高中物理競賽輔導交流電

1、交流電§5。1、基 本 知 識511、交流電的產生及變化規(guī)律如圖5-1-1所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中勻速轉動，閉合電路中產生交流電。 圖5-1-1如果從線圈轉過中性面的時刻開始計時，那么線圈平面與磁感應強度方向的夾角為，如圖5-1-2所示線圈中產生的瞬時感應電動勢按正弦規(guī)律變化， 式，稱為感應電動勢的最大值。電路中的電流強度也按正弦規(guī)律變化， 式中，稱為交流電流的最大值。外電路的電壓按正弦規(guī)律變化，式中，稱為交流電壓的最大值。512、表征交流電的物理量（1）周期和頻率周期和頻率是表征交流電變化快慢的物理量。一對磁極交流發(fā)電機中的線圈在勻強場中圖5-1-2 勻速轉動一

2、周，電流按正弦規(guī)律變化一周。我們把電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交流電的周期T，單位是秒。我們把交流電在1秒鐘內完成周期性變化的次數(shù)，叫做交流電的頻率f，道位是赫茲。（2）最大值和有效值交流電流的最大值與交流電壓的最大值是交流電在一周期內電流與電壓所能達到的最大值。交流電的最大值與可以分別表示交流電流的強弱與電壓的高低。交流電的有效值是根據電流熱效應來規(guī)定的。讓交流電和直流電通過相同阻值的電阻，如果它們在相同時間內產生的熱效應相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。通常用表示交流電源的有效值, 用I表示交流電流的有效值，用U表示交流電壓的有效值。正弦交流電的有效值與最大值之間

3、有如下的關系：當知道了交流電的有效值，很容易求出交流電通過電阻產生的熱量。設交流電的有效值為I，電阻為R，則在時間t內產生的熱量。這跟直流電路中焦耳定律的形式完全圖5-1-3相同。由于交流電的有效值與最大值之間只相差一個倍數(shù)，所以計算交流電的有效值時，歐姆定律的形式不變。通常情況下所說的交流電流或交流電壓是指有效值。 （3）相位和相差交流發(fā)電機中如果從線圈中性面重合的時刻開始計時，交流電動勢的瞬時值是。如果從線圈平面與中性面有一夾角時開始計時，那么經過時間t，線圈從線圈平面與中性面有一夾角是，如圖5-1-3所示，則交流電的電動勢瞬時值是。從交流電瞬時值表達式可以看出，交流電瞬時值何時為零，何時

4、最大，不是簡單地由時間t確定，而是由來確定。這個相當于角度的量對于確定交流電的大小和方向起重要作用，稱之為交流電的相位。是t=0時刻的相位，叫做初相位。在交流電中，相位這個物理量是用來比較兩個交流電的變化步調的。兩個交流電的相位之差叫做它們的相差，用表示。如果交流電的頻率相同，相差就等于初相位之差，即 ，這時相差是恒定的，不隨時間而改變。兩個頻率相同的交流電，它們變化的步調是否一致要由相差來決定。如果，這兩個交流電稱做同相位；如果。，這兩個交流電稱為反相位；若，我們說交流電比相位超前，或說交流電比相位落后。513、交流電的旋轉矢量表示法交流電的電流或電壓是正弦規(guī)律變化的。這一變化規(guī)律除了可以用

5、公式和圖像來表示外，還可以用一個旋轉矢量來表示。圖5-1-4是正弦交流電的旋轉矢量表示法與圖像表示法的對照圖，左邊是旋轉矢量法，圖5-1-4右邊是圖像法。在交流電的旋轉矢量表示法中，OA為一旋轉矢量，旋轉矢量OA的大小表示交流電的最大值，旋轉矢量OA旋轉的角速度是交流電的角頻率，旋轉矢量OA與橫軸的夾角為交流電的相位，旋轉矢量OA在縱軸上的投影為交流電的瞬時值。交流電的旋轉矢量表示法使交流電的表達更加直觀簡捷，并且也為交流電的運算帶來極大的方便。 圖5-2-1 §5、2 交流電路521、交流電路（1）純電阻電路給電阻R加上一正弦交流電，如圖5-2-1所示，其電壓u為電流的瞬

