正弦交流电的物理量
电工基础 第4章正弦交流电
u = U m sin(ωt + u )
i = I m sin(ωt + i )
4．1．2正弦交流电的基本特征和三要素 ． ． 正弦交流电的基本特征和三要素
两个同频率正弦量的相位角之 差或初相位角之差，称为相位 相位 差，用 表示。 图4.3中电压u和电流i的相位差 为
= (ωt + u ) (ωt + i ) = u i
第4章 正弦交流电路 章
4．1交流电路中的基本物理量 ． 交流电路中的基本物理量 4．2正弦量的相量表示 4．3电路基本定律的相量形式 4．4 电阻、电感、电容电路 4．5 谐振电路 ． 4．6正弦交流电路中的功率 ． 正弦交流电路中的功率
第4章 正弦交流电路 章
4．1交流电路中的基本物理量 ． 交流电路中的基本物理量
U m = 220 2V = 311.1V
U= U m 220 2 = V = 220V 2 2
4．1．2正弦交流电的基本特征和三要素 ． ． 正弦交流电的基本特征和三要素
2．频率与周期 ． 正弦量变化一次所需的时间（秒）称为周期T，如图4.2所示。每秒内变化 的次数称为频率f，它的单位是赫兹（Hz）。 频率是周期的倒数，即
3-1正弦量的表示方法
已知： i = 141.4 sin( 314t +
u = 311.1sin(314t −
π
6
) A
π
3 求： i 、u 的相量表达式及相量图。
) V
i = 141.4 sin( 314t +
u = 311.1sin(314t −
解：
π
π
6
3
) A
) V
I
141.4 j 30 j 30 I= e = 100e = 100∠ 30 A 2
u = 5 2 sin(ω t − 126 ⋅ 9 )
b. 复数的四则运算
已知：
jθ 1 A1 = a1 + jb1 = A1e
jθ 2 A2 = a 2 + jb2 = Ae
±A = ( a ± a ) + j( b ± b ) 加减：A 1 2 1 2 1 2
乘除：
⋅A = A ⋅ A e j ( θ 1 +θ 2 ) A 1 2 1 2
Im = 2
同理
Um U= 2
Em E= 2
•相位和初相位
i
i = 2 I sin (ω t + ϕ )
ωt
ϕ
相位（相位角）： ωt + ϕ
单位：弧度（ rad）、度（ ）
初相位： t = 0 时的相位，即 ϕ
相位差 两个同频率正弦量间的相位差(初相差)
i1
ϕ2
i2
ϕ1
ωt
i1 = I m 1 sin(ω t + ϕ 1 )
30 60
311.1 − j 60 U= e = 220∠ − 60 V 2 相位哪一个超前？ 哪一个滞后？
第五章正弦交流电
0 ωt i d(UmSinω t) u=C dt =ω CUmcosω t (a) (b) =ω CUmSin(ω t+90°)=ImSin(ω t+90°) · I 由上式得: （1）i与u是同频率的正弦量。 （2）i超前u相位角。 · U (c) （3）u与i的有效值（或最大值）之比称为容抗。 XC=U/I=Um/Im=1/ω C=1/2∏fC 若电压U和C电容确定时，当f较高时,容抗XC较少，电容中通过的电流较 大，说明电容对高频电流的阻碍作用较小；当f较低时，容抗XC较大，电 容中通过的电流较小，说明电容对低频电流的阻碍作用较大；当f=0,即直 流XC=∞,电容可视为开路. （4）电压u与电流i的波形如图（b） （5）电压与电流相量之比称为复容抗，即
+j
• （2）相量图求。
8v
· U1 10v · U
00
ψ =23° ψ =-30°
6v · U2
+1
第三节电阻元件的正弦交流电路
• 一、电阻的伏安特性： • u=Ri • 设电流i=ImSinω t, 代人得 • u=Ri=RImSinω t=UmSinω t • 则可得，u与i的伏安特性如下： （1）u是与i同频同相的正弦电压。 • （2）u与i的幅值或有效值间是线性关 • 系其比值是线性电阻R，即 • Um/Im=U/I=R • （3）u与i的波形如图（b） 。 • （4）u与i伏安关系的相量形式为: · • I=Iej0°=I∠0°=I, ˙ U=Uej0°=U∠O°=U · U U ej0° U • ·= = = R
第四节电感元件的正弦交流电路
• 一、电感的伏安特性： di • u=-e=L dt • 设电流为参考正弦量代人得
• • • • • • • •
高考物理交流电知识点
高考物理交流电知识点高考物理交流电知识点高考物理交流电知识点1高三复习阶段，大家一定要多练习题型，掌握考题规则，掌握常规考试的知识点，有助于大家成绩的提高。
