技校電工學(xué)第五版第三章單相交流電路(優(yōu).選)

1、第三章單相交流電路§ 3-1交流電的基本概念、填空題（將正確答案填寫(xiě)在橫線上）1. 正弦交流電流是指電流的 大小和方向均按正弦規(guī)律變化的電流。2. 交流電的周期是指 交流電每重復(fù)變化一次所需的時(shí)間，用符號(hào)T表示，其 單位為秒（S）;交流電的頻率是指 交流電1S內(nèi)變化的次數(shù)，用符號(hào)f表示，其單 位為赫茲（Hz），周期與頻率的關(guān)系是T=1/f或f=1/T。3. 我國(guó)動(dòng)力和照明用電的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz,習(xí)慣上稱為工頻，其周期是 0.02 s，角頻率是 314rad /s。4. 正弦交流電的三要素是 周期（頻率或角頻率）、有效值（最大值）和初 相位。5. 已知一正弦交流電流i=sin（314

2、t- n /4）A，則該交流電的最大值為1A,有 效值為0.707A，頻率為50Hz,周期為0.02 S，初相位為-n /4。6. 阻值為F的電阻接入2V的直流電路中，其消耗功率為P,如果把阻值為R/2的電阻接到最大值為2V勺交流電路中，它消耗的功率為P。7. 如圖3-1所示正弦交流電流，其電流瞬時(shí)值表達(dá)式是：i=4sin314t（A）。8. 常用的表示正弦量的方法有解析式、波形圖和相量圖。9. 作相量圖時(shí)，通常取逆（順、逆）時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為正， 同一相量圖中，各正弦量的頻率應(yīng)相同。用相量表示正弦交流電 后，它們的加、減運(yùn)算可按 平行四邊形法則進(jìn)行。、判斷題（正確的，在括號(hào)內(nèi)畫(huà)V;錯(cuò)誤的，在括

3、號(hào)內(nèi)畫(huà)X）1. 正弦交流電的三要素是指：有效值、頻率和周期。（X ）2. 用交流電壓表測(cè)得交流電壓是220V,則此交流電壓的最大值是380V。（ X）3. 一只額定電壓為220V勺白熾燈，可以接到最大值為311V勺交流電源上 （V）4 .用交流電流表測(cè)得交流電的數(shù)值是平均值。（X ）三、選擇題（將正確答案的序號(hào)填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1. 交流電的周期越長(zhǎng)，說(shuō)明交流電變化得（B）.A. 越快B越慢C無(wú)法判斷*2 .某一正弦交流電壓的周期為O.OIs，其頻率為（C）。A. 60Hz B.50Hz C.100HzD.80Hz3. 已知一交流電流，當(dāng)t=O時(shí)的值i°=1A,初相位為30°,

4、則這個(gè)交流電的 有效值為（B）。A. 0.5AB.1.414A C.1AD.2A4. 已知一個(gè)正弦交流電壓波形如圖3-2所示，其瞬時(shí)值表達(dá)式為（C）。A.y =lOsin（ 31- n /2）V B.y =-lOsin（ 3 t- n /2）V C.卩=lOsin（ 3 t+ n ）V5. 已知兩個(gè)正弦量為 ui=IOsin(314t-90 ° )A，卩 2=IOsin(628t-30 ° )A，則 (D)。A. U1比氏超前60°C. U1比匕超前90°6 .如圖3-3所示相量圖中,A. U1比氏超前75°C. U1比匕超前30°B

5、. U1比匕滯后60°D.不能判斷相位差交流電壓5和比的相位關(guān)系是(A) oB. U1比匕滯后75°1f/TVrtin珈2-10/圖32D.無(wú)法確定四、簡(jiǎn)答題1. 讓8A的直流電流和最大值為 相同時(shí)間內(nèi)，哪個(gè)電阻發(fā)熱量最大?10A的交流電流分別通過(guò)阻值相同的電阻, 為什么？問(wèn):答：直流電I=8A，最大值10A的交流電的有效值為：I1027.07(A),所以通過(guò)8A直流電的電阻發(fā)熱量大。2. 有兩個(gè)交流電，它們的電壓瞬時(shí)值分別為：卩1=20sin (314t+ n /6 ) V，卩2=537sin (314t+ n /2 ) V,求它們的相位差，并指出它們的相位關(guān)系答：U1與

