纯电阻正弦交流电路

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2-3 交流电路中基本理想元件的特性

2-3 交流电路中基本理想元件的特性

由上式可见电阻的电压和电流是同频率的正弦量且相位相同。
它们的波形图和相量图如下:
一、电阻元件
2.电阻在正弦交流电路中的作用
它们的大小关系式为:
U Rm RI m U R RI
I 关系为: 相量形式的 U
RI U Rm m RI U
R
一、电阻元件
2.电阻在正弦交流电路中的作用 瞬时功率:
pR uRi U Rm I m sin t
2
由于 p≥0 ,电阻总在吸收功率,并不断将电能转化 为热能。
一、电阻元件
2.电阻在正弦交流电路中的作用 平均功率 —— 取瞬时功率在一个周期内的平均值来表示
交流电功率的大小,称为平均功率,用大 写字母P表示。
1 T 1 T PR pdt U Rm I m sin 2 tdt T 0 T 0 1 T 1 cos 2t U Rm I m ( )dt 0 T 2 U Rm I m URI 2
三、电容元件
2. 电容在正弦交流电路中的作用
U Cm UC 1 C Im I
——电容抗,简称容抗
1 1 Ω 容抗: XC C 2πfC
三、电容元件
2. 电容在正弦交流电路中的作用
I 关系为: 以电容电压为参考相量,可得相量形式的 U
U 0 U C C
CU 90 I C U C 1 90 C

1 106 XC 0.0637 4 2π fC 2π 5 10 50
0.2 0 A I Sm
jX I U Cm C Sm (0.0637 90)0.2V 0.01274 90V
uC 0.01274 sin( t 90)V

模块二、电工基础知识--正弦交流电

模块二、电工基础知识--正弦交流电
R
阻抗三角形
阻抗:
Z R2 (XL XC )2
arctg X L X C
R 阻抗角
所以p UI sin2ω t
同理,无功功率等于瞬时功率达到的最大值。
QC
UI
I 2XC
U2
XC
单位:乏(var)
例2: 电容器C=0.5μF,外加交流电压U=10V,
i
φ=30°,ω=106rad/s,求i。
+
解: (1)相量图法:先画相量图,
u
C
_
分别求I、 φ。
I
U
UI (1 cos2 t)dt
T0
UI I 2R U 2 / R
ωt
单位:瓦、千瓦 (W、kW)
电压与电流最大值的关系:
Im=URm/R
电压与电流有效值的关系:
I=UR/R
或 UR=IR
电路的功率
瞬时功率:瞬时电压与电流的乘积。 有功功率:瞬时功率的平均值。
P=URI=I2R=UR2/R
UR
R
U UL UC UR
电压三角形
电压与电流的相位差:
arctg U L UC arctg X L XC
UR
R
Z XL XC
R
阻抗三角形
阻抗:
Z R2 (XL XC )2
arctg X L X C
R 阻抗角
Z X XL XC
2.功率关系
由 u 2Usinω t
+
1
u
i 2U sin( ω t 90) (1) 瞬时功率 X C
_
p iu

正弦交流电路中电压与电流的关系

正弦交流电路中电压与电流的关系
XC
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综上所述, 综上所述,电容电路中电压与电流的关系 可由相量形式的欧姆定律
& U
& 来表达, =-j I XC来表达,
电容不消耗功率, 电容不消耗功率,其无功功率是 QC=UI=I2XC=U2/XC。
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[例4] 在纯电容电路中,已知 i=22 2 sin(1000t+30°)A, 电容量C=100µF, 求(1)电容器两端电压的瞬时值表达式; (2)用相量表示电压和电流,并作出相量图; (3)求有功功率和无功功率。
& U =220∠120°V
图6 例3的相量图 的相量图
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三、 纯电容电路
加在电容元件两个极板上的电压变化时,极板上贮 存的电荷Q=CU就随之而变,电荷量随时间的变化率,就 是流过联接于电容导线中的电流,即
i= dq du =C dt dt
(2) ) (3) ) (4) )
u=
图9 例4的相量图 的相量图
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表1 正弦交流电路中R、L、C元件的电压与电流关系 正弦交流电路中R
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作业:3-15,3-16,3-17
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XL=2πfL=0 =2π
[例3] 在纯电感电路中,已知i=22 2 sin(1000t+30°)A, 在纯电感电路中,已知i=22 sin(1000t+30°)A, L=0.01H,求(1)电压的瞬时值表达式;(2 L=0.01H,求(1)电压的瞬时值表达式;(2)用相量表示 电流和电压,并作出相量图;(3 电流和电压,并作出相量图;(3)求有功功率和无功功率。

