(一)概述
把在電路中,電動勢、電壓、電流的大小和方向隨時間作週期性變化的電稱為交流電。
正弦交流電:隨時間按正弦規律變化的交流電
描述交流電大小的物理量
(1)瞬時值:某一瞬時的數值
(2)最大值:最大瞬時值
(3)有效值:與它的熱效應相等的直流值
(4)平均值:正半周內,其瞬時值的平均數
瞬時值常用小寫字母表示 ,有效值常用大寫字母表示。
2.描述交流電變化快慢的物理量
(1)週期:交流電變化一次所需要的時間T=1/f
(2)頻率:1s內交變電重複變化的次數 f=1/T
(3)角頻率:每秒內變化的角度ω=2πf
工頻率:f=50Hz ; T =0.02s ; ω=314(rad/s)
3.正弦交流電的初相角、相位、相位差。
4.趨膚效應(集膚效應)
在直流電路中均勻導線橫截面上的電流密度是均勻的。但在導線流過交變電流時,根據楞次定律會在導線內部產生渦流,與導線中心電流方向相反。由於導線中心較導線表面的磁鏈大,在導線中心處產生的電動勢就比在導線表面附近處產生的電動勢大。這樣作用的結果,電流在表面流動,中心則無電流,這種由導線本身電流產生之磁場使導線電流在表面流動。
趨膚效應使導線的有效面積減小,等效電阻增加。
(二)純電阻電路
1.純電阻電路中電壓與電流的關係:I=U/R
2.純電阻電路中的功率: P=UI
電壓的瞬時值與電流的瞬時值的乘積叫作瞬時功率。
電流和電壓同相位
(三)純電感電路
(1)純電感電路中電壓與電流相位關係:電流的相位滯後於電壓90°且同為同頻率正弦量
注:XL=ωL=2πfL稱為感抗,反映電感對交流電的阻礙作用;與頻率有關。
(2)功率關係
有功功率:P=0(即不消耗電能)
無功功率:Q=ULI=I2XL(乏)
無功功率的“無功”的含義是“交換”的意思
(四)純電容電路
1.純電容電路中電壓與電流的關係
注:Xc=1/ωc=1/2πfc,稱為容抗,反映電容對交流電的阻礙作用;與頻率有關。f→0,Xc→∞;f→∞, Xc→0說明電容有“隔直通交”的作用。
2.純電容電路中的功率
有功功率:P=0(即不消耗電能)
無功功率:Q=UCI=I2XC(乏)
(五)電阻、電感、電容串聯電路
1.電路中電壓與電流的關係
2.單相交流電功率關係
視在功率:電源提供的功率: S=UI(伏安)
有功功率:電阻上消耗的功率: P=URI=UIcosφ(瓦)
無功功率:電感、電容上的功率: Q= UIsinφ(乏)
(六)電阻電感串聯再與電容並聯的電路及功率因數提高
1.提高功率因數的意義:提高發、配電設備的利用率;減少輸電線路的電壓降和功率損失。
2.提高功率因數的方法: 在感性負載上並聯適當的電容。
必須注意功率因素cosφ不能提高到等於1。
下一篇文章類容我們將會講到“三相交流電”,敬請期待!
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