电流与电压的瞬时值

正弦交流电交流电与直流电的根本区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化，交流电的方向则随时间的变化而变化。•定义：任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体，组成一个电容器。•常用符号：一、正弦交流电的周期、频率和角频率周期：交流电每重复变化一次所需的时间，用符号T表示，单位是s。频率：交流电在1秒内重复变化的次数，用符号f表示，单位是Hz。角频率：正弦交流电1秒内变化的电角度，用符号ω表示，单位是rad/s。•正弦交流电的最大值、有效值和平均值1．最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。2．有效值：加在同样阻值的电阻上，一个周期内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。有效值用大写字母表示，如E、U、I。相位差两个同频率交流电的相位之差称为相位差，用符号表示，即2121φφφtφtφ两个同频率交流电的相位差就等于它们的初相之差。e1超前e2e1与e2同相e1与e2反相e1与e2正交•正弦交流电的相量图表示法•正弦量都可以用这样一个长度对应有效值、与参考方向夹角对应初相的有向线段来表示，这个量称为相量。纯电阻交流电路上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦交流电流，且与加在电阻两端的电压同相位。设加在电阻两端的电压为u=实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算，即i=U/R=tUmsinRtUmsin电路图相量图功率曲线图波形图•电流与电压的数量关系通过电阻的最大电流mmUIR若把上式两边同除以RUI这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。•功率在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时功率，用表示，即由于电流和电压同相，所以P在任一瞬间的数值都大于或等于零，这就说明电阻总是要消耗功率，因此，电阻是一种耗能元件。纯电感交流电路常用电感器外型及图形符号电感对交流电的阻碍作用对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的电阻；对于交流电，除了线圈的电阻外电感也起阻碍作用。电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用XL表示。感抗的单位是欧姆（Ω）。感抗的计算式为电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：通直流，阻交流，通低频，阻高频。因此电感也被称为低通元件。XL=2πfL=ωL纯电感电路欧姆定律的表达式：LUIX感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，而不是电压与电流瞬时值的比值，即，这是因为u和i的相位不同。LuXi设电流i为参考正弦量，电压u的瞬时值表达式为LΔΔiuLt电路图相量图功率曲线图波形图•在纯电感交流电路中，电压比电流超前90°，即电流比电压滞后90°。瞬时功率在一个周期内，有时为正值，有时为负值。瞬时功率为正值，说明电感从电源吸收能量转换为磁场能储存起来；瞬时功率为负值，说明电感又将磁场能转换为电能返还给电源。瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等。也就是说纯电感电路不消耗能量，它是一种储能元件。不同的电感与电源转换能量的多少也不同，通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用QL表示，单位是乏（Var）。其计算式为LLLLLXUXIIUQ22纯电容交流电路•电容器与电容量电力电容电解电容瓷介电容涤纶电容可变电容微调电容直流电不能通过电容器，电容器的这一特性称为隔直。使电容器带电的过程称为充电。充电后的电容器失去电荷的过程称为放电。原来不带电的电容器接上直流电源后，它的两个极板就储存电荷。电荷量与电压的比值称为电容器的电容，用符号C表示。它在数值上等于电容器在单位电压作用下所储存的电荷量。UQC电容的单位是法拉，简称法，用F表示，常用较小的单位有微法（μF）和皮法（pF）。2．电容量电流与电压的关系纯电容电路欧姆定律的表达式为：CUIX纯电容交流电路中，电流比电压超前90°，即电压比电流滞后90°。纯电容电路欧姆定律的表达式为：CUIX瞬时功率为正值电容从电源吸收能量转换为电场能储存起来瞬时功率为负值电容将电场能转换为电能返还给电源纯电容电路不消耗功率，平均功率为零。纯电容电路的无功功率为22CCCUQUIIXX四、功率电容也是储能元件。