正弦交流电的三要素
第5章 正弦交流电路
j I2 I
I1 +1
O
例2 相量图（三角形） 相量图（三角形）
j I I2
I1 +1
O
§5 – 3 单一参数的正弦交流电路
一、电阻元件 1. u – i 关系 R u i ωt u
i
相量表示
U=RI
I
U
2. 功率关系 p
P i ωt
p 始终 ，R——耗能元件 始终>0， 耗能元件 P = UI = RI2 = U2/R
导纳角 φY = tg－1 (BC –XL )/G ——阻抗角 阻抗角 当 BC >BL 时，φY > 0 ，i 超前于 u ——容性 容性 当 BC <BL 时， φY < 0 ，u 超前于 i ——感性 感性 当 BC= BL 时， φY = 0 ，u 、i 同相 ——纯电导 纯电导
二、相量图——两个三角形 相量图 两个三角形 I= IG + IL + IC I U IG G IL L IC C
G
பைடு நூலகம்
φY
U IG IB I IL IC
φY
y
B
例题
R=30
XL=40
U=120V
求各电流及Y 求各电流及 设U = 120
I
0o V
U
R
IR
IL
L
IR = U/R= 4 A IL = U/jXL = – j3A I = IR+ IL =4 – j3A=5 – 37oA Y=1/R – j/XL=1/30 – j1/40(S) I IR IL U
2. 频率特性 XL=ωL ω U 相量表示 U = j(ωL) I I
3. 功率关系 p ωt
第五讲 正弦交流电的三要素及其表示法
一、正弦交流电的基本概念--知识点：
• 3、正弦交流电动势的产生：如图5-2所示，根据 电磁感应原理制成交流发电机模型，由一对磁极N、 S组成一个匀强磁场，矩形线圈abcd在匀强磁场中 绕固定转轴匀速转动，线圈两端的两根引线通过 两个铜环和电刷与电流表连成闭合回路。当线圈 每旋转一周，指针就左右摆动一次。表明：转动 的线圈内产生了感应电流，其大小与方向随时间 作周期性变化，即产生了交流电。
3.正弦交流电动势的产生电机模型
一、正弦交流电的基本概念--知识点：
• 设线圈abcd以角速度ω 沿逆时针方向匀速转动，当转到中性 面时，由于ab边和cd边的线速度方向与磁力线平行，不切割 磁力线，所以线圈没有感应电动势产生。设线圈在转动的起 始时刻（t=0），线圈平面与中性面的夹角为Ф 0，t秒后线圈 转过角度ω t，则t时刻线圈平面与中性面的夹角为ω t +Φ 0。 根据几何知识得：ab边和cd边的转动线速度υ 与磁力线的夹 角也是ω t +Φ 0。 • 设ab 、cd边的长度为l, • 磁感应强度为B，则线圈 • 产生的总电动势e为 • e=2Blυ sin(ω t +Φ 0) • 令Em=2NBlυ ，则有 • e=Emsin(ω t +Φ 0)
2
二、正弦交流电的三要素--知识点：
• 按正弦规律变化的交流电动势、交流电压、交流 电流等统称为正弦量。 • 1.最大值 是指正弦交流电随时间变化时，能够 达到的最大值叫做正弦交流电的最大值（又叫振 幅、峰值）。最大值用“Em、Um、Im”表示。 • 2.有效值 是指当一个交流电流和一个直流电流 分别通过同一电阻，若在相同时间内产生的热量 相等，则这个直流电的大小就定义为该交流电的 有效值。正弦交流电有效值用“E、U、I”表示。
电路试题库(三)+答案
电路试题库（三）+答案一、填空题（建议较易填空每空0.5分，较难填空每空1分）1、正弦交流电的三要素是指正弦量的 最大值 、 角频率 和 初相 。
2、反映正弦交流电振荡幅度的量是它的 最大值 ；反映正弦量随时间变化快慢程度的量是它的 频率 ；确定正弦量计时始位置的是它的 初相 。
3、已知一正弦量A )30314sin(07.7︒-=t i ，则该正弦电流的最大值是 7.07 A ；有效值是 5 A ；角频率是 314 rad/s ；频率是 50 Hz ；周期是 0.02 s ；随时间的变化进程相位是 314t-30°电角 ；初相是 －30° ；合 －π/6 弧度。
