精品课件-正弦交流电的物理量.ppt

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《电工技术基础与技能》(第5章)正弦交流电的产生-基本物理量-表示方法-非正弦周期波课件PPT

u Um sin(t 1)
i Im sin(t 2 )
则u和i的相位差为
(t 1) (t 2 ) 1 2 正弦交流电的相位差等于其初始相位之差。它是一个常量，与计时起点即初相无关。
同相 0
（b）超前 0 （c）反相（d）正交
2
5.2.3 相位、初相和相位差
尼古拉·特斯拉
5.2.2 最大值（振幅）和有效值
3．有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来确定的。即在相同的电阻R中，分别通入直流电和交流电，在经过一个交流周期的时间内，如果它们在电阻上产生的热量相等，则用此直流电的数值表示交流电的有效值。一般电气设备铭牌上所标明的额定电压和额定电流，交流电表上所指示的电压、电流读数等，就是指被测量的交流电的有效值。如电压220 V，就是指供电电压的有效值。交流电的有效值规定用大写字母表示，如E，I，U。有效值与最大值的关系分别为
相位和初相的单位是弧度，但一般习惯用角度表示。计算时须将 t 和 0 化成
相同的单位。初相 0 的变化范围一般为 0 。
5.2.3 相位、初相和相位差
3．相位差
两个相同变化快慢的正弦交流电的相位之差称为相位差，用表示。它表明了
两个正弦量到达最大值的先后差距。例如，当一个正弦交流电的电压和电流分别用下式表示时
Im ，Um ，Em ——表示电流、电压、电动势的最大值；
——表示电流、电压、电动势的角频率；
i0 ，u0 ，e0 ——表示电流、电压、电动势的初相。
5.3.1 解析式法
【例】已知一正弦交流电的电压为220 V，在t=0时的瞬时值为 110 2 V ，频率为50 Hz，试写出其交流电电压的解析表达式。
两个正弦交流电波形

建筑电气基础课件—正弦交流电的基本物理量

i = I m sin(ωt + ϕ 0 )
12.2 正弦交流电的基本物理量
1Hale Waihona Puke .2 正弦交流电的基本物理量（1）瞬时值交流电的大小不同的时刻有不同的对应值，这个值称为瞬时值。（2）最大值交流电瞬时值中最大的值就是交流电的最大值。（3）有效值交流电的有效值是用一个等效的直流电的值来代替。
12.2 正弦交流电的基本物理量
（1）周期交流电变化一周所需的时间，以符号T表示，单位为秒。（2）频率交流电在1秒钟内变化的次数，即交流电变化的次数，以符号f表示，单位为赫兹(Hz)。。（3）角频率电在单位时间内电角度的变化。
12.2 正弦交流电的基本物理量
（1）相位交流电每个瞬时值都对应着一个相位，是描述交流电瞬时状态的一个物理量。（2）初相位初始时刻(t=0时刻)的相位称为初相位。（3）相位差两个同频率正弦量，它们的相位之差称为相位差。
3有效值交流电的有效值是用一个等效的直流电的值来代122正弦交流电的基本物理量1周期交流电变化一周所需的时间以符号t表示单位2频率交流电在1秒钟内变化的次数即交流电变化的次数以符号f表示单位为赫兹hz
12.2 正弦交流电的基本物理量
正弦交流电是大小及方向都随时间按正弦规律变化的电动势、电压和电流的统称，通常又简称为交流电。

表征正弦交流电的物理量PPT课件

在一个周期内的平均值为零的电流称为正弦交流电。
2.写出交流电电流、电压和电动势的解析式。
i = Imsin( t 0) u = Umsin( t 0) e = Emsin( t 0)
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交流电的瞬时值和最大值
瞬时值：交流电任一瞬间的值；用 i 、 u、 e 表示。
最大值（幅值）：交流电在一个周期内所达到的最大值；用大写字母下标加m，Im、Um、Em。
方法二：
如果初相是正值，曲线的起点就在坐标原点的左边；
如果初相是负值，曲线的起点就在坐标原点的右边。
②判断大小：
从坐标原点到最近一个正弦波的起点之间的距离就
是初相的大小。
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(3)相位差：两个同频率交流电的相位之差。 u U m sin(t 01)
i Im sin(t 02 )
式中，Im、Um、Em 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)，电流的单位为安培(A)，电压和电动
势的单位为伏特(V)；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；i0、u0、 e0 分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧
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第一节交流电的产生
一、交流电的产生二、正弦交流电
第4页/共52页
一、交流电的产生
如果电流的大小及方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零的电流称为交流电。
第5页/共52页
二、正弦交流电
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，在某一时刻 t 的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示，即
值均为有效值。

