全国中学生物理竞赛交流电路精品PPT课件
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§5.2 交流电路5.2.1、交流电路(1)纯电阻电路给电阻R 加上一正弦交流电,如图5-2-1所示,其电压u 为t U u m ωsin =电流的瞬时值I 与U 、R 三者关系仍遵循欧姆定律。
t R u R u i mωsin ==电流最大值R U I m m/=,它们的有效值同样也满足R U I =在纯电阻电路中,u 、i 变化步调是一致的,即它们是同相,图5-2-2甲表示电流、电压随时间变化的步调一致特性。
图乙是用旋转矢量法来表示纯电阻电路电流与电压相位关系。
(2)纯电感电路纯电感电路如图2-1-3所示,自感线圈中产生自感电动势为自ε,电路中电阻R 可近似为零,由含源电路欧姆定律有iR u =+自ε0=R ,所以u -=自ε,自感电动势与外加电压是反相的。
设电路中电流t I i m ωsin =,自感电动势为t i L∆∆-=自ε()t I t t t I i m m ωωsin sin -∆+=∆由于t ∆很短,依三角关系展开上式后,近似处理,t t t ∆=∆=∆ωωωsin ,1cos 则i ∆为t I L t iLtI i m m ωωεωωcos cos -=∆∆-==∆自)2sin(πωω+-=t I L m由自e u -=得)2sin()2sin(πωπωω+=+=t U t I L u m m由上面可见:a.纯电感电路中电压电流关系:L U I ω=,其中L ω称为感抗(L X )满足L X U I /=,其中fL L X L πω2==,单位:欧姆。
b.纯电感电路中,图5-2-4电压、电流相位关系是,电压超前电流2π,它们的图像和矢量表示如图5-2-5的甲、乙图所示。
(3)纯电容电路纯电容电路如图5-2-6所示,外加电压u ,电容器反复进行充放电,t u Ct Q i ∆∆=∆∆=,设所加交变电压t U u m ωsin =,与前面推导方式相同, t ∆时间很短,得到图5-2-1URiuuiiTt2T 甲图5-2-2I U乙~UIL自ε图5-2-32T iuuTO I U2π乙图5-2-42Ti uuTtOi 甲Ci~U图5-2-5)2sin(cos πωωωω+∆=∆=∆t t U tI t U u m m)2sin(πωω+=∆∆=t U C t u ci m,m m U c I ω=则)2sin(πω+=t I i m电路中电流有效值为IXc U fC U fC U I ===π211Xc 称为电容的容抗,fC Xc π21=,单位是欧姆。