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测控技术与仪器专业英语 习题答案 作者 张凤登 unit-4-电路-参考译文及练习答案
4页1、 14 UNIT 4 电路电路 参考译文参考译文 4.1 RLC 串联电路串联电路 当电阻、电容和电感元件串联时,它们各自的特性并没改变,即流过电阻的电流和电 阻两端的电压降同相,而电抗元件的电压降(假定为纯电抗)和流过元件的电流相角差为 90。采用 RLC 三个元件的电路,一种新的关系应被认识,当两种本质上特性相反的电抗元 件如电容和电感串联连接时,将会对总的电压和电流有影响。这种线路见图 4-1。 在图中,首先确定电流为三个元件上电压的参考量,因为串联电路只有一个电流,这 个电流对所有元件是共同的,共同的串联电流在图 4-1a 中用虚线表示。表示和电流关系的 每个元件的电压相量画在每个元件的上面。总的电源电压是每个元件的电压相量 IR、IXL和 IXC之和。 每个元件的电压相量在图 4-1b 中表示。由于 IXL和 IXC都和 I 差 90相角,所以它们之 间的相角差为 180。反相的相量(相角差 180)可直接相减。总的电抗电压 VX为 IXL、IXC 之差。即 VX=IXL-IXC=45-15=30V。从电源可看到,线路电压和电流的最终关系表示在图 4-1c 中。如果 XC大于
2、 XL,电压将滞后而不是超前于电流,当 XC和 XL相等时,线路电压和电流 将同相。 RLC(三元件)串联电路的阻抗的计算和二个元件电路的计算方法相同。但是,这里还 要增加一步运算。在计算总的阻抗之前,先计算 XL和 XC的差值。当采用勾股定理计算串联 阻抗时,线路中纯电抗由括号中量(XL-XC)表示。应用这个公式求解图 4-1 的线路,阻抗 为: 2222 ()40(45 15)50( ) LC ZRXX=+-=+-=W 串联阻抗也可用相量排列法或三角关系法来计算。在串联电路的阻抗三角形中(图 4-1d) ,底边总是表示串联电阻,高表示纯电抗(XL-XC) ,斜边表示总的阻抗。 应注意的是当 XL和 XC的差值增加,总的阻抗也增加,反过来,当 XL和 XC相等时,它 们的作用互相抵消,阻抗最小,等于串联电阻值。当 XL和 XC相等,它们各自的电压和电流 相位差为 90,但它们总的作用为零,因为它们大小相等性质相反。因此,当 XL和 XC相等 时,线路电压和电流同相。这种情况等同于线路中只有电阻,没有电抗。这种条件的电路称 15 电路处于谐振状态。 4.2 谐振谐振 谐振电路使我们有可
3、能从空间数以千计的频率波中选择或去除某一特定信号,它也使 收音机、电视机、各类双向无线电通信系统、雷达和航海系统和人造卫星的发送和接收这一 最新的应用成为可能。 通常,谐振线路用于选择所需信号,抑制不需要的信号。通过图 4-2 所示的由一个电容 器和一个电感器组成的并联电路来看这一点是如何做到的。如果电压作用在 a、b 点之间, 电路的工作将取决于该电压的频率。如果作用的电压是直流,电容器相当于开路,电感器相 当于短路,也就是 XC为无穷大,XL为零。 另一方面,假定作用电压非直流,而是频率很低的交流电压。在这种情况下,XL很小, XC很大,它们的具体值依赖于电路中电感、电容及作用电压频率值。如果频率逐渐增加, 则 XL逐渐增加,XC逐渐降低,当频率进一步增大,最后终能到达一个频率,使 XL=XC。那 就是讲,对于 L 和 C 的任意组合,总存在某个频率值,使 XL=XC。这一点对二个元件讲, 不论以 4-2(A)所示的并联连接或以图 4-2(B)所示的串联连接方式都是正确的。这种 XL=XC 的现象称谐振,同样,使 XL=XC的频率称谐振频率。它可简写成 Fr。 4.3 电气电气网络
4、网络 电气网络又称为电气电路, 它们是由诸如电阻器、 电感器和电容器等元件以某种方式连 接到一起组成的。 若网络中不包含能量源, 如电池或发电机, 则称其为无源网络。 另一方面, 如果网络包括一个或多个能量源,那么该组合是有源网络。在研究电气网络的行为时,我们 感兴趣的是确定电路中的电压和电流。 由于网络由无源电路元件构成, 我们必须首先定义这 些元素的电气特性。 就电阻来说1,电压-电流关系由欧姆定律决定,欧姆定律指出:电阻两端的电压等于 流过电阻的电流乘以电阻值。数学表示式如下 uiR= (4-1) 其中,u=电压,V;i=电流,A;R=电阻,。 纯电感器两端的电压由法拉第定律定义, 法拉第定律指出: 电感器两端的电压与电感器 电流对时间的变化率成正比。因此,我们有 /uLdi dt= (4-2) 其中,di/dt=电流变化率,A/s;L=电感,H。 电容器两端产生的电压正比于积聚在电容器极板上的电量 q。既然电量的积累可用电量 增量 dq 求和,或者积分来表示,我们有方程 1 udq C = (4-3) 16 其中,电容 C 是与电压和电量相关的比例常数。根据定义,电流等于电量对
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