交流电路习题及答案.ppt

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1、下一页,练 习 题,3.1.1 已知某负载的电流和电压的有效值和初相位分别 是2A、-;36V、,频率均为50 Hz。（1）写出它们的 瞬时值表达式；（2）画出它们的波形图；（3）指出它们 的幅值、角频率以及二者之间的相位差。,3.2.1 已知某正弦电流当其相位角为 时，其值为5 A，则该电流的有效值是多少？若此电流的周期为10 ms，且在 t0 时正处于正值过渡到负值时的零值，写出电流的瞬时 值表达式 I 和相量。,已知 A=8+j6，。求（1）AB;（2）AB；（3）；（4）；（5）j AB；（6）。,返回主页,在图3.6（教材图3.01）所示 电路中，已知 求电源的频率和电压分别为50

2、Hz、100 V 和1 000 Hz，100 V两种情况下，开关S 合向 a、b、c 位置时电流表的读数，并 计算各元件中的有功功率和无功功率。,在图3.7（教材图3.02）所示电路中，三个照明相同，,试问接于交流电源上时，照明灯的亮度有什么不 同？若该接到电压相同的直流电源上，稳定后，与接交流电 源时相比，各照明灯的亮度有什么变化？,上一页,下一页,返 回,求串联交流电路中下列三种情况下电路中的 R 和 X 各为多少？指出电路的性质和电压对电流的相位差,将一个电感线圈接到 20 V直流电源时，通过的电 流为1A，将此线圈该接于2 000Hz、20 V的电源时，电流为 0.8 A。求该线圈的电

3、阻 R 和电感 L。,一个 R、C 串联电路，当输入电压为1 000 Hz、12V时，电路中的电流为 2 mA，电容电压 滞后于电源电压，求 R 和 C。,图3.99,上一页,下一页,返 回,电流如图3.9（教材图3.03）所示，求：（1）和；（2）改变 为何 值时，电路中的电流最大，这时的电流 是多少？,图3.12,图3.13,上一页,下一页,返 回,在图3.10（教材图3.04）所示电路中，已知 U220 V，超前于，超前于，求 和。,电路如图3.12（教材图3.05）求各支路电流 和理想电流源的端 电压。,电路如图3.13（教材图3.06）所示，保持不变。（1）当f 50 Hz时，求 U

4、R 和 ULC;（2）当 f 100 Hz时，求 UR 和 ULC。,电路如图3.15（教材图 3.07）所示，已知 U220V，f 50 Hz，开关闭合前后电流表的稳 定读数不变。试求电流表的读数 值以及电容 C（C不为零）。,图3.15,图3.17,上一页,下一页,返 回,在图3.17（教材图3.08）所示电路中，已知,。求：和。,图3.18,上一页,下一页,返 回,在图3.18（教材图3.09）所示电路中，已知 总电压 与总电流 相位相同。求 和。,图3.20（教材图3.10）所示交流电路，U220 V,S 闭合时，;S 断开时，P405 W，电路为 电感性，求 R、XL 和 XC。,图

5、3.21,图3.22,上一页,下一页,返 回,在图 3.21（教材图3.11）所示电路中，为保持负载的,欲将 负载接在 220 V，50 Hz 的交流电源上，求开关 S 分别合到 a、b、c 位置时，应分别串联多大的 R，L 和 C。,电路如图 3.22（教材图3.1 2）所示,U220 V,R 和 XL串联支路 的。当开关S 闭合后，电路的总有功功率增加了74 W，无功功率减少了168 var，试求总电流 I 及 Z2 的大小和性质。,图3.23,上一页,下一页,返 回,两台单相交流电动机并联在 220 V交流电源上工作，取用的有功功率和功率因数分别为 0.5 kW，20.707求总电流、总

6、有功功率、无功功率、视 在功率和总功率因数。,图3.23（教材图3.13）所示日光灯电路，接于220 V、50 Hz交流电源上工作，测得灯管电 压为100 V、电流为0.4 A，镇流器 的功率为7 W。求：（1）灯管的 电阻 RL 及镇流器的电阻和电感；（2）灯管消耗的有功功率、电路 消耗的总有功功率以及电路的功 率因数；（3）欲使电路的功率因数提高到 0.9，需并联多大的 电容？（4）画出完整的相量图。,图3.25,上一页,下一页,返 回,在图3.25（教材图3.14）所示电路中，,。求：（1）f 50Hz时的 和、；（2）f 为何值时，I 最小，这时的、和 是多少？,在图3.26（教材图3

