任务4.2单一参数正弦交流电路的测试和分析-电工技术（人民邮电出版社）

电工技术 人民邮电出版社 。 项目4荧光灯照明电路的安装 ,任务4.1正弦交流信号的测试 ,任务4.2单一参数正弦交流电路的测试和分析 ,任务4.3多参数组合正弦交流电路的测试和分析 ,任务4.4荧光灯照明电路的安装与测试 2 2023-8-16 实训任务4.2单一参数正弦交流电路的测试和分析 4.2.1电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 实训流程： 9C1 V1 R1 A 10 Vpk 951 39月2V 997为W 00 我司感 957= 99网67门r 1kHz T 0刀s 19.方房￥ 1m￥ Da 道可 触发 E生E 位 6 币c取Ac0c食G0cC数正标难E动无 (a) (b) 图4.22 电阻元件交流特性的测试 2023-8-16 3 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 (1)按图4.22（a)所示画好仿真电路。其中示波器A通道用于观察 测试电阻R1两端的电压，而电阻R1上的电流则通过电流探针XCP1转变 为电压，由示波器B通道展示出来。默认的探针输出电压到电流的比 率为1V/mA,双击电流探针可通过属性对话框进行修改。本实训设置 为1mV/mA,即通道B图形上的电压1mV代表电流1mA。为了只显示 交流分量，示波器触发耦合方式采用AC（交流耦合)。 (2)通过示波器面板仿真观察并测试电阻R1两端的电压和流过电阻 R1的电流，参考图如图4.22(b)所示。 电阻R1两端的电压最大值： V,瞬时值表达式： （设电压的初相为零)。 流过电阻R1的电流最大值： mA,瞬时值表达 式： 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 实训4-3：电阻元件交流特性的测试 (3)用万用表交流电压挡和交流电流挡分别测量电阻R1上的电压和电 流的有效值。 电阻R1两端的电压有效值： V,流过电阻R1的电流有效值： mA。 (4)根据观察和测量的结果回答下列问题： ①在电阻两端加上正弦交流电压，电阻中会有电流通过，该电流是 (正弦交流电流/非正弦交流电流)，频率与交流电压频率 （相 同/不相同)。 ②在交流电路中，电阻元件两端的电压与流过的电流的 (瞬时值/有效值/最大值)满足欧姆定律。 ③在交流电路中，电阻元件两湍的电压与流过的电流在相位关系上电压 的相位 (超前/滞后/相同)电流的相位。 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 1.电阻元件上电压与电流的关系 从实训4-3中，可以看到：在电阻R上加一个正弦电压时， 电阻上会有同频率的正弦电流流过，电压和电流的瞬时值、 有效值和最大值均满足欧姆定律，并且在关联参考方向情况 下电压与电流同相。现理论分析如下。 设电阻元件R的电压、电流为关联参考方向，如图4.23 所示，且通过R的电流 ik =IRm sin(@t+PRi) 则电阻R上的电压 λR uR =Rig =RIRm sin(@t+Ri) 图4.23电阻元 件 或者uR=Ugm sin(ot+PRu) 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 1.电阻元件上电压与电流的关系 (1)u、频率相同 (2)数量关系 瞬时值：uR(t)=Ri(t) 最大值： URm =RIRm 有效值： UR=RIR 其相量图如图4.24所示。 (3)相位关系 电压和电流同相位，即 PRu=PRi Ru(Ri) (4)相量表示 UR =RIR 图4.24电阻元件电压、 或者UR∠⑨Ru=RIR∠R 电流相量图 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 2.电阻元件上的功率 (1)瞬时功率 PR =IRUR =IRm sin(ot+PRi)Ugm sin(ot+Ru) !被电阻吸收 -Ugalm[1-cos2(t+)] 的功率 平均功率 =URIx[1-cos2(@t+Ri)] 瞬时功率由两部分组成，一部 图4.25 电压、电流和功率的波形图 分是常量UI,它与时间无关；另一 部分是正弦量，随时间以两倍于电 其数值总是正的，说明电 流（电压）频率而变化。 阻元件总是消耗能量的。 4.2.1电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 2.电阻元件上的功率 (2)平均功率 瞬时功率的平均值，或称作有功功率。 p-ht=u.-eos2oeu+ps]小a=uk=R- R 瞬时功率的第一部分就是平均功率，它与直流电路中计算电 阻元件的功率完全一样，单位也是瓦特(W)。 通常说用电器（如灯泡）额定电压220V,额定功率40W,就是 指该用电器接有效值220V电压时，它消耗的平均功率是40W。 4.2.1 电阻元件的正弦交流电路的测试和分析 例：在纯电阻电路中，己知电阻为44Ω，交流电压 u=311sin(314t+30)V 求：通过电阻的电流和消耗的功率是多大？ 并