技校电工学第五版-单相交流电路

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1、第三章 单相交流电路31 交流电的基本概念一、填空题（将对的答案填写在横线上）1.正弦交流电流是指电流的大小和方向均按正弦规律变化的电流。2交流电的周期是指交流电每反复变化一次所需的时间,用符号T表达，其单位为秒(S);交流电的频率是指交流电1内变化的次数,用符号f表达,其单位为赫兹（）,周期与频率的关系是=1/f或f=1T。.国内动力和照明用电的原则频率为5z,习惯上称为工频,其周期是0s，角频率是314ra/s。4.正弦交流电的三要素是周期（频率或角频率）、有效值（最大值）和初相位。5.已知一正弦交流电流i=in（314t/4)A,则该交流电的最大值为A,有效值为0.7A，频率为5Hz,周

2、期为0.02，初相位为-/。6阻值为R的电阻接入2V的直流电路中，其消耗功率为，如果把阻值为R2的电阻接到最大值为2的交流电路中，它消耗的功率为P。.如图3所示正弦交流电流,其电流瞬时值体现式是:i=4sin314（A）。8常用的表达正弦量的措施有解析式、波形图和相量图。作相量图时，一般取逆(顺、逆）时针转动的角度为正,同一相量图中,各正弦量的频率应相似。用相量表达正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则进行。二、判断题（对的的，在括号内画；错误的,在括号内画)1.正弦交流电的三要素是指:有效值、频率和周期。(）2.用交流电压表测得交流电压是220V，则此交流电压的最大值是380V。(

3、)3.一只额定电压为2V的白炽灯,可以接到最大值为11V的交流电源上。()4用交流电流表测得交流电的数值是平均值。(）三、选择题(将对的答案的序号填写在括号内)1.交流电的周期越长，阐明交流电变化得(B).A.越快B越慢C无法判断*2某一正弦交流电压的周期为0.Ol，其频率为(C)。A.0Hz.50zC.10zD.0H3.已知一交流电流,当t=O时的值i0=A,初相位为0，则这个交流电的有效值为（B)。A.0.AB.11AC.AD2A4已知一种正弦交流电压波形如图3-2所示,其瞬时值体现式为（)。.=Osin（2)V=-Osin(-）VC.=lOsi(t）.已知两个正弦量为=lOsn（1-90

4、)A，2=lOsin(628t30)A，则(D)。Au1比2超前60B.1比u2滞后C.u1比u2超前90D.不能判断相位差如图-所示相量图中，交流电压u1和u的相位关系是(A)。u比u2超前7B.u1比u2滞后75C.u1比2超前30无法拟定四、简答题1让8的直流电流和最大值为10A的交流电流分别通过阻值相似的电阻,问:相似时间内,哪个电阻发热量最大?为什么?答:直流电=8A,最大值10A的交流电的有效值为:，因此通过8A直流电的电阻发热量大。2.有两个交流电,它们的电压瞬时值分别为：120sn(314+）V,2=57sin(14t/2）V，求它们的相位差，并指出它们的相位关系。答:u1与u

5、2的相位差为/6/2=/3。滞后u/3或u2超前1。五、计算题1如图-4所示是一种按正弦规律变化的交流电流的波形图,试根据波形图指出它的周期、频率、角频率、初相、有效值，并写出它的解析式。解:T=0.2Sf=1/T1/0.25H =2f=3.145=31.rad/s=/ I=/5（）i0in(0t+/）(A）2已知一正弦电动势的最大值为220V，频率为50Hz，初相位为30，试写出此电动势的解析式,绘出波形图,并求出t=.Os时的电压瞬时值。解：=20si（34t+）（V）T001时e=20sin(140.01+30）220i210=22(-0.5)=10(）.已知正弦交流电流16n(100t

6、+9)V，2=8in(100)V,在同一坐标上画出其相量图，并计算：(1)1+u2;(2）u2。解:32 纯电阻交流电路一、填空题(将对的答案填写在横线上)1.纯电阻正弦交流电路中,电压有效值与电流有效值之间关系为RI,电压与电流在相位上的关系为同相。.在纯电阻电路中,电流与电压的值最大值、有效值、瞬时值都符合欧姆定律。3.在纯电阻电路中，已知端电压=311in(314t30)V,其中R=lOOO，那么电流i=.11n(4t+3)，电压与电流的相位差=0,电阻上消耗的功率P=4.35W。.平均功率是指电阻在交流电一种周期内消耗的功率的平均值，平均功率又叫做有功功率。二、选择题（将对的答案的序号