6、時值I與U、R三者關系仍遵循歐姆定律。 圖5-2-2電流最大值，它們的有效值同樣也滿足在純電阻電路中，u、i變化步調是一致的，即它們是同相，圖5-2-2甲表示電流、電壓隨時間變化的步調一致特性。圖乙是用旋轉矢量法來表示純電阻電路電流與電壓相位關系。 （2）純電感電路純電感電路如圖5-2-3所示，自感線圈中產生自感電圖5-2-3 動勢為，電路中電阻R可近似為零，由含源電路歐姆定律有，所以，自感電動勢與外加電壓是反相的。 設電路中電流，自感電動勢為由于很短，依三角關系展開上式后，近似處理，則為圖5-2-4由得由上面可見：a.純電感電路中電壓電流關系: ，其中稱為感抗（）滿足，其中，單位:

7、歐姆。 b.純電感電路中，圖5-2-4電壓、電流相位關系是，電壓超前電流，它們的圖像和矢量表示如圖5-2-5的甲、乙圖所示。 圖5-2-5(3)純電容電路圖5-2-6純電容電路如圖5-2-6所示，外加電壓u，電容器反復進行充放電，設所加交變電壓，與前面推導方式相同， 時間很短，得到則電路中電流有效值為I 稱為電容的容抗，單位是歐圖5-2-7姆。在純電容電路中電流與電壓的相位關系是:電流超前電壓，圖5-2-6甲、乙分別反應電流、電壓隨時間的變化圖線和它們的矢量表示圖。522位移電流位移電流不是電荷定向移動的電流。它引起的變化電場，極置于一種電流。為了形象地表明我移電流，可以把它看作是由

8、極板上電荷積累過程即形成的。1交流電能通過電容器，是由于電容器在充、放電的過程中，電容器極板上的電荷發(fā)生變化，引起電場的變化而形成的。連接電容器的導線中有傳導電流通過，而在電容器內存在位移電流。2我移電流在產生磁場效應上和傳導電流完全等效，因為二者都都會在周圍的空間產生磁場。3我移電流通過介質時不會產生熱效應。523、交流電路中的歐姆定律在交流電路中，電壓、電流的峰值或有效值之間關系和直流電路中的歐姆定律相似，其等式為或，式中I、U都是交流電的有效值，Z為阻抗，該式就是交流電路中的歐姆定律。（2）說明由于電壓和電流隨元件不同而具有相位差，所以電壓和電流的有效值之間一般不是簡單數(shù)量的比例關系。圖

9、5-2-8 a、在串聯(lián)電路中，如圖圖5-2-8所示，以R、L、C為例，總電壓不等于各段分電壓的和，。因為電感兩端電壓相位超前電流相位電容兩典雅電壓相位落后電流相位。所以R、L、C上的總電壓，決不是各個元件上的電壓的代數(shù)和而是矢量和。以純電阻而言，圖5-2-9  以純電感而言， 以純電容而言， 合成的總電壓。則圖5-2-10 ，得。而電壓和電流的相位差（圖5-2-9）。b、在并聯(lián)電路中，如圖5-2-10所示，以R、L、C為例，每個元件兩端的瞬時電壓都相等為U。每分路的電流和兩端電壓之間關系為 ， ， 。不同元件上電流的相位也各有差異。純電感上電流相位落后于純電阻電流

10、相位，純電容上電流相位超前純電阻電流相位。所以分電流的矢量和即總電流 令 得。524、交流電功率在交流電中電流、電壓隊隨時間而變，因此電流和電壓的乘積所表示的功率也將隨時間而變。跟交流電功率有關的概念有：瞬時功率、有功功率、視在功率（又叫做總功率）、無功功率、以及功率因素。a瞬時功率。由瞬時電流和電壓的乘積所表示的功率。，它隨時間而變。在任意電路中，與u之間存在相位差。在純電阻電路中，電流和電壓之間無相位差，即，瞬時功率。b有功功率。用電設備平均每單位時間內所用的能量，或在一個周期內所用能量和時間的比。在純電阻電路中，純電阻電路中有功功率和直流電路中的功率計算方法表示完全一致，電壓和電流都用有

