《电工电子技术及应用》课件-第3章

第3章正弦交流电路3.1正弦交流电的基本概念3.2正弦量的相量表示3.3电阻、电感、电容在交流

电路中的特征方程及功率3.4电阻、电感与电容串联的交流电路3.5正弦交流电路的一般分析方法3.6电路的谐振及应用3.7功率因数的提高3.8日光灯电路习题3

3.1正弦交流电的基本概念

正弦交流电是指大小、方向随时间按正弦规律变化的电压、电动势和电流等物理量,并统称为正弦量,如图3.1.1所示。在不加特殊说明时,今后所说的交流电都是指正弦交流电。由图3.1.1可知,正弦交流电的取值时正时负。这实际上和直流电路一样,是先设定了参考方向的,取正值表示实际方向和参考方向一致,取负值则表示实际方向和参考方向相反。图3.1.1正弦交流电的波形图

正弦交流电可以用三角函数表达式表示,其数学表达式为

式(3.1.1)是正弦交流电的瞬时值表达式,其中Um、Im

为正弦交流电的最大值(或称幅值);ω为角频率;φu、φi

为初相位。最大值(有效值)、周期(频率或角频率)和相位(初相位)称为正弦交流电的三要素,即反映数值大小、变化快慢和确定初始状态的三个特征量。

3.1.1有效值与幅值

正弦交流电在任一瞬时的值称为瞬时值,规定用小写字母表示,如u、i。正弦量瞬时值中的最大值称为幅值,也可称为振幅或峰值,规定用大写字母加下标“m”表示,如电压幅值Um

、电流幅值Im

。对周期量来说,一个周期内的平均值为零,因此常用有效值来表示其做功能力并度量其“大小”。

正弦交流电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量与直流电流I通过电阻R在时间T内产生的热量相等时,这个直流电流I的数值称为正弦交流电流的有效值,即

则有效值表达式为

式(3.1.2)表明正弦交流电流i的有效值等于它的均方根值。这一结论适用于任意周期量。

将式(3.1.1)的正弦交流电流表达式代入式(3.1.2),可得正弦电流i的有效值I与最大值Im的关系为

或者是

同理,也可以得到

3.1.2周期与频率

正弦交流电变化一次所需的时间称为周期,用T表示,单位为秒(s)。正弦交流量每秒钟变化的次数称为频率,用f表示,单位为赫兹(Hz)。频率是周期的倒数,即

正弦量每秒钟相位角的变化称为角频率ω,正弦交流电一个周期变化360°,即2π弧度,我们把它在单位时间内变化的弧度数称为角频率,用ω表示,单位是弧度每秒(rad/s)。由此可见

周期、频率、角频率都是描述正弦交流电变化快慢的物理量,一般用角频率ω描述这一特征。这三者只要知其一,则其余皆可求得。比如,当频率为f=50Hz时,则可求出其周期

和角频率分别为

3.1.3相位与相位差

正弦交流电任一瞬时的角度ωt+φ称为正弦交流量的相位角或相位,它与交流量的瞬时值相联系,反映出正弦量变化的进程。

t=0时的相位角称为初相位角或初相位,它是正弦量初始值大小的标志。事实上初相位的大小与所取的计时起点有关。

如果将图3.1.2中的计时起点左移到图中虚线处,则初相位φ=0。当然,初相位不同,其起始值也就不同。初相位的单位用弧度或度来表示。度与弧度之间的关系为:度=(180°/π)×弧度,规定初相位在|φ|≤π的范围内取值。图3.1.2角频率与初相位

两个同频率正弦量的相位之差称为相位差,也用φ表示。相位差是区分两个同频率正弦量的重要标志之一。如果

u=Umsin(ωt+φu),i=Imsin(ωt+φi),则它们的相位差为

相位差用来描述两个同频正弦量在时间上的先后顺序,先经过某一参考值(如正最大值)的称为超前,后经过这一参考值的称为滞后。

在一个正弦交流电路中,电压和电流的频率相同,但它们的初相可能相同,也可能不同,如图3.1.3所示。图3.1.3正弦量的相位关系

例3.1.1已知u=311sin(314t+60°)V,i=141cos(100πt-60°)A。

(1)在同一坐标下画出波形图。

(2)求最大值、有效值、频率、初相位。

(3)比较它们的相位关系。

解

(1)波形图如图3.1.4所示。图3.1.4例3.1.1图

(3)因为相位差φ=φu-φi=60°-30°=30°,所以它们的相位关系是u比i超前30°。

3.2正弦量的相量表示

3.2.1复数的表示形式及运算1.复数的表示设定一直角坐标系,横轴称为实轴,以+1为单位,用来表示复数的实部;纵轴称为虚轴,以+j为单位是虚数的单位(在电工中,i用来表示电流,故用j代表虚数的单位),用来表示复数的虚部。复平面上的点和复数之间是一一对应的关系,如图3.2.1所示。图3.2.1相量的复数表示