7、填写在括号内）1.正弦电流通过电阻元件时，下列关系式对的的是(B)。AI=U/BI=U/Ri=U/R.i=Um/2.4个接22交流的用电器,通电时间相似，则消耗电能最多的是（C)。A.正常发光的额定功率为100W的灯泡B.电流最大值为0.6的电熨斗每秒发热160的电热器D.额定电流=0A的电烙铁三、计算题1.如图3-5所示电路中，若交流电的最大值为2.2V,电阻为20,试拟定图中电压表和电流表的读数。解：.一种“20V，50W”的电炉接在220V、0z的正弦交流电源上，求：(1）电炉丝的电阻是多少?(2)通过这个电炉的电流是多少？写出电流瞬时体现式。(）设电炉每天使用1h，问每月(30天）消耗

8、多少度电。解：（1）R=U2/205096.8()（2)I=UR=22096.8227（A)i=227sin(314)（)(3)W=Pt510=1(Kwh）=度3一种“0V,5”的灯泡接在=20sin(314t60)V的电源上,试求：(1)灯泡的工作电阻；（2)电流的瞬时值体现式；(3)作出电压、电流的相量图。解：（1)=U2/=22/=1936(）（）=U/=2216.1(A）i=0.1in（340）（)（3）相量图3-3 纯电感交流电路一、填空题(将对的答案填写在横线上)1电感对交流电的阻碍作用称为感抗,感抗与频率成正比,其值X=(或=L）,单位是欧姆(）;若线圈的电感为，把线圈接在频率为

9、50Hz的交流电路中,L=188.。2.电感对交流电的阻碍作用可简朴概括为通直流，阻交流，通低频，阻高频,因此,电感元件也被称为低通元件。3.纯电感正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为I=UXL，电压与电流在相位上的关系为电压超前电流90。4.纯电感正弦交流电路中，有功功率P=0W，无功功率QL与电流I、电压UL、感抗XL的关系为:QL=IXL=ULXL=LI。一种纯电感线圈若接在直流电源上,其感抗XL=0,电路相称于短路。6.在正弦交流电路中，已知流过电感元件的电流10A,电压20sin(0t)V，则电流i10 in（00t90）A，感抗XL=2,电感L=0.02H，无功功率Q

10、=200var。一、选择题（将对的答案的序号填写在括号内)1.在同一交流电压作用下,电感L变大,电感中的电流将（B)。.不变B.变小变大2.纯电感电路中,已知电流的初相角为-60,则电压的初相角为(A)。A3B.60C.90D1203.把L=10mH的纯电感线圈接到=1sin(10t-60)V的电源上，线圈中通过电流的体现式为()。A.i=OOsin(100t150）AB.41sn（100t-)ACi11(13)A三、简答和计算题1.纯电感电路中U/I=L,mm=XL,为什么/iXL?答:由于和i的初相角不同。2已知一种电感线圈通过0Hz的电流时，其感抗为1，电压和电流的相位差为90，试问:当

11、频率升高至00Hz时，其感抗是多少?电压与电流的相位差又是多少？答：由于X=fL感抗与频率成正比,频率升高10,则感抗增长1倍为0。电压与电流的相位差为90。3有一种L=0.5H的电感线圈接在=20in（31t+60)V的交流电源上，试求:（1）线圈的感抗;(2)电流的大小；(3)电路的无功功率；(4)电压、电流的相量图。解:（1)X=34.515（）（)（20 )/17 sin（31t+60-9)=.4 n(4-30)（A)(3)QL=LI=201.=38(va）（4)相量图4纯电容交流电路一、填空题(将对的答案填写在横线上）1纯电容交流电路中,电压有效值与电流有效值之间的关系为=UCXC，

