电工基础教案——第八章正弦交流电路.doc

第八章　正弦交流电路 　　 序号 内　　　　　容 学时 1 第一节　纯电阻电路 2 2 第二节　纯电感电路 2 3 第三节　纯电容电路 2 4 第四节　电阻、电感、电容的串联电路 2 5 第五节　串联谐振电路 2 6 第六节　电阻、电感、电容的并联电路 2 7 第七节　电感线圈和电容器的并联谐振电路 2 8 第八节　交流电路的功率 2 9 实验8.1 单相交流电路 2 10 实验8.2 串联谐振电路 2 11 实验8.3 日光灯电路 2 12 本章小结与习题 2 13 本章总学时 24 第一节　纯电阻电路 只含有电阻元件的交流电路叫做纯电阻电路，如含有白炽灯、电炉、电烙铁等电路。 一、电压、电流的瞬时值关系 电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设加在电阻R上的正弦交流电压瞬时值为u = Umsin(( t)，则通过该电阻的电流瞬时值为 其中 是正弦交流电流的振幅。这说明，正弦交流电压和电流的振幅之间满足欧姆定律。 二、电压、电流的有效值关系 电压、电流的有效值关系又叫做大小关系。 由于纯电阻电路中正弦交流电压和电流的振幅值之间满足欧姆定律，因此把等式两边同时除以，即得到有效值关系，即 这说明，正弦交流电压和电流的有效值之间也满足欧姆定律。 三、相位关系 电阻的两端电压u与通过它的电流i同相，其波形图和相量图如图8-1所示。 解：解析式 sin(314t + 30() A，大小(有效值)为 第二节　纯电感电路 一、电感对交流电的阻碍作用 1．感抗的概念 反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫做感抗。 2．感抗的因素 纯电感电路中通过正弦交流电流的时候，所呈现的感抗为 XL=(L=2(fL 式中，自感系数L的国际单位制是亨利(H)，常用的单位还有毫亨(mH)、微亨((H)，纳亨(nH)等，它们与H的换算关系为 1 mH = 10(3 H，1 (H = 10(6 H ，1 nH = 10(9 H。 如果线圈中不含有导磁介质，则叫作空心电感或线性电感，线性电感L在电路中是一常数，与外加电压或通电电流无关。 如果线圈中含有导磁介质时，则电感L将不是常数，而是与外加电压或通电电流有关的量，这样的电感叫做非线性电感，例如铁心电感。 3．线圈在电路中的作用 用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。 二、电感电流与电压的关系 1．电感电流与电压的大小关系 电感电流与电压的大小关系为 显然，感抗与电阻的单位相同，都是欧姆(()。 2．电感电流与电压的相位关系 电感电压比电流超前90((或 (/2)，即电感电流比电压滞后90(，如图8-2所示。 　 解：(1) 电路中的感抗为 XL = (L = 314 ( 0.08 ( 25 ( (2) (3) 电感电流iL比电压uL滞后90°，则 第三节　纯电容电路 电容对交流电的阻碍作用 1．容抗的概念 反映电容对交流电流阻碍作用程度的参数叫做容抗。容抗按下式计算 容抗和电阻、电感的单位一样，也是欧姆(()。 2．电容在电路中的作用 在电路中，用于“通交流、隔直流”的电容叫做隔直电容器；用于“通高频、阻低频”将高频电流成分滤除的电容叫做高频旁路电容器。 电流与电压的关系 1．电容电流与电压的大小关系 电容电流与电压的大小关系为 2．电容电流与电压的相位关系 电容电流比电压超前90((或 (/2)，即电容电压比电流滞后90(，如图8-3所示。 解：(1) (2) (3) 电容电流比电压超前90(，则 第四节　电阻、电感、电容的串联电路 一、R-L-C串联电路的电压关系 由电阻、电感、电容相串联构成的电路叫做R-L-C串联电路。 设电路中电流为i = Imsin(( t)，则根据R、L、C的基本特性可得各元件的两端电压： uR =RImsin(( t)，　uL=XLImsin(( t ( 90()，　uC =XCImsin(( t ( 90() 根据基尔霍夫电压定律(KVL)，在任一时刻总电压u的瞬时值为 u = uR ( uL ( uC 作出相量图，如图8-5所示，并得到各电压之间的大小关系为 上式又称为电压三角形关系式。 二、R-L-C串联电路的阻抗 由于UR = RI，UL = XLI，UC = XCI，可得 令 上式称为阻抗三角形关系式，|Z|叫做R-L-C串联电路的阻抗，其中X = XL ( XC叫做电抗。阻抗和电抗的单位均是欧姆(()。阻抗三角形的关系如图8-6所示。 由相量图可以看出总电压与电流的相位差为 上式中 ( 叫做阻抗角。 三、R-L-C串联电路的性质 根据总电压与电流的相位差(即阻抗角 ()为正、为负、为零