1.交流电：其大小和方向随时周期性变化的电流称为交流电。
根据正弦规律变化的电动势和电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电-(1)函数式：e=Emsint(其中Em=NBS)(2)线圈平面与中性面重合时，磁通量x大，电动势为零，磁通量变化率为零。
当线圈平面垂直于xx平面时，磁通量为零，电动势x大，磁通量x的变化率大。
(3)如果从线圈平面平行于磁场方向开始计时，交流电的变化规律为I=imcos t。
(4)图像：正弦交流电的电动势E、电流I和电压U，它们的变化规律可用函数图像来描述。
3.交流电的物理量(1)瞬时值：交流电在某一时刻的值，通常用E、U、I表示。
(2)x值：Em=NBS，X值Em(Um，Im)与线圈的形状和旋转轴在线圈平面内的位置无关。
在考虑电容器的耐压值时，应以交流的X值为基础。
(3)有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。
也就是说，同时，使相同电阻产生与一定交流电能相等热量的直流电的值称为交流电的有效值。
在计算电功率、电功率和确定熔断器熔断电流等物理量时，应使用有效值进行计算。
有效值与X值的关系E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦交流电。
其他交流电的有效值只能根据有效值的定义来计算，公式一定不能混淆。
正弦交流中，各种交流电气设备上的标记值和交流仪表上的测量值均指有效值。
(4)周期和频率-周期t:交流电完成周期变化所需的时间。
在一个周期内，交流电的方向改变两次。
f:频率：交流电流在1s内周期性变化的次数。
角频率：=2/t=2 f。
高考物理交流电知识点21.电压瞬时值e=Emsint电流瞬时值I=Imsint；(=2f)2.电动势峰值Em=nBS=2BLv电流峰值(在纯电阻电路中)Im=Em/R总计3.正(补)弦交流电有效值：E=Em/(2)1/2；u=Um/(2)1/2；I=Im/(2)1/24.理想变压器一、二次线圈中电压、电流和功率的关系U1/U2=n1/N2；I1/I2=N2/N2；进=出5.在长距离输电中，利用高电压传输电能，可使输电线路上的电能损耗减少33,360 p损耗'=(P/U)2R；(P ' :输电线路失电损失，P:传输电能总功率，U3360传输电压，R3360输电线路电阻)[见第二卷P198]；6.公式1、2、3、4中的物理量和单位：:角频率(rad/s)；T:时间；N:线圈匝数；B:磁感应强度(t)；S:线圈面积(m2)；U:(输出)电压(V)；I:电流强度(a)；P:功率(w)。
《电工技术基础与技能》(第5章)正弦交流电的产生-基本物理量-表示方法-非正弦周期波课件PPT
u Um sin(t 1)
i Im sin(t 2 )
则u和i的相位差为
(t 1) (t 2 ) 1 2 正弦交流电的相位差等于其初始相位之差。它是一个常量，与计时起点即初相无关。
同相 0
（b）超前 0 （c）反相 （d）正交
2
5.2.3 相位、初相和相位差
尼古拉·特斯拉
5.2.2 最大值（振幅）和有效值
3．有效值 交流电的有效值是根据电流的热效应来确定的。即在相同的电阻R中，分别通入 直流电和交流电，在经过一个交流周期的时间内，如果它们在电阻上产生的热量相等， 则用此直流电的数值表示交流电的有效值。一般电气设备铭牌上所标明的额定电压和 额定电流，交流电表上所指示的电压、电流读数等，就是指被测量的交流电的有效值。 如电压220 V，就是指供电电压的有效值。 交流电的有效值规定用大写字母表示，如E，I，U。有效值与最大值的关系分别为
相位和初相的单位是弧度，但一般习惯用角度表示。计算时须将 t 和 0 化成
相同的单位。初相 0 的变化范围一般为 0 。
5.2.3 相位、初相和相位差
3．相位差
两个相同变化快慢的正弦交流电的相位之差称为相位差，用 表示。它表明了
两个正弦量到达最大值的先后差距。 例如，当一个正弦交流电的电压和电流分别用下式表示时
Im ，Um ，Em ——表示电流、电压、电动势的最大值；
——表示电流、电压、电动势的角频率；
i0 ，u0 ，e0 ——表示电流、电压、电动势的初相。
5.3.1 解析式法
【例】已知一正弦交流电的电压为220 V，在t=0时的瞬时值为 110 2 V ， 频率为50 Hz，试写出其交流电电压的解析表达式。
两个正弦交流电波形
单相交流电路之正弦交流电