1)代数形式

复数可以用复平面上的有向线段来表示,如图3.2.1所示,图中由坐标原点O到P点的有向线段同样对应着复数．

式中,a、b均为实数,a是复数的实部,b是复数的虚部。

有向线段的长度就是复数的模,用r表示;有向线段与实轴正方向的夹角就是复数的辐角,用φ表示。

由图3.2.1可知:

2)三角函数形式

将式(3.2.3)代入复数,则

式(3.2.4)即为复数的三角函数表达式。

2.复数的四则运算

3.2.2正弦量的相量表示

设有一正弦交流电流i=Imsin(ωt+φ0),其波形如图3.2.2(b)所示。

图3.2.2(a)是复平面上一旋转有向线段OP。有向线段的长度等于正弦量的最大值Im,它的初始位置(t=0时的位置)与实轴正方向的夹角等于正弦量的初相位,并以正弦的角频率ω做逆时针方向的旋转。图3.2.2用正弦波和旋转有向线段来表示正弦量

正弦量可用有向线段表示,而有向线段又可用复数表示,所以正弦量也可用复数表示。复数的模即为正弦量的最大值(或有效值),复数的辐角即为正弦量的初相位。

为了与一般的复数相区别,我们把表示正弦量的复数称为相量。这种表示正弦量的方法称为相量表示法。

相量只能表示正弦量,但不等于正弦量,因为它只是具有正弦量的两个要素,即最大值(或有效值)和初相位,角频率则无法体现出来。但是在分析正弦交流电时,正弦电源、电压

和电流等均为同频率的正弦量,频率是已知或特定的,可不考虑,只要用相量求出最大值(或有效值)和初相位即可。

按照各个同频率正弦量的大小和相位关系,在同一坐标中画出它们对应的有向线段,这样的图形称为相量图。为了简便,常省去坐标轴,只画出代表实轴正方向的虚线。

例3.2.2试画出以下两个正弦量的相量图:图3.2.3正弦量u与i的相量

注意:

(1)只有正弦周期量才能用相量表示。

(2)只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。

由上可知,表示正弦量的相量有两种形式:相量图和复数式(即相量式)。以相量图为基础进行正弦量计算的方法称为相量图法;用复数表示正弦量来进行计算的方法称为相量的复数运算法。在分析正弦交流电路时,这两种方法都可以用。

(2)用相量图求。

在复平面上,复数用有向线段表示时,复数间的加、减运算满足平行四边形法则,那么正弦量的相量加、减运算也满足该法则,因此还可用作图的方法,即用相量图法求出

,其相量图如图3.2.4所示。根据总电压的长度U和它与实轴的夹角φ0,可写出u的瞬时值表达式:

图3.2.4例3.2.3的相量图

为了简便计算,以后在画相量图时,复平面上的“+1”和“+j”以及坐标轴均可省去不画。

应该指出,正弦量是时间的实函数,正弦量的复数形式和相量图表示只是一种数学手段,目的是简化运算,正弦量既不是复数,又与空间矢量有本质的区别。

3.3电阻、电感、电容在交流电路中的特征方程及功率

电路中的参数一般有电阻R、电感L和电容C三种。任何一个实际的电路元件,这三种参数都有。所谓单一参数,是指忽略其他两种参数的理想化元件,学会分析单一参数元件(电阻R、电感L、电容C)电路后,实际的电路元件就可以看成由单一参数元件串、并联而成。

