单相正弦交流电路
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单相正弦交流电路复习资料单相正弦交流电路复习资料在我们日常生活中,电力是不可或缺的资源。
而电力的传输和使用离不开电路的支持。
其中,单相正弦交流电路是最常见和基础的一种电路形式。
本文将对单相正弦交流电路进行复习和总结,帮助读者更好地理解和应用这一电路。
一、基本概念1. 交流电和直流电的区别交流电指的是电流方向和大小随时间变化的电流形式。
而直流电则是电流方向和大小保持不变的电流形式。
在单相正弦交流电路中,电流和电压都是交流的。
2. 正弦波的特点正弦波是一种周期性变化的波形,具有以下特点:- 幅值:波峰和波谷的最大偏离值,表示电压或电流的大小。
- 周期:波形重复出现的时间间隔。
- 频率:单位时间内波形重复出现的次数,与周期的倒数成正比。
- 相位:波形相对于某一参考点的位置,用角度表示。
3. 交流电路中的元件单相正弦交流电路由电源、负载和连接二者的导线组成。
其中,电源提供电能,负载是电能的消耗者。
二、基本电路1. 电阻电路电阻电路是最简单的单相正弦交流电路形式。
其中,电流和电压的关系由欧姆定律决定:电压等于电流乘以电阻。
2. 电感电路电感电路中,电感线圈是主要元件。
电感线圈的特点是:当电流变化时,产生感应电动势,抵抗电流的变化。
因此,电感电路中电流和电压之间存在相位差。
3. 电容电路电容电路中,电容器是主要元件。
电容器的特点是:可以存储电荷,当电压变化时,释放或吸收电荷。
因此,电容电路中电流和电压之间存在相位差。
三、复杂电路1. 串联电路串联电路是将多个电阻、电感或电容依次连接起来的电路形式。
在串联电路中,总电压等于各个元件电压之和,总电流相等。
2. 并联电路并联电路是将多个电阻、电感或电容同时连接在一起的电路形式。
在并联电路中,总电流等于各个元件电流之和,总电压相等。
3. RC、RL和RLC电路RC电路由电阻和电容组成,RL电路由电阻和电感组成,RLC电路由电阻、电感和电容组成。
这些电路在实际应用中具有重要作用,可以用于滤波、调节电压和频率等。
单相交流电路之正弦交流电一、正弦交流电的三要素正弦交流电是指其数值大小、方向都按正弦的规律周而复始循环变化的电势电压与电流。
要完全掌握正弦交流电,必须掌握交流电的三要素,数值、频率和角频率,相位关系,正弦交流电的三要素是极大值(或有效值)、频率(或角频率)及相位(或初相位)。
1.正弦交流电的数值1)瞬时值正弦交流电在变化过程中,任意确定时刻t的数值,称为正弦交流电的瞬时值,如图 2 - 15 中的e₁。
瞬时值用小写符号表示,如i、e、u等。
2)最大值正弦交流电的最大值又称极大值,振幅值也可称为极值,是指在变化过程中,正弦交流电出现的最大瞬时值,用符号Eₘ(图 2 - 15)、Iₘ、Uₘ表示。
3)有效值正弦交流电的有效值是衡量它发热做功的一个基本量。
就是说,交流电流和直流电流分别通过同一电阻,如果经过相同时间产生同样热量,则交流电流的有效值等于直流电流的大小。
因此,定义正弦交流电的有效值是从发热做功方面与直流等效的值称为交流电的有效值,从数学角度,它又可以称为方均根值。
有效值用大写符号表示,如E、I、U。
正弦交流电的瞬时值,可以用数学解析式表达,即u=Uₘsin(ωt+φ)正弦交流电的有效值与极大值的关系为或实际上,交流电路的分析与计算过程中,主要用交流电的有效值,例如,电器铭牌上标定的电压、电流,仪表(电流表、电压表)测量的指示值以及计算电路的电压、电流等都是有效值。
2.频率和角频率1)频率和周期(1)频率:是指正弦交流电单位时间(s)内循环变化的次数,用符号f表示,单位为赫兹(Hz).-般50Hz.、60Hz称为工频交流电。
