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

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

5、时间的变化率， 用 i=dq/dt 表示， 因而电荷增量 dq 等于电流乘以相应的时间增量， 或 dq=idt， 于是， 式 （4-3） 可写成 1 uidt C = (4-4) 其中，C=电容，F。 图4-3对三种形式的无源电路元件描述式 （4-1） 、 （4-2）和（4-4）进行了小结。注意，这里采用了常 规电流流动描述，每个元件的电流沿压降方向流动。 有源电气设备涉及能量到电形式的转化。例如， 电池的电能由其所存储的化学能导出；发电机的电 能由旋转电枢的机械能产生。 有源电气元件有两种基本形式：电压源和电流 源。在其理想的形式中，电压源产生恒定电压，这种电压独立于从电源汲取的电流。上述电 池和发电机被视为电压源，因为它们的电压基本上是恒定，不随负载变化。另一方面，电流 源产生的电流，其大小独立于连接到电源的负载。虽然电流源在实践中并不常见，但借助于 等效电路，这个概念在放大器件（如晶体管）的表示中的确得到了广泛应用，电压源和电流 源符号见图 4-4。 电气网络分析的常见方法是网孔分析或称回路分析， 该方法所采用的基本规律是基尔霍 夫第一定律，这个定律指出：沿闭合回路的电压的代数和

6、为 0，或者说，在任何一个闭环中， 上升电压的总和必须等于下降电压的总和。 网孔分析假设电流称为回路电流在每个网络 回路中流动，围绕每个回路的压降代数相加，并设定每个总和等于 0。 图 4-5a 所示电路由串联的电感器和电阻器组成， 并与电压源 e 相连。 假定回路电流为 i， 围绕该回路的压降和是 0 RL euu- += (4-5) 输入电压以负值相加，因为在假定的电流方向上，它代表电压上升。由于电流与产生电压的 方向相同，每个无源元件的压降为正。 利用电阻器和电感器的压降公式，可得 /Ldi dtRie+= (4-6) 式（4-6）是电路电流的微分方程。 或许在电路中，人们感兴趣的2变量是电感电压而不是电感电流。如图 4-3 所示， (1/) L iLu dt= 。将这个积分代入式（4-6）得 LL R uu dte L += (4-7) 等式（4-7）两边对时间求微分，得 /(/)/ LL dudtR L ude dt+= (4-8) Fig. 4-3 Passive circuit elements / (1/) L L uLdi dt iLu dt = = / R R ui

7、R iuR = = (1/) / C C uCidt iCdudt = = (a) Resistor(b) Inductor(c) Capacitor iiiRLC + + 17 这是一个电感电压微分方程。 图 4-5b 表示一个包含电阻、电感和电容的串联电路。按照上面描述的网孔分析方法， 该电路方程是 1di LRiidte dtC += (4-9) 已知电流 i=dq/dt 的，将该变量代入上式，可以消除方程中的积分。由此可得到一个二阶微 分方程 2 2 d qdqq LRe dtCdt += 练习答案练习答案 1. Use the information from the reading passage to complete the answer below. (1) It has an effect on total line voltage. (2) Their individual characteristics are unchanged. (3) Current is commonly used as reference. (4) They will be in ph

8、ase. (5) The difference of XL and XC must be determined. (6) They are the Pythagorean Theorem-based formula, phasoral layout and triangulation. (7) It represents total impedance. (8) It refers to the fact that XL and XC are equal, and line voltage and current are in phase. 2. Fill in the following blanks with the words or expressions given below. Change the forms where necessary. (1) triangulation (2) Impedance (3) reactive (4) capacitors (5) inductive (6) Resistive (7) magnetic (8) electromotive 3. Select the best choices to complete the article. (1) transformer (2) down (3) generated (4) little (5) current (6) resistance (7) less (8) low (9) Direct (10) alternating current

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