正弦电压与电流
正弦电压与电流

正弦电压与电流
三. 相位及初相位
• 正弦量是随时间变化的,选取不同的计时零点, 正弦量的初始值就不同。为加以区分引入相位 及初相位的物理量。 i 正弦电流的一般表达式为 i = Im sin ωt + ψ) ( 其中(ωt+ ψ)为正弦电流 ω ϕ 初相位。 的相位 ψ 称为初相位。 相位,ψ 相位 初相位 两个同频率正弦量的相位比较 相位比较: 两个同频率正弦量的相位比较: u = Um sin ωt + ψ1 ) ( 对于 i = Im sin ωt + ψ2 ) (
2π ω= = 2πf T
正弦电压与电流
二. 幅值与有效值
正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值 瞬时值,用小写字母 瞬时值 表示,如e、i、u分别表示电动势、电流和电压的 瞬时值。 瞬时值中最大的值称为幅值 幅值或最大值,如Em、Im、 幅值 Um分别表示电动势、电流和电压的幅值。 正弦交流电流的数学表达式为:i =Imsinωt 正弦交流电流 说明或计量正弦交流电时一般不用幅值或瞬时值, 说明或计量 而有效值。如民用电的220V和工业用电的380V。 有效值是从电流的热效应来规定的:在同一周期 有效值 时间内,正弦交流电流 i 和直流电流 I 对同一电 阻具有相同的热效应,就用 I 表示 i 的有效值。 有效值。 有效值
§2-1 正弦电压与电流
• 前两章所讨论的都 是直流电路,其中 的电流和电压的大 小和方向都是不随 时间变化的。
I, U
正弦电压和电流都 是按正弦规律周期 性随时间变化的, 性随时间变化的, 其波形图可用正弦 曲线来表示: 曲线来表示:
i, u +
0
_
0
t
t
正弦电压与电流 • 图中:“+”表示电流(或电压)为正值,称 为正半周,电流(或电压)的实际方向与参 考方向一致 ;“–”表示电流(或电压)为 负值,成称为负半周,实际方向与参考 方向相反。
正弦交流电路的电压电流

i,u i u
O
u
i
t
第五章正弦交流电路的电压、电流 及相量表示
i(t ) I m sin(t i )A
i,u
称为正弦电流的
i u
O
u
i
t
角频率,反映了其 变化的快慢,单位 是弧度/秒(rad/s)。
【例5-2】
已知正弦电流 i2和正弦电压 u 3 分别为
i2 (t ) 10cos(t 45)A
u3 (t ) 15sin(t 60)V
其中 rad/s,试比较 i2 与u 3 间的相位关系。
6
注意:比较两个正弦量的相位关系时,要求它们具有 相同角频率,各正弦量均要用标准的正弦函数式表示。
第五章正弦交流电路的电压、电流及 相量表示
5.1.2 同频率正弦量的相位差 在正弦电源作用下,电路中所有的电压或电流都是 与电源同频率的正弦量。同一电路中的正弦量都采用相 同的计时零点,重点关注是正弦量的相位之间的关系。 设相同频率的正弦电流和电压分别为
i (t ) I m sin(t i )
在交流电路中各电气设备铭牌上所标的电流、电压 值都是有效值。一般交流电流表、交流电压表的标 尺都是按有效值刻度的。不加说明,交流量的大小 皆指有效值而言。
第五章正弦交流电路的电压、电流及 相量表示
一个正弦交流电流 i 和一个直流电流 I 分别流 经同一电阻R,如果经过一个周期的时间两者所消耗的 电能相等,就可以认为直流电流 I 和正弦交流电流 i 具有相同的转换能量的效果,则直流电流 I 的数值称 为这个正弦电流 i 的有效值。
i R I R
在正弦交流电路中,电压与电流的超前滞后关系

在正弦交流电路中,电压与电流的超前滞后关系
在正弦交流电路中,电压与电流的相位关系可以通过超前和滞后这两个概念来描述。
1. 电压与电流的相位差:当电压和电流都是正弦波时,它们之间存在一定的相位差。
相位差可以是0度、90度、180度等,具体取决于电路元件的性
质和连接方式。
2. 超前与滞后的概念:在相位上,如果电压相对于电流是超前的,这意味着电压的峰值比电流的峰值早到达。
相反,如果电压相对于电流是滞后的,则电压的峰值比电流的峰值晚到达。
3. 应用场景:超前和滞后的相位关系取决于电路中元件的种类和连接方式。
例如,纯电阻性负载时,电压和电流同相位;纯电感性负载时,电流滞后于电压90度;纯电容性负载时,电流超前于电压90度。
这些相位关系在分
析交流电路时非常重要,因为它们决定了电路的工作特性和元件之间的相互影响。
综上所述,电压与电流的超前和滞后关系取决于电路的元件性质和连接方式,分析这些关系有助于深入理解交流电路的工作原理。
正弦交流电路中电压与电流的关系

