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1、第4章第2部分正弦电路的分析计算11第1页，共41页，编辑于2022年，星期一4.3 正弦交流电路的分析计算正弦交流电路的分析计算4.3.1 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路4.3.2 R-L-C串联交流电路串联交流电路4.3.3 交流电路的一般分析方法交流电路的一般分析方法2第2页，共41页，编辑于2022年，星期一一、一、电阻电路电阻电路 uiR根据根据 欧姆定律欧姆定律 设设则则4.3.1 单一参数的正弦交流电路单一参数的正弦交流电路3第3页，共41页，编辑于2022年，星期一1.频率相同频率相同2.相位相同相位相同3.有效值关系有效值关系：正弦交流电路中电阻的电流和电压关系
2、正弦交流电路中电阻的电流和电压关系4.相量关系相量关系：设设 则则 或或4第4页，共41页，编辑于2022年，星期一电阻电路中的功率电阻电路中的功率 uiR1.瞬时功率瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积小写小写5第5页，共41页，编辑于2022年，星期一结论：结论：tuipt1.（耗能元件）（耗能元件）2.随时间变化随时间变化3.与与 成比例成比例且频率加倍。且频率加倍。6第6页，共41页，编辑于2022年，星期一2.平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P：一个周期内的平均值一个周期内的平均值 大写大写 uiR7第7页，共41页，编辑于2022年，星期一二二
3、.电感电路电感电感电路电感 L 电感中电流、电压的基本关系电感中电流、电压的基本关系uei当当(直流直流)时时,所以，在直流电路中电感相当于短路。所以，在直流电路中电感相当于短路。8第8页，共41页，编辑于2022年，星期一电感是一种储能元件电感是一种储能元件,储存的储存的磁场能量磁场能量为：为：电感的储能电感的储能9第9页，共41页，编辑于2022年，星期一 由基本由基本关系式关系式：iuL设设则则正弦交流电路中电感元件电流、电正弦交流电路中电感元件电流、电压的关系压的关系10第10页，共41页，编辑于2022年，星期一 1.频率相同频率相同 2.相位相差相位相差 90（u 领先领先 i 9
4、0）iu设：设：11第11页，共41页，编辑于2022年，星期一3.有效值有效值 感抗感抗（）定义：定义：则：则：12第12页，共41页，编辑于2022年，星期一4.相量关系相量关系设：设：则：则：13第13页，共41页，编辑于2022年，星期一电感电路中复数形式的电感电路中复数形式的欧姆定律欧姆定律其中含有幅度和相位信息其中含有幅度和相位信息？u、i 相位不一致相位不一致！领先领先！14第14页，共41页，编辑于2022年，星期一感抗（感抗（XL=L ）是频率的函数，是频率的函数，表示电感电路中电压、表示电感电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效电流有效值之间的关系，且只对正弦波
5、有效。XL=0 时时XL=0关于感抗的讨论关于感抗的讨论e+_LR直流直流E+_R15第15页，共41页，编辑于2022年，星期一电感电路中的功率电感电路中的功率1.瞬时功率瞬时功率 p iuL16第16页，共41页，编辑于2022年，星期一储存储存能量能量p 0p 0ui17第17页，共41页，编辑于2022年，星期一 2.平均功率平均功率 P （有功功率）（有功功率）结论：结论：纯电感不消耗能量纯电感不消耗能量，只和电源进行能量，只和电源进行能量 交换（能量的吞吐）。交换（能量的吞吐）。18第18页，共41页，编辑于2022年，星期一3.无功功率无功功率 QQ 的单位：乏、千乏的单位：乏、
6、千乏(Var(Var、kVar)kVar)Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用的定义：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。以衡量电感电路中能量交换的规模。19第19页，共41页，编辑于2022年，星期一 电容上电流、电压的基本关系电容上电流、电压的基本关系当当(直流直流)时时,所以，在直流电路中电容相当于断路。所以，在直流电路中电容相当于断路。uiC三三.电容电路电容电路 电容电容 C20第20页，共41页，编辑于2022年，星期一 电容的储能电容的储能电容是一种储能元件电容是一种储能元件,储存的储存的电场能量电场能量为：为：21第21页，共41页，编辑于