11、效值來計算。在純電感電路中（電壓超前電流），在純電容電路中（電流超前電壓）， 以上說明電感電路或電容電路中能量只能在電路中互換，即電容與電源、電感與電源之間交換能量，對外無能量交換，所以它們的有功功率為零。對于一般電路的平均功率 c視在功率（S）。在交流電路中，電流和電壓有效值的乘積叫做視在功率，即。它可用來表示用電器（發(fā)電機或變壓器）本身所容許的最大功率（即容量）。d無功功率（Q）。在交流電路中，電流、電壓的有效值與它們的相位差的正弦的乘積叫做無功功率，即。它和電路中實際消耗的功率無關，而只表示電容元件、電感元件和電源之間的能量交換的規(guī)模。圖5-2-11有功功率，無功功率和視在功率之間的關系

12、，可用如圖5-2-11所示的所謂功率三角形來表示。e功率因數(shù)。發(fā)電機輸送給負載的有功功率和視在功率的比， 。為了提高電能的可利用程度，必須提高功率因數(shù)，或者說減小相位差。525、渦流（1）定義或解釋塊狀金屬放在變化的磁場中，或讓它在磁場中運動，金屬地內有感應電場產生，從而形成閉合回路，這時在金屬內所產生的感生電流自成閉合回路，形成旋渦，所以叫做渦電流?！皽u電流”簡稱渦流，又叫傅科電流。（2）說明1渦流的大小和磁通量變化率成正比，磁場變化的頻率越高，導體里的渦流也越大。2在導體中渦流的大小和電阻有關，電阻越大渦流越小。為了減小渦流造成的熱損耗，電機和變壓器的鐵芯常采用多層彼此絕緣的硅鋼片迭加而成

13、（材料采用硅鋼以增加電阻）。渦流也有可利用的一面。高頻感應爐就是利用渦流作為自身加熱用，感應加熱，溫度控制方便，熱效率高，加熱速度快，在生產生已用作金屬的冶煉。在生活上也已被用來加熱食品。渦流在儀表上也得到運用。如電磁阻尼，在磁電式測量儀表中，常把使指針偏轉的線圈繞在閉合鋁框上，當測量電流流過線圈時，鋁框隨線圈指針一起在磁場中轉動，這時鋁框內產生的渦流將受到磁場作用力，抑止指針的擺動，使指針較快地穩(wěn)定在指示位置上。526、自感由于導體本身電流發(fā)生變化而產生電磁感應現(xiàn)象員做自感現(xiàn)象。導體回路由于自感現(xiàn)象產生的感生電動勢叫做自感電動勢，自感電動勢的大小和電流的變化率成正比，。這是由于電流變化引起了

14、回來中磁通量變化的緣故。式中比例常數(shù)L叫做自感系數(shù)。（2）單位在國際單位制中，自感系數(shù)的單位是亨利。（3）說明自感是導體本身阻礙電流變化的一制屬性。對于一個線圈來說，自感系數(shù)的大小取決于線圈的匝數(shù)，直徑、長度以及曲線芯材料等性質。在線圈直徑遠較線圈長度為小時，則（是圈線芯材料的導磁率，是線圈長度，N是線圈匝數(shù)，S是線圈橫截面積）。自感現(xiàn)象產生的原因是當線圈中電流發(fā)生變化時，該線圈中將引起磁通量變化，從而產生感生電動勢。因此，自感電動勢的方向也可由楞次定律確定。當電流減小時，穿過線圈的磁通量也將減小，這時自感電動勢的方向應和正在減小的電流方向一致，以障礙原電流的減小。同理，當線圈中電流增大時，則

