纯电感电路.ppt

1、 5-4 5-4 纯电感电路纯电感电路 l什么是纯电阻电路？纯电阻电什么是纯电阻电路？纯电阻电路中电流与电压的频率和相位路中电流与电压的频率和相位 关系关系?1课前热身课前热身只考虑电阻作用的电路称为纯电阻电路。只考虑电阻作用的电路称为纯电阻电路。纯电阻电路中电流与电压同频率同相。纯电阻电路中电流与电压同频率同相。2课前热身课前热身纯电阻电路瞬时功率和平均功率的计算纯电阻电路瞬时功率和平均功率的计算表达式？表达式？瞬时功率：瞬时功率：平均功率：平均功率：课前热身课前热身l简述自感现像简述自感现像 3当线圈中电流发生变化时，线圈中就会产当线圈中电流发生变化时，线圈中就会产生感应电动势，这个电动势

2、总是阻碍线圈生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化，这种由于流过线圈本中原来电流的变化，这种由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现像身的电流发生变化而引起的电磁感应现像称为自感现像。称为自感现像。纯电感电路纯电感电路 由电阻很小的电感线圈组成的交流电路由电阻很小的电感线圈组成的交流电路一、电感对交流电的阻碍作用一、电感对交流电的阻碍作用先接通先接通6V6V直流电源，可以看到直流电源，可以看到HL1HL1和和HL2HL2亮度相亮度相同。同。再改接再改接6V6V交流电源，发现灯泡交流电源，发现灯泡HL2HL2明显变暗，明显变暗，这表明电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用这表明

3、电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。是不同的。对于直流电，起阻碍作用的只是线圈对于直流电，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也起阻碍作用。电感对交流电的阻碍。电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用作用称为感抗，用X XL L表示。感抗的单位也表示。感抗的单位也是是。感抗的大小与哪些因素有关呢？感抗的大小与哪些因素有关呢？（1）线圈的自感系数越大，感抗就越大。（2）交流电的频率越高，线圈的感抗也越大。感抗的计算式为 XL=2fL=L虽然式中感抗和电阻类似，等于元件上电压虽然式中感抗和电阻类似，等于元件上电压与电流的

4、比值，但它与电阻有所不同，电阻与电流的比值，但它与电阻有所不同，电阻反映了元件上耗能的电特性，而感抗则是表反映了元件上耗能的电特性，而感抗则是表征了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用，征了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用，这种阻碍作用不消耗电能，只能推迟正弦交这种阻碍作用不消耗电能，只能推迟正弦交流电流通过电感元件的时间。流电流通过电感元件的时间。直流情况直流情况下感抗为下感抗为多大？多大？直流下频率直流下频率f f=0=0，所以所以X XL L=0=0。L L相当于短路。频率越大，电感感抗越大，对电流的阻碍作频率越大，电感感抗越大，对电流的阻碍作用也就越大。用也就越大。特点：特点：通直流、阻通

5、直流、阻交流交流;通低频、阻高频。通低频、阻高频。电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为：通直流通直流，阻交流阻交流，通低频通低频，阻高频阻高频。因此电感也被称为低通元件低通元件。思考讨论思考讨论 有一电源，里面含有两种成份的电有一电源，里面含有两种成份的电流，一是交流电，另一是直流电，请流，一是交流电，另一是直流电，请思考怎样去掉输出电流中交流成分，思考怎样去掉输出电流中交流成分，而只保留直流成分呢？而只保留直流成分呢？注意注意 单纯的采用电感线圈效果单纯的采用电感线圈效果单纯的采用电感线圈效果单纯的采用电感线圈效果并不好，一般用据此原理做并不好，一般用据此原理做并不好，一般用据此原理做并不

6、好，一般用据此原理做成的一种电子器件成的一种电子器件成的一种电子器件成的一种电子器件扼流扼流扼流扼流圈圈圈圈。扼流圈扼流圈分类低频扼流圈低频扼流圈：通直流、阻交流 高频扼流圈高频扼流圈：通低频、阻高频 常见扼流圈1 1、纯电感电路、纯电感电路、纯电感电路、纯电感电路 只只只只含有电感的交流电路叫纯电感电含有电感的交流电路叫纯电感电含有电感的交流电路叫纯电感电含有电感的交流电路叫纯电感电路。路。路。路。2 2、纯电感电路中电压与电流大小的关系、纯电感电路中电压与电流大小的关系、纯电感电路中电压与电流大小的关系、纯电感电路中电压与电流大小的关系实验原理图实验原理图实验原理图实验原理图LAT PV2

7、20VL 组别示数第一组第二组第三组第四组 第五组电压表4050607080电流表810121416单位：单位：单位：单位：V V，A A二、电压、电流的关系二、电压、电流的关系数量关数量关系系即纯电感电路欧姆定律的表达式：纯电感电路欧姆定律的表达式：感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，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，即而不是电压与电流瞬时值的比值，即 ，这是为什么呢？这是为什么呢？在纯电感电路中，电流与电压成正比与感抗成反比相位关相位关系系设电流i为参考正弦量，电压u的瞬时值表达式为电压比电流超前电压比电流超前9090，即电流比，即电流比电压滞后电压

