『壹』 纯电感电路电流与电压的关系
在交流电路中,我们讨论的是纯电感电路,这类电路仅包含电感线圈,不包含其他元件如电阻或电容。
纯电感电路中,电流与电压之间的关系遵循欧姆定律的变种。电流I与电压U之间的大小关系可表示为 I=U/XL,其中XL是感抗,等于角频率ω与电感L的乘积,也可以写成 I=U/(2πfL),其中f是频率。这个公式表明电流I与电压U成正比,即当电压增大时,电流也随之增加,Im(瞬时电流)等于Um(瞬时电压)除以感抗XL,但请注意,公式i=u/XL并不成立,因为电流的瞬时值与电压的瞬时值之间的关系并非线性。
在相位上,电感电路的电压领先电流90度,或者说,电流滞后电压90度。用相位差表示,我们有 φ(u) - φ(i) = π/2,这意味着电压的有效值相量(最大值相量)相对于电流的有效值相量滞后90度。我们通常表达为电流滞后于电压,或者电流的最大值相量落后于电压的最大值相量90度,但不能简单地写为I落后于U或Im落后于Um,因为这可能会引起误解。
『贰』 纯电感电路问题
电压瞬时值表达式是u=141sin(314t-π/6) V
可写成u=141 *sin [100π*t-(π/6)] V
可见,交流电的频率是f =50赫兹,电压最大值是Um=141伏特,
电压有效值是 U=Um /(根号2)=100伏特(141可看成等于100*根号2)
这个电压加到线圈两端,线圈中的感抗是 XL=2π f L=314*10*10^(-3)=3.14欧
1、线圈中电流的有效值是I=U / XL=100 / 3.14=31.85安
2、从上一问,得电流的最大值是Im=I*根号2=31.85*根号2=45安
电流瞬时值表达式是i=Im*sin[314t-(π/6)-(π/2)] 安
即i=45*sin[314t-(2π/3)] 安
注:在线圈中,电流落后电压(π/2),即电流的初相比电压初相小(π/2)。
3、这个图不画了,描述一下吧。
横坐标轴是时间 t ,纵坐标轴是 i、u。
按照电压瞬时值 u=141 *sin [100π*t-(π/6)] V
电流瞬时值i=45*sin[314t-(2π/3)] 安
在相应坐标系画出即可。
4、无功功率是P=U*I=100*31.85=3185瓦(用有效值算)