7、2022年，星期一由基本关系式由基本关系式:设设：正弦交流电路中电容电压和电流的关系正弦交流电路中电容电压和电流的关系uiC则：则：22第22页，共41页，编辑于2022年，星期一 1.频率相同频率相同2.相位相差相位相差 90 （u 落后落后 i 90）iu23第23页，共41页，编辑于2022年，星期一3.有效值有效值或或 容抗容抗（）定义：定义：则：则：I24第24页，共41页，编辑于2022年，星期一 4.相量关系相量关系设：设：则：则：25第25页，共41页，编辑于2022年，星期一电容电路中复数形式的电容电路中复数形式的欧姆定律欧姆定律其中含有幅度和相位信息其中含有幅度和相位信息领
8、先领先！26第26页，共41页，编辑于2022年，星期一E+-e+-关于容抗的讨论关于容抗的讨论直流直流 是频率的函数，是频率的函数，表示电容表示电容电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效有效。容抗容抗0 时时 27第27页，共41页，编辑于2022年，星期一电容电路中的功率电容电路中的功率ui1.瞬时功率瞬时功率 p28第28页，共41页，编辑于2022年，星期一充电充电p放电放电放电放电p 0储存储存能量能量uiuiuiuiiut29第29页，共41页，编辑于2022年，星期一 2.平均功率平均功率 P30第30页，共41页，编辑于
9、2022年，星期一瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）3.无功功率无功功率 Q（电容性无功取负值）（电容性无功取负值）31第31页，共41页，编辑于2022年，星期一1.单一参数电路中电压电流的基本关系式单一参数电路中电压电流的基本关系式电感元件电感元件基本关系基本关系复阻抗复阻抗L复阻抗复阻抗电容元件电容元件基本关系基本关系C电阻元件电阻元件R基本关系基本关系复阻抗复阻抗小小 结结34第34页，共41页，编辑于2022年，星期一 在正弦交流电路中，若正弦量用相量在正弦交流电路中，若正弦量用相量 表示，表示，电路参数用复数阻抗（电路参数用复数阻抗（)表示，则复数形式
10、的欧姆定律和直流电路中的形式相表示，则复数形式的欧姆定律和直流电路中的形式相似。似。2.单一参数电路中复数形式的欧姆定律单一参数电路中复数形式的欧姆定律 电阻电路电阻电路电感电路电感电路电容电路电容电路复数形式的欧姆定律复数形式的欧姆定律35第35页，共41页，编辑于2022年，星期一*电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏 定律（定律（KCL、KVL定理）。定理）。3.简单正弦交流电路的关系简单正弦交流电路的关系(以以R-L电路为例）电路为例）uLiuRuRL36第36页，共41页，编辑于2022年，星期一*电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏
11、电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏 定律：定律：RL37第37页，共41页，编辑于2022年，星期一在电阻电路中：在电阻电路中：正误判断正误判断？瞬时值瞬时值有效值有效值38第38页，共41页，编辑于2022年，星期一在电感电路中：在电感电路中：正误判断正误判断？39第39页，共41页，编辑于2022年，星期一单一参数正弦交流电路电压电流关系对照表单一参数正弦交流电路电压电流关系对照表电路电路参数参数电路图电路图（正方向）（正方向）复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率无功功率无功功率Riu设设则则u、i 同相同相0LiuCiu设设则则设设则则u领先领先 i 90u落后落后i 9000基本基本关系关系40第40页，共41页，编辑于2022年，星期一作业：作业：P148 习题习题4.2.1，4.3.241第41页，共41页，编辑于2022年，星期一