电工电子技术-正弦交流电路2讲义.pptVIP

跳转到第一页 跳转到第一页 跳转到第一页 跳转到第一页 2.3.1 电阻元件 描述消耗电能的性质 根据欧姆定律: 即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系 线性电阻 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的 导电性能有关，表达式为： 表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。 电阻的能量 R u + _ 2.3 交流电路中的基本元件 描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。 1. 物理意义 电感: ( H、mH) 线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数 2.3.2 电感元件 电流通过N匝线圈产生 (磁链) 电流通过一匝线圈产生 (磁通) u ? + - 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。 自感电动势： 2. 自感电动势方向的判定 (1) 自感电动势的参考方向 规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向都与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。 + - eL + - L 电感元件的符号 S — 线圈横截面积（m2） l —线圈长度（m） N —线圈匝数 μ—介质的磁导率（H/m） (2) 自感电动势瞬时极性的判别 0 eL与参考方向相反 eL具有阻碍电流变化的性质 eL实 + - eL u + - + - eL实 - + ? 0 eL u + - + - eL与参考方向相同 ? 0 0 (3) 电感元件储能 根据基尔霍夫定律可得： 将上式两边同乘上 i ，并积分，则得： 即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。 磁场能 2.3.3 电容元件 描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。 电容： u i C + _ 电容元件 电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。 S — 极板面积（m2） d —板间距离（m） ε—介电常数（F/m） 当电压u变化时，在电路中产生电流: 电容元件储能 将上式两边同乘上 u，并积分，则得： 即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。 电场能 根据： 2.4.1 纯电阻元件 1. 电阻元件上的电压、电流关系 设 则 2.4 单向正弦交流电路 R i u i = u R 解析式： 相量表达式： 1. 频率相同； 2. 相位相同； 3. 有效值关系： 4. 相量关系； U 相量图为： I 电阻元件上的电压、电流关系可归纳为： 2. 电阻元件的功率 （1）瞬时功率 p 瞬时功率用小写！ 则 结论：1. p随时间变化；2. p≥0,为耗能元件。 u i p=UI-UIcos2? t ωt UI －UIcos2? t （2）平均功率（有功功率）P (一个周期内的平均值) 由: 可得: P = UI 例 求： “220V、100W”和“220V、40W”灯泡的电阻？ 平均功率用大写！ 解： 显然，在相同电压下，负载的电阻与功率成反比。 2.4.2 纯电感电路 1. 电感元件上的电压、电流关系 设 则 解析式： 相量表达式： L i u I U 相量图： 电感元件上 u 超前 i 90°电角。 其中： U=?LI=2πf LI=IXL 电感元件上电压、电流的有效值关系为： XL=2πf L=ωL称为电感元件的电抗，简称感抗。 感抗反映了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用； 感抗的单位与电阻相同，也是欧姆【Ω】。 感抗与哪些因素有关？ XL与频率成正比；与电感量L成正比 直流情况下感抗为多大？ 直流下频率f =0，所以XL=0。L 相当于短路。 由于L上u、i 为微分（或积分）的动态关系，所以L 是动态元件。 u 2. 电感元件的功率 （1）瞬时功率 p 瞬时功率用小写！ 则 i p=ULIsin2? t ωt u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0 u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0 u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0 u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0 电感元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件 结论： p为正弦波，频率为ui 的2倍；在一个周期内，L吸收的电能等于它释放的磁场能。 P=0，电感元件不耗能。 （2）平均功率（有功功率）P 问题与讨论 1. 电源电压不变，当电路的频率变化时， 通过电感元件的电流发生变化吗？ Q反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。 （3） 无功功率Q 2. 能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？ f 变化时XL随之变