(2)周期:是指正弦交流电每循环一次所经历的时间(s),即正弦交流电从0值到极大值再到0值再变化到负的最大值然后回到0值的过程所经历的时间称,用符号T表示,单位为秒(s)。
频率与周期的关系为f=1/T2) 角频率角频率是指正弦交流电每秒循环变化所经历的弧度(这里指角度),用符号ω表示,单位是弧度/秒(red/s)。
第5章单相正弦交流电路
正弦交流电路是电工知识的重要内容,是学习电工与电子技术的理论基础,因此,分析研究正弦交流电路是十分重要的。
本章主要介绍单相正弦交流电的基本概念与表示方法,重点研究单相正弦交流电路的分析与计算,在着重讨论R、L、c单相正弦交流电路的基础上,利用矢量图法分析串、并联电路的电压、电流关系及功率关系。
5.1.1 交流电的概念
直流电路中所讨论的电压和电流,其大小和方向(或极性)都是不随时间变化的,如图5-1(a)所示,但是在工农业生产、日常生活中广泛应用的是大小和方向均随时间作周期性变化的电压和电流。
把这种大小和方向随时间作周期性变化的电流或电压称为交流电。
其中随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电,其波形如图5-1(b)所示。
随时间不按正弦规律变化的交流电,统称为非正弦交流电,图5-l(c)所示的电压波形就是一种非正弦交流电压。
在交流电中,最常用的是正弦交流电。
如果没有特别说明,本章所说的交流电都是指正弦交流电。
正弦交流电的优点是变化平滑,同频率的几个正弦量相加或相减,其结果仍为同频率的正弦量。
另一方面,非正弦交流电,可以分解为许多不同频率的正弦分量,这就给电路的分析计算带来了很大的方便。
5.1.2 交流电的产生
正弦交流电是通过单相交流发电机产生的,如图5-2所示。
单相交流发电机由定子和转子组成。
定子中有绕组,且按顺时针方向在磁场中匀速旋转,绕组由于切割磁力线而产生交流电。
在图5—2中1、2、3、4、5、6、7、8的八个小圆圈表示导线截面,由于导线切割磁力线的位置在变化,其电动势e的大小也随之变化。
当导线在位置l时,导线运动方向和磁力线平
第97页行,没有切割磁感线,此时电动势e的大小为零。
当导线到位置2时,导线斜方向切割磁力线,导线中产生了电动势。
当导线到位置3时,导线运动方向与磁力线相互垂直,切割磁力线最大。
当导线到位置4时,导线又变为斜方向切割磁感线,导线中产生的电动势又变小。
当导线到位置5与位置1时相同,导线中的电动势又为零。
导线继续向6、7、8旋转时,与在位置2、3、4时一样,电动势由零升高,到最大值后渐渐降为零。
此时电动势的方向正好与位置2、3、4时相反。
导线在不同时间、刁;同位置时,电动势变化的大小和方向曲线如图5—3所示。
5.1.3 交流电的基本物理量
5.1.3.1 瞬时值与最大值
交流电的大小是随时间变化的。
交流电在某一时刻的值称为这一时刻交流电的瞬时
值,用
小写字母e、i、u表示。
例如,在图5-4(a)中,t1时刻的瞬时值为J。
,,:时刻的瞬时值为
零。
图5-4(a)也可以画成图5-4(b)的形式。
最大的瞬时值称为最大值,也称为幅值或峰值,用字母Jm、um、乙表示。
在波形图上,
曲线的最高点对应的值,即为最大值。
它常用来表示交流电的电流强弱或电压高低,在实际中
很有意义。
例如电容器用于交流电路中时所承受的耐压值,就是指最大值,如果交流电最大值超过电容器所承受的耐压值,那么电容器将被击穿。
5,1.3.2 周期、频率、角频率
周期、频率、角频率是用来表示交流电变化快慢的物理量。
1.周期
图5-5所示为一个按正弦规律变化的交流电动势。
它从零开始逐渐增大到最大值,然后逐渐减小到零,反向增大到最大值,再回到零。
这样变化了一周,以后按同样规律循环下去。
把交流电完成一次周期性变化所需的时间称为交流电的周期,用符号T表示,单位是秒,用s。