第二章 正弦交流电路
第三节 单一参数电路元件的交流电路
以上讨论了正弦交流电的基本概念和常用的三种表示方法,下面开始讨论交流电路。在交流电路中,我们将讨论三种不同性质的负载元件:电阻、电感和电容。三种元件的组成及性质不同,在电路中的作用也不相同。电阻元件把它在电路中获得的能量转化成热能消耗掉,其转换过程不可逆转,因此它是耗能元件。电感元件把从电路中吸取的能量转化成磁场能;电容元件把从电路中吸取的能量转化成电场能,但它们又能在一定的条件下放出能量返送回电路,因此它们是储能元件。
在正弦交流电路中,由于电压、电流都是连续变化的,电感和电容元件的能量转换也将不断进行,所以在本章中对上述三种电路都要详细讨论。
我们先从具有理想元件的电路入手,即纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路,这些电路也称为单一参数电路。而后,在此基础上再进一步分析其他实用电路。
一般由白炽灯、电热器、电炉及各类电阻器组成的电路都可以看成纯电阻电路;忽略电容器的内部损耗的电容电路可以看成纯电容电路;纯电感线圈很难见到,因为绕制线圈的导线总会有一定的电阻,只有当导线电阻很小、计算又不要求十分**时,才可以把它看成是纯电感元件。
在讨论交流电路时应当注意:
(1)电路中标注的电压、电流方向都是我们选定的参考方向,而它们的实际方向是在不断改变的,瞬时值为正的半个周期,实际方向与参考方向相同;瞬时值为负的半个周期,实际方向与参考方向相反。
(2)电路中电压和电流的关系主要是效值关系和相位关系,因为在同一交流电路中各正弦量的频率都相同。
(3)交流电路中的功率一般是随着时间的变化而变化。负载的功率也引伸为代数量,负载功率为正表示该元件从电路吸收能量;负载功率为负表示该元件向电路释放能量。