《电工与电子技术及应用》单相正弦交流电路（2） （讲义）安徽省加工制造考点讲练测

编写说明：安徽省《加工制造类专业考点讲练测》专辑，是依据《安徽省普通高校对口招生考试加工制造类专业课考试纲要》编写的。紧密围绕加工制造类专业课考纲所涉及的三门高考课程的25个考点，精心编撰了58套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《加工制造类专业考点讲练测》的第35套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有安徽省《加工制造类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 安徽省《加工制造类考点讲练测》 【电工与电子技术及应用】 35.单相正弦交流电路 （2） 讲义 [考纲要求] 1.识记线圈的电感（自感系数） 2.掌握感抗 3综合运用电流与电压的关系 4.识记电容的基本概念 6.掌握容抗 7.掌握电流与电压的关系 [思维导图] [知识梳理] 一、线圈的电感(自感系数) 1.定义：表征电感器产生自感能力的物理量，用符 号L 表示。 2.特点：线圈的电感L 是由线圈本身的特性所决 定的，它与线圈的尺寸、匝数、媒质的磁导率有关，与线 圈中有无电流及电流的大小无关。 单位：亨利(H) 、毫亨(mH) 、 微亨(μH) 二、感抗 1.定义：电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用符 号 Xz 表示，单位为欧[姆](Ω)。 2.公式：Xz=wL=2πfL 3.特点：因电感器有自感作用，所以电感器电路电 流不能突变；电感器有“通直流、阻交流”或“通低频、阻 高频”的特点。 三、电流与电压的关系 1,电压和电流的频率相同。 2.电压和电流的相位差,电压超前电流或称电流滞后电压 3.电压和电流的最大值之间和有效值之间的关系： 4.电压和电流相关关系如下图所示。 四、电路的功率 1.瞬时功率：电感上电压与电流瞬时值的乘积称 为瞬时功率。瞬时功率的波形图是一条正弦曲线，其 频率为电源频率的两倍；瞬时功率时而为正，时而为 负，说明电感线圈不断与电源进行能量交换。 2.有功功率：不消耗电能的储能元件的功率称为 有功功率。电感的有功功率为零，说明电感是个储能 元件，不消耗电能，即P=0。 3.无功功率：瞬时功率的最大值，用符号Q 表示， 单位为乏(var) 。 无功功率反映储能元件与电源之间进行能量交换的规模。 五、电容器 1.定义：任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体 的组合，都可以看成是电容器。 电容器的基本作用是储存电荷；电容器在电路中起 耦合、滤波、谐振等作用；电容器在充、放电过程中都会 有短暂的充、放电电流产生，这是因为充、放电过程中有 电荷的定向移动。充、放电完毕后，电流就不存在了。 2. 电容大小：电容器两极带的电荷越多，产生的电 压也越高，且对于一定的电容器，极板上带电量与极板 间电压的比值是常数，这一比值为电容器的电容量。 式中：C 表示电容量，q表示电荷量，U 表示两极板 间的电压。 3.单位：F(法)、 μF(微法)、pF(皮法) 1F=10⁶μF=1012pF 4.额定工作电压：电容器的额定工作电压一般称 为耐压，是指在规定的温度范围内，电容器在电路中长 期工作而不被击穿所能承受的最大电压值。 电容器上所标明的额定工作电压，通常指的是直流工作电压值。如果该电容器用在交流电路中，应使 交流电压的最大值不超过它的额定工作电压值，否则， 电容器会被击穿。 六、容抗 1.定义：电容对交流电的阻碍作用称为容抗，用符 号Xc 表示，单位为欧[姆](Q2)。 特点：电容器有“通交流、隔直流”或“通高频、阻 低频”的特点。 七、电流与电压的关系 1.电流和电压的频率相同，即同频。 2.在纯电容电路中，电流和电压的相位互差,电流超前电压,或称电压滞后电流。 3.电流和电压的最大值、有效值之间的关系。 4.电压和电流相关关系如下图所示。 八、电路的功率 1.瞬时功率：在纯电容电路中，任一瞬间电容器的 端电压与通过其中的电流瞬时值的乘积称为瞬时功 率。