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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。
5.1.1正弦电压与电流、正弦量的相量表示法 - 正弦电压与电流、正弦量的相量表示法

电工技术与电子技术—常见问题
模块五 正弦交流电路(1)
1.正弦交流电路中,有效值和最大值以及峰峰值之间有什么关系?有效值为220V 的交流电压最大值是不是380V ?
在正弦交流电路中,最大值是有效值的倍,峰峰值为最大值的2倍,也就是说
峰峰值是有效值的2倍。
有效值为220V 的交流电压其最大值为V ,也即311V 。
2. 正弦量采用相量表示时,正弦量的角频率为什么没有加以体现?
由于在采用相量表示法进行计算时,都是同频率的正弦量,所以在应用相量来表示正弦量以及画相量图的时候都是可以不用考虑正弦量的频率的。
3. 在计算交流电路时,到底采用有效值相量还是最大值相量?
两者都可以,最大值相量的模是最大值,而有效值相量的模是有效值,在计算时可以根据实际需要,如需要计算电压、电流的最大值时,可以用最大值相量,一般计算时采用有效值相量居多。
4. 正弦量的表示方法有哪些,为什么在电路计算过程中要采用相量分析法?
正弦量可以采用三角的形式以及波形图的方式来进行表示,也可以采用相量的方法来表示,由于在电路计算过程中会遇到很多正弦量的加减运算,采用相量表示法更容易进行计算,因此在正弦交流电路的计算过程中,都采用相量来表示正弦量。
5. 一个正弦量为30)V =+ᄚu t ,另外一个正弦量为
60)V =+ᄚu t ,这两个正弦量之间有没有相位差一说?
没有,相位差指的是两个同频率正弦量之间的相位之差,对于不同频率的正弦量两者比较相位差没有任何意义,因此两个不同频率的正弦量之间没有相位差一说。
4正弦交流电路

−1
θ
Re 0 a
a = r cos θ b = r sin θ
r = a +b θ = arctg b a
2 2
②三角形式
A = r cos θ + jr sin θ
欧拉公式) e = cos θ + jsin θ(欧拉公式) jθ A = re = r cos θ + jr sin θ
jθ
③指数形式
u
波形图
U
T
m
ϕ
ωt
瞬时值
u = U m sin (ω t + ϕ )
& U
相量图
ϕu
复数 符号法
& = a + jb =U e jϕ ⇒ U ∠ϕ U
提示
计算相量的相位角时, 计算相量的相位角时,要注意所在 象限。 象限。如:
& U = 3 + j4
u = 5 2 sin(ω t + 53 ⋅1 )
两种正弦信号的关系
同 相 位
i2
ψ1 =ψ 2
ψ2 ψ1
i2
i1 i1
t
t
ϕ =ψ1 −ψ2 =0
i1
与
相 位 领 先 相 位 落 后
ϕ =ψ1 −ψ 2 > 0
i2同相位
ψ1 ψ2
i1
ψ2
ψ1
i1 领先于 i2
ϕ =ψ1 −ψ2 < 0
i2
t
i1 落后于 i2
三相交流电路:三种电压初相位各差120 三相交流电路:三种电压初相位各差120ο。
新问题提出: 新问题提出: 提出 平行四边形法则可以用于相量运算,但不方便。 平行四边形法则可以用于相量运算,但不方便。 故引入相量的复数运算法。 故引入相量的复数运算法。 相量的复数运算法 相量 复数表示法 复数运算
正弦交流电路的电压、电流

