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1、交流電知識(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)交流電知識(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)簡(jiǎn)稱“交流”。一般指大小和方向隨時(shí)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(guó)交流電供電的標(biāo)準(zhǔn)頻率規(guī)定為50赫茲。交流電隨時(shí)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(jiǎn)諧電流),是時(shí)間的簡(jiǎn)諧函數(shù)i=Imsin(ωtφ0)當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中勻速
2、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),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(dòng)機(jī)等用的電都是交流電。在實(shí)用中,交流電用符號(hào)“~“表示。電流i隨時(shí)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(gè)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(shí)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?!窘涣麟姷念l率和周期】頻率是表示交流電隨時(shí)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(hào)f表示。它的單位為周/秒,也稱赫茲常用“Hz”表示,簡(jiǎn)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(duì)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(guó)第一顆人造地球
4、衛(wèi)星發(fā)出的訊號(hào)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(hào)。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(shí)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(shí)間變化的快慢還可以用周期這個(gè)物理量來描述。交流電變化一次所需要的時(shí)間叫周期,用符號(hào)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(shí)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(zhǎng)。【交流電流的峰值】簡(jiǎn)諧函數(shù)(又稱簡(jiǎn)諧量)是時(shí)間的周期函數(shù)。其簡(jiǎn)諧電流i=Imsin(εt+α)中的Im叫做電流的峰值,i為瞬時(shí)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(duì)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?!疚幌唷吭诮涣麟娭衖=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(shí)刻達(dá)到的狀態(tài)。例如,在階段,當(dāng)ωtα=0時(shí)達(dá)到取零值的階段,等等。α是t=0時(shí)的位相,叫初相。在實(shí)際問題中,更重要的是兩個(gè)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(gè)電壓隨時(shí)間而變化的步調(diào)是一致的,同時(shí)到達(dá)各自的峰值,又同時(shí)下降為零。故稱這兩個(gè)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(gè)電壓隨時(shí)間變化的步調(diào)是相反的,u1為正半周時(shí),u2為負(fù)半周,u1達(dá)到正最大值時(shí)
7、,u2達(dá)到負(fù)的最大值,則這兩個(gè)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(gè)電壓的變化步調(diào)既不一致也不相反,而是有一個(gè)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??傊瑑蓚€(gè)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(jiǎn)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(shí)間而變,但對(duì)同一
8、時(shí)刻,歐姆定律仍然成立,即的波形如圖3-49b所示。對(duì)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(gè)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(dòng)勢(shì)eL間(當(dāng)約定它們的正方向相同時(shí))有u=eL因自感電動(dòng)勢(shì)故有如果電路中的電流為正弦交
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