单相交流电路之正弦交流电一、正弦交流电的三要素正弦交流电是指其数值大小、方向都按正弦的规律周而复始循环变化的电势电压与电流。
要完全掌握正弦交流电，必须掌握交流电的三要素，数值、频率和角频率，相位关系，正弦交流电的三要素是极大值（或有效值）、频率（或角频率）及相位（或初相位）。
1.正弦交流电的数值1）瞬时值正弦交流电在变化过程中，任意确定时刻t的数值，称为正弦交流电的瞬时值，如图 2 - 15 中的e₁。
瞬时值用小写符号表示，如i、e、u等。
2）最大值正弦交流电的最大值又称极大值,振幅值也可称为极值，是指在变化过程中，正弦交流电出现的最大瞬时值，用符号Eₘ（图 2 - 15）、Iₘ、Uₘ表示。
3）有效值正弦交流电的有效值是衡量它发热做功的一个基本量。
就是说，交流电流和直流电流分别通过同一电阻，如果经过相同时间产生同样热量，则交流电流的有效值等于直流电流的大小。
因此，定义正弦交流电的有效值是从发热做功方面与直流等效的值称为交流电的有效值，从数学角度，它又可以称为方均根值。
有效值用大写符号表示，如E、I、U。
正弦交流电的瞬时值，可以用数学解析式表达，即u=Uₘsin(ωt+φ)正弦交流电的有效值与极大值的关系为或实际上，交流电路的分析与计算过程中，主要用交流电的有效值，例如，电器铭牌上标定的电压、电流，仪表（电流表、电压表）测量的指示值以及计算电路的电压、电流等都是有效值。
2.频率和角频率1）频率和周期（1）频率:是指正弦交流电单位时间（s）内循环变化的次数，用符号f表示，单位为赫兹(Hz).-般50Hz.、60Hz称为工频交流电。
(2)周期:是指正弦交流电每循环一次所经历的时间(s),即正弦交流电从0值到极大值再到0值再变化到负的最大值然后回到0值的过程所经历的时间称,用符号T表示，单位为秒(s)。
频率与周期的关系为f=1/T2) 角频率角频率是指正弦交流电每秒循环变化所经历的弧度(这里指角度)，用符号ω表示，单位是弧度/秒(red/s)。
单相正弦交流电
单相正弦交流电路之基本物理量与表示方法一、 知识要求1、 掌握正弦交流电的瞬时值，最大值、有效值、平均值、周期、频率、角频率、初相位及相位差的含义、符号、数学式、单位及计算。
2、 掌握正弦交流电的四种表示方法，会作相量图，会用相量法分析、计算正弦交流电路。
二、 复习提要：1、 交流电的产生与概念： （1）、交流电：大小和方向随时间变化的电压、电流或电动势。
周期性交流电：大小和方向随时间作周期性变化的交流电。
周期性交流电分为正弦交流电和非正弦交流电。
（2）、正弦交流电动势的产生。
由单相交流发电机产生如图1： e=Emsin(ωt)或e=Emsin(ωt+φ) φ是线圈平面与中心面的夹角。
2、 正弦交流电的物理量。
（1） 周期、频率、角频率（如图2）周期T ：交流电完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示。
频率f ：交流电在1秒内完成周期性变化的次数，用f 表示。
角频率ω：交流电每秒变化的角度。
用ω表示。
三者关系：f=1/T, ω=2π/T=2πf(2)、瞬时值、最大值、有效值、平均值瞬时值：交流电某一时刻的值。
用e u i 表示。
最大值：最大的瞬时值，用Em Um Im 表示。
有效值：让一个交流电和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，则把这一直流电的数值叫作这一交流电的有效值。
用E U I 表示。
平均值：指交流电在半个周期内的平均值。
用Eav Uav Iav 表示。
相互关系（以E 为例）：Em Em E 707.02==Em Em Eav 637.02==πEav Eav E 11.122==π（2） 相位、初相位、相位差 设：)sin(ϕω+=t Em e则：相位：t 时刻线圈平面与中心面的夹角，即为)(ϕω+t ，它反映了交流电变化的过程。
φ 中心面a b a ′ b ′ N S 图 1图2初相位：t=0时的相位，即ϕ，它反映了交流电变化的起点，可正可负也可为零。
描述交流电的物理量(很好用)
(1)通过电阻R的电量q；
q It nBS Rr
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦
耳热为一个周期内产生焦耳热
的1／4，
Q
1 4
I 2RT
R（nBS )2
4(R r)2
