参数正弦交流电路分析.ppt

教学内容 电阻R、电感L、电容C元件的电压电流关系，相量形式的基尔霍夫定律（KVL、KCL）。教学要求 1.掌握单一元件的电压电流关系。2.熟练应用相量形式的KVL、KCL进行电路分析。教学重点和难点 重点：单一元件的电压电流关系和相量形式的基尔霍夫定律应用。难点：电阻R、电感L、电容C元件电压电流关系的分析。,2-3 单一参数正弦交流电路的分析,一、纯电阻电路,1.电阻元件,2.正弦交流电路中的电阻元件,（1）电压与电流关系,U=RI,比较u、i：频率相同、相位相同、有效值关系,得相量关系,(2)纯电阻电路的功率,瞬时功率,瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率，即,平均功率,平均功率计算式,例3-7 一个标称值为“220V,75W”的电烙铁，它的电压为，试求它的电流和功率，并计算它使用20小时所耗电能的度数。,因所加电压即为额定电压，功率为75W，所以 20小时所耗电能为 W=7520=1500W=1.5KWh=1.5 度,电流的有效值为,二、纯电感电路,定义线圈电感为,1.电感元件,根据电磁感应定律,电感两端的电压与通过该电感中电流的变化率成正比。,磁链单位为韦伯（Wb）电流单位为安培（A）电感单位为亨利（H）,（1）电压、电流关系,2.正弦交流电路中的电感元件,比较u、i：频率相同、相位差、有效值关系,得相量关系,?,关于电感:,感抗XL的单位为欧姆（）。XL与成正比，频率愈高，XL愈大，在一定电压下，I愈小。在直流情况下，0，XL=0，电感相当于短路；在交流电路中电感元件具有通低频阻高频的特性。,感抗 XL=L=2fL,电感电压的相量表达式还可写为,(2)纯电感电路的功率,瞬时功率,用无功功率QL衡量电感元件与外界交换能量的规模，即,平均功率或有功功率 P=0,无功功率计算式,设,无功功率QL,无功功率单位乏尔（Var）,可逆的能量转换过程,交换能量过程分析,（3）电感元件的储能,电感元件吸收的瞬时功率,电流从零上升到某一值时，电源供给的能量就储存在磁场中，其能量为,所以磁场能量,储能公式中，的单位为亨利（H）、i 的单位为安培（）、WL的单位为焦耳（）,例 图示电路,直流电压源Us=8V,R1=1，R2=R3=6,L=0.1H,电路已经稳定。求L的电流和磁场储能。,由于直流稳定状态时,电感相当于短路，电路总电阻为,则,电感电流为,电感储存的磁场能量为,例 把一个0.1H的电感元件接到频率为50Hz，电压有效值为10V的正弦电压源上，问电流是多少？如保持电压不变，而频率调节为5000 Hz，此时电流为多少？,当f=50Hz时，,电流为,感抗为,当f=5000Hz时，,感抗为,电流为,可见，电压一定时，频率愈高，通过电感元件的电流愈小。,三、纯电容电路,定义电容为,1.电容元件,根据电流,通过电容的电流与电容两极间的电压的变化率成正比。,电荷单位为库仑（C）电压单位为伏特（V）电容单位为法拉（F）,（1）电压、电流关系,2.正弦交流电路中的电容元件,比较u、i：频率相同、相位差、,?,有效值关系,关于电容:,容抗XL的单位为欧姆（）。XC与成反比，频率愈高，XC愈小，在一定电压下，I愈大。在直流情况下，0，XC=，电容相当于开路；在交流电路中电容元件具有隔直通交和通高频阻低频的特性。,电容电压的相量表达式,容抗 XC=,(2)纯电容电路的功率,瞬时功率,用无功功率QC衡量电容元件与外界交换能量的规模，即,平均功率或有功功率 P=0,无功功率计算式,设,无功功率QC,无功功率单位乏尔（Var）,可逆的能量转换过程,交换能量过程分析,（3）电容元件的储能,电容元件吸收的瞬时功率,所以电场能量,储能公式中，C 的单位为法拉（F）、u 的单位为伏特（V）、WC的单位为焦耳（）,电容电压从零上升到某一值时，电源供给的能量就储存在电场中，其能量为,例 图示电路，R1=4，R2=R3=R4=2，C=0.2F，IS=2A，电路已经稳定。求电容元件的电压及储能。,电容相当于开路，则,电容电压为,电容储存的电场能量为,例 在电容为318F 的电容器两端加,因为,容抗,所以,电容电流,电容的无功功率,指出下列各式中哪些是对的，哪些是错的？,在电阻电路中：,在电感电路中：,在电容电路中：,【讨论】,单一参数电路中的基本关系,小 结,单一参数正弦交流电路的分析计算小结,电路参数,电路图(参考方向),阻抗,电压、电流关系,瞬时值,有效值,相量图,相量式,功率,有功功率,无功功率,R,i,u,设,则,u、i 同相,0,L,C,设,则,则,u领先 i 90,0,0,基本关系,+,-,i,u,+,-,i,u,+,-,设,u落后 i 90,