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正弦交流电路

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电路理论小结

Figure 1. 电路理论小结

正弦电路的特点和正弦量的概念

正弦电路的特点

在实际应用中,如果电压和电流变动的频率不是特别高,且电路尺度不是很大时,连线上的位移电流、感应电动势、电阻电压和漏导电流都可忽略不计。所以在研究频率不是很高、尺度不是很大的正弦电路时,仍可建立集中参数电路模型,并使用基尔霍夫定律进行分析。

由于正弦量的导数、同频率正弦量的和与差仍然是正弦量,所以在正弦电源作用的线性电路中,稳态时各处的电压和电流都是同频率的正弦量。这是正弦电路有别于电源按其他规律变化的电路的重要特点。

正弦量的瞬时描述

以下的物理量都是瞬时量,注意符号的标法。

以电流为例,其数学表达式为 $$ i=I_mcos(\omega t+\psi_i) $$ \(i\) 称为电流的瞬时值。单位为安培 \(A\)

\(I_m\) 表示它的最大值,称为振幅幅值

\((\omega t+\psi_i)\) 称为正弦电路的相位相角,单位为弧度,但为了便于理解,往往也转换成度。

\(\psi_i\) 称为初相

\(\omega\) 称为正弦电流的角频率,其单位为 \(rad/s\)

\(T=\frac{2\pi}{\omega}\) 是电流变换的一个循环,称为周期。单位为 \(s\)

\(f=\frac{1}{T}\) 是单位时间内的循环数,称为频率。 单位为 \(s^{-1}\) ,称为赫兹,符号 \(\rm{Hz}\) 。在电力方面应用的标准频率称为工频,我国的工频为 \(\rm{50}\) \(\rm{Hz}\)

图 4.1.1   正弦电流的波形

Figure 2. 4.1.1 正弦电流的波形

周期量的有效值

为了与瞬时值相区别,有效值都用大写字母来表示。在正弦电路中,

正弦电流的有效值 \(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}\)

正弦电压的有效值 \(U=\frac{U_m}{\sqrt{2}}\)

正弦量的相位差

正弦量的相量变换

复数

相量变换

上方加点的大写符号表示电压或电流相量。 $$

正弦电流的有效值相量 \(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}\)

正弦电压的有效值相量 \(U=\frac{U_m}{\sqrt{2}}\)

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