15、穿過線圈的磁通量也隨著增大，因而有時將導體的自感現(xiàn)象與慣性現(xiàn)象作類比，它們都表現(xiàn)為對運動狀態(tài)變化的障礙，所以自感現(xiàn)象又叫做電磁慣性現(xiàn)象。自感系數(shù)又叫做電磁慣量。這也可在能量關系上作一類比，電場能的公式為，那儲藏在磁場里的能量公式為，因而L與C（電容）相當，I與U（電壓）相當，自感系數(shù)L又可叫做電磁容量。但須注意，在線圈中被自感而產生電動勢所障礙的是電流的變化，而不是阻礙電流本身。所以線圈中電流變化率越大則線圈兩端阻礙電流變化的感生電動勢值也越大。與電流的大小無直接關系。自感現(xiàn)象也可從能量守恒觀點來解釋。在自感電路里，接通直流電源，電流逐漸增加，在線圈內穿過的磁通量也逐漸增大，建立起磁場。在電流

16、達到最大值前電源供給的能量將分成兩部分，一部分消耗在線路的電阻上轉變?yōu)闊崮?；另一部分克服自感電動勢做功，轉化為磁場能。如果線路上熱能損耗很小，可以忽略不計，那么在電流達到最大值前，電源供應的能量將全部轉化為磁場能。當電流達到最大值時，磁場能也達到最大。當電流達到最大值穩(wěn)定時，自感電動勢不再存在，電源不再供給電能。自感系數(shù)不僅和線圈的幾何形狀以及密繞程度有關，而且還和線圈中放置鐵芯或磁芯的性質有關，如果空心線圈的自感系數(shù)為，放置磁芯后，線圈的自感系數(shù)將增大倍，即，式中為磁芯的有效導磁率，它和磁芯材料的的相對導磁率有內在的聯(lián)系。閉合的環(huán)形磁芯和數(shù)值相等。它們還和導體中工作電流的大小有關。和也有所區(qū)

17、別。至于的大小還與磁芯材料的粗細、長短等幾何形狀有關，例如，對棒形鐵芯或包含有空氣隙的環(huán)形磁芯來說，。用的錳鋅鐵氧體材料制作的天線磁棒，其常常不到10。527、互感由于電路中電流的變化，而引起鄰近另一電路中產生感電動勢的現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。導體由于互感現(xiàn)象，在次級線圈中產生感生電動勢。感生電動勢的大小和初級線圈中電流的變化率成正比，。式中的比例常數(shù)叫做互感系數(shù)。（2）單位在國際單位制中，互感系數(shù)的單位是亨利。（3）說明互感系數(shù)的大小和初、次級線圈的自感系數(shù)有關。當兩個自感系數(shù)分別為L1和L2的線圈有閉合鐵芯相連，而且初、次級線圈又耦合得十分緊密的情況下，即可看作是一種理想耦合。在理想耦合時互感系

18、數(shù)。在一般情況下，兩線圈之間不一定有鐵芯相連，它們之間的磁耦合并不很緊密，其中某線圈中電流所激發(fā)的磁通量不全部通過另一線圈時，那么，k為耦合系數(shù)，它的物理意義是表示為磁耦緊密程度。K值和兩線圈或回路的相對位置以及和周圍的介質材料有關。對于k值的選取，由實際需要而定。如果要減小互感干擾，則選取較小的耦合系數(shù)；如果要加強互感，則選取較大的耦合系數(shù)。528、三相交流電三相交流電發(fā)電機原理如圖5-2-1所示，其中AX、BY、CZ三組完全相同的線圈，它們排列在圓周上位置彼此差120。角度，當磁鐵以角速度勻速轉動時，每個線圈中都會產生一個交變電動勢，它們位相彼此為，因而有圖5-2-8（1）星形（Y型）連接

19、的三相交流電源如圖5-2-8所示，三相中每個線圈的頭A、B、C分別引出三條線，稱為端線（火線），而每相線圈尾X、Y、Z連接在一起，引出一條線，此線稱為中線。因為總共接出四根導線，所以連接后的電源稱為三相四線制。三相電源中，每相線圈中電流為相電流，端線中的電流為相電流，端線中的電流為線電流，每個線圈中電壓為相電壓，任意兩條端線的電壓為線電壓。則線電壓與相電壓關系圖5-2-9 所以相對有效值而言，有同理有：而星形連接后，相電流與線電流大小是一樣的，即：圖5-2-10 （2）三角形（形）連接的三相電源如圖5-2-9所示，它構成三相三線制電路。由圖可知，在此情形下線電壓等于相電壓，但線電流與

