交流电的欧姆定律

如题所述

·概述
交流电路中,电压、电流的峰值或有效值之间关系和直流电路中的欧姆定律相似,其等式为U=IZ或I=U/Z,式中Z、U都是交流电的有效值,Z为阻抗,该式就是交流电路中的欧姆定律。
·记明
由于电压和电流随元件不同而具有相位差,所以电压和电流的有效值之间一般不是简单数量的比例关系。
A.在串联电路中,如图所示,以R、L、C为例,总电压不等于各段分电压的和,U≠UR+ UL + UC。因为电感两端电压相位超前电流相位导电容两端电压相位π/2,落后电流相位π/2。所以R、L、C上的总电压,决不是各个元件上的电压的代数和而是矢量和。
以纯电阻而言,ZR=R
B.在并联电路中,如图所示,以R、L、C为例,每个元件两端的瞬时电压都相等为U。
每分路的电流和两端电压之间关系为不同元件上电流的相位也各有差异。
纯电感上电流相位落后于纯电阻电流相位·争纯电容上电流相位超前纯电阻电流相位署。所以分电流的矢量和即总电流
在交流电中电流、电压都随时间而变化,因此电流和电压的乘积所表示的功率也将随时间而变化。交流电功率可分为:瞬时功率、有功功率、视在功率(又叫做总功率)以及无功功率。(1)瞬时功率(Pt)。由瞬时电流和电压的乘积所表示的功率。Pt=i(t)·u(t),它随时间而变。对任意电路, i与u之间存在着相位差i(t)=Imsinωt,u(t)=Umsin(ωt+φ)。即
在纯电阻电路中,电流和电压之间无相位差,即φ=0,瞬时功率Pt=IU
位时间内所用的能量,或在一个周期内所用能量和时间的比。在纯电阻电路中,
纯电阻电路中有功功率和直流电路中的功率计算方法表示完全一致,电压和电流都用有效值计算。
以上说明电感电路和电容电路中能量只能在电路中互换,即电容与电源、电感与电源之间交换能量,对外无能量交换,所以它们的有功功率为零。对一般电路的平均功率为
(3)视在功率(S)。在交流电路中,电流和电压有效值的乘积叫做视在功率,即S=IU。它可用来表示用电器本身所容许的最大功率(即容量)。(4)无功功率(Q)。在交流电路中,电流、电压的有效值与它们的相位差φ的正弦的乘积叫做无功功率,即Q = IUsinφ。它和电路中实际消耗的功率无关,而只表示电容元件、电感元件和电源之间能量交换的规模。有功功率,无功功率和视在功率之间的关系,可由图3-57所示的“功率三角形”来表示。 它是发电机输送给负载的有功功率和视在功率的比,即可见功率因数cosφ是反应电能利用率大小的物理量。提高用电设备的功率因数就可以提高发电机总功率中的有功功率。

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