瞬时功率是一条正弦曲线，其频率为电源频率的 两倍；瞬时功率时而为正，时而为负，说明电容不断与 电源进行能量交换。 2.有功功率：储能元件的功率。电容的有功功率 为零，说明电容是个储能元件，不消耗电能，即P=0。 3.无功功率：瞬时功率的最大值，用符号Q 表示， 单位为乏(var),公式为 [师生互动] 1.简述纯电感电路电压和电流的关系。 【答案】1,电压和电流的频率相同。 2.电压和电流的相位差,电压超前电流或称电流滞后电压 3.电压和电流的最大值之间和有效值之间的关系： 2.线圈的电感有何特点？ 【答案】线圈的电感L是由线圈本身的特性所决定的，它与线圈的尺寸、匝数、媒质的磁导率有关，与线 圈中有无电流及电流的大小无关。 3.简述纯电感电路中瞬时功率的含义。 【答案】瞬时功率：电感上电压与电流瞬时值的乘积称为瞬时功率。瞬时功率的波形图是一条正弦曲线，其 频率为电源频率的两倍；瞬时功率时而为正，时而为 负，说明电感线圈不断与电源进行能量交换。 4.什么是电容器，电容器有何作用? 【答案】定义：任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体 的组合，都可以看成是电容器。电容器的基本作用是储存电荷；电容器在电路中起 耦合、滤波、谐振等作用；电容器在充、放电过程中都会 有短暂的充、放电电流产生，这是因为充、放电过程中有 电荷的定向移动。充、放电完毕后，电流就不存在了。 5.简述纯电容电路瞬时功率的相关内容。 【答案】瞬时功率：在纯电容电路中，任一瞬间电容器的 端电压与通过其中的电流瞬时值的乘积称为瞬时功 率。瞬时功率是一条正弦曲线，其频率为电源频率的 两倍；瞬时功率时而为正，时而为负，说明电容不断与电源进行能量交换。 [概念强化] 1.（单项选择题）在负载为纯电感元件的正弦交流电路中，电压与电流的相位关系是（ ） A.电压滞后电流 90° B.电压超前电流 90° C.反相 D.同相 【答案】B 2.（单项选择题）（ ）, A.有功功率 B.视在功率 C.无功功率 D.瞬时功率 【答案】D 3.（单项选择题）在纯电感电路中，电流的初相角为 30°,电压的初相角是（ ）。 C.- 3 【答案】B 4.（填空题）电感的国际单位是______，其上电压与电流的相位关系为电压电流_________ 90°。 【答案】享[利](或H) 超前 5.（填空题）反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫作______,用符号______表示。 【答案】感抗 XL 6.（简述与计算题）把一个电感为 48 mH 的线圈接到 V的交流电源上。 (1)求出线圈中电流的大小， (2)写出线圈中电流的解析式， (3)作出线圈中电流和电压的矢量图， (4)求出无功功率。 【答案】（1） A=10 A （2）因为在纯电感电路中，电压超前电流,所以 A （3）电流和电压的矢量图如下图所示。 （4） var=1 500 var [高考模拟] 1.（单项选择题）在纯电容电路中，已知电压的最大值为,电流的最大值为 ,则电路的无功功率为（ ）。 A. B. 【答案】C 2.（单项选择题）若加在容扰的纯电容两端的电压 V,则通过它的电流应是（ ）。 A. A B. A C.A D.A 【答案】B 3.（单项选择题）在纯电容电路中，已知电压的初相角为一60°,则电流的初相角是（ ）。 【答案】A 4.（单项选择题）在纯电容电路中，电压与电流的关系为（ ）。 A.交流电压超前交流电流 B.交流电压滞后交流电流 C.交流电压超前交流电流 D.交流电压滞后交流电流 【答案】A 5.（单项选择题）关于电容的说法中正确的是（ ） A. 由 C=Q/U 可知，电容器的电容与它的带电量、两板间电压有关 B. 电容器带电量多，说明它容纳电荷的本领大 C. 由 Q=CU 可知，当U 增大时， Q 可以无限增大 D. 两个相互靠近彼此绝缘的人，虽然不带电，但它们之间有电容 【答案】D 6.（单项选择题）关于线性电容器的电容，下列说法正确的是（ ） A. 当电容器两端电压为10V时其电容为2uF,当电压为20V 时其电容为4uF B. 电容器两极板正对面积大，电容器的电容一定大 C. 