4、正弦量的 有效 值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值的 开方 ，所以 有效 值又称为方均根值。
也可以说，交流电的 有效 值等于与其 热效应 相同的直流电的数值。
5、两个 同频率 正弦量之间的相位之差称为相位差， 不同 频率的正弦量之间不存在相位差的概念。
6、实际应用的电表交流指示值和我们实验的交流测量值，都是交流电的 有效 值。
工程上所说的交流电压、交流电流的数值，通常也都是它们的 有效 值，此值与交流电最大值的数量关系为： 最大值是有效值的1.414倍 。
7、电阻元件上的电压、电流在相位上是 同相 关系；电感元件上的电压、电流相位存在 正交 关系，且电压 超前 电流；电容元件上的电压、电流相位存在 正交 关系，且电压 滞后 电流。
8、 同相 的电压和电流构成的是有功功率，用P 表示，单位为 W ； 正交 的电压和电流构成无功功率，用Q 表示，单位为 Var 。
9、能量转换中过程不可逆的功率称 有 功功率，能量转换中过程可逆的功率称 无 功功率。
能量转换过程不可逆的功率意味着不但 有交换 ，而且还有 消耗 ；能量转换过程可逆的功率则意味着只 交换 不 消耗 。
10、正弦交流电路中，电阻元件上的阻抗z = R ，与频率 无关 ；电感元件上的阻抗z = X L ，与频率 成正比 ；电容元件上的阻抗z = X C ，与频率 成反比 。
正弦交流电的三要素
正弦交流电的三要素三要素分别为幅值、频率和初相角。
正弦交流电的幅值反映的是正弦交流电的变化范围,角频率、周期和频率反映的是正弦交流电的变化快慢。
初相位反映正弦交流电的起始状态。
正弦交流电（按正弦函数变化的电压和电流）大小和方向随时间作有规律变化的电压和电流称为交流电，又称交变电流。
正弦交流电是随时间按照正弦函数规律变化的电压和电流。
由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的，也就是说，每一瞬间电压（电动势）和电流的数值都不相同，所以在分析和计算交流电路时，必须标明它的正方向。
术语简介随时间作正弦规律变化的电流称正弦交流电。
大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流或电压。
表示为正弦交流电的三要素:（1）最大值；（2）角频率；（3）初相位（初相）。
交流电在实际使用中，如果用最大值来计算交流电的电功或电功率并不合适，因为毕竟在一个周期中只有两个瞬间达到这个最大值。
为此人们通常用有效值来计算交流电的实际效应。
理论和实验都证明，正弦交流电的有效值等于“最大值乘以0.5的开平方’也可以用最大值除以根号2。
因除以一个数等于乘以这个数的倒数，也可以用最大值乘以根号2的倒数，根号2的倒数是0.707，因此可得有效值等于最大值乘以0.707。
表示方法正弦交流电式中，im、um、em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅（也叫做峰值或最大值），电流的单位为安培（a），电压和电动势的单位为伏特（v）；ω叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒（rad/s），它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧度rad或度（0）获取方法一、矩形线圈静止在正弦变化磁场中产生正弦交流电二、矩形线圈在匀强磁场中转动产生正弦交流电三、线圈穿过正弦曲线型磁场产生正弦交流电正弦交流电四、直金属棒扫过匀强磁场中的正弦型闭合线圈产生正弦交流电五、矩形线圈在有界匀强磁场中振动产生正弦交流电六、在变压器副线圈中产生正弦交流电七、在滚动的线圈（不闭合）中产生八、金属棒在匀强磁场中切割磁感线在变压器副线圈中产生正弦交流电应用介绍正弦交流电在工业中得到广泛的应用，它在生产、输送和应用上比起直流电来有不少优点，而且正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波，这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备运行中的能量损耗。
