直流电与交流电
压源与负载共同确定。 理想电压源提供的功率为：
PS U s I I R
2
US R
2
要注意电压源的电流方向是从“-”流入，从“+”流出。在电
路中，电压源并不总是提供电能。
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任务四
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4. 实际电压源模型 会随着流过它的电流的变化而有所变化。 U ＋ ＋
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任务四 直流电与交流电
一、直流电 1. 直流电的概念 所谓直流电是指在电路中，各部分电压或电流的大小和方向 直流电源 交流电源 均不随时间发生变化。 2. 直流电路的概念 所谓直流电路是指电路中仅有直流电源供电的电路。在直流 电路中，电压、电流、功率等物理量用大写英文字母U、I、P标 直流电路 交流电路 识。 3.理想直流电源 理想直流电源有两种表现形式:理想电压源和理想电流源。 由于在实际生产和生活中，我们遇到的多是电压源，因此，我们 只学习电压源。 《计算机组装与维护》项目教学团队
图4-1-1理想电压源
当理想电压源与外路接通后,如图4-1-2所示。
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I
U Us
I U Us
US
+
+ U R
R R 也就是说，理想电压源向负载提供的电
—
——
压是恒定的，不会随着负载的变化而变化；
图4-1-2
但是，理想电压源本身不能确定它向负载提供的电流，该电流由电
2π T 2 πf
可见，角频率与频率成正比、与周期成反比。 ③θ：初相角
t=0时，相位为θ，称其为正弦量的初相角。初相角反映了
正弦量在计时起点处的状态，称初始状态。此时的瞬时值
i(0)=Imsinθ ，称为初始值。
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【例 4.2】 图4-2-4给出正弦电压和正弦电流的波形。 写出和的解析 式并求出它们在t=100ms时的值。
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通常我们所说的220V交流电就是指的有效值。有效值可以 代替振幅值作为正弦量的一个要素。交流电气设备铭牌上所标 的电压值、电流值都是有效值。 一般交流电压表、交流电流表 的标尺都是按有效值刻度的。如不加以说明， 交流量的大小均 指有效值。 对于纯电阻电路，交流电的有效值之间、振幅值之间均符
随时间按正弦规律变化的电压和电流 称为正弦电压和正弦电流， 也称正弦量。 其瞬时表达式为： 振幅值
角频率
i
初相角
＋ u － R
u ( t ) U m sin( t )
i ( t ) I m sin( t )
图4-2-2
在图4-2-2所示的u、i关联参考方向下，它们也符合欧姆定 律，即：
I RT
2
T
i (t ) R d t
2
0
所以
I
1 T
T
i (t )dt
2
0
交流电的有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期的平均值 的算术平方根， 所以有效值又叫方根均值（或叫均方根值）。 将正弦交流电的瞬时表达式带入上式，可以得到
I Im 2 U U
m
2
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图4-2-1 交流电源符号 识，以表示其大小和方向随时间变化的特点。
3.交流电源 与直流电源一样,交流电源也分为理想电压源和实际电压源， 如图4-2-1所示。与直流电源不同的是：us的大小与方向是随时间 呈现周期性的变化规律。 《计算机组装与维护》项目教学团队
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4. 正弦交流电
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二、交流电 1.交流电的概念 间发生周期性变化。 u
S
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i
i
+ uS
—
+
+ 所谓交流电是指在电路中，电压或电流的大小和方向均随时
u RS
—
2.交流电路的概念 —
所谓交流电路是指电路中含有交流电源供电的电路。在交流
（a）理想交流电压源符号 （b）实际交流电压源符号 电路中，电压、电流、功率等物理量用小写英文字母u、i、p标
三、三相交流电概述 一般发电厂的发电机发出的电是对称的三相正弦交流电(有效
值相等，相位差分别相差120°，三相电压为eu、ev、ew，如图43-1所示)。
图 4-3-1 对称的三相电源
所以，我们看到的电力输电线总是三根。