2.1正弦交流电路ppt(上课用)

计算机中的方波信号
二、交流电的产生
正弦交流电的产生设备
交流电可以由交流发电机提供，也可由振荡器产生。交流发电机主要是提供电能，振荡器主要是产生各种交流信号。
正弦交流电的产生过程
动画
整个线圈所产生的感应电动势为
e = 2Blvsinωt 2Blv为感应电动势的最大值，设为Em，则 e = Em sinωt

正弦量与纵轴相交处若在正半周，初相为正。
-
正弦量与纵轴相交处若在负半周，初相为负。
i i1＝Imsint
i
i2＝Imsin( t＋ 2)
i
i3＝Imsin( t＋ 6 )
i
i4＝Imsin( t－
0
t
2
0
t
6
0
t
0 6

(a)
(b)
(c)
(d)
Um Im U 0.707U m， I 0.707 I m 2 2
3. 正弦交流电的相位、初相和相位差
(1)相位
u U m sin(t u ) u U m sin(t u )
显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。 (2)初相初相确定了正弦量计时开始的位置，初相规定不得超过±180°。
① 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。
② 不同频率的正弦量比较无意义。
t u ), 例已知 u U m sin(
i I m sin( t i ) ，求
解
电压与电流之间的相位差。 u、i 的相位差为： (t u ) (t i ) t u t i u i
(c) 由图知θ1-θ2=π, 表明二者反相。

电工基础_第4章正弦交流电路.ppt

4．2．1复数．．复数
A = re jϕ 复数的极坐标形式： A = r∠ϕ
复数的指数形式：实部相等、虚部大小相等而异号的两个复数叫做共轭复数共轭复数。用A*表示A的共共轭复数轭复数，则有 A=a+jb A*=a-jb 例4.5 写出下列复数的直角坐标形式。
（1）5∠48°
1 （2） ∠90°
图4.6 矢量和与矢量差
4.2.2 复数的运算
2．复数的乘除．
两个复数进行乘除运算时，可将其化为指数式或极坐标式来进行。
如： A1=a1+jb1= r1∠ϕ1 A2=a2+jb2 =r2 ∠ϕ 2
A1 r1∠ϕ1 r1 = = ∠(ϕ1 − ϕ 2 ) A2 r2 ∠ϕ 2 r2
如将复数 A1 = re jϕ 乘以另一个复数 e jα ，则得
4．1．2正弦交流电的基本特征和三要素．．正弦交流电的基本特征和三要素
例4.4 已知某正弦电压在 t = 0时为110 2 V，初相角为 30°，求其有效值。解：此正弦电压表达式为
u = U m sin(ωt + 30°)
则
u (0) = U m sin 30°
图4.4 正弦量的同相与反相 u ( 0) 110 2 Um = = V = 220 2V sin 30° 0.5
图4.12 交流异步电动机的等效电路模型
4．4 电阻、电感、电容电路
案例4.3 在照明电路中使用的白案例炽灯为纯电阻性负载，日光灯属于感性负载，家用风扇为单相交流电动机，它的等效电路如图4.13所示。图中U1、U2为工作绕组，V1、V2 为起动绕组，它们实际上是纯电阻与纯电感相串联。由图中可知，风扇是一种电阻、电感和电容混联的负载。

正弦交流电路PPT课件

06
正弦交流电路的应用实例
变压器
变压器是利用电磁感应原理，将一个电压等级的交流电能转换成另一个电压等级的交流电能的装置。
在电力系统中，变压器是不可或缺的重要设备，用于升压或降压输电线路中的电压，以满足用电设备和发电机的需求。
变压器还广泛应用于工业、商业和居民用电领域，用于电压变换、电流匹配和相位变换等。
家用电器如电灯、电视、空调等都使用正弦交流电，使得电器能够正常工作。
正弦交流电路的基本元件
电阻器
在正弦交流电路中，电阻器用于限制电流，消耗电能并产生热量。
电感器
电感器能够阻碍电流的变化，在正弦交流电路中用于滤波、隔离和储能。
电容器
电容器能够储存电荷，在正弦交流电路中用于滤波、移相和隔直。
电力系统中的电压和电流都是正弦交流的，因此需要掌握正弦交流电路的基本
原理和计算方法。
电力系统的稳定性、安全性和经济性等方面都与正弦交流电路密切相关。
感谢观看
THANKS
通过阻抗三角形，可以方便地计算出电压和电流的相位差以及功率因数。
它通过三个边分别表示阻抗、电阻和电抗，以及电压和电流的有效值。
功率分析
功率分析是正弦交流电路分析的重要内容之一，主要关注电路中
的能量传输和消耗。
平均功率表示电路中能量传输的平均效果，是衡量电路性能的重
要指标。
无功功率和视在功率也是正弦交流电路中重要的功率形式，它们分别表示了电路中的储能和容量。
电机控制
正弦交流电路在电机控制中发挥着重要作用，如交流电动机的控制。
通过改变输入到交流电动机的电压或频率，可以实现电机的启动、调速和制动等功能。
交流电机控制技术广泛应用于工业自动化、交通运输、家用电器等领域。