20、相電流是不相等的，若連接負載在對稱平衡條件下，所以有：（3）三相交流電負載的星形和三角形連接如圖5-2-10甲、乙所示，星形連接時，有，電流關系：若三相負載平衡。即，則有：，中線可省去，改為三相三線制。三相負載的三角形連接時，而負載上電流與線電流不等，當三相平衡時，線電流是相電流的倍。§5、3電磁振蕩與電磁波531、電磁振蕩 圖5-3-1電路中電容器極板上的電荷和電路中的電流及它們相聯(lián)系的電場和磁場作周期性變化的現(xiàn)象，叫做電磁振蕩。在電磁振蕩過程中所產生的強度和方向周期性變化的電流稱為振蕩電流。能產生振蕩電流的電路叫振蕩電路。最簡單的振蕩電路，是由一個電感線圈和一個電容器組成的LC電

21、路，如圖5-3-1所示。在電磁振蕩中，如果沒有能量損失，振蕩應該永遠持續(xù)下去，電路中振蕩電流的振幅應該永遠保持不變，這種振蕩叫做自由振蕩或等幅振蕩。但是，由于任何電路都有電阻，有一部分能量要轉變成熱，還有一部分能量要輻射到周圍空間中去，這樣振蕩電路中的能量要逐漸減小，直到最后停止下來。這種振蕩叫做阻尼振蕩或減幅振蕩。電磁振蕩完成一次周期性變化時需要的時間叫做周期。一秒鐘內完成的周期性變化的次數(shù)叫做頻率。振蕩電路中發(fā)生電磁振蕩時，如果沒有能量損失，也不受其它外界的影響，即電路中發(fā)生自由振蕩時的周期和頻率，叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率。LC回路的周期T和頻率f跟自感系數(shù)L和電容C的關系是：。5

22、32、電磁場任何變化的電場都要在周圍空間產生磁場，任何變化的磁場都要在周圍空間產生電場。變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。麥克斯韋理論是描述電磁場運動規(guī)律的理論。變化的磁場在周圍空間激發(fā)的電場，其電場呈渦旋狀，這種電場叫做渦旋電場。渦旋電場與靜電場一樣對電荷有力的作用；但渦旋電場又與靜電場不同，它不是靜電荷產生的，它的電場線是閉合的，在渦旋電場中移動電荷時電場力做的功與路徑有關，因此不能引用“電勢”、“電勢能”等概念。當導體作切割磁感線運動時，導體中的自由電子將受到洛侖茲力而在導體中定向移動，使這段導體兩端分別積累正、負電荷，產生感應電動勢，這種感應電動

23、勢又叫做動生電動勢。 圖5-4-1它的計算公式為當穿過導體回路的磁通量發(fā)生變化時（保持回路面積不變），變化的磁場周圍空間產生渦旋電場，導體中的自由電子在該電場的電場力作用下定向移動形成電流，這樣產生的感應電動勢又叫感生電動勢。它的計算公式為圖5-4-2533、電磁波如果空間某處產生了振蕩電場，在周圍的空間就要產生振蕩的磁場，這個振蕩磁場又要在較遠的空間產生新的振蕩電場，接著又要在更遠的空間產生新的振蕩磁場，這樣交替產生的電磁場由近及遠地傳播就是電磁波。電磁波的電場和磁場的方向彼此垂直，并且跟傳播方向垂直，所以電磁波是橫波。電磁波不同于機械波，機械波要靠介質傳播，而電磁波它可以在真空中傳播。電磁

