正弦交流电的三要素
正弦量的三要素和有效值
如Im 、Um。
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2．角频率、周期、频率 正弦量在单位时间内所经历的电角度，称为角频率，用ω 表示，单位是弧度/秒，即
t
正弦量完成一次周期变化所需要的时间，称为周期，用T 表示，单位是秒。
正弦量在1秒钟内完成周期性变化的次数，称为频率，用 f 表示，单位是赫兹。
选零点为计时起点，则初相ψ =0，如图3-7所示是不同初相时
几种正弦电流的解析式和波形图。
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i
Im
i Im sint
0
t
a)
i i Im sin(t π 6)
i
i Im sin(t π 2)
0
t
b)
i i Im sin(t π 6)
0
t
0
t
π/6
π/6
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例3-3 两个同频率正弦电流的波形如图3-6所示，试写出 它们的解析式，并计算二者之间的相位差。
解 解析式
i/A 10 i1
i1
10 s in(314t
π )A 4
8
i2
i2
8 s in(314t Nhomakorabeaπ )A 4
0
4
4
0.02s
相位差
ωt/rad
i1
i2
π 4
(
c)
d)
图3-3 初相不同的几种正弦电流的波形图 a)初相为0; b)初相为π/2; c)初相为π/6; d)初相为-π/6
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注意：正弦量的初相、相位以及解析式都与参考方向有 关。改变参考方向，就是将正弦量的初相加上或减去π。
电工基础教案10正弦交流电的基本知识
正弦交流电路授课教案课题模块三正弦交流电路课题一正弦交流电的基本知识授课班级授课时间教学目的1．掌握正弦交流电的三要素2．掌握正弦交流电的四种表示形式及其相互转换教学重点及难点重点：1．正弦交流电的三要素2．正弦交流电的四种表示形式难点：初相位、相位及相位差教学内容纲要教学方法一．正弦交流电的特点大小和方向随时间按正弦规律变化的电流称为正弦交变电流，简称交流（ ac 或 AC ）。
我们日常生活、生产中，大量使用的电能都是正弦交流电。
正弦交流电具有以下特点：1．交流电压易于改变。
在电力系统中，应用变压器可以方便地改变电压，高压输电可以减少线路上的损耗；降低电压以满足不同用电设备的电压等级。
2．交流发电机比直流发电机结构简单。
二．正弦量的三要素正弦量的三要素为：最大值、角频率、初相角。
1．最大值----用来描述变化的幅度1）瞬时值：用小写字母表示，如 e 、 u 、 i 。
2）最大值：也称振幅或峰值，通常用大写字母加下标 m 表示，如。
3)有效值：用大写字母E、U、I表示。
它与最大值的关系为：2．角频率---- 用来描述变化的快慢1) 周期： T ，秒提问：日常生活中，有哪些地方用到交流电？是单相还是三相》周期越短、频率（角频率）越高，交流电变化越快。
2) 频率：， Hz 。
3) 角频率：3．初相角---- 用来描述变化的先后1) 相位角：2) 初相角： t=0 时正弦量的相位角称作初相角。
* 的大小和正负与计时起点有关。
* 规定* 如果正弦量零点在纵轴的左侧时，角为正；在纵轴右侧时，角为负。
结论: 一个正弦量与时间的函数关系可用它的频率、初相位和振幅三个量表示，这三个量就叫正弦量的三要素。
对一个正弦交流电量来说，可以由这三个要素来唯一确定：三、相位差与相位关系1 ．相位差——两个正弦交流电在任何瞬时相位角之差称相位差。
* 两个同频正弦量的相位差等于它们的初相之差。
规定。
2 ．相位关系a)超前、滞后关系；b)同相关系（；c)反相关系；d)正交关系四、课堂练习1 ）正弦交流电的三个基本要素是，，．2 ）我国工业及生活中使用的交流电频率为、周期为。
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
电工基础-正弦交流电的基本概念
本章介绍了交流电的基本概念以及交流电的表示法。 大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、 电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势。
一、正弦交流电的主要参数 1．周期与频率
交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期 T
2 ； ω
1 周期的倒数叫做频率 f ；角频率与频率之间的关系为 T
i ( t ) = Imsin( t i 0) u ( t ) = Umsin( t u0) e ( t ) = Emsin( t e0)
i ( t ) = Imsin( t i0) u ( t ) = Umsin( t u0) e ( t ) = Emsin( t e0) 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)； 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； i0、u0、 e0 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( )，它表示初始时刻(t = 0 时)正弦交流电所处 的电角度。 振幅、角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的三要素。 任何正弦量都具备三要素。
二、波形图表示法
图 7-2 正弦交流电的波形图举例
三、相量图表示法
正弦量可以用最大值相量或有效值相量表示，但通常用 有效值相量表示。
1.振幅相量表示法