正弦交流电的概念PPT课件

为220V。
提示：在选择电器的耐压时，必须考虑电路中电压的最大值；选择最大允许电流时，
同样也是考虑电路中出现的最大电流。例如：耐压为220V的电容，不能接到电压有效值为
220V的交流电路上，因为电压的有效值为220V，对应最大值为311V，会使电容器因击穿而
损坏。
知识点精讲
如图所示，已知一电容元件的电容量为50μF，在它两端加上一个工频正弦电压，当ωt由-30°变化到零时
是赫［兹］，符号为Hz。常用单位还有千赫（kHz)和兆赫（MHz)，换算关系如下：
1 = 103
1 = 106
1

周期与频率的关系：互为倒数关系，即 = 。
注意：我国发电厂发出的交流电都是50Hz，习惯上称为“工频”。（美国、日本采用的市电频率
均为60Hz，110V）
周期与频率都是反映交流电变化快慢的物理量。周期越短、频率越高，交流电变化越快。

6
A.u=10sin（100πt+ ）V

6

6
B.u=10sin（100πt- ）V

6
C.u=52sin（100πt+ ）V D.u=52sin（100π- ）V
【解析】波形零点在坐标原点左边（不超过π），初相位为正角。
知识点精讲
一个电热器接在220V直流电路上，发热功率为1kW，若把它接在交流电路中，要使其发热功率
在实际应用中，规定用绝对值小于π的角度（弧度值）表示相位差。以图5-1-2所示为例：
注意：如果已知正弦交流电的振幅、频率（或者周期、角频率）和初相（三者缺一不可），就可
以用解析式或波形图将该正弦交流电唯一确定下来。因此，振幅、频率（或周期、角频率）、初相叫

2023教科版必修(3-2)第2章第2节《描述正弦交流电的物理量》ppt

描述正弦交流电的物理量
序言
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答案：B
例题5:求如图所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线。
解：从t＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变
的直流电，为
，后半周期是有效值为
的交变电流。
设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，
选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻
所产生的热量相等，由焦耳定律得
变，则其电动势变为 ( )
例题3:如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？
42
3 2
解析：交流的有效值等于热效应与此交流等效的
直流电的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为I，根据交流有效值的定义，有：
I2RT1 2I12RT1 2I22RT4 2
所以：
I
1 2
(I12

I
2 2
)
3 2
12(4 2)2(3 2)25A
例题4:如图甲为电热毯的电路图，电热丝接在的电源上
，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图乙所示波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（）
A. 110V B. 156V C. 220V D. 311V
（3）特点：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的．