正弦交流电的瞬时值表达式与三要素
例 已知： i3sin100t0A
6
写出表达式的三要素。
幅度： Im 3A
角频率： 1000 rad/s
初相位：
6
小技巧：
i Im si n t
sin前面的值为最大值；
t前面的值为角频率ω；
t后面的值为初相位 。
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5.1.3 正弦交流电的三要素
课堂巩固练习
习题1：已知u=220 2 sin(314t- ) V, 请写出这个正弦
正弦交流电的表示方法：
瞬时值表达式 （一般形式）
iIm si n t i
u U m si n t u e E m si n t e
i 波形图
必须小写
t
矢量表示法
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4
1.最大值或振幅
5.1.3 正弦交流电的三要素
iIm si n t
Im为正弦电流的最大值， 又称振幅值。
i(A
)4
t后面的值为初相位513正弦交流电的三要素rad1005015已知某正弦交流电流的波形图如下图所试写出电流的三要素和瞬时值表达式i00100216rad10002513正弦交流电的三要素16已知两个同频正弦交流电压的波形图如下图所示试写出u的瞬时值表达式
正弦交流电的三要素
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5.1.3 正弦交流电的三要素
sin前面的值为最大值；
t前面的值为角频率ω；
t后面的值为初相位 。
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5.1.3 正弦交流电的三要素
例 已知某正弦交流电流的波形图如下图所
示, 试写出电流的三要素和瞬时值表达式i。
i/A
解： 2210 0 ra/sd
电气试验中级判断
42(Jd4B1168).45号变压器油的凝固点是－45℃。( √ )
43(Jd4B1169).电阻50Ω＝5×107μΩ＝5×10－5MΩ。( √ )
44(Jd4B1170).100μF＝1×108pF＝1×10－4F＝1×105nF。( √ )
70(Je4B4247).在QS1型西林电桥测量操作中，若分流器档位设置电流值较大于试品实际电流值，则电桥R3的调节值需趋向最高限值，电桥才能趋向平衡。( √ )
71(Je4B4248).当设备各部分的介质损耗因数差别较大时，其综合的tgδ值接近于并联电介质中电容量最大部分的介质损耗数值。( √ )
59(Jd4B3185).电缆线路的电容，比同电压等级、相同长度和截面的架空线路的电容小。( × )
60(Jd4B3186).三相三柱式电压互感器可用作绝缘监视。 ( × )
61(Jd4B5187).电力电缆做直流耐压试验时，其绝缘中的电压是按电容分布的。( × )
68(Je4B3245).在相同条件下，用QS1型西林电桥测量小电容试品的tgδ和C时，用正接线方式和反接线方式测量的结果是完全相同的。( ×
)
69(Je4B3246).现场用QS1型西林电桥测量设备绝缘的tgδ，当出现较大电场干扰时，则在任意调换试验用电源的相别和极性的情况下，所测得的tgδ值均比真实的tgδ值大。( × )
20(Lb4B3078).在交流或冲击电压作用下，各层绝缘所承受的电压大小与各层绝缘的电容成反比，即各绝缘层中的电场强度是和各层绝缘材料的介电常数ε成反比的。(
√ )
21(Lb4B3079).橡塑绝缘类电力电缆，不包含交联聚乙烯绝缘电力电缆。( × )
交流电路复习题(往年)
6.图所示正弦稳态电路中，已知当负载 时，其获得功率最大。
图
7.图所示电路的输入阻抗 。
8、图1-8所示正弦稳态电路的功率因数 。
图1-8
二、单项选择题
1. 图所示正弦稳态电路中，已知电流表A1、A2、A3 的读数（有效值）分别为3A、6A和2A，