6、U2的相位差為n /6- n /2=- n /3 。 U1滯后wn /3?；騏2超前U1 n /3 o五、計(jì)算題1 .如圖3-4所示是一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交流電流的波形圖，試 根據(jù)波形圖指出它的周期、頻率、角頻率、初相、有效值，并寫(xiě)出它 的解析式。解: T=0.2S f=1/T=1/0.2=5Hz w =2 n f=2 X 3.14 X 5=31.4rad/s=n /2 I=10/.2=5.2 (A)i=10sin (10n t+ n /2 )(A)2. 已知一正弦電動(dòng)勢(shì)的最大值為220V,頻率為50Hz,初相位為30°,試寫(xiě) 出此電動(dòng)勢(shì)的解析式，繪出波形圖，并求出t=0.Ols時(shí)的

7、電壓瞬時(shí)值。解：e=220sin (314t+30 ° )( V)T=0.01s 時(shí) e=220sin (314X 0.01+30 ° ) =220sin210 ° =220X (-0.5 ) =-110 (V)3. 已知正弦交流電流卩 1=6.2 si n( 100 n t+90 ° )V,卩 2=8 2 si n( 100 n t)V , 在同一坐標(biāo)上畫(huà)出其相量圖，并計(jì)算：(1) U 計(jì)U2 ；u仁U2。qu2(6 2)2(8 2)2 sin( 100 arctan 口)解：.1002 sin( 10037 )10. 2 sin( 10037 )(V

8、)u1u2(6 2)2 (8.2)2 sin( 100(180 arctan1002 sin( 100143 )10.2 sin( 100143 )(V)§ 3-2純電阻交流電路一、填空題(將正確答案填寫(xiě)在橫線上)1 .純電阻正弦交流電路中，電壓有效值與電流有效值之間關(guān)系為 R=U/I，電 壓與電流在相位上的關(guān)系為 同相。2. 在純電阻電路中，電流與電壓的值 最大值、有效值、瞬時(shí)值都符合歐姆 定律。3. 在純電阻電路中，已知端電壓卩=311sin(314t+30 ° )V，其中R=IOOQ, 那么電流i=0.311sin(314t+30 ° )A，電壓與電流的相位

9、差© =0_，電阻上消耗的 功率 P=48.3605W4. 平均功率是指電阻在交流電一個(gè)周期內(nèi)消耗的功率的平均值 ，平均功率 又叫做有功功率。二、選擇題(將正確答案的序號(hào)填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi))1. 正弦電流通過(guò)電阻元件時(shí)，下列關(guān)系式正確的是(B)。A. Im=U/R B.I=U/RC.i=U/RD. i二U/R2.4個(gè)接220V交流的用電器，通電時(shí)間相同，貝U消耗電能最多的是(C)。A.正常發(fā)光的額定功率為100W勺燈泡 B.電流最大值為0.6A的電熨斗的讀C. 每秒發(fā)熱160J的電熱器D.額定電流I=0.5A的電烙鐵三、計(jì)算題1. 如圖3-5所示電路中，若交流電的最大值為 28.28V，電

10、阻為200Q，試確定圖中電壓表和電流表 數(shù)。解：UUm警820(V)J21. 414(2) 匸U/R=220/1936 0.11(3) 相量圖(A) i=0.112 sin (314t+60°(A)§ 3-3純電感交流電路一、填空題(將正確答案填寫(xiě)在橫線上)1. 電感對(duì)交流電的阻礙作用 稱為感抗，感抗與頻率成 正比，其值 X2 n fL (或f L),單位是歐姆(Q);若線圈的電感為0.6H,把線圈接在頻率為50Hz(2) i= (220 2 ) /157 sin(314t+60 ° -90 ° )=1.4 .2 sin(314t-30° )

11、(A)(3) QL=U=220 x 1.4=308 (var)(4) 相量圖§ 3-4純電容交流電路一、填空題(將正確答案填寫(xiě)在橫線上)1 純電容交流電路中，電壓有效值與電流有效值之間的關(guān)系為匸UCXc，電壓與電流在相位上的關(guān)系為 電壓滯后電流90°(或電流超前電壓90°):'2. 電容對(duì)交流電的阻礙作用 稱為容抗，容抗與頻率成 反比，其值1 1XC=2 fCc ,單位是歐姆(Q) ； 100pF的電容器對(duì)頻率是IO6HZ勺高頻電流和50HZ勺工頻電流的容抗分別是1592Q和3.18 X 107Q。3 .純電容正弦交流電路中，有功功率 P=0W 無(wú)功功率Q