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在三相交流电力系统中, 作为供电电源的发电机和变压器的 三相绕组的接法通常采用星形联接方式， 如图4-3-2所示。
U
m
I
Im 2
2
角频率、频率、周期的关系
2π T 2 πf
在纯电阻电路中，电压、电流的瞬时值或 有效值之间符合欧姆定律
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小
※ 三相交流电
结
相电压：220V
线电压：380V
三相四线制系统
额定电压为220V的单相负载(如电灯)，则应接在相线与中性线之间。 额定电压为380V的单相负载，则应接在相线与相线之间。对于额定电 压为380V的三相负载(如三相电动机)，则必须要与三根电源相线相接。
火线 相电压：220V 三相四线制 零线 线电压：380V
图 4-3-2 三相四线制系统
负载如何与电源连接,必须根据其额定电压而定, 具体如图43-3所示。 《计算机组装与维护》项目教学团队
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图 4-3-3 负载与电源的连接
额定电压为220V的单相负载(如电灯)，则应接在相线与中性 线之间。额定电压为380V的单相负载，则应接在相线与相线之间。 对于额定电压为380V的三相负载(如三相电动机)，则必须要与三 根电源相线相接。 《计算机组装与维护》项目教学团队
又称峰值。 振幅值表示正弦量瞬时值变化的范围或幅度。
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②ω：角频率
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在正弦量的瞬时表达式中，ω t+θ 称为相位角或电工角，简 称相位或相角。正弦量在不同的瞬间，有着不同的相位，因而有 着不同的状态(包括瞬时值和变化趋势)。所以，相位反映了正弦 量的每一瞬间的状态或变化的进程。相位的单位一般为弧度(rad)。 相位角变化的速度称为角频率，其单位为rad/s，即：
电路各处的电压、 u、i、p 电流随时间发生 周期性变化
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小
※ 正弦交流电
u ( t ) U m sin( t )
结
i ( t ) I m sin( t )
振幅值
角频率 正弦交流电的三要素
初相角
有效值
U
d ( t ) dt
正弦量变化一周所需的时间称为周期。 通常用“T”表示， 单位为秒(s)。 正弦量每秒钟变化的周数称为频率，用“f”表示，单位为赫 兹(Hz)。 显然，周期和频率互成倒数，即
f 1 T
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周期和频率表示正弦量变化的快慢程度。周期越短，频率越 高，变化越快。直流量也可以看成f=0(T=∞)时的正弦量。 我国和世界上大多数国家都采用50Hz(T=0.02s)作为电力工 业的标准频率(美、日等少数国家采用60Hz)，习惯上称为工频。 从图4-2-3中可以看到，相位变化2πrad，经历一个周期T， 那么
I
+ US
—
+ U
—
R
RS
在上图中，很容易得到
图4-1-4 全电路
U S IR IR S
或 即
IR IR S U
S
0
U R U RS U S 0
在电路中，任意闭合回路的电压降的代数和恒等于零。这一
结论称为基尔霍夫电压定律。
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合欧姆定律，即
U = RI Um = RIm
对于纯电阻电路， 功率的计算按有效值计算。
【例 4.3】一电阻R=100Ω，通过的电流i(t)=1.41sin(ωt-30°)A。
试求：(1) R两端电压U和u； (2) R消耗的功率P。 《计算机组装与维护》项目教学团队
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u (t ) R i(t ) 或
u R i
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⑴ 正弦交流电的三要素(以正弦电流为例，其波形图为图4-2-3 )
i Im i
0 T 2
t
t
T
图4-2-3 正弦电流的波形图
① Im：瞬时值中的最大值(指绝对值)称为正弦量的振幅值，
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【问题1】由图4-3-3可以看到，电力开关接在火线一侧，为什么？
【问题2】开关动力开关需要注意什么问题？
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小
※ 直流电与交流电 电源