12、电压与电流在相位上的关系为电压滞后电流90（或电流超前电压0)。电容对交流电的阻碍作用称为容抗,容抗与频率成反比，其值=，单位是欧姆（);100F的电容器对频率是l06z的高频电流和0Hz的工频电流的容抗分别是15和.810。3.纯电容正弦交流电路中,有功功率P=0W，无功功率QC=XC=2/X=UI。一种电容器接在直流电源上,其容抗XC,电路稳定后相称于开路。.电容的容抗与频率的关系可以简朴地概括为:通交流,阻直流,通高频，阻低频，因此电容也被称为高通元件。在正弦交流电路中，电阻元件上电压与电流同相；电感元件上电压在相位上超前电流0,电容元件上电压在相位上滞后电流90。7.在正弦交流电路中，

13、已知流过电容元件的电流I=1A，电压=0sn（100)V,则电流=0sn(10t+90)(A），容抗Xc=,电容C=0.00,无功功率QC=20Var。二、选择题(将对的答案的序号填写在括号内）1.在纯电容正弦交流电路中，当电容一定期，则(B)。频率越高，容抗X越大;B频率f越高，容抗越小;C容抗XC与频率f无关。2.在频率为5Hz的家用电路中，电容的容抗和线圈的感抗相等，现将频率提高到500Hz，则感抗与容抗之比等于（A)。A.00B0.OlC.1.10003.若电路中某元件两端的电压=36sn(31t-/2）V，电流i=4sin(31)A,则该元件是(C)。电阻B电感.电容4加在容抗为10

14、0的纯电容两端的电压c=00i(-/3）则通过它的电流应是(B)。A. i=s(+/3）AB.i=sn(t/6）AC. ic=si(+/3)Dis(t+/6）A三、计算题1已知一电容器通过50Hz电流时，其容抗为00，电流与电压的相位差为0试问频率升高至500Hz时，其容抗是多少?电流与电压的相位差又是多少？解：XC12fC 容抗与频率成反比 XC2=Xc（f1/f2)=10（5/5000）=（)电流超前电压的902已知某纯电容电路两端的电压为200sin500V，电容C=10，试求:(1)流过电容的瞬时电流；（2）电路的无功功率；(3)电流、电压的相量图。解:（）c=1/c=1/（0.000

15、1)20(）i=(200/200）in500t=sn(50t+）(A)（2）Qc=U=20200Var（)电流和电压的相量图如下：-5RLC串联电路一、填空题（将对的答案填写在横线上)1.在C串联电路中，Z称为阻抗，单位是欧姆(），Z=。2阻抗角的大小决定于参数R、C、L，以及频率，电抗X=X-c。3当XO时，则阻抗角为正值，相位关系为总电压的相位超前电流i的相位,电路呈感性;当XO时，则阻抗角为负值，相位关系为总电压的相位滞后电流i的相位，电路呈容性；当XO时,则阻抗角为0,总电压和电流i的相位差为同相,电路呈阻性。4串联正弦交流电路中,已知电流I为5,电阻R30,感抗XL40,则电路的阻抗

16、Z=5,电路的有功功率P0,无功功率Q=1000Var,视在功率=125VA。.在RLC串联正弦交流电路中,已知电流为5A,电阻R30，感抗XL=40，容抗Xc=0，则电路的阻抗Z0，该电路称为容性电路。电阻上的平均功率为5,无功功率为0;电感上的平均功率为0,无功功率为00ar;电容上的平均功率为0,无功功率为Var。二、选择题(将对的答案的序号填写在括号内)如图3所示电路中，电流I等于(A）。A5AB1A02白炽灯与电容器构成的电路如图37所示,由交流电源供电,如果交流电的频率减小，则电容器的（C）。A电容增大B.电容减小C.容抗增大容抗减小3白炽灯与线圈构成的电路如图3-所示，由交流电源

17、供电,如果交流电的频率增大,则线圈的（C)。A电感增大B电感减小C感抗增大D.感抗减小4如图3-9所示,三灯泡均正常发光，当电源电压不变、频率f变小时,灯的亮度变化状况是(D)。A.L1不变，HL变暗，HL3变暗B.L1变亮,H2变亮，HL3变暗CHL1、HL2、L3均不变DHL1不变,HL2变亮,HL3变暗5如图3-0所示RL串联电路中，电压表PV1的读数为1V,V的读数也为10V,则电压表PV的读数应为(C)。A0VB.0.14.1VD.26如图-1所示电路中,当交流电源的电压大小不变而频率减少时，电压表的读数将（）。A增大.减小C不变7.RL为串联电路，已知条件如下，只有(A)属电感性电