12、C=I 2Xc=U2/Xc=UI。4一個(gè)電容器接在直流電源上，其容抗 畑三，電路穩(wěn)定后相當(dāng)于 開(kāi)路。5 .電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡(jiǎn)單地概括為：通交流，阻直流，通高頻，阻低頻，因此電容也被稱為 高通元件。6. 在正弦交流電路中，電阻元件上電壓與電流同相;電感元件上電壓在相 位上超前電流90°，電容元件上電壓在相位上滯后電流90°。7. 在正弦交流電路中，已知流過(guò)電容元件的電流 I=10A，電壓卩=20、2sin(100t)V，則電流 i= 10 2 sin(100t+90 ° ) (A)，容抗 Xc=2Q，電容 C=0.005F，無(wú)功功率 Q=200Varo二、

13、選擇題(將正確答案的序號(hào)填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi))1. 在純電容正弦交流電路中，當(dāng)電容一定時(shí)，貝U(B) oA.頻率f越高，容抗Xc越大；B頻率f越高，容抗X(越??； C容抗XC與頻率f無(wú)關(guān)。2 .在頻率為50HZ的家用電路中，電容的容抗和線圈的感抗相等，現(xiàn)將頻率 提高到500Hz,貝U感抗與容抗之比等于(A) oA.100 B.0.OI C.10D.10003 .若電路中某元件兩端的電壓卩=36sin(314t- n /2 )V,電流i=4sin(314t)A ， 則該元件是(C) oA.電阻B.電感C.電容4. 加在容抗為100Q的純電容兩端的電壓uc=100sin( w t- n /3)V則通過(guò)它的

14、 電流應(yīng)是(B) oA. i c=sin (w t+ n /3 ) AB. i c=sin (w t+ n /6 ) AC. i c= 2 sin (w t+ n /3 ) AD. i c= 2 sin (w t+ n /6 ) A三、計(jì)算題1. 已知一電容器通過(guò)50Hz電流時(shí)，其容抗為100Q，電流與電壓的相位差為 90°試問(wèn)頻率升高至5000HZ時(shí)，其容抗是多少？電流與電壓的相位差又是多少？解：Xc=1/2 n fC 容抗與頻率成反比 Xc2=%1 (f1/f2 ) =100X( 50/5000) =1 (Q)電流超前電壓的90°2. 已知某純電容電路兩端的電壓為卩=2

15、00、2sin500tV，電容C=10卩F,試 求：(1)流過(guò)電容的瞬時(shí)電流；(2)電路的無(wú)功功率；(3)電流、電壓的相量圖。解：(1) Xc=1/ 3 c=1/ (500X 0.00001 ) =200 (Q)i= (200、2/200) x sin500t=2 sin (500t+90°)( A)(2) Qc=UI=200X 仁200Var(3) 電流和電壓的相量圖如下：I?§ 3-5 RLC串聯(lián)電路一、填空題（將正確答案填寫(xiě)在橫線上）1. 在RLC串聯(lián)電路中，Z稱為阻抗，單位是歐姆（Q） , Z= R5. 在RLC串聯(lián)正弦交流電路中，已知電流I為5A,電阻R=30Q,

16、感抗X_=40Q, 容抗Xc=80Q，則電路的阻抗Z=50Q,該電路稱為容性電路。電阻上的平均功率 為750V,無(wú)功功率為0;電感上的平均功率為0,無(wú)功功率為1000Var；電容上的 平均功率為0,無(wú)功功率為2000Var。二、選擇題（將正確答案的序號(hào)填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)） 如圖3-6所示電路中，電流I等于（A） oA. 5A B. 1A C. 0 白熾燈與電容器組成的電路如圖37所示，由交流電源供電，如果交流 電的頻率減小，則電容器的（C） oA.電容增大B電容減小C容抗增大D.容抗減小 白熾燈與線圈組成的電路如圖3-8所示，由交流電源供電，如果交流電的 頻率增大，則線圈的（C） oA.電感增大B.

