單相交流電

一,直流:

穩恆直流:方向和大小都不變的電流
脈動電流:方向不隨時間變化而變化的電流(大小變化)

二,交流

交流電大小和方向都隨時間變化而出現週期性的變化,其種類很多,主要有:正弦交流電(變化規律遵循正弦曲線)、方波、三角板、鋸齒波、指數波等等

<1>正弦交流電的三要素

最大值:信號的大小強弱,
初相位:信號變化的初始位置,
頻率:信號變化的快慢

不同的三要素表示了不同的信號
在這裏插入圖片描述
交流電在某一個瞬間的數值稱爲瞬時值,瞬時值最大的時候叫做最大值

<2>有效值

熱效應相當:在相同的電阻上分別通過直流電流和交流電流,經過一個交流週期的時間,如果它們在電阻上所消耗的電能相等的話,則把該直流電流(電壓)的大小作爲交流電流(電壓)的有效值

通過計算,可知,如果交流電的最大值是Um,則即最大值是有效值的根號2倍

記住兩個數據:我們國家的交流電頻率是50Hz,即角頻率=100pai ;
我們國家的供電,家用是有效值220v。

交流電的應用:供電,大量的信號是交流信號,通信載波、很多傳感器的輸出、音頻視頻信號等等

三,交流電單元電路(單元,就是隻有一個負載)

研究這些電量之間的關係
在這裏插入圖片描述
ur和ir之間,只有大小不同,相位完全一樣
電壓有效值和電流有效值之間,就是一個R的比值關係

那麼,這個電阻上功率會怎麼樣呢?
在這裏插入圖片描述
對應這個曲線圖,可以看出,功率應該是變化的,但是不會爲負

在這裏插入圖片描述通過計算可以得到電阻上功率的表達式,對於一個週期的平均值,通過積分求平均,得到P=UI

這個結果和我們計算直流電路的公式是一樣的,但是要注意,此時的U和I都不是電壓和電流大小,而是正弦交流電的有效值了,而且,這個電阻上的功率是變化的,只是平均值是P=UI
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
發現了兩個問題,一個是大小關係,一個是相位關係

1,大小,電壓與電流之間的比值不是C,而是XC了,容抗,是角頻率與電容值的積的倒數。頻率越大,XC越小。
直流電路,頻率=0,這個時候XC=無窮大,相當於斷路。如果頻率高了,容抗反而小了,所以,電容可以說通交流斷直流,通高頻阻低頻。

2,相位,電流的相位要比電壓的相位超前了90度。這個其實想想也好理解,電流造成電荷堆積,電流爲零可不是電荷爲零,而電壓是與電荷成正比,所以相位不一樣了。(基本充滿了 電流就成零了 電壓此時最大,所以相位不一樣)

但是要注意,交流電電壓一值變化中,所以電容上電流也是一直變化的

再看功率,先計算下瞬時功率表達式看看

在這裏插入圖片描述
功率爲正說明消耗了電能,爲負說明提供了電能,而且你看看功率的平均值是0
說明電容不耗電,電容只與電源能量交換,所以,電容器是儲能器件。

但是,電容器也要電源提供能量的,我們把電容器要求電源提供能量的最大速率,就是瞬時功率的最大值,定義爲無功功率Q

四,電感單元電路
在這裏插入圖片描述
XL稱爲感抗,等於角頻率乘以電感,與頻率有關。

直流頻率爲0 ,XL=0,說明在直流電路中電感是短路

頻率增加,感抗也增加,所以電感也稱爲高頻扼流圈,就是不讓電流有高頻變化的意思

再看相位,電感的電流相位要比電壓相位落後90度

電感上功率,有電容的例子,可以看出,電感也是儲能器件,P=0,也定義瞬時功率最大值爲無功功率Q
在這裏插入圖片描述
我太難了,今天上電路課被點到回答問題,我居然不知所云,尷尬而不失禮貌的跳到了下一位同學…

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章