最大值相量表示法是用正 弦量的最大值做为相量的模(大 小)、用初相角做为相量的幅角， 例如有三个正弦量为 e = 60 sin( t＋60 °) V u = 30 sin( t＋30 °) V i = 5 sin( t－30°) A 图 7-3 正弦量的振幅相量图举例 则它们的最大值相量图如图 7-3 所示。
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。
正弦交流电的三要素
正弦交流电的三要素按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。
交流电变化的快慢可用频率表示，变化的幅度可用最大值表示，变化的起点可用初相角表示。
因此，频率、最大值和初相角是确定一个交流电变化情况的三个重要数值，通常称为交流电的三要素。
1、最大值最大值是指正弦交流电在一周期内出现的最大瞬时值的绝对值，用I m、U m、E m分别表示电流、电压和电动势的最大值。
2、频率(或角频率、周期)一个按正弦规律变化的交流电动势从零开始逐渐增至最大值，然后逐渐减小到零。
以后又反向增大到最大值，再回到零。
这样整整变化了一周，以后按同样规律循环下去。
交流电每循环一次所需要的时间叫周期。
周期的长短，表明交流电变化的快慢。
周期越短，说明交流电变化一周的时间越短，则该交流电的变化越快。
周期越长则说明这个交流电变化的越慢。
除用周期衡量交流电的变化快慢外，还常用频率这个物理量来表示交流电变化的快慢。
频率是指一秒钟内交流电重复变化的次数，用字母f表示，单位是赫兹，简称赫(Hz)。
如果某交流电在1秒内变化了一次，该交流电的频率就是1赫兹。
比赫兹大的常用单位是千赫(kHz)和兆赫(MHz)。
1千赫(kHz)=103赫(Hz)，1兆赫(MHz)=106赫(Hz)。
根据周期和频率的定义可知，周期和频率互为倒数，即:f=1/T或T=1/f。
我国电力电网的频率为50Hz(亦称工频)，所以其周期T=1/50=0.02(s)正弦交流电在Is内所变化的电角度称为角频率，用字母ω表示，单位为rad/s(弧度秒)。
因为交流电每变化一次，电角度变化2π弧度，所以有ω=2πf=2π/T。
3、初相角发电机的转子线圈平面开始计时时(即t=0)，与磁中性面夹角为α。
发电机运行时，线圈平面与磁中性面的夹角就连续变化。
设发电机的旋转角速度为ω、则在任意时刻t，线圈与磁中性面夹角为(ωt+α)，所以t时刻线圈中的感应电动势为e=E m sin(ωt+α)式中(ωt+α)称交流电的相角，t=0时的相位角叫做初相角、所以e的初相角是α，可见,在不同的时刻线圈所处的位置不同，线圈中感应电动势的大小也就不同。
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 。
精选2021版课件
12
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
精选2021版课件
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
精选2021版课件
1
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 。
14
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
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总计
明确目标
操作示范
合作学习
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课后作业
1、什么是正弦交流电的有效值 2、最大值和有效值的关系
3、周期与频率的关系
探究意识 （10分）
积极思考，提出解决方法，有创新意识 能主动独立地探究问题，发表个人意见 能与同学讨论与探究，互相促进
合作意识 （20分）
尊重和理解他人的观点，并能注意吸取
努力发展自己潜能，对学科内容感兴趣
情感态度 （10分）
尊重教师，同学间友好相处尊重他人
有良好的职业素养
合计
满分均为100 自评×30%＋互评×30%＋师评×40%
e(i) +
T
t
o
变化状态完全相同的两点间的时间(t)为一个周期(T)
交流的有效值（根据电流的热效应规定）
使交流和直流分别通 过相同阻值的电阻，并且 在相同时间里产生的热量 相等，这个直流的电压、 电流值，就是交流的电压. 电流的有效值.
有效值与最大值的关系
E：电动势 Ｉ：电流 Ｕ：电势
E=Em / 2 ≈ 0.707 Em
明确目标
操作示范
合作学习
展示评价
课后作业
1、i=10sin(628t+30°）A中最大值是（ ）有效值 （ ）周期（ ）频率是（ ) 2、哪些场合使用有效值？
明确目标
评价项目
操作示范
评价内容
合作学习展示评价课后作业源自评定自评互评
师评
出勤情况 学习态度 （20分）
学习积极性 课堂纪律 掌握正弦交流电的三要素 技能掌握 （40分） 掌握有效值的定义 掌握周期、频率之间的换算
U=Um / 2 ≈ 0.707 Um I=Im / 2 ≈ 0.707 Im
关于有效值的讨论
1、通常所说照明电路的电压是220v， 是交流的有效值。
指的
2、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额 定电流和额定电压的数值都是它的有效值。
3、交流电压表和电流表所测的数值也是有效值。
4、如果没有特别说明，一般说到交流的电动势、 电压、电流时，指的都是有效值。
交 流 的 三要素
明确目标
操作示范
合作学习
展示评价
课后作业
1.掌握正弦交流电的三要素 2.掌握有效值的定义
明确目标
操作示范
合作学习
展示评价
课后作业
周期:完成一个周期性变化所用的时间。 符号:T 单位:秒
频率:交流在1s内完成周期性变化的次数。
符号:f
T=1/f
单位:赫兹(Hz)
f=1/T
市电:f=50HZ T=0.02S