3.1.1纯电阻元件

对于一个负载,若只考虑其电阻性质,而忽略其他性质,则称为纯电阻元件,其电阻阻值R的计算式为

式中,ρ为电阻系数或称电阻率,单位为(Ω·mm2)/m;l为导体长度,单位为m;S为导体截面积,单位为mm2;电阻的单位为欧姆(Ω)或千欧(kΩ)等。

若正弦交流电源接入的负载为纯电阻元件,则所形成的电路称为纯电阻电路。

1.伏安关系

对于电阻来说,当电压与电流的参考方向如图3.3.1(a)所示时,则电压和电流之间符合欧姆定律u=Ri

图3.3.1电阻元件的正弦交流电路

2.功率问题

1)瞬时功率

在任意时刻,电压的瞬时值u和电流的瞬时值i的乘积,称为该元件的瞬时功率,用小写字母p表示,则

3.3.2纯电感元件

一个直流铜阻R很小的空心线圈可视为理想的电感L。若元件在电路中没有电阻和电容方面的效应,只有电感效应,则该元件称为纯电感元件。其电感量的大小计算式为

式中,μ为介质的磁导率,单位为H/m;N为线圈匝数;S为横截面积,单位为mm2;l为线圈长度,单位为m;电感的单位为亨利(H)或毫亨(mH)。

1.伏安关系

当电压与电流的参考方向如图3.3.2(a)所示,则电压和电流之间的关系为

若设电流i=Imsinωt为参考正弦量,则图3.3.2电感元件的正弦交流电路

由此可知:

(1)u是与i同频的正弦量。

(2)在相位上,u超前i相位角90°。

(3)在数值的大小上,u与i的有效值(或最大值)间受ωL的约束,表示为

我们称ωL为感抗,用XL

表示,单位为欧姆(Ω)。它体现的是电感对交流电的阻碍作用。感抗XL

与电感量L和频率f成正比。L一定时,f越高,XL

越大;f越低,XL

越小;

当f减小为零,即为直流时,XL

等于零,即电感对直流可视为短路。由此可见,电感具有“通直流,阻交流”和“通低频,阻高频”的作用。

(4)u与i的波形如图3.3.2(b)所示。

(5)u与i的伏安关系的相量形式为

(6)u与i的相量图如图3.3.2(c)所示。

2.功率问题

1)瞬时功率

由瞬时功率的定义可得

由式(3.3.12)可见,p是一个幅值为UI,并以2ω的角频率随时间而变化的交变量,其波形如图3.3.2(d)所示。

将电压u和电流i每个周期的变化过程分成四个1/4周期:在第一和第三个1/4周期,电感中的电流在增大,磁场在增强,电感从电源吸取能量,并将之储存起来,p为正;在第二和第四个1/4周期,电感中的电流在减小,磁场在减弱,电感将储存的磁场能量释放出来,归还给电源,p为负。可以看出,理想电感L在正弦交流电源的作用下,不断地与电源进行

能量交换,但不消耗能量。

2)平均功率

瞬时功率p在一周期内的平均值即为平均功率,则

说明纯电感元件在正弦交流电路中是不消耗电能的

3)无功功率

电感本身并不消耗能量,但要和电源进行能量交换,是储能元件。

为了反映能量交换的规模,用u与i的有效值乘积来衡量,称为电感的无功功率,用QL表示,则

为了与有功功率区别,无功功率的单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

3.3.3纯电容元件

两个导体中间用电介质隔开就构成电容器,其容量大小的计算式为

式中,ε为电介质的介电常数;S为极板面积;d为极板间的距离。电容器容量的单位为法拉(F)、微法(μF)或皮法(pF)。

若正弦交流电源接入的负载为纯电容元件,则所形成的电路称为纯电容电路。

1.伏安关系

电容是一种聚集电荷的元件,它所带的电荷量q与电压U有关,即

q=Cu

式中,C是电容量。如图3.3.3(a)所示,对于电容来说,电压和电流之间的关系为

由此可知:

(1)u是与i同频的正弦量。

(2)在相位上,i超前u相位角90°。

(3)在数值的大小上,u与i的有效值(或最大值)受容抗1/(ωC)的约束,表示为

我们称1/(ωC)为容抗,用XC表示,单位为欧姆(Ω)。它体现的是电容对交流电的阻碍作用。容抗XC与电容量C和频率f成反比。C一定时,f越高,XC越小;f越低,XC越大;

当f减小为零,即为直流时,XC趋于无穷大,即电容对直流可视为断路。由此可见,电容具有“通交流,阻直流”和“通高频,阻低频”的作用。

(4)u与i的波形如图3.3.3(b)所示。图3.3.3电容元件的正弦交流电路

(5)u与i的伏安关系的相量形式为

(6)u与i的相量图如图3.3.3(c)所示。

2.功率问题

1)瞬时功率

由瞬时功率的定义可得

由式(3.3.20)可见,p是一个幅值为UI,并以2ω的角频率随时间而变化的交变量,其波形如图3.3.3(d)所示。

2)平均功率。

瞬时功率p在一周期内的平均值即为平均功率,则

电容本身并未消耗能量,但要和电源进行能量交换,是储能元件。

3)无功功率

为了反映能量交换的规模,用u的有效值与i的有效值的乘积来衡量,称为电容的无功功率,用QC表示,则

其单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

储能元件(L或C)虽本身不消耗能量,但需占用电源容量并与之进行能量交换,对电源是一种负担。

例3.3.3把一个电容量C=4.75μF的电容器接到交流电源上,电容器的端电压u=220sin314tV,电路如图3.3.3(a)所示。试求:

(1)容抗XC;

(2)电容通过的电流有效值IC;

(3)电容中电流的瞬时值IC;

(4)电容的有功功率PC和无功功率Q

C。

解(1)容抗:

(2)电流有效值:

3.4电阻、电感与电容串联的交流电路

RLC串联电路是指由电阻R、电感L和电容C串联而成的电路,如图3.4.1(a)所示。因为是串联电路,所以通过各元件的电流相同,设电流i=Imsinωt。电流与各个电压的参考方向如图3.4.1所示。

3.4.1电压与电流的关系

根据基尔霍夫电压定律可知

各元件上电压和电流之间的关系用相量表示,分别为

原电路对应的相量模型如图3.4.1(b)所示,总电压相量等于串联电路各元器件上电压相量之和,即

称为串联电路的复阻抗,单位为欧姆(Ω)。图3.4.1RLC串联电路

由此可知,RLC串联电路总的复阻抗应为

复阻抗的模为

它体现了电压u的有效值和电流i的有效值之间的约束关系。

复阻抗的辐角为

它表示了电压u和电流i的相位关系。

由此可知,复阻抗的模|Z|、实部R、虚部电抗X三

者构成一直角三角形,称为阻抗三角形,如图3.4.2所示。图3.4.2阻抗、电压和功率三角形

(3)若XL-XC=0,则φu-φi=0,此时电压和电流同相,电路呈电阻性。

可见,采用相量的复数运算法对RLC串联电路进行分析计算时,可同时确定电压和电流之间有效值(幅值)和相位上的关系并判断该电路的性质。图3.4.3例3.4.1电路图

解(1)当输入直流电压时,L可视为短路,此时可求得电阻阻值为

当u为交流电压时,可求得电路阻抗模,即图3.4.4例3.4.1相量图

3.4.2电路中的功率

由式(3.4.6)可见,p是一个常量与一个正弦量的叠加。

2.平均功率

平均功率又称有功功率,它是指电阻消耗的功率。由平均功率的定义,得

由图3.4.2所示的电压三角形可知

平均功率还可表示为

3.无功功率

电路中电感和电容都要与电源之间进行能量交换,因此相应的无功功率为这两个元件共同作用形成的,考虑到

相位相反,则

4.视在功率

电压的有效值U和电流的有效值I的乘积称为视在功率,用S表示,即

视在功率的单位是伏·安(V·A)或千伏·安(kV·A),以区别于平均功率和无功功率。

5.功率三角形

将电压三角形的各边乘以电流I即成为功率三角形,如图3.4.2所示。功率三角形的各个变量的计算式为

功率三角形与阻抗三角形、电压三角形是相似三角形。

6.功率因数

功率因数cosφ的大小等于有功功率与视在功率的比值,在电工技术中,一般用λ表示,即

例3.4.2在图3.4.1所示的RLC串联电路中,已知R=30Ω,XL=120Ω,XC=80Ω,u=220sin(314t+30°)V。试求:

(1)电路的电流i;

(2)各元件电压uR、uL、uC

,画出相量图。图3.4.5例3.4.2相量图

3.5正弦交流电路的一般分析方法

3.5.1相量形式的基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律(KCL)指出,在任意时刻,流出(流入)某一节点的所有支路电流的代数和为零。对于正弦交流电路,则可以表示为式中,n为对应节点的支路个数,ik

为对应第k条支路的电流。

在正弦电路中,各支路电流都是同频率的正弦量,只是幅值和初相位不同。根据复数的运算规则,可得到KCL的相量表达形式为

式(3.5.1)说明,在正弦电路中,流出(流入)某一节点的各支路电流相量的代数和为零。但是,流出(流入)某一节点的各支路电流的有效值(幅值)的和一般不满足KCL。