04
正弦交流电路的应用
照明电路Biblioteka 照明电路正弦交流电路在照明电路中广泛应用,如日光灯、LED灯等。由于正弦交流电能 够提供稳定的照明亮度,且能够节约能源,因此被广泛应用于家庭、办公室和公 共场所的照明。
节能灯
正弦交流电在节能灯中的应用尤为突出,节能灯在启动时需要一个高电压来激发 灯管内的气体,而正弦交流电能够提供这种高电压,使得节能灯能够快速启动并 稳定工作。
详细描述
根据欧姆定律,电流(I)等于电压(V) 除以电阻(R),即 I = V/R。在正弦交流 电路中,电压和电流都是正弦波,其有效 值分别为电压和电流的最大值除以根号2。
电流的测量
总结词
电流的测量可以通过使用电流表来完成。
详细描述
电流表是一种测量电路中电流大小的仪表,其工作原理基于安培环路定律。在 正弦交流电路中,可以使用交流电流表来测量电流的大小和方向。
电压的计算公式
在正弦交流电路中,电压的计算公式为U=Umsin(ωt+φu),其中Um为电压的最大值,ω为角频率, φu为初相角。
电压与电流的关系
在正弦交流电路中,电压和电流之间存在相位差,即电流滞后于电压一定的角度。因此,可以通 过测量电路中的电压和电流来计算相位差。
电压的测量
在电路中,可以使用电压表来测量电压。测量时,将电压表并联在电路中需要测量的两点之间, 即可读出电压值。
正弦交流电的参数
总结词
正弦交流电的主要参数包括频率、幅值、相位和初相角。
详细描述
频率是正弦交流电每秒变化的周期数,单位为赫兹(Hz)。幅值或峰值是正弦波的最大值,表示电压或 电流的大小。相位是电压和电流之间的时间差,而初相角则是正弦波在某一特定时刻与时间轴之间的角度 差。这些参数对于分析正弦交流电路的特性和行为至关重要。
纯电感元件在正弦交流电路中的电压与电流关系

纯电感元件在正弦交流电路中的电压与电流关系
在正弦交流电路中,纯电感元件的电压与电流之间存在一定的关系。
根据电感元件的特性,其电压与电流的关系可以通过以下公式表示:
V = jωLI
其中,V表示电感元件的电压,I表示电感元件的电流,L表示电感元件的电感值,ω表示电路中的角频率。
j是虚数单位,满足j² = -1。
这个公式表明,电压与电流之间存在90度的相位差,且电压与电流之间的关系是线性的,也就是电压与电流成正比。
当电流通过电感元件时,会产生一个由电感元件本身决定的感应电动势,从而引起电压的变化。
需要注意的是,电感元件在交流电路中会引入阻抗,即纯电感元件的阻抗Z可以表示为:
Z = jωL
因此,在交流电路中,纯电感元件的电压和电流之间不仅存在幅值比例关系,还存在相位差。
这个相位差由纯电感元件的阻抗决定,通常为正90度。
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正弦电压与电流
大小、方向随时间变化的电压、电流称为交流电,
按正弦规律变化的电压、电流称为正弦交流电(简称正弦量)。
一、正弦量的三要素
如图1所示,正弦电量的表达式为:
式中的称为正弦交流电的三要素。
1、振幅:正弦交流电变化过程中最大瞬时值的绝对值。
2、角频率:单位时间内交流电所经历的电角度(反映交流电变化快慢的物理量)。
交流电周期为 T,(交流电变化一周所需要的时间),
频率为f(交流电每秒所变化的周数),则:f =1/ T
角频率为:
3、初相位:
相位(相位角):——交流电某时刻所处的位置 ( 或者电角
度 ) ,
反映正弦量变化的进程。
初相位: t=0 时的相位,初相不大于180°。
相位差:两个同频率的正弦量在任一瞬间的相位之差。
相位的超前与滞后:
二、正弦量的有效值
我们平时常说的220V及测量的电流的读数等,均指有效值。
定义:若一个交流电流i和一个直流电流I在相同的时间内通过同一电阻
产生的热量相等. 则我们称I为i的有效值。
根据定义可以推导出:
同理可得电压的有效值:
三、正弦量的相量表示
用复数表示的正弦量 , 称为相量。
相量的模对应正弦量的有效值;相量的复角对应正弦量的初相角。
<注>:角频率可不参予讨论(因为同频率的正弦量运算的结果所得到的频率不变)。
相量值等于有效值和单位极式的乘积,例:
说明:(1)复数只是一个运算工具 , 它在运算上与正弦量具有等效性 , 但它们并不相等
(2)同频率的正弦量所代表的相量可以画在同一复平面上 , 这样的图称为
相量图。