正弦穩態電路有時利用相量圖求解比直接計算簡單。
例:圖1電路中,已知U=100V,R2=6.5Ω,R=20Ω,當調節觸點C使得Rac=4Ω時,電壓表讀數最小,為30V,求復阻抗Z。
圖1 待求電路
分析:注意此題不是電橋,電壓表所在支路如果接電流表,或電阻,該電路是電橋。 但此時接的是理想電壓表,其內阻無窮大。 電壓表的作用是測量cd 兩點間的電壓。 此題利用相量圖法輔助分析比較直觀且易于理解。
以并聯電壓為參考相量畫相量圖,如圖2所示。 假設Z為感性負載Z=R1+jX,Z所在支路阻抗角為?,電壓表讀數為
的模值。 當觸點C滑動時,
在水平線上移動。 顯然當
末端與
末端連線為垂直線時,該線條(圖中虛線)長度最短。 而此虛線的長度即為伏特表所測量的電壓值。
圖2 相量圖
根據題意,
=20V,虛線長度為30V,則根據勾股定理:
在。
可得復阻抗支路電流I2:
而由圖2中,虛線所示的小直角三角形,有:
圖2中,
和
的方向與該支路電流I2的方向一致,并與
的方向垂直。 所以圖2中藍色的大三角形也是直角三角形,故有:
根據歐姆定理,可得
因為Z也可能為容性負載,所以Z=3.5+j15 或Z=3.5-j15Ω。 由此得解。
此題中當Z為純電抗時,計算相對更為簡單。
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