正弦交流电路中电压与电流的关系

正弦交流电路中电压与电流的关系
因为纯电阻电路电压与电流同相位,所以 u=220 2 sin(1000t+30)V
(2) I=2230A U =22030V 相量图如图3所示。 (3)P=UI=220×22=4840W
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图3 例1的相量图
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二、 纯电感电路
• 电压与电流的关系 e L di u e Ldi
如则图在7所回示路的中电就容有器电两流端加上正弦电压u=Umsint,
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由上式可知:
(1)Im=CUm 即 Um U 1
Im I C
(5)
实验和理论均可证明,电容器的电容C越大,交流电
频率越高,则1/C越小,也就是对电流的阻碍作用越小,
我们把电容对电流的“阻力”称作容抗,用XC代表。
们把这种“阻力”称作感抗,用XL代表。

XL=L=2fL
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L为电感量,单位为亨利(H), f为 流过电感的电流频率,单位为赫兹 (Hz);XL是电感元件两端的电压与流 过电流的比值,单位显然是
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(a) 瞬时值表示
(b) 相量表示
图4 纯电感电路
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的公式,即
PU II2RU2R
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例题:
例1 在纯电阻电路中,已知 i=22 2 sin(1000t+30)A,R=10,
求:(1)电阻两端电压的瞬时值表达式; (2)用相量表示电流和电压,并作出相量图; (3)求有功功率。
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解:(1)已知Im=22 2 A,R=10,所以 Um=ImR=220 2 V

知识点4:纯电阻正弦交流电路-教学文稿.

知识点4:纯电阻正弦交流电路-教学文稿.
最大值相量表达式为
U U m m 0
6
二、知识准备
纯电阻正弦交流电路的特点
1.电流与电压的关系
电阻、电压与电流瞬时值之间满足欧姆定律,因此有
i u/R
U m sin( t 0 ) U m sin( t 0 ) R R I m sin( t 0 ) 2I sin( t 0 )
知识深化:电炉的应用
归纳总结
一、明确任务
纯电阻正弦交流电路中的电压电流之间存在怎样的关系呢? 我们一起来学习使用万用表测交流电压、交流电流的方法;掌握信号发 生器、示波器的使用方法。
掌握电阻上功率的计算方法。
二、知识准备
纯电阻正弦交流电路的特点
1.电流与电压的关系 电压与电流参考方向相关联,即电压、电流参考方向相同。如图2-16所示。
1 P T
T
1 U2 2 pdt ( IU IU cos 2 t )dt IU I R T 0 R 0
T
二、知识准备
纯电阻正弦交流电路的特点
2.电阻上功率的计算
可见,电阻在一个周期消耗的有功功率只跟电压有效值或电流有效值有关,
而跟频率、相位无关。
从上面的分析可知,电阻上有功功率的计算方法与直流电路中电阻上的功 率计算方法相同,不同之处在于电压或电流应采用有效值。 元件的有功功率反映了元件实际所消耗的功率,所以它具有现实意义。
2.电阻上功率的计算
图2-17 电阻上电压、电流与功率波形
13
二、知识准备
纯电阻正弦交流电路的特点
2.电阻上功率的计算
在工程上我们用有功功率(P)来衡量元件消耗的功率大小。 定义: 正弦交流电一个周期内在元件上消耗的平均功率称为该元件的有功功率。 根据有功功率的定义,电阻的有功功率的计算公式推导如下

第3章 正弦交流电路

第3章 正弦交流电路

3.3.1 单一参数的正弦交流电路
1.纯电阻电路 (1) 电压与电流的关系
+
u iR
u
i I m sin t
_
u iR I m R sin t U m sin t
i R
对于正弦交流电路中的电阻电路(又称纯电阻 电路),一般结论为:
1)电压、电流均为同频率的正弦量。
2)电压与电流初相位相同,即两者同相。
y
i
ω
Im
i1
ωt1 φ
Im
i0
90
o
x
o
ωt1
ωt
φ
t t1 i1 I m sin(t 1)
对于一个正弦量可以找到一个与其对应的旋转矢量,反之, 一个旋转矢量也都有一个对应的正弦量。
3.2.2 复数及复数的运算 1、复数
A a jb
A r cos r sin
e j cos j sin
作相量图时要注意: 只有同频率的正弦量才 能画在一个相量图上,不 同频率的正弦量不能画在 一个相量图上。
+j
U
Φu
o
Φi
+1
I
3.3正弦交流电路的简单分析与运算
电阻元件、电感元件与电容元件都是组成 电路模型的理想元件。
所谓理想元件,就是突出元件的主要电磁 性质,而忽略其次要因素。如电阻元件具 有消耗电能的性质(电阻性),其它的电 磁性质如电感性、电容性等忽略不计。。
f = 1/T T = 1/f
i
角频率是指交流电在1s内变化的电 Im
角度。正弦量每经过一个周期T,
o
对应的角度变化了2π弧度,所以
φ
ωt
T
2f 2

