正弦交流电教学中的解题技巧
2011-08-16徐志跃
电气电子教学学报 2011年3期
徐志跃
(北京航空航天大学 电工电子中心,北京 100191)
0 引言
对于工科学生来说,在学习“电路分析”、“电工学”和“电工电子技术”这一类专业基础课时,必须做够一定数量的习题,才能对教师讲述的内容进行消化和掌握[1]。然而在学习正弦交流电的内容时,除了有原来较为熟悉的电阻元件R之外,还有储能元件、电容器C和电感器L。电阻元件R上的电压和电流成比例关系,电容器C和电感器L上的电压和电流为导数或积分的关系。由RLC组成的正弦交流电路,不论是串联、并联还是混联,各元件之间的电压和电流不再是简单的加减关系,由于相位差形成了三角形的关系[2]。学生有时简单地把交流电路当作直流电路来处理,导致使解题结果发生错误[3]。
我们可以利用相量图描绘出各个电压、电流之间的大小和相位关系。从相量图的几何关系上找到解决问题的突破口,可以起到事半功倍的效果[4]。下面我们对正弦交流电路中的几个典型例题加以分析,希望能够帮助学生克服学习交流电的困难,找到一些交流电路解题规律和技巧,建立学习的自信心。
1 电容补偿
[例1]RLC并联电路如图1(a)所示。已知开关K闭合前后电流表A的读数不变,试求电容器的容抗XC与电感器的感抗XL之间的关系,其解法如下。
(1)开关K断开时的相量图如图1(b)中实线所示。以输入电压U为参考相量,电阻里的电流IR与电压U同相;电感里的电流IL滞后于电压U90°。电路的总电流滞后于输入电压,电路为感性的。电流表的读数为电路的总电流……p>
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