湖北省大悟县楚才高级中学高中物理5.2交流电路竞赛试题.pdf

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯湖北省大悟县楚才高级中学高中物理5.2交流电路竞赛试题5．2．1、交流电路（1）纯电阻电路i给电阻R加上一正弦交流电，UR如图5-2-1所示，其电压u为uUmsint图5-2-1电流的瞬时值I与U、R三者关系仍遵循欧姆定律。iuuumisintuRRTi电流最大值ImUm/R，它们的有效值同样也2Tt满足甲UIIUR乙在纯电阻电路中，u、i变化步调是一致的，即它图5-2-2们是同相，图5-2-2甲表示电流、电压随时间变化的步调一致特性。图乙是用旋转矢量法来表示纯电阻

2、电路电流与电压相位关系。（2）纯电感电路I纯电感电路如图2-1-3所示，自感线圈中产生自感电动势UL~自为自，电路中电阻R可近似为零，由含源电路欧姆定律有u自iR图5-2-3R0，所以自u，自感电动势与外加电压是反相的。1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯设电路中电流iImsint，自感电动势为i自LtiImsintttImsint由于t很短，依三角关系展开上式后，近似处理，cost1,sintt则i为iIcostmi自LLImcosttLImsin(t)2ue自由得uLImsin(t)Umsin(

3、t)22由上面可见：uIa.纯电感电路中电压电UuiTU2ItOT2流关系:L，其中I乙L称为感抗（XL）满足甲图5-2-4IU/XL，其中XLL2fL，单位:欧姆。b.纯电感电路中，图5-2-4电压、电流相位关系是，电压超前电流2，它们的图像和矢量表示如图5-2-5的甲、乙图所示。2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯i(3)纯电容电路UC~纯电容电路如图5-2-6所示，外加电压u，电容器反QuiC图5-2-5复进行充放电，tt，设所加交变电压iuuUmsint，与前面推导方式相同，t时间很uT短，

4、得到i2tOTuUmtcostIUmtsin(t)2u甲icCUmsin(t)It2iImsin(t)ImcUm,则2U乙电路中电流有效值为IUUU图5-2-6I11XcfC2fC1XcAXXc称为电容的容抗，2fC，单位是欧姆。在纯电容电路中电流与电压的相位关系是:NSCB电流超前电压2，图5-2-6甲、乙分别反应电流、ZY电压随时间的变化图线和它们的矢量表示图。5．2．2位移电流位移电流不是电荷定向移动的电流。它引起的图5-2-7变化电场，极置于一种电流。为了形象地表明我移电流，可以把它看作是由极板上电荷积累过程即形成的。○1交流电能通过电容器，是由于电容

5、器在充、放电的过程中，电容器极板上的电3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯荷发生变化，引起电场的变化而形成的。连接电容器的导线中有传导电流通过，而在电容器内存在位移电流。○2我移电流在产生磁场效应上和传导电流完全等效，因为二者都都会在周围的空间产生磁场。○3我移电流通过介质时不会产生热效应。5．2．3、交流电路中的欧姆定律LC在交流电路中，电压、电流的峰值或有效值之间关系和IRUIU直流电路中的欧姆定律相似，其等式为UIZ或Z，式中I、U都是交流电的有效值，Z为阻抗，该式就是交流电路中的欧姆定律。图

6、5-2-8（2）说明由于电压和电流随元件不同而具有相位差，所以电压和电流的有效值之间一般不是简单数量的比例关系。a、在串联电路中，如图图5-2-8所示，以R、L、C为例，总电压不等于各段分电压的,和，UURULUC。因为电感两端电压相位超前电流相位2电容两典雅电压相位落后电流相位2。所以R、L、C上的总电压，决不是各个元件上的电压的代数和而是矢量和。以纯电阻而言，ZRR,UUiR;RXR以纯电感而言，ZLL,UUiL;LXC4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1ZC,以纯电容而言，CImXLImZU

7、mUUiC;/1CXCOImXRiRiLiCIX~RLmCC合成的总电图5-2-9压图5-2-102222UmImXLImXCImRImXLXCRImZ。则Um22IZXXRmLC，得Z。而电压和电流的相位差XLXCarctgXP（图5-2-9）。b、在并联电路中，如图5-2-10所示，以R、L、C为例，每个元件两端的瞬时电压都相等为U。每分路的电流和两端电压之间关系为UCUULUURUiCiLiRXCXC，XLXL，XRR。不同元件上电流的相位也各有差异。纯电感上电流相位落后于纯电阻电流相位2，纯电容上电流相位超前纯电阻电流相位2。所以分电流的矢量和即总电流

8、2222UUUIRiCiLRXCXL5