18、路。A.=5，XL，c=4BR=,XL4,Xc=7CR=5，XL=4，Xc=4D.R=,X5,XC=58已知RL串联电路端电压U=0V，各元件两端的电压UR=1V,6，U=(B）。.V.32VC.12D.8V三、简答与计算题如图3-12所示,三个电路中的电源和灯泡是相似的，灯泡都能发光，下列哪种状况下灯泡亮度最大?哪种状况下灯泡亮度最暗？为什么?答:a图灯泡最暗,由于它的阻抗最大;c图灯泡最亮,由于它的阻抗最小,仅为灯泡自身的电阻。2.一种线圈和一种电容相串联,已知线圈的电阻,电感L254m，电容C=637F，外加电压=31sin(lOO)，试求:(1)电路的阻抗；(2)电流的有效值；()UR

19、、L及UC并作相量图;(4)有功功率、无功功率和视在功率。解:（)R=4 L=1000.42.48()=1c=1/（00067)5()(2）I=/Z=2/7（A)(）U=IR=34=1(A） ULI=80=240（）UXC31（A)(）P=I2R=3246()QL 2X98=72(Vr）Q= I2=9=4(Var）Q=L-C=7245=675（Var)3 提高功率因数的意义和措施一、填空题(将对的答案填写在横线上）.有功功率与视在功率的比值叫做功率因数，体现式为cosP/。2.在电源电压一定的状况下,对于相似功率的负载,功率因数越低，电流越大，供电线路上的电压降和功率损耗也越多。3纯电阻电路中

20、，功率因数为1,感性负载电路中,功率因数介于与1之间。.提高功率因数的措施有：（)提高自然功率因数,(2)并接电容补偿。5电力电容器并联补偿常采用个别补偿、分组补偿、集中补偿等多种不同的补偿方式。一、简答与计算题1.工厂配电室安装有电容器，为什么要在无功功率负载不同步接入不同容量的电容?能否把所有电容器一次接入?这样做也许会浮现什么问题？答:在不同无功功率负载接入时接入不同容量的电容,是由于对于电感负载只能并联合适的电容器才干提高功率因数。不能把所有电容器一次接入，由于一次接入所有电容器会增大电容量，减小容抗,增大流过电容支路的电流,也许导致过补偿,功率因数反而会会减少。2.已知某发电机的额定

21、电压为2V，视在功率为440VA。(1)用该发电机向额定工作电压为22V,有功功率为4.4W，功率因数为0.5的用电器供电，问：能供多少个用电器正常工作？()若把功率因数提高到1时,能供多少个用电器正常工作？答：（1）n=（S*c）=40000.5/440=5（个)（2）n=(S*cos)P=400001/44000(个）37常用照明电路一、填空题（将对的答案填写在横线上)1常用的照明措施有一般照明、局部照明和混合照明,此外,尚有事故照明、障碍物照明等特殊的照明方式。2.荧光灯电路由荧光灯管、镇流器、启辉器等构成。.电能表的功能是测量某一时间内电路所消耗的电能。电能表分为有功电能表和无功电能表

22、两种。开关一般是指用手来操纵，使电路接通或断开的一种控制电器,将用于通断的部件做成闸刀形状的称为刀开关。5.熔断器在低压配电线路中重要起短路保护作用。熔断器重要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分构成。二、简答题1图31为双控白炽灯电路工作原理图，请指出图中错误并改正。答:电能表的接线错误，1、3为进线，2、4为出线。其中1、2为火线。双联开关接错，S1、S的中间接头分别接火线和灯泡;S1、S其他两接线端子两两相接。绘出荧光灯电路的工作原理图，并描述工作原理。答：合上开关后,电压加至启辉器两端，使启辉器辉光放电，放电产生的热量使启辉器中的双金属片变形，使电路接通,启辉器放电停止,金属片因温度下降而断开，启辉器断开瞬间,镇流器线圈产生一种瞬时高压,这个电压与线路电压一起加在荧光灯两极，热电子在高压作用下，加速撞击灯管内汞原子而产生紫外线,又鼓励管壁上的荧光物质，使之发出可见光。在荧光灯点亮后取出启辉器，对电路有无影响？为什么？答:没有影响。启辉器重要是协助启动,荧光灯点亮后,启辉器就不起作用了。