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1、第4章第2部分正弦电路的分析计算11本讲稿第一页，共四十一页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本讲稿第二页，共四十一页一、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本讲稿第三页，共四十一页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
2、：设设 则则 或或4本讲稿第四页，共四十一页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本讲稿第五页，共四十一页结论：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本讲稿第六页，共四十一页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本讲稿第七页，共四十一页二二.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
3、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本讲稿第八页，共四十一页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本讲稿第九页，共四十一页 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本讲稿第十页，共四十一页 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 90）iu设：设：11本讲稿第十一页，共四十一页3.有效值有效值 感抗感抗（）定义：定义：则：则：12本讲稿第十二页，共四十一页4.相量关系相量关系设：设：则：则：13本讲稿第十三页，
4、共四十一页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本讲稿第十四页，共四十一页感抗（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本讲稿第十五页，共四十一页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本讲稿第十六页，共四十一页储存储存能量能量p 0p 0ui17本讲稿第十七
5、页，共四十一页 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本讲稿第十八页，共四十一页3.无功功率无功功率 QQ 的单位：乏、千乏的单位：乏、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本讲稿第十九页，共四十一页 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
6、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本讲稿第二十页，共四十一页 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本讲稿第二十一页，共四十一页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本讲稿第二十二页，共四十一页 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本讲稿第二十三页，共四十一页3.有效值有效值或或 容抗容抗（）定义：定义：则：则：I24本讲稿第二十四页，共四十一页 4.相量关系
7、相量关系设：设：则：则：25本讲稿第二十五页，共四十一页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先领先！26本讲稿第二十六页，共四十一页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本讲稿第二十七页，共四十一页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本讲稿第二十八页，共四十一页充电充电p放电放电放电放电p 0储存储存能量能量uiuiuiui
8、iut29本讲稿第二十九页，共四十一页 2.平均功率平均功率 P30本讲稿第三十页，共四十一页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本讲稿第三十一页，共四十一页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本讲稿第三十四页，共四十一页 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
9、阻抗（电路参数用复数阻抗（)表示，则复数形式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本讲稿第三十五页，共四十一页*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本讲稿第三十六页，共四十一页*电流、电压相量符合相量形式的欧
10、姆定律、克氏电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏 定律：定律：RL37本讲稿第三十七页，共四十一页在电阻电路中：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本讲稿第三十八页，共四十一页在电感电路中：在电感电路中：正误判断正误判断？39本讲稿第三十九页，共四十一页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本讲稿第四十页，共四十一页作业：作业：P148 习题习题4.2.1，4.3.241本讲稿第四十一页，共四十一页