大学电路第9章 正弦稳态电路的分析
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9-001、 已知图示正弦电路中,电压表的读数为V 1 :6V ;V 2 :2V ;U S =10V 。
求:(1)、图中电压表V 3、V 4的读数; (2)、若A I 1.0=,求电路的等效复阻抗; (3)、该电路呈何性质?答案(1)V U U U 32.622214=+= V 4的读数为 6.32V ; 23221)(U U U U S -+=64)(212232=-=-U U U U s832±=-U U 取 V U 10823=+=,所以V 3的读数为10 V 。
(2)、A I 1.0=,电路的等效复阻抗: Ω===1001.010I U Z ︒-=-=-=1.5368arctan arctan132U U U ϕ Ω-=︒-+︒=)8060()1.53sin(1.53cos 100j j Z (3)、由于复阻抗虚部为负值,故该电路呈电容性。
9-002、答案9-003、求图示电路的等效阻抗,已知ω= 105 rad/s 。
例 9 — 3 图解:感抗和容抗为:所以电路的等效阻抗为9-004、例9-4图示电路对外呈现感性还是容性?例 9 — 4 图解: 图示电路的等效阻抗为:所以 电路对外呈现容性。
9-005、3-9日光灯电源电压为V 220,频率为Hz 50,灯管相当于Ω300的电阻,与灯管串联的镇流器(电阻忽略不计)的感抗为Ω500,试求灯管两端电压与工作电流的有效值。
解:电路的总阻抗为 Ω≈+=58350030022Z 此时电路中流过的电流:A Z U I 377.0583220===灯管两端电压为: V RI U R 113377.0300=⨯==9-006、5、 与上题类似今有一个40W 的日光灯,使用时灯管与镇流器(可近似把镇流器看作纯电感)串联在电压为220V ,频率为50Hz 的电源上。
已知灯管工作时属于纯电阻负载,灯管两端的电压等于110V ,试求镇流器上的感抗和电感。
第九章正弦稳态电路的分析正弦稳态电路的分析应用相量法。
通过引入相量法,建立了阻抗和导纳的概念,给出了KCL,KVL和欧姆定律的相量形式,由于它们与直流电路的分析中所用的同一公式在形式上完全相同,因此能够把分析直流电路的方法,原理,定律,例如,网孔法(回路法),结点法,叠加定理,戴维宁定理,等效电源原理等等直接应用于分析正弦电路的相量模型,其区别仅在于:(1)不直接引用电压电流的瞬时表达式来表征各种关系,而是用对应的向量形式来表征各种关系;(2)相应的运算不是代数运算,而是复数的运算,因而运算比直流复杂。
但根据复数运算的特点,可画出向量图,利用向量图的几何关系来帮助分析和简化计算,从而扩大了求解问题的思路和方法。
(3)引入了一些新的概念,如平均功率,无功功率,视在功率,复功率,最大功率传输,谐振等。
认识以上区别,对正弦稳态电路的分析是有益的。
9-1试求图示各电路的输入阻抗Z和导纳Y。
解:(a)Z=1+=1+=Y====S(b) Z==Y=(c) Y=SZ=题9-1图设端口电压相量为,根据KVL,得所以输入阻抗为导纳设端口电压,电流相量为,,根据KCL,得且有所以输入阻抗导纳注:本题的求解过程说明,引入阻抗和导纳的概念以后,正弦电路的输入阻抗(或导纳)的定义与计算和直流电路输入电阻(或电导)的定义与计算是相似的。
即输入阻抗若有n个阻抗串联,等效阻抗若有n个导纳并联,等效导纳为只不过Z和Y是复数。
9-2已知图示电路中,。
试求电路中合适的元件值(等效)。
解:把u用余弦函数表示有u和I的相量形式为,根据入端导纳的定义,有既图示的两并联元件为电导和电容,其参数为注:以上计算表明,导纳的模等于电流与电压的模值之比,导纳角等于电流与电压的相位差,若导纳角,表示电流超前电压,导纳为电容性,反之为电感性。
9-3 附图中N为不含独立源的一端口,端口电压u,电流I分别如下列各式所示。
试求没一种情况下的输入阻抗Z和导纳Y,并给出等效电路图(包括元件的参数值)。
正弦稳态电路的分析1.复数法分析:a. 复数电压和电流表示:将正弦波电流和电压表示为复数形式,即I = Im * exp(jωt),V = Vm * exp(jωt),其中Im和Vm为幅值,ω为角频率,j为虚数单位。
b.使用欧姆定律和基尔霍夫定律来建立复数表达式。
c.找到电路中的频域参数,如电阻、电感和电容等,并使用复数法计算电路中的电流和电压。
d.计算电源电压和电流的相位差,这会决定电路中的功率因数。
2.相量法分析:a.相量表示:将电路中的电流和电压表示为相量形式,即以幅值和相位角表示,例如I=Im∠θ,V=Vm∠θ。
b.使用欧姆定律和基尔霍夫定律来建立相量表达式。
c.对电路中的频域参数应用相量法,计算电路中的电流和电压。
d.计算电源电压和电流的相位差,以确定电路中的功率因数。
无论是复数法还是相量法,分析正弦稳态电路的关键是计算电路中的电流和电压的幅值和相位。
在计算过程中,需要使用复数代数、欧姆定律、基尔霍夫定律以及频域的电路参数等相关知识。
在实际应用中,正弦稳态电路的分析主要包括以下几个方面:1.交流电路中的电阻:电阻对交流电流的影响与直流电路相同,即按欧姆定律计算。
复数法计算时,电流和电压与频率无关,可以直接使用欧姆定律计算。
2.交流电路中的电感:电感器对交流电流的响应取决于电流的频率。
复数法计算电感电压和电流时,需要将频率变量引入到电感的阻抗中。
3.交流电路中的电容:电容器对交流电压的响应取决于电压的频率。
复数法计算电容电压和电流时,需要将频率变量引入到电容的阻抗中。
4.交流电路中的复数阻抗:电路中的电感、电容和电阻组成复数阻抗。
复数阻抗可以用来计算电路中的电流和电压。
根据欧姆定律和基尔霍夫定律,可以建立复数电流和电压之间的关系。
5.交流电路中的功率因数:功率因数是电路中有功功率与视在功率之比。
在分析正弦稳态电路时,可以计算电路中电源电压和电流的相位差,从而确定功率因数。
总结起来,正弦稳态电路的分析步骤包括选择复数法或相量法、建立复数或相量表达式、计算电流和电压的幅值和相位、计算功率因数等。