正弦交流电路的分析—单一元件电路分析

正弦交流电路的分析—单一元件电路分析

I U
u、 i 同相 U IR
UI
0
纯电阻交流电路
✓ 思考
在电阻R=100Ω的电路中,加上 u=311sin(314t+300)V的电压,求 该电路中电流值及电流的解析式,并 画出电压和电流的相量图。
01
正弦交流电的三要素
02
正弦交流电的表示
03 单一参数正弦交流电路的分析
04
简单正弦交流电路的分析
3
解: 电流i(瞬时值):
i 10 2 sin (200t+ 2 ) A
3
功率:P=UI=11010=1100W
纯电阻交流电路
✓ 小结
电路图 基本 (正方向) 关系
复数 阻抗
电压、电流关系
功率
瞬时值 有效值 相量图 相量式 有功功率 无功功率
R
i u
u iR
R
u 2U sint
U IR
i 2I sin t
01
正弦交流电的三要素
02
正弦交流电的表示
03 单一参数正弦交流电路的分析
04
简单正弦交流电路的分析
01
纯电阻交流电路
✓ 电压与电流关系
✓ 电阻元件的功率
纯电阻交流电路
✓ 电压与电流关系
交流电路中如果只有线性电阻,这种电路叫做纯电阻电路。
根据 欧姆定律:u=iR
i
设 u 2 U sin t
i

U
L
u
u L di jX L i 2I sint U IX L
dt jL u
X L L
I U IjX L
0
2IL sin(t 90)
u领先 i 90°

第三章正弦交流电路

第三章正弦交流电路

1 = U 2
cm m
I sin2 ωi = U Isin2 t
第四节电容和纯电容交流电路
纯电容电路瞬时功率波形图
第三章 正弦交流电路
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结 束
第四节电容和纯电容交流电路
二、纯电容正弦交流电路
• 2.电路的功率 (2)平均功率(有功功率) 瞬时功率在一个周期内的平均功率等于零,即:
2
2 C
第三章 正弦交流电路
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结 束
第四节电容和纯电容交流电路
二、纯电容正弦交流电路
例题
0
把一个C 80μ F的电容器接在 u 220 2sin(314t 30 ) 的电源上。试求:(1 ) 电流相量并写出其解析 式; (2) 无功功率 (3)画出电压和电流 的相量图.
• 若万用表的指针向小电阻方向摆动,不 能回摆至“∞”,而停在某一位置上,说 明电容器有漏电现象。
第三章 正弦交流电路
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结 束
第四节电容和纯电容交流电路
u C
5.技能训练:用万用表检测电容器
• 若万用表的指针立即指到“0”位置上不 回摆,说明电容器内部已短路 。
第三章 正弦交流电路
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结 束
最大值
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结 束
(3)有效值
正弦量的有效值是根据电流的热效应来规 定的。如图3-5所示,在相同的时间里, 直流电和交流电在相同的负载上产生相 同的热量,就把该直流电的值叫做该交 流电的有效值
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结 束
I
Im 2
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交流纯电阻电路
斯旺
托马斯· 阿尔瓦· 爱迪生
白炽灯发光发热的原因: 白炽灯工作原理的实质:
纯电阻电路的定义: 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、电烙铁等的电路。
一、电压与电流、电阻的关系
二、纯电阻电路的两个功率
一、电压、电流的关系
1、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 根据欧姆定律,通过该电阻的电流瞬时值为
Hale Waihona Puke 2 U P UI I 2 R R

本节课结束,谢谢大家!
③ 相位上,电压和电流的相位差为0
二、纯电阻电路的两个功率
1、
瞬时电压和瞬时电流的乘积,即瞬时功率,用小写字 母p来表示,单位为瓦(W)或千瓦(kW p=uR· iR=Umsinωt·Imsinωt 波形如下图所示,从图中可以看出,瞬时功率p≥0。
2、 通常用瞬时功率在一个周期内的平均值来衡量纯电阻 电路的功率大小,它是电路中实际消耗的功率,称为有功 功率,用大写字母P来表示。平常说白炽灯的功率为40W, 电阻炉的功率为100W,都是指有功功率。
3、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。
图 8-1 电阻电压 u 与电流 i 的波形图和相量图
综上所述,纯电阻电路中电压和电流有如下关系:
① 电阻不改变电路的频率,电阻的电压和电流的频率都与
② 数值上,电压和电流的最大值、有效值、瞬时值符合欧
i u Um sin( t ) I msin( t ) R R
Im Um R
其中
是正弦交流电流的最大值。这说明,正弦交流电压和电流的 最大值之间满足欧姆定律。
2、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。
U I R

U RI
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。
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