17、電感減小C.感抗增大D.感抗減小 .如圖3-9所示，三燈泡均正常發(fā)光，當(dāng)電源電壓不變、頻率 f變小時(shí)，燈 的亮度變化情況是（D） oA. HL1不變，HL2變暗，HL3變暗B. HL1變亮，HL2變亮，HL3變暗C. HL1、HL2、HL3均不變D. HL1不變，HL2變亮，HL3變暗5. 如圖3-10所示RL串聯(lián)電路中，電壓表PV1的讀數(shù)為10V,PV2的讀數(shù)也為10V, 則電壓表PV勺讀數(shù)應(yīng)為（C） oA.0V B.10V C.14.1VD.20V6. 如圖3-11所示電路中，當(dāng)交流電源的電壓大小不變而頻率降低時(shí)，電壓 表的讀數(shù)將（B） oA.增大B.減小C.不變 X2。2 阻抗角

18、9;的大小決定于參數(shù) R C L,以及頻率，電抗X=X-Xc。3. 當(dāng)X>O寸，則阻抗角©為 正值，相位關(guān)系為總電壓卩的相位 超前電流i的 相位，電路呈感性；當(dāng)XvO寸，則阻抗角©為負(fù)值，相位關(guān)系為總電壓卩的相位 滯后電流i的相位，電路呈 容性；當(dāng)X=O寸，則阻抗角©為0，總電壓卩和電流i 的相位差為同相，電路呈阻性。4. RL串聯(lián)正弦交流電路中，已知電流I為5A,電阻R=30Q，感抗X.=40Q， 則電路的阻抗Z=50 Q,電路的有功功率P=750VV無(wú)功功率Q=l000Var,視在功率 S=1250V- Ao7. RLC為串聯(lián)電路,ma- ioff wi

19、已知條件如下，只有(A)屬電感性電路。A.R=5Q ,Xl=7Q ,Xc=4QB.R=5Q ,Xl=4Q,Xc=7QC.R=5Q ,Xl=4Q ,Xc=4QD.R=5Q ,Xl=5Q ,X(=5Q8. 已知RLC串聯(lián)電路端電壓U=20V各元件兩端的電壓 U=12V, U=16V,UC=(B)A. 4VB. 32VC. 12VD. 28V三、簡(jiǎn)答與計(jì)算題1. 如圖3-12所示，三個(gè)電路中的電源和燈泡是相同的，燈泡都能發(fā)光，下列哪種情況下燈泡亮度最大？哪種情況下燈泡亮度最暗？為什么?3-1?答:a圖燈泡最暗，因?yàn)樗淖杩棺畲?；c圖燈泡最亮，因?yàn)樗淖杩棺钚?僅為燈泡本身的電阻2. 個(gè)線圈和一個(gè)電容

20、相串聯(lián)，已知線圈的電阻 R=4Q，電感L=254mH電 容C=637卩 F,外加電壓卩=311sin(IOO n t+ n /4 ) V,試求：(1)電路的阻抗；電流的有效值；(3) Ur、UL及U并作相量圖；(4) 有功功率、無(wú)功功率和視在功率。解：(1) R=4Q Xl=3 L=100nX 0.254=25.4 n"80 (Q)X=1/ 3 c=1/ (100nX 0.000637)"5 (Q)Z,RL(XlXc)2.廠(79.76一5)2g )(2) I=U/Z=220/75 " 3 (A)(3) LR=Ir=3X 4=12( A) Ul=IXl=3X 80

21、=240 (A)U=IXc=3X 5=15(A)(4) P=|2R=3 X 4=36(W q= I 2Xl=9X 80=720 (Var) QC= I 2Xc=9X 5=45 (Var) Q=QQf720-45=675 (Var)?U RSp2 Q2.3626752675(V ? A)一、填空題(將正確答案填寫(xiě)在橫線上)1.有功功率與視在功率的比值 叫做功率因數(shù)，表達(dá)式為cos?=P/S。2在電源電壓一定的情況下，對(duì)于相同功率的負(fù)載，功率因數(shù)越低，電流 越大，供電線路上的電壓降和功率損耗也越 多。3. 純電阻電路中，功率因數(shù)為1,感性負(fù)載電路中，功率因數(shù)介于0與之間。4. 提高功率因數(shù)的方法有

22、：(1)提高自然功率因數(shù)，(2)并接電容補(bǔ)償。5. 電力電容器并聯(lián)補(bǔ)償常采用 個(gè)別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、集中補(bǔ)償?shù)榷喾N不同 的補(bǔ)償方式。一、簡(jiǎn)答與計(jì)算題1. 工廠配電室安裝有電容器，為什么要在無(wú)功功率負(fù)載不同時(shí)接入不同容 量的電容？能否把全部電容器一次接入？這樣做可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？答：在不同無(wú)功功率負(fù)載接入時(shí)接入不同容量的電容，是因?yàn)閷?duì)于電感負(fù)載 只能并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜鞑拍芴岣吖β室驍?shù)。不能把全部電容器一次接入，因?yàn)橐淮谓尤肴侩娙萜鲿?huì)增大電容量，減小容抗，增大流過(guò)電容支路的電流，可能造成過(guò)補(bǔ)償，功率因數(shù)反而會(huì)會(huì)降低。2. 已知某發(fā)電機(jī)的額定電壓為220V,視在功率為440kVA。 用該發(fā)電機(jī) 向額