练习4：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应 强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动， 角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻 为R，求：
例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的
关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线
圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期
分别变为
（）
B
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s
B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像， 求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬 时值表达式。
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的
热量Q．
Q B 2a 4
4R
(2)线圈从图示位置转过T／4的
过程中通过线圈某截面的电
量q． q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm
小结
２、瞬时值： u i e
3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
（1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。 （3）角速度：线圈在匀强磁场中转动的角速度。
（4）关系：
f 1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
我国生产和生活用交流电的周期 T＝__0_._02___s，频率f= ___50____Hz， 角速度ω＝_１__０_０__π_rad/s，在1s内电流 的方向变化______10_0___次。
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小结
今天你有 哪些收获
1 表征正弦交流电的物理量
1、瞬时值、最大值、有效值 2、周期、频率、角频率 3、相位、初相位、相位差 2 正弦交流电的三要素
有效值、频率、初相位
知识拓展
知识拓展
作业
• 学习指导与练习 P34
• 一、2、3、4 • 二、1、2、3
2020/4/22
3、表征正弦交流电初始状态的物理量 ——初相位
➢相位：式 e Em sin(中t 的（0) ωt+φ0）称为相位。相位是随 时间变化的角度。 ➢初相位：t=0时的相位叫做初相位，即φ0。初相位决定 了交流电的起始状态。规定初相位的绝对值不大于180° 。 ➢相位差：两个同频率的正弦量的相位之差叫做相位差 ，用字母表示。例如
复习回顾
1、什么是直流电？什么是交流电？小组讨论
直流电是指大小和方向不随时间作周期性变化的一 种电流、电压和电动势。交流电是指大小和方向随 时间作周期性变化的一种电流、电压和电动势。
2、正弦交流电是如何产生的？动画演示
当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转 动时，线圈中产生的电流是随时间按正弦规律变化 的。即正弦交流电。预习
小常识
一般的交流电动机，照明、 电热等设备，都是按照工 频交流电来设计制造的。 另外，音频信号的频率为 20～20000Hz，视频信号 的频率为0～6MHz。
练一练
我国生产和生活用工频交角频率ω＝__3_1_4___rad/s。
T = 1/f ω = 2π/T = 2πf T = 1/50s=0.02s ω = 2π×50rad/s=100πrad/s=314rad/s
相位差的同相与反相的波形
例如：u1= 311sin(314t 30) V，u2= 311sin(314t 60)V， 写出其相位差，指出哪个超前，哪个滞后？
u1与u2的相位差为= (30) ( 60) = 90
， 即u1比u2滞后90，或u2比u1超前90。
小结
趣味练习
正弦电压解析式： u=311sin（314t+π/3）V
U/V 0
T t/s
f 1 T
2、表征正弦交流电变化快慢的物理量 ——周期、频率、角频率