则电流表A的读数（有效值）为 ( )。
A2AB3AC4AD5A
一、填空题
1.正弦交流电的三要素是指、、和。
2.在正弦交流电路中，P称为功率，它是元件消耗的功率；Q称为
功率，它是元件或元件与外电路交换的功率。
3.日光灯消耗的功率 ，并联一个电容后，整个电路的功率因数，
而日光灯所消耗的有功功率。
4.已知： ， V，则 A，
I=A， =A， =V。
5.两同频正弦电压分别为40V、30V，若使其和为70V，其相位差为；若使其和
图
图
2. 图所示正弦稳态电路中， ( )。
A0AB1AC A D j3 A
3. 图所示正弦稳态电路中，已知 V， A，则电路吸收的有功功率
P=（ ）。
A 1200W B 600W C 300W D W
图
图
4.图所示正弦稳态电路中，A、B 端口的等效阻抗模 =（ ）。
A 12 B16 C 20 D 32
图4
五、 求图5所示电路的戴维南等效电路。
图5
六、 如图6一阶电路，在t=0时开关S闭合，求 时的 。
图6
七、列出图7所示电路的回路电流方程和结点电压方程。已知 。
图7
（不用求解）
4.换路后的瞬间，电感中的_________和电容中的________都等于换路前瞬间的数值，这条规律称为__________定律，其表达式为_______________ 、_______________。6.分别写出电容元件、电感元件在关联参考方向下伏安关系的相量形式：、。
正弦交流电的三要素
正弦交流电的三要素1.频率：频率是指交流电的周期性变化的速度。
它表示了电流或电压在单位时间内完成的循环次数。
频率的单位是赫兹（Hz），即每秒的周期数。
在正弦交流电中，频率是一个固定的值，通常以50Hz或60Hz表示。
例如，50Hz的交流电表示每秒钟完成50个循环。
2.幅值：幅值是指交流电波的峰值或峰-峰值。
它表示了电流或电压变化的最大值。
幅值的单位通常为安培（A）或伏特（V）。
幅值对应于正弦函数的峰值或峰-峰值。
例如，如果一个交流电波的幅值为10A，则表示电流的最大值或最小值为正负10A。
3.相位：相位是指交流电波与参考信号之间的差距。
它描述了交流电波的位置相对于参考信号的位置。
相位一般用角度表示，单位是度或弧度。
相位可以呈正角度，表示电流或电压超前于参考信号；也可以呈负角度，表示电流或电压滞后于参考信号。
相位也可以用时间来表示，用来描述交流电波开始变化的时间相对于参考信号的时间。
这三个要素共同决定了交流电波的形状和特性。
频率决定了交流电波的周期性和变化速度，幅值决定了交流电波的高低和强度，相位决定了交流电波和参考信号之间的关系。
正弦交流电在电力系统中广泛应用，它具有周期性、可调节和传输远距离等特点。
了解和掌握正弦交流电的三要素，对于电力系统的设计、运行和维护非常重要。
例如，对频率的控制可以保证电力系统的稳定运行；对幅值的调节可以满足不同负载的需求；对相位的调整可以实现相电动势的改变和功率因数的调节。
总之，频率、幅值和相位是正弦交流电的三个主要要素，它们共同决定了交流电波的特性和行为。
在电力系统中，了解和掌握这些要素对于电力系统的设计、运行和控制非常关键。
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河北经济管理学校教案
序号：1 编号：JL/JW/7.5.1.03
12.2授课主题正弦交流电的三要素
教学目的1. 了解最大值与有效值含义
2. 掌握频率与角频率
3. 能够在正弦交流电图像中找出初相与相位差
教学重点、难
点重点：
相位与初相、相位差的区别
教学准备教材、教案、板书、PPT
教学过程设计与时间分配
一、课堂导入与提问（10min）
二、讲授新课（25min）
1.正弦交流电路定义
2.瞬时值、最大值、有效值、平均值定义
3.什么是周期、频率、角频率
4.相位与初相、相位差的区别（重难点）
三、计算举例（30min）
四、课堂小结（15min）
五、布置作业（10min）
河北经济管理学校教案
0. t
0. i 0. i 0. t。