24、波在真空中的傳播速度等于光在真空個的傳播速度米/秒。電磁波在一個周期的時間內傳播的距離叫電磁波的波長。電磁波在真空中的波長為：電磁波可以脫離電荷獨立存在，電磁波具有能量，它是物質的一種特殊形態(tài)。圖5-4-3§5、4 整流和濾波541、整流把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程叫做整流，通常是利用二極管的單位導電特性來實現(xiàn)整流目的，一般的整流方式為半波整流、全波整流、橋式整流。（1）半波整流如圖5-4-1所示電路為半波整流電路，B是電源變壓器，D是二極管，R是負載。當變壓器輸出正弦交流時，波形如圖5-4-2甲所示，當0時，二極管D正向導圖5-4-4通，設正向電阻為零，則。當0時，在交流負半周期，二極

25、管處于反向截止狀態(tài)，所以R上無電流，變化如圖5-4-2所示?？梢奟上電壓是單方向的，而強度是隨時間變化的，稱為脈動直流電。 圖5-4-5（2）全波整流全波整流是用二個二極管、分別完成的半波整流實現(xiàn)全波整流，如圖5-4-3所示，O為變壓器中央抽頭，當0時，導通，截止，當0時截止，導通，所以R上總是有從上向下的單向電流，如圖5-4-4所示。（3）橋式整流橋式整流電路如圖5-4-5所示，當0時， 、圖5-4-6處于導通狀態(tài)，、處于反向截止，而當0時，、處于導通，、反向截止，流經R的電流總是從上向下的脈動直流電，它與全波整流波形相似。所不同的是，全波整流時，二極管截止時承受反向電壓的最大值為，而橋式整

26、流二極管截止時，每一個承受最大反向電壓為。542、濾波圖5-4-7 交流電經整流后成為脈動直流電，其電流強度大小仍隨時間變化。為了使脈動電流為比較平穩(wěn)的直流，需將其中脈動成份濾去，這一過程稱為濾波。濾波電路常見的是電容濾波、電感濾波和型濾波。圖5-4-6為電容濾波電路，電解電容C并聯(lián)圖5-4-8在負載R兩端。由于脈動直流可看作是穩(wěn)恒直流和幾個交流電成份疊加而成，因而電容器的隔直流通交流的性質能讓脈動直流中的大部分分交流中的大部分流成份通過電容器而濾去。使得R上獲得比較平穩(wěn)的直流電，如圖5-4-7所示。電感線圈具有通直流阻交流的作用，也可以作為濾波元件，如圖5-4-8所示電路中L與R串

27、聯(lián)，電壓交流成份的大部分降在電感線圈上，而L的電阻很小，電壓的直流成份則大部分降在負載電阻上，因此R上電壓、電流都平穩(wěn)就多，圖5-4-9所示。把電容和電感組合起來，則可以組成濾波效果更好的型濾波器，如圖5-4-9所示。 §5、5 例題1、氖燈接入頻率、電壓為120V的交流電路中共10分鐘，若氖燈點燃和熄 圖5-4-9 滅電壓，試求氖燈的發(fā)光時間。分析: 氖燈發(fā)光時電壓應為瞬時值，而接入交流電電壓120V是為有效值。所以要使氖燈發(fā)光，須使交流電電壓瞬時值。解: 氖燈管兩端電壓瞬時值為圖5-4-9 其中，由于交流電周期性特點，如圖5-4-10所示，在半個周期內氖燈發(fā)光

28、時間，則有：燈點熄和熄滅時刻，有圖5-4-10120=120圖5-4-11則在0時間內，有在一個周期T內，氖燈發(fā)光時間所以在10分鐘時間內，氖燈發(fā)光時間應占通電時間的一半為5分鐘。2、三相交流電的相電壓為220V，負載是不對稱的純電阻，連接如圖5-4-11所示，試求：（1）中線電流。（2）線電壓。分析: 有中線時，三相交流三個相變電壓的相位彼此差，振幅相同，因負載為純電阻，三個線電流的相位也應彼此相差，因負載不對稱，三個線電流振幅不同，但始終有。解: （1）有中線時，三個相電壓，彼此相差為，表達式為圖5-4-12三個線電流、為：，則有中線電流得： 所以中線電流。（2）線電壓、應振幅相等，最大值

