当然也是非正弦的。
例如实验设备中的函数信号发生器,其中的方波和等腰三角波,它们在电路中产生的电压和电流不再是正弦的;123②同一电路中同时作用几个不同频率的正弦激励时,电路中的响应一般不再是正弦的。
例如晶体管放大电路,它工作时既有为静态工作点提供能量的直流电源,又有需要传输和放大的正弦输入信号,在它们的共同作用下,放大电路中的电压和电流既不是直流,也不是正弦交流,而是二者相叠加以后的非正弦波;③当电路中含有非线性元件时,即使激励是正弦量,电路中的响应也可能是非正弦周期函数。
教学基本要求一、性质、地位和任务电路原理是电类专业的重要基础课程,其内容包括:电路的基本概念和定律,电阻电路的等效变换法,电路的网络方程分析法,电路基本定理,正弦交流电路,串、并联谐振电路,具有互感的电路,三相交流电路,非正弦周期电流电路,动态电路,二端口网络,磁路等内容。
本课程的主要任务是:使学生掌握电路的基本理论知识、电路基本分析方法,为学习后续课程准备必要的电路理论知识。
二、教学基本要求第一章电路的基本概念和定律1.了解电路和电路模型。
2.熟悉电流、电压、电功率、电能的概念;理解电流、电压的参考方向,及关联参考方向。
3.熟悉电阻元件、电感元件、电容元件及其伏安特性,掌握电阻元件、电感元件、电容元件的功率和能量的计算。
4.熟悉电压源、电流源及其模型。
5.了解电路中的受控源及其四种基本形式。
6.熟练掌握基尔霍夫定律的应用。
第二章电阻电路的等效变换法1.掌握电阻的串并联等效变换。
2.掌握电阻的星形连接与三角形连接的等效变换。
3.掌握电源、受控源的等效变换。
第三章电路的网络方程分析法1.理解电路网络方程分析法的概念。
2.熟练掌握支路电流分析法、网孔电流分析法、节点电位分析法的步骤和规律,并会加以应用。
第四章电路基本定理1.理解叠加定理、替代定理、戴维南定理和诺顿定理。
2.熟练掌握各定理在电路分析中的应用。
第五章正弦交流电路1.了解正弦交流电的基本概念,熟悉正弦交流电的相关参量。
2.掌握正弦量的各种表示方法和它们之间的相互转换。
3.掌握电阻元件、电感元件、电容元件的正弦交流电路的伏安关系,功率消耗及能量转换。
4.理解相量形式的基尔霍夫定律。
5.掌握电阻、电感、电容串联电路和并联电路的电压与电流的关系,及其相量图。
6.掌握正弦交流电路功率的计算方法。
7.了解提高功率因数的原因,理解提高功率因数的方法。
8.熟练掌握相量法在一般正弦交流电路计算中的应用。
第六章串、并联谐振电路1.理解串联谐振的条件及其特点2.理解串联谐振的频率特性及其通用谐振曲线。