电路第9章习题2正弦稳态电路的分析.doc

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1、9-001、 已知图示正弦电路中,电压表的读数为V1 :6V ;V2 :2V;V1-RV3LusV2+CV4US=10V。求:(1)、图中电压表V3、V4的读数; (2)、若,求电路的等效复阻抗; (3)、该电路呈何性质?答案 (1) V4的读数为 6.32V; 取 ,所以V3的读数为10V。(2)、,电路的等效复阻抗: (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 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

2、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,频率为,灯管相当于的电阻,与灯管串联的镇流器(电阻忽略不计)的感抗为,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 此时电路中流过的电流:灯管两端电压为: 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。这时电路的功率因数等于多少?解:P=40W UR=110(V) =314rad/s(A)(V)()(H)这时电路的功率因数为: 9-0

3、07、日光灯电路在正常工作时可等效为R、L串联电路(灯管等效为电阻R)(镇流器可近似把镇流器看作纯电感L)。今测其实际工作电压U=220V,电流I=0.36A,功率P=44.6,电源频率为50Hz。试求:灯管的R,镇流器的感抗和电感。这时电路的功率因数等于多少?解: 又(344, 505,1.61 0.563)9-008、图示正弦交流电路,当开关K 打开或闭合时,电流表、功率表的读数均不变。已知:正弦交流电源的频率为50HZ,U= 250V,I=5A ,P=1000W,试求R、XL和C。 CKLRA解:当开关K闭合时 当开关K 打开时 求得 9-201、1、例题3-13 (书中80页) 图示正

4、弦交流电路,已知:,,求电路及各支路的有功功率,无功功率及视在功率。 解 支路 1 支路 2 总功率 ( (或 2、 与上题类似 图示电路中,已知R140,XL=30,R260,Xc60,接至220V的电源上试求各支路电流及总的有功功率、无功功率和功率因数。解:设(V) 则 (A) 同理 (A) (A)(KW)(Var)3、 3-8 一个电阻和电感串联的无源二端网络,当外加电压时,电流为 。求:该网络中的电阻R和电感L.解:对应的电压、电流相量为:, 9-301、例9-5 图示为 RC 选频网络,试求 u1 和 u0 同相位的条件及 解:设 输出电压 输出电压和输入电压的比值 例 9 5 图

5、因为 当 ,上式比值为实数,则 u1 和 u0 同相位,此时有9-302、例9-11 已知图示电路:Z =10+j50,Z1=400+j1000,问:等于多少时, 相位差90? 例 9 11 图解:根据 KVL 得 所以 令上式的实部为零,即 得: ,即电压落后电流 90相位。9-303、例9-12 已知图(a)所示电路中,U =115V , U1=55.4V , U2= 80V , R1=32W , f=50Hz , 求: 电感线圈的电阻 R2 和电感 L2 。 例 9 12 (a)(b)解:方法、 画相量图分析。相量图如图(b)所示,根据几何关系得: 代入数据得 因为 所以 方法二、列方程

6、求解,因为 令上式等号两边实部、虚部分别相等得: 解得 其余过程同方法一。9-304、例9-14 图示电路,已知:f =50Hz, U =220V, P =10kW, 线圈的功率因素 cos=0.6 ,采用并联电容方法提高功率因素,问要使功率因数提高到0.9, 应并联多大的电容C,并联前后电路的总电流各为多大? 例 914 图解: 所以并联电容为: 未并电容时,电路中的电流为: 并联电容后,电路中的电流为: 9-142答案 电压表读数为2V或者18V。9-172、 答案 9-143、 答案 电流表读数为5A9-148、答案 9-153、 答案 9-150答案9-155 答案 9-151答案 9

7、-98 答案9-156 三.典型例题例8-1 写出图示电路的输入阻抗表达式,已知,不必化简。 (a) (b)图8-6 例8-1图解:(a);(b)例8-2 串联电路,已知:,端电压。求:电流及各元件的电压相量,并画相量图。解:用相量法解题时,可先写出已知相量和设定待求相量。已知相量,待求相量是,和各部分阻抗:, , 图8-7 例8-2图各元件电压相量: 图8-8 例8-2相量图正弦电流为:例8-3 图示电路,已知:,,,求等效阻抗及、,并画出电流相量图。 图8-9 例8-3图 图8-10 例8-3相量图解:;分流公式:; 相量图见图8-10例8-4 图8-11所示电路,试列出该电路的节点电压方

8、程及网孔电流方程。图8-11 例8-4图解:1.节点电压方程,以节点为参考节点。节点: 节点:注意:节点法中,与电流源串联的阻抗应略去,自导、互导中均不应出现。2.网孔电流方程网孔:网孔:网孔:例8-5 图8-12中。试列出该电路的节点电压方程和网孔电流方程。解:此电路有无伴电压源和无伴受控电流源。(1) 列节点电压方程。令节点为参考节点,对节点列出下列方程:节点:图8-12 例8-5图节点: 节点:补充控制量与节点电压的关系:(2)列网孔电流方程,设网孔电流、,如图所示,并设受控电流源端电压为,并当作电压源处理。网孔:网孔:网孔:补充控制量和网孔电流的关系:因增设变量补充关系:例8-6 图8

9、-13所示电路,已知,分别用节点电压法和网孔电流法求。图8-13 例8-6图解:(1) 用节点电压法分析,节点为参考节点。列节点电压方程:节点:补充:解得:(2) 用网孔电流法求解,设网孔电流如图示:网孔:网孔: 补充: 解得: 例8-7 图8-13所示电路,用戴维南定理求。 (a) (b) (c)图8-14 例8-7图解:1)求开路电压。如图(a)所示1-1开路,电容支路无电流,为单回路。 2)求等效阻抗,电压源短路,含CCVS, 1-1端口加电压,端口电流为,如图(b)所示由式(2)、(3)可解得代入式(1):开路电压,等效阻抗已知:由图(c)求得例8-8 图8-15电路是用三表法测量电感

10、线圈参数、的实验电路,已知电压表,电流表,功率表,电源频率。试求:(1)电感线圈的、之值;(2)线圈吸收的复功率。解:电压表、电流表读数分别是电压、电流有效值,功率表读数为线圈吸收的有功功率。(1) 由 图8-15 例8-8图 , ,(2) 计算复功率设,则 图8-16 (a)阻抗三角形 b)功率三角形 例8-9 已知图8-17所示无源一端口的电压, 。求:一端口的等效阻抗,等效导纳,复功率,视在功率,有功功率,无功功率 和功率因数。解:对应的电压、电流相量为:, 图8-17 例8-9图,,例8-10 图8-18所示电路中,, .感性负载吸收的功率,功率因数,用在负载两端并联电容的方法提高电路

11、的功率因数,若使功率因数提高到,需并联多大电容。 (a) (b)图8-18 例8-10图解:并联前,电流,落后于角度此时, ,并后,电容电流超前由:,所以落后于的角度由减少到由(b)图而, 代入得此公式即为功率因数由提高到所需并联的电容。,例8-11 电路如图8-19所示,求该电路谐振频率,特性阻抗及品质因数.解:、串联电路谐振,谐振角频率:谐振频率特性阻抗 图8-19 例8-11图品质因数 例8-12 串联电路,已知,,正弦电压源电压。求电路谐振频率,特性阻抗,电路的值及谐振时的。解: 图8-20 例8-12图 例8-13 图示电路,求最佳匹配获得的最大功率。 (a) (b)图8-21 例8-13图解:先求ab左边一端口的诺顿等效电路 附图(b)。,时,可以获得最大功率为:2.14 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。这时电

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