29、皆為，有效值為380V，彼此相差為。3、如圖5-4-12所示的電路中，三個交流電表的示數(shù)都相同，電阻器的阻值都是100，求電感線圈L和電容C的大小。分析: 、表讀數(shù)為電流的有效值，而通過電表的瞬時電流應滿足：借助于電流旋轉矢量關系可求解：解: 由電流關系有又三個電表讀數(shù)相等，由（1）推知，對應電流旋轉矢量關系是 且， 由電路結構可知，超前，滯后于且相位差都小于，由此超前于，且超前量，注意，所以合矢量為， ， 又：（并聯(lián)關系） 所以有 電流與端電壓間相位差有圖5-4-13所以有 代入（3）式得：4、某用電區(qū)總功率表的讀數(shù)和總電流表的讀數(shù)常常是16kW和90A左右，原因是電感性負載增大，總電流相位

30、比總電壓相位落后較多造成的，導致功率因素過低，于是在該用電區(qū)輸入端并聯(lián)一只電容，結果使該電路的功率因素提高到了0.9，試問并聯(lián)這一電容規(guī)格如何？分析: 對于一個交流電路，電路的有功功率為，為電流與電壓相差，則稱為電路的功率因素，由于電路中感性元件較多，因而電流總比電壓落后較大相為，如圖5-4-13所示，并聯(lián)電容C后，電容器支路電流超前電壓，使干路電流與U落后相差減小，從而提高功率因素。解: 原來的有功功率，所以功率因素圖5-4-14設并聯(lián)電容C，相應旋轉矢量由圖5-4-14可得 ，代入得 圖5-4-15取電容器耐壓值為350V，所以應在輸入端并聯(lián)、350V的電容器。5、如圖5-4-15所示電路

31、中，輸入電壓，直流電源電動勢。圖5-4-16（1）求的波形；（2）將D反接后，又當如何？分析: 電阻與電源串聯(lián)，有分壓作用，二極管與電源串聯(lián)后，跨接在輸出端，與負載形成并聯(lián)關系，這樣的連接特點使電路具有削減波幅的功能。解 （1）時，電勢，D處于反向截止，ab相當于斷路，>時，電勢，D處于正向導通狀態(tài)，ab間相當于短路，輸出電壓的頂部（）被削去，如圖5-4-16所示。 圖5-4-18圖5-4-17（2）當D反接時，如圖5-4-17所示，當時，D截止，；當時，D被導通，ui低于的部分全部被削去，輸出波形成為底部在處的正脈動電壓，如圖5-4-18所示。6、如圖5-4-19所示電路中，電源內阻可

32、略，電動勢都是30V，。將K依次接“1”和“2”時，各電阻上的電流強度是多少？兩點誰的電勢高？圖5-4-19分析 一般情況下，我們總是認為二極管為理想情形，正向導通時，反向截止時，為斷路。解 （1）K接1時，靠直流電源供電，此時導通，截止。有（2）K接“2”時，交流電源供電，、交替的導通和截止，設圖5-4-20，如圖5-4-20所示。在正半周期，導通，通過電流在負半周期，導通，截止，通過的電流由于始終有電流通過，所以、的電流如圖5-4-21甲、乙、丙所示。的電流有效值圖5-4-21只有在半個周半個周期內通電流，所以可求得其有效值。在正半周期 在負半周期 =所以d、c兩點間總有7、如果回旋加速器的高頻電源是一個LC振蕩器，加速器的磁感強度為B。被加速的帶電粒子質量m、帶電量為q，那么LC振蕩電路中電感L和電容C的乘積LC為何值？分析: 帶電粒子子回旋周期加速器中旋轉一周兩次通過狹縫被加速，所以應使粒子在磁場中回旋周期與高頻電源周期相等。解: 帶電粒子在勻強磁場中做勻強磁場中做勻速圓周運動周期回旋加速器兩個D型盒上所接高頻電源是一個LC振蕩器，其振蕩周期滿足帶電粒子每