图示正弦交流电路中,已知电压有效值uR=uL=10V,U、I同相位,电路功率P=14.14W,求电路参数R、WL和1/wl值?

如题所述

第1个回答  2024-03-06

解:电路中只有电阻消耗有功功率,所以:P=Ur²/R=10²/R=14.14(W)。

R=100/1.14=5√2=7.07(Ω)。I1=Ur/R=10/5√2=√2(A)。

由于R和电感L串联,因而二者电流相等为I1,所以:

UL=|UL(相量)|=|I1(相量)×jωL|=I1×ωL=√2× ωL=10,ωL=10/√2=5√2(Ω)。

方法一:电流法。

设I1(相量)=√2∠0°(A),则:Ur(相量)=10∠0°V,UL(相量)=10∠90°=j10(V)。

则:U(相量)=Ur(相量)+UL(相量)=10+j10=10√2∠45°(V)。

Ic(相量)=Ic∠135°=(√2Ic/2)(-1+j1)(A)。

U(相量)和I(相量)同相位,则:I(相量)=I∠45°=(√2I/2)(1+j1)(A)。

根据KCL:I1(相量)+Ic(相量)=I(相量)。

√2∠0°+(√2Ic/2)(-1+j1)=(√2I/2)(1+j1)。

(√2-√2Ic/2)+j(√2Ic/2)=√2I/2+j(√2I/2)。

√2-√2Ic/2=√2I/2,√2Ic/2=√2I/2。

Ic=I=1(A)。于是:Ic(相量)=1∠135°(A)。I(相量)=1∠45°(A)。

-jXc=U(相量)/Ic(相量)=10√2∠45°/1∠135°=10√2∠-90°=-j10√2。

Xc=1/(ωC)=10√2(Ω)。

方法二:阻抗法。

RL串联之路阻抗为:Z1=R+jωL=5√2+j5√2=5√2(1+j1)=10∠45°(Ω)。

电路总阻抗为:Z=Z1∥(-jXc)=Z1×(-jXc)/(Z1-jXc)=[5√2+j(5√2-Xc)]/[5√2Xc(1-j1)]。

分子分母同乘以(1+j1),分母变为:10√2Xc。

分子变为:[5√2+j(5√2-Xc)]×(1+j1)=5√2+j(5√2-Xc)+j5√2-(5√2-Xc)=Xc+j(10√2-Xc)。

U(相量)与I(相量)同相位,则Z为纯电阻负载,即:10√2-Xc=0,Xc=1/(ωC)=10√2(Ω)。

方法三:功率法。

RL支路中有功功率:P=14.14(W),无功功率:QL=I1²XL=(√2)²×5√2=10√2(var)。

并联电容后,由于U(相量)与I(相量)同相位,所以总电路无功功率为零,即:Qc=QL=10√2(var)。

而U=10√2(V),根据:Qc=U²/Xc=(10√2)²/Xc=10√2,于是:1/(ωC)=Xc=10√2(Ω)。

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