同理,基尔霍夫电压定律(KVL)指出,正弦电路中的任意回路,沿任意循线方向绕行一周,回路中所有元件的电压相量的代数和为零。KVL的相量表达形式为

3.5.2阻抗的串联与并联

1.阻抗串联电路

图3.5.1阻抗串联电路

2.阻抗并联电路图3.5.2阻抗并联电路

例3.5.1图3.5.3所示电路中,已知R1=5Ω,R2=3Ω,XL=4Ω,XC=4Ω,图3.5.3例3.5.1电路图

解若记Z1=-j4Ω,Z2=3+j4Ω,则由图3.5.3知,Z1与Z2并联,由分流公式有

由以上分析与计算可以推证,在正弦交流电路中,当电压和电流用相量表示、阻抗为复数形式时,不仅其串、并联电路的运算类似于直流电路,即使对于复杂交流电路,第2章所

介绍的电路基本定律与分析方法也是适用的。需要注意的是,这些电路基本定律应该以相量式的形式表达,而在计算过程中则进行的是复数运算。

3.5.3应用举例

对于混联交流电路的分析方法有两种:一种是借助于相量图的分析与计算,另一种是完全用复数来运算。前者只对参数已知、相位角度特殊的一部分电路适用,而后者则为普遍适用的基本方法。下面通过举例介绍其分析及计算。

例3.5.2图3.5.4(a)所示电路中,已知U=100V,f=50Hz,I1=I2=I3,P=866W,求R、L、C。图3.5.4例3.5.2电路图

例3.5.3图3.5.5所示电路中,已知R1=1kΩ,R2=3kΩ,L=1H,C=0.1μF,uS(t)=102sin5000tV,求电流i(t)、iL(t)和iC(t)。图3.5.5例3.5.3电路图

则

所以

3.6电路的谐振及应用

3.6.1串联谐振及应用在交流电路中,当电压和电流同相,即电路的性质为电阻性时,就称此电路发生了谐振。

1.谐振条件和谐振频率

如图3.4.1所示的RLC串联电路中,根据谐振的概念可知,谐振时该电路的复阻抗为

其虚部为零,即

这就是RLC串联电路的谐振条件。由式(3.6.1)可得谐振时的谐振角频率ω0和谐振频率f0分别为

2.串联谐振电路的特点

(1)谐振时,串联电路有最小的纯阻性阻抗。RLC串联电路的阻抗为

(2)谐振时,串联电路有最大的谐振电流,即

(3)谐振时,因XL0=XC0,使即电感和电容上的电压相量等值反相;电路的总电压等于电阻上的电压,即如图3.6.1所示。图3.6.1串联谐振相量图

串联谐振时,电感(或电容)上的电压与电阻上的电压的比值通常用Q表示,即

Q称为电路的品质因数。一般Q远远大于1,在高频电路中可达几百。因此,串联谐振时,电感(或电容)上的电压远大于电路的总电压(或电阻上的电压),即

故串联谐振又称电压谐振。串联谐振在无线电中应用十分广泛。如调谐选频电路,可以通过调节C(或L)的参数,使电路谐振于某一频率,使这一频率的信号被接收,而其他信号被抑

制。但电气工程上,一般要防止产生电压谐振,因为电压谐振时产生的高电压和大电流会损坏电气设备。

例3.6.1在RLC串联谐振电路中,L=2mH,C=5μF,品质因数Q=100,交流电压的有效值为U=6V。试求:

(1)f0;

(2)I0;

(3)UL0

、UC0。

3.6.2并联谐振及应用

发生在并联电路中的谐振称为并联谐振。

1.谐振条件和谐振频率

在实际工程电路中,最常见的、应用最广泛的是由电感线圈和电容器并联而成的谐振电路,如图3.6.2(a)所示。

电路的等效阻抗Z为图3.6.2RLC并联电路

通常电感线圈的电阻很小,所以一般在谐振时ωL≫R,式(3.6.8)可表示为

谐振的条件是端口的电压与电流同相位,即复阻抗Z的虚部为零,由此可得并联谐振的条件与谐振的频率。

谐振的条件为

谐振的频率(与串联谐振近似相等)为

2.并联谐振电路的特点

(1)谐振时,并联电路阻抗达到最大值,电流为最小值。此时有

在电源电压一定的情况下,电路的电流I在谐振时最小。此时有

(2)电路对电源呈电阻性。

(3)谐振时,支路电流为总电流的Q倍,即IL=IC=QI。Q是品质因数,定义为

因此,并联谐振又叫做电流谐振。RLC并联谐振电路在无线电技术中有着广泛的应用,是各种谐振器和滤波器的重要组成部分。

3.7功率因数的提高

3.7.1提高功率因数的意义由于功率因数cosφ=P/S,因此提高功率因数即提高电源容量的利用率,亦即使发电设备的容量得以充分利用,或减小电源与负载间的无功互换规模。例如,电磁镇流式的日光灯,cosφ=0.5(电感性),若不提高线路的功率因数,其与电源间的无功互换规模就达50%。