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则i1、i2 的相位差为
在讨论两个正弦量如
的相位关系时：
(1)当 φ 1>φ 2，即φ >0时，称i1超前i2 ，或i2 滞后i1 ； (2)当 φ 1<φ 2，即φ <0时，称i1滞后i2 ，或i2 超前i1 ； (3)当 φ 1=φ 2，φ =0时,称i1与i2同相； (4)当 φ =±π 或±180°时,称i1与i2反相； (5)当 φ =±π /2或±90°时,称i1与i2正交。
正弦交流电的物理量.ppt
任务目标
一、掌握正弦交流电的三要素；二、掌握周期、频率和角频率之间的关系；三、理解有效值和相位差的概念；四、学会分析简单电路。
小游戏：萝卜蹲
每组出一名同学，通过抽牌决定代表的物理量，开始游戏。
扮演XX的同学念“XX蹲， XX蹲， XX蹲完YY蹲”，并做出相应动作， XX 完成后YY立即跟上，念“YY蹲，YY蹲，YY蹲完ZZ蹲”。
表征正弦交流电大小的物理量
I/A 电流最大值
Im
瞬时值：交流电某一时刻的值
电流瞬时值
最大值：交流电的最大瞬时值
t/s
0
iIm siω n (tφ0)
瞬时值最大值
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
由于交流电的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交流电在某段时间内的平均效果就可以了。
闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电动势的瞬时值表达式为 e=311sin(314t)V。则此交流电的最大值为 311V ，有
效值为 220V 。
E 0.707 311V 220V
2、表征正弦交流电变化快慢的物理量 ——周期、频率、角频率
周期：正弦交流电按正弦规律变化，每完成一个循环所需要的时间称为周期，用符号T表示，单位为s（秒）。频率：正弦交流电1s内完成的周期数称为频率，用符号f 表示，单位为Hz（赫兹）。
小常识
一般的交流电动机，照明、电热等设备，都是按照工频交流电来设计制造的。另外，音频信号的频率为 20～20000Hz，视频信号的频率为0～6MHz。
练一练
我国生产和生活用工频交流电的频率为50Hz，周期T＝__0_.0_2___s，角频率ω＝__3_1_4___rad/s。
T = 1/f ω = 2π/T = 2πf T = 1/50s=0.02s ω = 2π×50rad/s=100πrad/s=314rad/s
最大值和有效值之间的关系
EEm0.70E7m 2
UUm 0.70U 7m 2
I Im 0.707Im 2
小常识
我们通常所说家庭照明电路的电源电压为220V就是指有效值，多数电器产品铭牌上标注的额定电压、额定电流，用交流电流表、电压表测量出来的数值也都是有效值。
练一练
趣味练习
正弦电压解析式： u=311sin（314t+π/3）V
最大值Um 角频率ω 周期T
频率f 初相位φ0
314rad/s 311V 50Hz π/3 0.02s
分组竞赛
全体同学分为甲乙两组，每组准备几个关于本节内容的题目写在纸条上。
本组出的题目由对方组答题，两组依次答题，不看书答题并且正确者为本组加3分，看书回答正确者加1分，回答错误者不得分。
什么？
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
正弦交流电的函数表达式
eE(0)
瞬时值：正弦交流电在某一瞬间的数值，用小写字母表示，如i、u、e等最大值：正弦交流电变化时出现的最大瞬时值，用带下标m的大写字母表示，如Im、Um、Em等。
相位差的同相与反相的波形
例如：u1= 311sin(314t 30) V，u2= 311sin(314t 60)V，写出其相位差，指出哪个超前，哪个滞后？
u1与u2的相位差为= (30) ( 60) = 90
，即u1比u2滞后90，或u2比u1超前90。
小结
U/V 0
T t/s
f1 T
2、表征正弦交流电变化快慢的物理量 ——周期、频率、角频率
角频率：正弦交流电在单位时间内变化的弧度数称为角频率，用符号ω表示，单位为rad/s（弧度/秒）。在一个周期T内，正弦交流电变化了2π弧度，角频率
2π 2πf
T
小常识
小常识
我国电力系统的供电频率为50Hz（称为工频），少数国家如美国、日本采用 60Hz的频率。
那么我们怎样来衡量交流电的平均效果呢？
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
有效值：有效值是根据电流热效应原理来确定的。将直流电流I和交流电流i分别通过同一电阻R，如果在相同的时间内产生的热量相等，则此直流电的数值即为该交流电的有效值。有效值用大写字母表示，如I、U、E等。
游戏规则
MATCH RULES
注意：不允许回传，如XX传给YY，YY不能传给XX。反应慢的和传错的淘汰。
字母中的物理量
复习回顾
1、什么是直流电？什么是交流电？小组讨论
直流电是指大小和方向不随时间作周期性变化的一种电流、电压和电动势。交流电是指大小和方向随时间作周期性变化的一种电流、电压和电动势。
3、表征正弦交流电初始状态的物理量 ——初相位
相位：式 eEmsi 中nt的 (（0)ωt+φ0）称为相位。相位是随
时间变化的角度。初相位：t=0时的相位叫做初相位，即φ0。初相位决定了交流电的起始状态。规定初相位的绝对值不大于180° 。相位差：两个同频率的正弦量的相位之差叫做相位差，用字母表示。例如
2、正弦交流电是如何产生的？动画演示
当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的电流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流电。预习
小组讨论你的身边有哪些直流用电器和交流用电器？
返回复习
交流电的产生
返回复习
你预习了吗？
课本上讲了几个表征正弦交流电的物理量？
周期的符号是什么？正弦交流电的三要素是