➢角频率：正弦交流电在单位时间内变化的弧度数称为 角频率，用符号ω表示，单位为rad/s（弧度/秒）。 ➢在一个周期T内，正弦交流电变化了2π弧度，角频率
2π 2πf
T
小常识
小常识
我国电力系统的供电 频率为50Hz（称为 工频），少数国家如 美国、日本采用 60Hz的频率。
那么我们怎样来衡量交流电的平均效果呢？
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
➢ 有效值：有效值是根据电流热效应原理来确定的。将直流 电流I和交流电流i分别通过同一电阻R，如果在相同的时间 内产生的热量相等，则此直流电的数值即为该交流电的有 效值。有效值用大写字母表示，如I、U、E等。
最大值和有效值 之间的关系
E Em 0.707Em 2
U Um 0.707Um 2
I Im 0.707 Im 2
小常识
我们通常所说家 庭照明电路的电源 电压为220V就是 指有效值，多数电 器产品铭牌上标注 的额定电压、额定 电流，用交流电流 表、电压表测量出 来的数值也都是有 效值。
最大值Um 角频率ω 周期T
频率f 初相位φ0
314rad/s 311V 50Hz π/3 0.02s
分组竞赛
全体同学分为甲乙两组，每组准备 几个关于本节内容的题目写在纸条上。
本组出的题目由对方组答题，两组 依次答题，不看书答题并且正确者为本 组加3分，看书回答正确者加1分，回答 错误者不得分。
比赛规则
练一练
闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动， 线圈中产生的交变电动势的瞬时值表达式为 e=311sin(314t)V。则此交流电的最大值为 311V ，有
效值为 220V 。
E 0.707 311V 220V
2、表征正弦交流电变化快慢的物理量 ——周期、频率、角频率
➢周期：正弦交流电按正弦规律变化，每完成一个循环所 需要的时间称为周期，用符号T表示，单位为s（秒）。 ➢频率：正弦交流电1s内完成的周期数称为频率，用符号f 表示，单位为Hz（赫兹）。
电流瞬时值
最大值：交流电的最大瞬时值
t/s
0
i Im sin(ωt φ0)
瞬时值 最大值
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
由于交流电的大小和方向随时间变化，它产生的 效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬 时效果，而是只要知道交流电在某段时间内的平均效 果就可以了。
则i1、i2 的相位差为
在讨论两个正弦量如
的相位关系时：
(1)当 φ1>φ2，即φ>0时，称i1超前i2 ，或i2 滞后i1 ； (2)当 φ1<φ2，即φ<0时，称i1滞后i2 ，或i2 超前i1 ； (3)当 φ1=φ2，φ=0时,称i1与i2同相； (4)当 φ=±π或±180°时,称i1与i2反相； (5)当 φ=±π/2或±90°时,称i1与i2正交。
游戏规则
MATCH RULES
注意：不允许回传，如XX传给YY，YY不能传给XX。反应慢的 和传错的淘汰。
字母中的物理量
字母
A B C E F H I
物理量或单位
安培 磁场强度
电容 电动势 法拉 亨利 电流
字母
L P R T U V W
物理量或单位
电感 电功率
电阻 周期 电压 伏特（电位） 瓦特（电功）
u Um sin(t 0 )
i Im sin(t 0 )
➢瞬时值：正弦交流电在某一瞬间的数值，用小写字母表 示，如i、u、e等 ➢最大值：正弦交流电变化时出现的最大瞬时值，用带下 标m的大写字母表示，如Im、Um、Em等。
表征正弦交流电大小的物理量
I/A 电流最大值
Im
瞬时值：交流电某一时刻的值
§3.1.2
正弦交流电的物理量
任务目标
一、掌握正弦交流电的三要素； 二、掌握周期、频率和角频率之间的关系； 三、理解有效值和相位差的概念； 四、学会分析简单电路。
小游戏：萝卜蹲
每组出一名同学，通过抽牌决定代表 的物理量，开始游戏。
扮演XX的同学念“XX蹲， XX蹲， XX蹲完YY蹲”，并做出相应动作， XX 完成后YY立即跟上，念“YY蹲，YY蹲 ，YY蹲完ZZ蹲”。
小组讨论 你的身边有哪些直流用电器和交流用电器？
返回复习
交流电的产生
2020/4/22
返回复习
你预习了吗？
课本上讲了几个表征正 弦交流电的物理量？
周期的符号是什么？ 正弦交流电的三要素是
什么？
1．表征正弦交流电大小的物理量 ——瞬时值、最大值、有效值
➢正弦交流电的函数表达式
e Em sin(t 0)