另一方面,此种无功互换虽不直接消耗电源能量,但在远距离的输电线路上必将产生功率损耗,即ΔP=rI2=r(P/Ucosφ)2,其中r可认为是线路及发电机绕组的内阻。因此,提

高cosφ可同时减小线损与发电机内耗。

从实质上讲,有功功率的利用取决于用户,如果用户不考虑cosφ的大小,势必造成“大马拉小车”的后果,所以这里还蕴含着用户能否顾全大局的深刻意义。

3.7.2提高功率因数的理论方法

提高功率因数的首要任务是减小电源与负载间的无功互换规模,而不改变原负载的工作状态。因此,电感性负载需并联电容性元件去补偿其无功功率;电容性负载则需并联电感性元件补偿。一般企业大多数为电感性负载,下面以电感性负载并联电容元件为例,分析提高功率因数的过程。图3.7.1提高功率因数示意图

3.7.3提高功率因数的工程应用

下面介绍提高功率因数与需要并联电容的电容量间的关系,由图3.7.1(b)中的无功分量可得到

又因

故

例3.7.1某学校有1000只220V、40W的日光灯,采用电磁整流器,本身功耗为8W,其功率因数cosφ=0.5,若改用cosφ=0.95的电子式镇流器,功耗为0.1W,线路电流可减小

多少?仅此一项可使变压器的输出功率减少多少?

3.8日光灯电路

图3.8.1所示为由两线镇流器构成的日光灯电路。这是一种最基本的日光灯电路,应用范围相当广泛,大部分日光灯均采用该电路。安装好的日光灯外形如图3.8.2所示。图3.8.1日光灯电路示意图

当接通电源开关S以后,电源开关S、灯管、镇流器构成串联电路连接在220V交流电的两端,启辉器并联在灯管两端。当接通S时,220V交流电加到启辉器的U形双金属片和静触头之间,引起辉光放电。放电时,产生的热量使双金属片膨胀,并向外伸张,与静触头接触,接通电路,使灯丝受热并发射出电子。与此同时,由于双金属片与静触头接触而停止辉

光放电,使双金属片逐渐冷却并向内弯曲,脱离静触头。

在静触头断开的瞬间,在镇流器两端会产生一个比电源电压高得多的感应电动势。这个感应电动势加在灯管两端,使大量电子从灯管中流过。电子在运动中冲击管内的气体,发出肉眼看不见的紫外线。紫外线激发灯管内壁的荧光粉后,发出了近似于日光的可见光。

图3.8.2所示的日光灯主要由灯管、启辉器和镇流器构成。其各件结构及作用如下所述。图3.8.2日光灯组成结构及外形示意图

1.灯管

日光灯管主要由灯丝、灯头、玻璃管等构成。灯管内壁涂有一层荧光粉(有毒的金属盐),灯管两端各有一个灯丝,灯丝由钨丝构成,用以发射电子。灯管内在真空情况下充有一定量的氩气与少量的汞(水银)。

2.启辉器

启辉器主要由氖泡、电容器、电极及外壳等组成。氖泡为充有氖气的玻璃泡,其内装有由U形金属片静触头组成的两个电极,其间留有很小的间隙。电容器C的电容量约为0.006~0.007μF,用以消除U形双金属片脱离静触头时发生的火花,并避免荧光灯对收音机和电视机的干扰。

3.镇流器

镇流器主要由铁芯和线圈组成。镇流器是一只绕在硅钢片铁芯上的电感线圈。它有两个作用:在启动时,与启辉器配合,产生瞬时高电压,促使灯管放电;在工作时,起限制灯管中

电流的作用。

习题3

3.1已知某一元件的电压、电流(关联方向)分别为下述三种情况时,它可能是什么元件?试求元件的阻抗。

3.2题3.2图所示为一交流电路元件,已知

当元件为以下情况时,分别求并画出电压、电流的相量图。

(1)纯电阻R=100Ω;

(2)纯电感L=319mH;

(3)纯电容C=31.8μF。题3.2图

3.3电路如题3.3图所示,已知R=30Ω,C=25μF,且iS=10sin(1000