正弦交流电的产生(公开课)

1热烈欢迎各位领导、老师莅临指导！2回顾：前面所学章节都是直流电路。电源开关小灯泡3导入：大家看看教室里面的用电器有哪一些？它们用的是什么电？为什么用交流电不用直流电呢？4生产上和生活中都要广泛使用正弦交流电是因为它有以下优点：（1）易于变压、产生、传送和分配。（2）交流电动机比相同功率的直流电动机结构简单，成本低，使用维护方便。（3）可以应用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。5第四章正弦交流电本次课题：正弦交流电的基本概念6任务一：认识正弦交流电一、电流的分类1、直流电流:大小和方向都不随时间变化的电流。2、交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流。7NS1、交流电动机的基本结构磁极电枢任务二：正弦交流电的产生8中性面（线圈平面与磁感线垂直）线圈运动状态：逆时针匀速转动角速度：w初始位置：中性面任一时间t线圈平面转过角度：wtNS2、请你欣赏，注意观察交流发电机的工作过程10NSSNeto+3、正弦交流电的变化规律11NSSNeto+12NSSNeto+13NSSNeto+14SSNeto+15NSSNeto+16NSSNeto+17NSSNeto+18NSSNeto+19NSSNeto+20NSSNeto+21NSSNeto+22NSSNeto+23最大值（感应电动势）e=BLVsinwt=EmsinwtEmteo+-Em241、如果瞬时值为正，则该时刻的电压或电流为正半周。2、如果瞬时值为负，则该时刻的电压或电流为负半周。意义：0i,ut+_254、深入体会正弦交流电的产生原理265、课堂延伸100秒教会你制作简单的发电机（课后作业）免费动力发电机270et+_12300123tEemwsin若线圈从中性面开始转动若转动角速度为则w任务三：正弦交流电的三要素1、表达式28wtEemsintwetwmE若线圈从与中性面成一夹角开始转动二、正弦交流电动势的产生29若外接负载，则有：wtUumsinwtIimsinwtEemsin正弦交流电的电动势、电压、电流表达式302、三要素设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。初相角：决定正弦量起始位置wtIisinmIm2TitwO313.正弦交流电的瞬时值、最大值和有效值之间的关系正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：)sin()sin(mmiutIitUuww瞬时值是变量，注意要用小写英文字母表示。瞬时值对应的表达式应是三角函数解析式。(1)瞬时值(2)最大值正弦量振荡的最高点称为最大值，用Um(或Im)表示。mU32有效值是指与正弦量热效应相同的直流电数值。Ri交流电流i通过电阻R时，在t时间内产生的热量为Q；直流电流I通过相同电阻R时，在t时间内产生的热量也为Q。两电流热效应相同，可理解为二者做功能力相等。我们把做功能力相等的直流电的数值I定义为相应交流电i的有效值。有效值可确切地反映正弦交流电的大小。(3)有效值有效值是根据热效应相同的直流电数值而得，因此引用直流电的符号，即有效值用U或I表示。RI理论和实践都可以证明，正弦交流电的有效值和最大值之间具有特定的数量关系，即：IIIUUU414.12707.02mmm，我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有效值．各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值，交流电流表和交流电压表测量的数值，也都是有效值。34正弦波完成完成一周所需的时间称为周期Ｔ，单位为秒（s）。每秒内变化的次数称为频率ƒ，它的单位是赫兹（Ｈz）。周期和频率互为倒数的关系，即Tf1fTw22它的单位是弧度／秒（rad/s）。上式表示Ｔ、ƒ、ω三者之间的关系，只要知道其中之一，则其余均可求出。正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率ω来表示。因为一周期内经历了2弧度，所以角频率为4.角频率、频率和周期之间的关系35我国动力和照明用电的标准频率为50Hz（习惯上称为工频），少数国家如美国、日本采用60Hz的频率。注意：36趣味性练习题正弦电压解析式：u=20sin(100πt+π/3)V最大值Um角频率ω周期T频率f100π20V1/0.02HZ=50HZ0.02s375.正弦交流电的相位、初相和相位差显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。)sin(mutUuw初相确定了正弦量计时始的位置，初相规定不得超过±180°。(1)相位(2)初相相位是随时间变化的电角度，是时间t的函数。)sin(mutUuw初相是对应t=0时的确切电角度。正弦量与纵轴相交处若在正半周，初相为正。-正弦量与纵轴相交处若在负半周，初相为负。38)sin(),sin(imumtIitUuwwiuiuiuttttwwww)()(例u、i的相位差为：显然，两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等于它们的初相之差。已知(3)相位差，求电压与电流之间的相位差。解注意不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不得超过±180°!39电流超前电压9021ψψ90电压与电流同相021ψψ电流超前电压021ψψ电压与电流反相18021ψψuiωtuiOuiωtui90°OuiωtuiOωtuiuiO40②不同频率的正弦量比较无意义。①两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。注意:wti2i1iO41练习：已知：i＝Imsin(ωt+30°)，u１＝U１ｍsin(ωt+30°)，u２＝U1ｍsin(ωt+120°），u３＝U３ｍsin(ωt－60°)。求：u1、u2、u3与i的相位差；若选择电流i为参考正弦量，则各电压的初相分别为多少？解：u１与i的相位差u２与i的相位差u３与i的相位差若选择电流i为参考正弦量（即φi＝０），则030301,1iuiu90301202,2iuiu9030603,3iuiu0,11iuu90,22iuu90,33iuu42思考回答何谓正弦量的三要素？它们各反映了什么？耐压为220V的电容器，能否用在180V的正弦交流电源上？何谓反相？同相？相位正交？超前？滞后？正弦量的三要素是指它的最大值、角频率和初相。最大值反映了正弦量的大小及做功能力；角频率反映了正弦量随时间变化的快慢程度；初相确定了正弦量计时始的位置。不能！因为180V的正弦交流电，其最大值≈255V180V!u1与u2反相，即相位差为180°；u3ωtu4u2u1uu3超前u190°，或说u1滞后u390°，二者为正交的相位关系。u1与u4同相，即相位差为零。43作业布置P1391、2、3