8、滞后9090。ULIu（1）瞬时功率）瞬时功率 p:等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。则则则则ip=ULIsin2 ttu i 同相同相,吸收电能吸收电能;储存磁能储存磁能;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;释放磁能释放磁能;p 0u i 反相反相,送出能量送出能量;释放磁能释放磁能;p 0电感元件上只有电感元件上只有能量交换而不耗能量交换而不耗能，为能，为储能元件储能元件结论：结论：结论：结论：p为正弦波，频率为为正弦波，频率为ui 的的2倍；在一个周期内，倍；在一个周期内，L吸吸收的电能等于它释放的磁收的电能等于它释放的磁场能。场能。三、电感的功率三

9、、电感的功率P P=0=0，电感元件不耗能电感元件不耗能（2 2）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论1.电源电压不变，当电路的频率变化时，电源电压不变，当电路的频率变化时，通过电感元件的电流发生变化吗？通过电感元件的电流发生变化吗？无功功率无功功率无功功率无功功率 QQL L反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。（3 3）无功功率无功功率无功功率无功功率Q QL L ：（单位（单位（

10、单位（单位 为乏、为乏、为乏、为乏、VarVar）2.能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？f 变化时变化时XL随之变化，导致电流随之变化，导致电流i 变化。变化。不能！不能！不能！不能！为了衡量电源与元件之间能量交换的规模，引入为了衡量电源与元件之间能量交换的规模，引入无功功率的概念。所谓无功功率，就是吸收电能转换无功功率的概念。所谓无功功率，就是吸收电能转换成磁场能的那部分功率。成磁场能的那部分功率。第四步第四步 答：答：第三步第三步 得出结论得出结论?第二步第二步 求当频率求当频率500HZ时的感抗？时的感抗？分析分析第一步第一步 求自感系数求自感系

11、数L?已知一个电感线圈通过已知一个电感线圈通过50 Hz50 Hz的电流时，其感抗为的电流时，其感抗为10 10，电压和电流，电压和电流的相位差为的相位差为9090度。试问：当频率升高至度。试问：当频率升高至500 Hz500 Hz时，其感抗是多少？从时，其感抗是多少？从计算结果可得出什么结论计算结果可得出什么结论?思考思考练习例例 题题 分分 析析v已知一电感已知一电感L=80 mH，外加电压，外加电压uL=50sin(314t65)V。试求：。试求：(1)感抗感抗XL，(2)电感中的电流电感中的电流IM，(3)电流瞬时值电流瞬时值iL。解：解：(1)电路中的感抗为电路中的感抗为XL=L=3

12、148010-3 25 (2)(3)电感电流电感电流iL比电压比电压uL滞后滞后900，则，则 i=2 sin(314t250)A 小结小结1 1、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。其中其中其中其中X XL L、L L、f f单位分别为欧单位分别为欧单位分别为欧单位分别为欧()、亨、亨、亨、亨（HH）、赫（）、赫（）、赫（）、赫（HzHz）2 2、扼流圈、扼流圈、扼流圈、扼流圈3 3、纯电感电路欧姆定律、纯电感电路欧姆定律、纯电感电路欧姆定律、纯电感电路欧姆定律4 4、纯电感电路电流与电压周期相位关系、

13、纯电感电路电流与电压周期相位关系、纯电感电路电流与电压周期相位关系、纯电感电路电流与电压周期相位关系电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流9090OO相位角相位角相位角相位角,周期相同。周期相同。周期相同。周期相同。平均功率平均功率P=0无功功率无功功率 QL=ULI I=I I22 纯电感电路的中感抗的产生原理纯电感电路的中感抗的产生原理1 1感抗的大小与哪些因素有关感抗的大小与哪些因素有关2 2纯电感电路电流与电压的数量和相位纯电感电路电流与电压的数量和相位关系关系3 3 课后后练习1在纯电感电路中，电压超前电流在纯电感电路中，电压超前电流90度，是否意味着先有电压后有电流？度，

14、是否意味着先有电压后有电流？2在在纯电感感电路中，下列各式哪些正确？哪些路中，下列各式哪些正确？哪些错误？请把把错误的改正的改正过来。来。3在纯电感正弦交流电路中，当电流在纯电感正弦交流电路中，当电流i=i=IsinIsin(314t)A(314t)A时，则电压时，则电压()V()V。A Au=u=IsinIsin(314t+)B(314t+)Bu=u=ILsinILsin(314t-)(314t-)C Cu=u=ILsinILsin(314t+)(314t+)4在纯电感正弦交流电路中，电压有效值不变，增加电源频在纯电感正弦交流电路中，电压有效值不变，增加电源频率时，电路中电流（率时，电路中电流（）A A增大增大 B B减小减小 C C不变不变 CB 答：不是的，电压超前电流答：不是的，电压超前电流9090度只表示相位差，不表示先后。度只表示相位差，不表示先后。