7、.15）所示电路中，。欲使 uL=u1，试问 和 应为何值？,有一电感性负载，额定功率，额定电 压,额定功率因数，现接到 50 Hz、380 V 的交流电源上工作。求：（1）负载的电流、视在功率和无 功功率；（2）若与负载并联一电容，使电路总电流降到120 A，此时电路的功率因数提高到多少？并联的电容是多大？,图3.28,上一页,下一页,返 回,在图3.27（教材图3.16）所示电路中，已知 u(10 10 mH。求电流 i 及其有效值。,在图3.28（教材3.17）所 示电路中，直流理想电流源的电流,交流理想电压源的电压,此频率时的 XC，求通 过电阻R的电流瞬时值、有效值和 R中消耗的有功

8、功率。,练 习 题 解 答,下一题,返 回,【解】本题目的是为了熟悉正弦交流电的三要素。,（1）,（2）波形图如图3.5 所示。,3.1.1 已知某负载的电流和电压的有效值和初相位分别 是2A、-;36V、,频率均为 50 Hz。(1)写出它们的 瞬时值表达式；(2)画出它们的波形图；(3)指出它们的幅 值、角频率以及二者之间的相位差。,图3.5,下一页,下一题,（3）幅值 角频率 相位差,返 回,上一页,上一题,下一题,返 回,下一页,3.2.1 已知某正弦电流当其相位角为 时，其值为 5 A，则该电流的有效值是多少？若此电流的周期为 10 ms，且在t0 时正处于正值过渡到负值时的零值，写

9、出电流的瞬时值表达式 i 和相量。,【解】本题目的仍是为了熟悉正弦交流电的三要素。设 i=Imsin(t+)A则,5 A=Imsin A=0.5 Im A,故,故,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】本题目的是为了熟悉复数运算。,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】本题目的是为了熟悉 R、C、L,在交流电路中的作用，即熟悉单一参数交流电路。当f50 Hz、U100 V时 S 合向 a：,图3.6,3.3.1 在图3.6（教材图3.01）所示 电路中，已知 求电源的频率和电压分别为50 Hz、100 V 和1 000 Hz，100 V两种情况下，开关 S 合向

10、 a、b、c 位置时电流表的读数，并 计算各元件中的有功功率和无功功率。,上一题,下一题,返 回,下一页,S 合向 b：,S 合向 c：,当f1 000Hz、U100 V时S 合向 a：,上一题,返 回,下一题,下一页,上一页,S 合向 b：,S 合向 c：,上一题,返 回,下一题,上一页,【解】本题的目的有二：一是熟悉R、C、L三者在交直流电路中的作用有何不同；二是熟悉它们在交直流电路中的分析方法有何不同。,3.4.1 在图3.7（教材图3.02）所示电路中，三个照明相同，,试问接于交流电源上时，照明灯的亮度有什么不 同？若该接到电压相同的直流电源上，稳定后，与接交流电 源时相比，各照明灯的

11、亮度有什么变化？,图3.7,照明灯的亮度取决于它们消耗的电功率的大小。由于照明灯是电阻性元件且三个照明灯相同，即它们的电阻 相同，功率，因而可以比较三者电路的大小即可判断出它们的亮度。,上一题,下一题,返 回,下一页,接交流电源时,上一题,下一题,返 回,下一页,上一页,显然，与接交流电源时相比，IA不变，A 亮度不变，IB 为零，B 不亮，IC 增大，C 亮度增加。,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】本题为串联交流电路的分析题，目的是为了熟悉 电压、电流和阻抗的关系。,（1）,u 超前于 i，电感性,上一题,下一题,返 回,下一页,u 与 i 同相，电阻性。,上一题,下一题,返 回,上一

12、页,【解】当线圈接直流电源时，其电感相当于短路，故,当线圈接交流电源时，其阻抗为,故感抗和电感为,将一个电感线圈接到 20 V直流电源时，通过的电 流为1 A，将此线圈该接于2 000 Hz、20 V的电源时，电流为 0.8 A。求该线圈的电阻 R 和电感 L。,上一题,下一题,返 回,【解】解法1：利用相量图求解,3.4.4 一个 R、C 串联电路，当输入电压为1 000 Hz、12V时，电路中的电流为 2 mA，电容电压 滞后于电源电压，求 R 和 C。,上一题,下一题,返 回,下一页,解法2：利用公式求解,由阻抗三角形求得,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】（1）,图3.9,上一题,