由 C=Q/U可知：电容器的电容与其所带电荷量成正比，与其两端电压成反比 D. 电容由电容器本身的结构来决定，与Q、U 无关 【答案】D 7.（单项选择题）两只电容器C₁、C₂的参数分别为“30 uF、12V” 、“50uF 、12V”。将它们串联后接到20V电压上，则（ ） A. 两只电容器都能正常工作 B. 两只电容器 C₁、C₂都被击穿 C. 电容器 C₁正常工作， C₂被击穿 D. 电容器 C₂正常工作，C₁被击穿 【答案】B 8.（单项选择题）关于直流电源对电容器的充放电，下列说法中正确的是（ ） A. 电容器充放电瞬间有电荷穿过电容器形成瞬间充放电电流 B. 电容器充放电过程中外电路有恒定电流 C. 充电过程中，电路中电流逐渐增大，电容器两端电压逐渐增大 D. 放电过程中电容器中的电场能逐渐减小 【答案】D 9.（单项选择题）用万用表检测电容器质量时，指针不偏转，下列说法错误的是（ ） A. 电容器的容量太小 B. 电容器内部断路 C. 电容器内部短路 D. 电容器内部开路 【答案】C 10.（填空题）某纯电感电路的有功功率P=0,说明该电感元件是________________元件。 【答案】储能 11. （填空题）已知交流电压u=220√2sin(314t十45°)V,若电路接上一纯电感负载X=220Ω,则电路上电流的有效值是_________，电流的解析式_________ 【答案】 12.（填空题）纯电感元件接在交流电路中,已知电感L=0.2H,电源频率f=50 Hz,则其感抗 XL=_______Ω，它所消耗的有功功率为_________。 【答案】62.8 0 13.（填空题）在纯电容交流电路中,如果电流的初相位为0,则电容元件两端的电压初相位为________。 【答案】 14.（简述与计算题）一个F 的电容器接到 220 V,100 Hz的交流电源上。(1)求通过电容器中的电流和功率；(2)当电源频率变为 200 Hz时，其他条件不变，电容器中的电流和功率又是多少？ 【答案】解：(1)A=0.088A 000 A=0.044 A var=9,68 var 500 var=19.36 var [课堂练习] 1.（单项选择题）有一个电感线圈，当通过它的电流为8A 时，电感L 为36mH, 若通过它的电流为4A 时，则 （ ） A. 电感线圈的电感L降低一半 B. 电感线圈的电感 L保持不变 C. 电感线圈产生的感应电动势增加一倍 D. 电感线圈产生的感应电动势不变 【答案】B 2.（单项选择题）关于日光灯电路的说法错误的是（ ） A. 镇流器实际上是一个空心的电感线圈 B. 启辉器和灯管并联，镇流器和灯管串联 C. 日光灯正常工作后，镇流器起稳恒电流的作用 D. 日光灯正常工作后，镇流器还起到分压的作用 【答案】A 3.（单项选择题）在纯电感电路中，电流与电压的相位关系为（ ） A. 电流与电压同相 B. 电流超前电压90° C. 电压超前电流90° D. 电流与电压不是正交 【答案】C 4.（单项选择题）在一感性负载两端并联一只适当的电容，则负载消耗的有功功率（ ） A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 不确定 【答案】B 5.（简述与计算题）把一个阻值为120Ω,额定电流为2A 的电阻，接到电压为260V, 频率为100Hz 的电源上，要 选用一个电感线圈(可以忽略其内阻)限流，保证电路中的电流为2A, 求线圈的电感。 【答案】串联线圈后的总阻抗为： 由阻抗三角形，感抗为： 线圈的电感为： 6.（简述与计算题）电路如图所示，HL₁、HL2是两个完全相同的指示灯，电感线圈L 的 电阻与Rp相等。试分析：(1)开关S 闭合瞬间到正常，灯 HL₁、HL2 的亮度如何变化?(2)开关S断开瞬间呢? 【答案】(1)开关S闭合瞬间到正常，HL₁灯由不亮到正常发光； HL₂灯开始即正常发光。(2)开关S 断开 瞬间到以后， HL₁、HL₂两灯均猛亮一下熄灭。 [课堂小结] 1、 纯电感电路 1、 线圈的电感 2、 感抗 3、 电流与电压的关系 4、 功率 2、 纯电容电路 1、 电容器 2、 容抗 3、 电流与电压的关系 4、 功率 学科网（北京）股份有限公司 $$