单元5 测量分析正弦交流电路.ppt

例题5.12 在如图5.40所示的并联谐振电路中，R=10?，L=10mH，C=1μF；信号源为正弦电流源iS，有效值为1mA。试求谐振时的角频率及阻抗、端口电压、电感电流、电容器电流。 图5.40 并联谐振电路相量模型 实训题5.5 某人根据特殊需要绕制了一个电感线圈，请设计方案利用RLC串联谐振电路、信号发生器、数字万用表等测量电感线圈的电感参数。R、C元件参数自选。 内容小结 1．使用示波器测量交流电波形及参数 2．正弦量的三要素及其表示 3．R、L、C元件的交流特性和相量约束 4．KVL定律和KCL定律的相量形式及其在正弦交流电路中的应用 5．正弦交流电的功率 6．使用信号发生器 7．谐振电路 任务安排 选择R、L、C元件，连接串联电路如图5.18所示，电阻R用100? 1W，电感L=10mH，电源用变压器输出为～5V，f =50Hz，电容C的值分别为C1=100μF、C2=1000μF、C3=2200μF，分别测量各个元件的u(t)，计算写出三种情况下的uad(t)及其阻抗Z的表达式，讨论三种情况下电路阻抗特性的差异。相关结果填入表5.3中。 图5.18 测量RLC串联电路 表5.3 测量RLC串联电路交流特性参数表 C1=100μF C2=1000μF C3=2200μF 幅值 初相 幅值 初相 幅值 初相 uR uL uC KVL定律的相量形式 根据正弦量的和差与它们相量和差的对应关系，可以推出，正弦电路中任一闭合回路各段电压的相量代数和为零，即 式（5-23）就是基尔霍夫回路电压定律的相量形式，简称KVL的相量形式。 （5-23） 图5.19 RLC串联电路及相量模型 RLC串联电路的 3 种性质 （1）当X 0，即?L 1/?C时，有φZ 0，端口电压u超前于电流i，电路呈感性，可以等效为电阻与电感串联的电路； （2）当X 0，即?L 1/?C时，有φZ 0，端口电压u滞后于电流i，电路呈容性，可等效为电阻与电容串联的电路； （3）当X=0，即?L=1/?C时，有φZ=0，端口电压u与电流i同相，电路呈阻性，这是一种特殊状态，称为串联谐振，将在后续任务中进一步研究。 例题5.7 如图5.20所示的为电子线路中常用的RC串联移相电路，u为输入正弦电压，以uC为输出电压。已知：C=0.01μF，u的频率为6000Hz，有效值为1V。欲使输出电压比输入电压滞后60°（ ），试问应选配多大的电阻R。在此情况下，输出电压多大？ 图5.20 RC串联移相电路 任务五 用KCL定律测量分析RLC并联电路的交流特性 任务目标 （1）掌握KCL定律的相量形式。 （2）掌握RLC并联电路伏安特性的相量表达式。 （3）建立复电纳、导纳的概念，掌握复导纳模和导纳角的计算方法。 （4）了解RLC并联电路的3种不同性质。 任务安排 选择R、L、C元件，连接并联电路如图5.23所示，电阻R =100? 1W，电感L =1mH，电源用变压器输出电压为～5V，f =50Hz，电容C的值分别为C1=100μF、C2=1000μF、C3=2200μF，用数字万用表分别测量电流有效值I、IR、IC、IL，讨论3种情况下的电路特性。相关结果填入表5.4中。 图5.23 测量RLC并联电路 正弦电路中任一节点，与它相连接的各支路电流的相量代数和为零，即 （5-27） 式（5-27）就是基尔霍夫节点电流定律的相量形式，简称KCL的相量形式。 KCL定律的相量形式 例题5.8 在如图5.24所示的正弦电路中，与某一个节点相连的三个支路电流为i1、i2、i3。已知i1、i2流入，i3流出， A， A，求i3。 图5.24 例5.8电路图 RLC并联电路电压与电流的关系 图5.25 RLC并联电路及相量模型 RLC并联电路的?3?种性质 （1）当B0，即?C 1/?L时，有φY 0，端口电流i超前于电压u，电路呈容性，可等效为电阻与电容并联的电路； （2）当B0，即?C 1/?L时，有φY 0，端口电流i滞后于电压u，电路呈感性，可等效为电阻与电感并联的电路； （3）当B=0，即?C=1/?L时，有φY=0，端口电流i与电压u同相，电路呈阻性，这也是一种特殊情况，称为并联谐振，将在后续任务中进一步研究。 例题5