13、下一题,返 回,下一页,（2）由于，所以 时，Z最 小，I 最大。这时,上一题,下一题,返 回,上一页,在图3.10（教材图3.04）所示电路中，已知U220 V，超前于，超前于，求 和。,【解】本题未给出电路参数，只给出了相位关系，利用相 量图求解比较方便。现选电流为参考相量，据意定性地画出相 量图如图3.11所示。从相量图中可以知道 超前，而且,上一题,下一题,返 回,下一页,或,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】（1）f 50 Hz时,如图3.14所示，选择 ULC 为参考相量，画出 和；由，再画出；由 与 同相，画出；最后由，画出。由相量图求得,上一题,下一题,返 回,下一页,现在

14、频率增加了一倍，故 XL 增加一倍，XC 减少一半，即现在,（2）f100 Hz 时 由于 f50 Hz 时，可求得,上一题,下一题,返 回,下一页,上一页,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】S 断开时，,与 的相位差,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,图3.17,上一题,下一题,返 回,下一页,上一题,下一题,返 回,上一页,由于 RXC，所以 IR=IC，且 与 的相位差为。,又由于 与 同相、超前于，超前,上一题,下一题,返 回,下一页,所以、之间成等腰直角三角形关系。,故,上一题,下一题,返 回,上一页,【解】由S闭合时的电路求得,上一题,下一题,返

15、回,下一页,由 S 断开时的电路求得,由于故,图3.20,返 回,上一页,上一题,下一题,上一题,下一题,返 回,下一页,无论 S 合到 a、b、c中哪一位置，负载电流的大小 I 都应保 持不变，故电路总阻抗模也应不变（注意总阻抗角是不同的），即,S 合向a 时，故,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,S 合向 b 时，,故,S 合向 c 时，故,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】R 和 XL串联支路的功率因数角,该支路的无功功率,S闭合后，电路的总有功功率、无功功率和视在功率分别为 P=P1+P2=(726+74)W=800 W Q=Q1Q2=(965.6 168)var=797.6

16、 var,上一题,下一题,返 回,下一页,由于S 闭合后，电路的总无功功率减少了，故知Z2为电容性。,由此求得总电流为,再由开关 S 支路求得,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】,两台单相交流电动机并联在220V交流电源上工作，取用的有功功率和功率因数分别为 0.5 kW，20.707 求总电流、总有功功率、无功功率、视 在功率和总功率因数。,上一题,下一题,返 回,【解】（1）,上一题,下一题,返 回,下一页,（2）,返 回,上一页,上一题,下一题,（4）相量图如图3.24所示,（3）,图3.24,返 回,上一页,上一题,下一题,上一页,【解】（1）,3.7.5 有一电感性负载，额定功率

17、，额定电 压,额定功率因数，现接到 50 Hz、380 V 的交流电源上工作。求：（1）负载的电流、视在功率和无 功功率；（2）若与负载并联一电容，使电路总电流降到120 A，此时电路的功率因数提高到多少？并联的电容是多大？,上一题,下一题,返 回,下一页,（2）设,则,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】,图3.25,（1）,上一题,下一题,返 回,下一页,图3.25,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】欲使 uL=u1，必须使 C1、L1、C2 并联电路对 u3 的角频率（3 000 rad/s）产生并联谐

18、振，这时该电路对 u3 呈现的阻 抗为无穷大，使 u3 全部降再谐振电路上；而 C1L1串联电路对 u1 的角频率（1 000 rad/s）产生串联谐振，这时该电路对 u1 呈 现的阻抗为零，使 u1 全部降在 R 上。,图3.26,3.8.2 在图3.26（教材图3.15）所示电路中，。欲使 uL=u1，试问 L1 和 C1 应为何值？,上一题,下一题,返 回,下一页,根据串联谐振的条件,即,联立求得,根据并联谐振的条件,即,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】u 的直流分量单独作用时，C 相当于开路，L 相当于 短路，电流的直流分量为：,3.9.1 在图3.27（教材图3.16）所示电路中，已知u(10 10 mH。求电流 i 及其有效值。,图3.27,上一题,下一题,返 回,下一页,返回,在电压的基波分量 10sin1 000t mV单独作用时，,故,下一页,上一题,下一题,上一页,在电压的二次谐波分量 10sin2 000t mV单独作用时，,返 回,下一页,上一题,下一题,上一页,返 回,上一页,上一题,下一题,【解】当IS 单独作用时，iR 的直流分量,当 uS 单独作用时，iR 的交流分量的有效值,上一题,返 回,下一页,iR 的交流分量与 uS 的相位差,故,上一题,返 回,上一页,返回主页,