交流電知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

1、交流電知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)交流電知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流。我國交流電供電的標(biāo)準(zhǔn)頻率規(guī)定為50赫茲。交流電隨時間變化的形式可以是多種多樣的。不同變化形式的交流電其應(yīng)用范圍和產(chǎn)生的效果也是不同的。以正弦交流電應(yīng)用最為廣泛，且其他非正弦交流電一般都可以經(jīng)過數(shù)學(xué)處理后，化成為正弦交流電的迭加。正弦電流（又稱簡諧電流），是時間的簡諧函數(shù)i=Imsin（ωtφ0）當(dāng)線圈在磁場中勻速

2、轉(zhuǎn)動時，線圈里就產(chǎn)生大小和方向作周期性改變的交流電?，F(xiàn)在使用的交流電，一般是方向和強(qiáng)度每秒改變52赫茲。我們常見的電燈、電動機(jī)等用的電都是交流電。在實(shí)用中，交流電用符號“~“表示。電流i隨時間的變化規(guī)律，由此看出：正弦交流電需用頻率、峰值和位相三個物理量來描述。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關(guān)系以及功率（或能量）的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點(diǎn)，因此產(chǎn)生了一系列區(qū)別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電

3、阻，而且有電容元件和電感元件，使用的元件多了，現(xiàn)象和規(guī)律就復(fù)雜了。【交流電的頻率和周期】頻率是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。即交流電每秒鐘變化的次數(shù)叫頻率，用符號f表示。它的單位為周／秒，也稱赫茲常用“Hz”表示，簡稱周或赫。例如市電是50周的交流電，其頻率即為f=50周／秒。對較高的頻率還可用千周（kC）和兆周（MC）作為頻率的單位。1千周（kC）=103周／秒1兆周（MC）=10千周（kC）=106周／秒例如，我國第一顆人造地球

4、衛(wèi)星發(fā)出的訊號頻率是20.009兆周，亦即它發(fā)出的是每秒鐘變化20.009106次的交變訊號。交流電正弦電流的表示式中I=Imsin（ωtφ0）中的ω稱為角頻率，它也是反映交流電隨時間變化的快慢的物理量。角頻率和頻率的關(guān)系為ω=2πf。交流電隨時間變化的快慢還可以用周期這個物理量來描述。交流電變化一次所需要的時間叫周期，用符號T表示。周期的單位是秒。顯然，周期和頻率互為例數(shù)，即由此可見，交流電隨時間變化越快，其頻率f越高，周期T越短；反

5、之，頻率f越低，周期T越長?！窘涣麟娏鞯姆逯怠亢喼C函數(shù)（又稱簡諧量）是時間的周期函數(shù)。其簡諧電流i=Imsin（εt＋α）中的Im叫做電流的峰值，i為瞬時值。應(yīng)該指出，峰值和位相是按上式中Im為正值的要求定義的。如對下面形式的函數(shù)i=5sin（ωtα）而交流電的有效值和最大值的關(guān)系為所以即正弦交流電經(jīng)半波整流后的平均值只有有效值的0.45倍。【位相】在交流電中i＝Imsin（ωtα）中的（ωtα）叫做位相（位相角）。它表征函數(shù)在變化過程

6、中某一時刻達(dá)到的狀態(tài)。例如，在階段，當(dāng)ωtα=0時達(dá)到取零值的階段，等等。α是t=0時的位相，叫初相。在實(shí)際問題中，更重要的是兩個交流電之間的位相差。圖3－18畫出了電壓ul和u2的三種不同的位相差。圖3－48a中可看到兩個電壓隨時間而變化的步調(diào)是一致的，同時到達(dá)各自的峰值，又同時下降為零。故稱這兩個電壓為同位相，也就是說它們之間的位相差為零。3－48b中兩個電壓隨時間變化的步調(diào)是相反的，u1為正半周時，u2為負(fù)半周，u1達(dá)到正最大值時

7、，u2達(dá)到負(fù)的最大值，則這兩個電壓的位相相反，或者說它們之間的位相差為π。圖3－48c中兩個電壓的變化步調(diào)既不一致也不相反，而是有一個先后，它們之間的位相差介于0與π之間。從圖3－48c中可以看出u1和u2之間的位相差是π／2?？傊?，兩個交流電壓或電流之間的位相差是它們之間變化步調(diào)的反映。【交流電路中的電阻】純電阻電路是最簡單的一種交流電路。白熾燈、電爐、電烙鐵等的電路都可以看成是純電阻電路。雖然純電阻的電壓和電流都隨時間而變，但對同一

8、時刻，歐姆定律仍然成立，即的波形如圖3－49b所示。對純電阻電路有：（1）通過電阻R的電流和電壓的頻率相同；（2）通過電阻R的電流峰值和電壓峰值的關(guān)系是的電流和電壓同位相。圖3－49a為純電阻電路示意圖?！窘涣麟娐分械碾姼小咳鐖D3－50所示，一個忽略了電阻的空心線圈和交流電流源組成的電路稱為“純電感電路”。在純電感電路中，電感線圈兩端的電壓u和自感電動勢eL間（當(dāng)約定它們的正方向相同時）有u=eL因自感電動勢故有如果電路中的電流為正弦交