23、定工作電壓為220V,有功功率為4.4kW,功率因數(shù)為0.5的用電器供電，問(wèn)： 能供多少個(gè)用電器正常工作？ (2)若把功率因數(shù)提高到1時(shí)，能供多少個(gè)用電器正 常工作？答：(1) n= (S*cos?) /P=440000X 0.5/4400=50 (個(gè)) (2) n= (S*cos?) /P=440000X 1/4400=100 (個(gè))§ 3 7常用照明電路、填空題（將正確答案填寫(xiě)在橫線上）1 常用的照明方法有一般照明、局部照明和混合照明，此外，還有事故照 明、障礙物照明等特殊的照明方式。2熒光燈電路由熒光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等組成。3電能表的功能是 測(cè)量某一時(shí)間內(nèi)電路所消耗的電能。

24、電能表分為有功電 能表和無(wú)功電能表兩種。4開(kāi)關(guān)通常是指用手來(lái)操縱，使電路接通或斷開(kāi) 的一種控制電器，將用于 通斷的部件做成閘刀形狀的稱為刀開(kāi)關(guān)。5熔斷器在低壓配電線路中主要起 短路保護(hù)作用。熔斷器主要由熔體、安 裝熔體的熔管和熔座三部分組成。簡(jiǎn)答題01 -220 VO-220V1圖3-13為雙控白熾燈電路工作原理圖，請(qǐng)指出圖中錯(cuò)誤并改正。10加速撞擊燈管內(nèi)汞原答：電能表的接線錯(cuò)誤，1、3為進(jìn)線，2、4為出線。其中1、2為火線。雙聯(lián)開(kāi)關(guān)接錯(cuò)，S1、S2的中間接頭分 別接火線和燈泡；S1、S2其余兩接線端子 兩兩相接。2繪出熒光燈電路的工作原理圖，并描述工作原理。 答：合上開(kāi)關(guān)后，電壓加至啟輝器兩

25、端，使啟輝器輝 光放電，放電產(chǎn)生的熱量使啟輝器中的雙金屬片變形，使 電路接通，啟輝器放電停止，金屬片因溫度下降而斷開(kāi)， 啟輝器斷開(kāi)瞬間，鎮(zhèn)流器線圈產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓，這個(gè)電 壓與線路電壓一起加在熒光燈兩極， 熱電子在高壓作用下， 子而產(chǎn)生紫外線，又激勵(lì)管壁上的熒光物質(zhì)，使之發(fā)出可見(jiàn)光。3在熒光燈點(diǎn)亮后取出啟輝器，對(duì)電路有沒(méi)有影響？為什么？答：沒(méi)有影響。啟輝器主要是幫助啟動(dòng)，熒光燈點(diǎn)亮后，啟輝器就不起作用 了。最新文件 僅供參考已改成word文本 方便更I U-200.1(A)R 2002. 個(gè)“ 220V, 500V”的電爐接在220V、50HZ勺正弦交流電源上，求：(1) 電爐絲的電阻是多少？

26、(2) 通過(guò)這個(gè)電爐的電流是多少？寫(xiě)出電流瞬時(shí)表達(dá)式。(3) 設(shè)電爐每天使用1h，問(wèn)每月(30天)消耗多少度電。解： (1) R=U/P=220I 2/500=96.8 (Q)(2) I=U/R=220/96.8 2.27 (A) i=2.27 2sin (314t)( A)(3) W=Pt=50O< 1 X 30=15 ( Kw- h) =15度3. 個(gè)“ 220V, 25W 的燈泡接在卩=220、2 sin (314t+60 ° )V的電源上, 試求：(1) 燈泡的工作電阻；(2) 電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3) 作出電壓、電流的相量圖。解： (1) R=U/P=2202/25=1936 (Q)的交流電路中,XL2.電感對(duì)交流電的阻礙作用可簡(jiǎn)單概括為 通直流，阻交流，通低頻，阻高 頻，因此，電感元件也被稱為 低通元件。3. 純電感正弦交流電路中，電壓有效值與電流有效值之間的關(guān)系為I=U/Xl， 電壓與電流在相位上的關(guān)系為