电工基础学习指导—正弦交流电路.doc

第四部份 正弦交流电路 一、学习目标与要求 1．理解正弦交流电的基本特性、表示方法及其相量表示； 2．学习用相量法求解正弦交流电路； 3．理解单个参数的正弦交流电路特点，掌握其相量计算方法； 4．理解复合正弦交流电路的特点，掌握其相量计算方法； 5．理解正弦电路中阻抗、阻抗角的意义及其在电路中的计算； 6．理解串联谐振的意义和条件，了解并联谐振的意义和条件； 7．理解正弦交流电路的不同功率之间的关系，掌握其计算方法。 二、本章重点内容 1．正弦交流电的基本概念 正弦交流电流，它可由最大值、角频率（或频率f或周期T，，）和初相位来描述。正弦交流电的有效值与最大值之间有的关系。两个同频率正弦量的初相位角之差，称为相位差。两同频率的正弦量有同相、反相、超前和滞后的关系。正弦交流电可用解析式、波形图和相量图（相量复数式）三种方法来表示。只有同频率的正弦交流电才能在同一相量图上加以分析。 .2．RLC串联的交流电路 电压电流相量关系： 复阻抗：＝ 阻抗模： 阻抗角： 3．谐振电路 RLC串联谐振电路： 谐振条件：或 谐振频率：　 4．正弦交流电路的功率 有功功率：　 无功功率： 视在功率： 5．功率因数的提高 一般采用在感性负载两端并联电容器的方法来提高电路的功率因数。 三、本章内容的前后联系 在本章中，首先要弄清一个正弦量是如何用一个相量来表示的，它们之间的相互关系是怎样的。其次，要弄清正弦量用相量表示后，正弦电流电路中电压相量和电流相量的关系。最后，还要弄清正弦电流电路中功率、能量的关系。由于电路中含有储能元件，功率关系要比第二章纯电阻电路复杂。需要引用一些新的概念，如平均功率、无功功率、视在功率及功率因数等，读者不仅要理解它，而且还要能运用它来分析问题。 本章是学习第五章至第六章的基础，非常重要。对简单的正弦电流电路要能用相量图进行分析。 谐振是正弦电流电路在特定条件下产生的一种特殊物理现象。 四、学习方法指导 学习方法 1．图形分析法：本章接触到正弦交流电，对正弦交流电的波形图要非常熟悉才能帮助读者有效地学会交流电路分析方法。要熟练掌握周期、频率、相位、最大值、有效值等的意义及在波型图上的表示方法。相量图的使用同样是正弦交流电路分析中常用的图形分析方法，要掌握超前、滞后等在相量图里是如何表示的。读者要学会利用图形分析帮助解决电路问题。 2．实际应用引申：对谐振电路的应用可帮助读者理解该电路的构成及工作原理。功率因数的概念也一样，可通过其在电力系统中的应用来加深理解。 3．自学：本章内容多且难，尤其是相量图的分析，要求读者具有一定的自学能力，及一定的知识组织能力，帮助读者更有效地学习。 学习指导 1.工程上常遇到的所谓交流电，是指大小和方向都随时间变动，而在一周内平均值等于零的周期量。正弦电流是交流电的一种，它在工程上应用极为广泛。读者在学习本章的第一节时，要弄清正弦量的最大值、有效值、周期、频率、角频率、初相、相位差、超前、滞后、同相、反相等术语的含义。 要注意，相位、初相位和相位差都是角度，但其意义又各不相同。称为正弦交流电的相位，它反映了正弦量的变化进程；称初相位，它表示正弦交流电在计时起点，即t=0时的相位；称为两个同频率交流电的相位差，即它们的初相位之差。 两个正弦量的相位差与计时起点无关，与频率也无关，只取决于初相之差。不同频率的两个正弦量无相位差。正弦量的有效值与频率、初相无关，读者要了解其与正弦量的最大值有何关系。 2．基尔霍夫定律的相量形式是：，。为什么不是？在这里一定要注意相量的特点，要注意相量具有大小和相位两个特征。 3．正弦电流电路中，R、L、C三个元件对电流呈现的阻力是什么？电路参数感抗XL和容抗XC的物理意义是什么？它们与频率的关系怎样？为什么电感L中的电压超前电流900，而电容C中的情况却相反？读者要掌握感性电路和容性电路的特点。 4．在R、L、C串联电路中，，所以，、、组成一个直角三角形。注意：！在教材例题4.11中，电感L和电容C上的电压（UL和UC）都高于电源电压U，即分电压大于总电压，您感到奇怪吗？在R、L或R、C或几个相同性质元件的串联电路中，会不会出现这种现象？为什么？在R、L、C并联电路中，又会有什么结论？ 5．相量图不仅能形象的表征出电路中各量间的关系，而且有时借助它还能方便的定性分析电路中某些特性，因此，掌握相量图的画法是很有用的。相量图的画法，一般可根据方便，先选择某一相量作为参考相量（串联电路取，并联电路取）；其次，按KCL、KVL方程，根据R、L、C单个元件上电压相量和电流相量的关系，逐个画出相对应的相量；最后，用矢量平行四边形法则或多角形法则，画出道路的相量图。 6．谐振是正弦电流电路中可能发生的一种特殊现象。若电路中某一部分的电压与相应的电流同相，而且其中含有储能