教学课件PPT电路定律的向量形式.ppt
7.4 电路定律的相量形式,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,一、交流电路中的电阻元件(Resistance),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,根据 欧姆定律,设,1、瞬时分析,则,比较两个电压表达式得：,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,结论：（1）U=RI 欧姆定律的有效值形式,（2）电阻上电压、电流同相,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,二、相量分析,此式中包含了幅值和相位的信息,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,欧,三、相量电路,四、相量图,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,五、瞬时功率p(t),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,6、平均功率P(W)有功功率,由于瞬时功率随时间而变化，故实用意义不大，在电工技术中，衡量元件消耗的功率是用瞬时功率在一个周期内的平均值来表示的，此即为平均功率。,7、电能WR(J),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,一100 电阻接入50Hz、有效值为10V的电源上，问流过电阻的电流是多少？工作8小时所消耗的电能又是多少？若频率改为5000Hz呢？,因电阻与频率无关，所以结果不变。,例,解,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,设一单匝线圈，当通过它的磁通发生变化时，线圈中要产生感应电动势。其大小为,根据物理学中的法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势为,二、正弦交流电路中的电感元件(Inductance),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,对于N匝线圈，其感应电动势为单匝线圈的N倍,其中：=N 称为磁通链。,当线圈中有电流 i 通过时，或 与 i 成正比，即,或,L为线圈的电感(或自感)，它是线圈的结构参数。,进而：,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,二、正弦交流电路中的电感元件(Inductance),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,设,1、瞬时分析,比较两个电压表达式得：,由伏安关系,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,令：XL=L()XL为电感的电抗，简称感抗,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,感抗（XL=L）是频率的函数，表示电感对电流的阻力情况，描述电感电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦量有效。,关于感抗的讨论,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,2、相量分析,令：ZL=jL其中ZL为电感的复数阻抗（）,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,欧,3、相量电路,4、相量图,XLLj LjXLZL,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,5、瞬时功率p(t),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,储存能量,释放能量,可逆的能量转换过程,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量 交换（能量的吞吐）。,6、平均功率P(W)有功功率,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,Q 的单位：乏、千乏(var、kvar),Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用以衡量电感电路中能量交换的规模。,7、无功功率Q(乏：Var),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,吸收无功功率,8、储能WL(J),电感从0到t所储存的磁场能量为：,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,例,在单个电感元件的正弦交流电路中，L=100mH，f=50Hz，（1）已知，求电压 u；（2）已知，求，并画出相量图。,解：,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,根据电磁学理论，电压变化时，电容器极板上的电荷量也将发生变化，从而在电路中会引起电流。,3.5 正弦交流电路的电容元件(Capacitance),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,3.5 正弦交流电路的电容元件(Capacitance),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,设,1、瞬时分析,得：,比较两个电流表达式得：,由伏安关系,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,结论：（1）I=CU 欧姆定律的有效值形式,（2）电容上电流超前电压90o,令：XC=-1/(C)()XC为电容的电抗，简称容抗。,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,关于容抗的讨论,容抗（XC=-1/(C)）是频率的函数，表示电容对电流的阻力情况，描述电容电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦量有效。,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,令：ZC=1/(jC)其中ZC为电容的复数阻抗（）,欧,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,2、相量分析,3、相量电路,4、相量图,XC-1/(C)1/(j C)jXCZC,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,5、瞬时功率p(t),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,i,u,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,可逆的能量转换过程,结论：纯电容不消耗能量，只和电源进行能量 交换（能量的吞吐）。,6、平均功率P(W)有功功率,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,Q 的单位：乏、千乏(var、kvar),Q 的定义：电容瞬时功率所能达到的最大值。用以衡量电容电路中能量交换的规模。,7、无功功率Q(乏：Var),7.5 正弦交流电路的三种基本元件,Q0，表示网络吸收无功功率；Q0，表示网络发出无功功率Q 的大小反映网络与外电路交换功率的大小。是由储能元件L、C的性质决定的,发出无功功率,8、储能WC(J),电容从0 到t所储存的电场能量为：,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,瞬时值,i 领先于 u 90,电流有效值,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,单一参数正弦交流电路的分析计算小结,在电阻电路中：,正误判断,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,在电感电路中：,正误判断,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,在电容电路中：,正误判断,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,例1,确定图中的V0和A0数值。,答案:(a)U0=5V(b)I0=5A,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,解,解,触电分类 触电分电击和电伤两类。电击：人体相当于一个电阻，当电压施加于人体时，形成电流。人体在电流在作用下（0.02-0.05A时）组织细胞遭到破坏，控制心脏和呼吸器官的中枢神经会麻痹，造成休克或死亡。电伤：指用于电流的热效应、化学反应、机械效应以及在电流作用下，使溶化和蒸发的金属微粒等侵袭人体皮肤，使人体的局部发红、烧焦等，严重时也可致人于死命。,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,高压触电和低压触电哪种更危险？高压触电和低压触电都很危险，但据资料显示发生触电事故多为低压触电事故，其原因是：1、人们与低压接触机会多。2、因低电压电压较低，在思想上不重视。3、低压触电多属于电击（俗称粘住），而高电压多属于电弧放电，因为当触电者还未完全触及带电部分之前，电弧已经形成，人自主摆脱电源的可能性较大（俗称弹回来）。但这并不是说高电压不危险，我们在日常生活中，对高低压电都必须十分注意。,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,怎样区分高压、低压和安全电压？从安全技术方面考虑，通常将电气设备分为高电压和低电压两种：高压：对地电压在250V以上。低压：对地电压在250V以下。安全电压：36V及36V以下称为安全电压。在潮湿环境和特别危险的局部照明和携带式电动工具等，如无安全装置和安全措施，均应采用36V安全电压。凡工作场所潮湿或在金属容器内、隧道内、矿井内的手提电动工具或照明灯，均应采用12V安全电压。,7.5 正弦交流电路的三种基本元件,今日作业：7-9 7-13 7-14,
