系列RC电路分析

出处:维库电子市场网时间:2025-03-18
  在系列RC电路中,电阻器和电容器以串联配置连接,这意味着流过电路的电流依次通过两个组件。电阻抵抗电流的流动,而电容器以电场的形式存储能量。
  图1(a)显示了由电容(C)和电阻(R)组成的串联电路, 并且分别在图1(b)和(c)中说明了电路的波形和相图。电流(i)的波形首先绘制,因为它与图1(b)中的两个连接组件(R和C)都是共同的。

  跨电阻的电压(V r)与电阻通过电阻始终处于相相。因此,图1(b)中的V r的波形 与电流波形相相绘制。通过电容器的电流 导致电容器端子电压(V C)乘以90°;因此,v C 波形被绘制为90°落在电流波中。施加的电压E是两个组分电压V r 和V C的产生,它的波形可以通过简单地求和V R 和V C的瞬时水平来获得,并且可以看到E lags I lags I lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i lags i。

  (a)系列RC电路


  (b)电路波形

  (c)相图
  图1。 在串联的RC电路中,电流导致电容器电压(V C)乘以90°,并导致电源电压(E)的角度小于90°。图像由Amna Ahmad提供相图
  串联RC电路的相图图 是通过再次从电流相量开始绘制的,因为电流是串联电路中的常见数量。将水平线绘制为表示电流(i)[图1(c)]的比例。由于电阻电压与i相同,因此V r 由与I的另一个水平线表示。电容器电压滞后i的i为90°,因此V c 相sor以-90°的角度绘制为-90°的角度。对于vAsor添加V C和V r的结果,v c 和v r 代表了applied voltage(e)。再,看到e的落在角度?上,该角度小于在纯电容电路中E和I之间存在的90°角。
  电路方程
  从图1(c)中,串联RC电路中E的矩形形式表达式为\ [e = v_ {r} -jv_ {c} \,(1)\] \]
  或极地形式
  \ [e = \ sqrt {v^{2} _ {r}+v^{2} _ {c}} \ Angle Tan-1 {\ big(} \ big(} \ frac {v_ {c}}}}
  将等式1划分为i
  \ [\ frac {e} {i} = \ frac {v_ {r}} {i} -j \ frac {v_ {v_ {c}}} {i} {i} \]
  数量v r /i是电阻上电阻的电压除以电阻的电流。因此,V r /i可以用R替换。另外,v c /i是电容器通过电容器划分的电容器电压,可以用电容式电抗x c替换。数量E/I既不是电阻也不是电容电抗,因为它既有组成部分。在这种情况下,E/I被称为阻抗,并给出符号Z。因此,如图2所示,可以重述上述方程式。
  \ [z = r-jx_ {c} \,(3)\]
  在公式3中,r在欧姆中具有抗性,x c 是欧姆的电容电抗,而z在欧姆中是阻抗。还,\ [| z | = \ sqrt {r^{2}+x^{2} _ {c}}} \,(4)\] \]
  和

  \ [\ phi = tan-1 {\ big(} \ frac {-x_ {c}}} {r} {r} {\ big)} \,(5)\] \]

  图2。 由电阻和电容器组成的电路的阻抗为(z = r -x c)。图像由Amna Ahmad提供组合公式4和5
  \ [z = \ sqrt {r^{2}+x^{2} _ {c}}} \ angle-tan-tan-1 {\ big(} - \ frac {x_ {x_ {c}}}} {r} {r} {\ big){\ big)}}
  方程式6表示从矩形形式(z = r +jx)到极性形式(ZBent)的转换。
  阻抗图

  正如串联RL电路所解释的那样,数量z,r和x c 不是量度数量,因为它们具有固定值。为了区分阻抗,电抗和抗性的矢量图与相图图,通常以三角形形式绘制,被称为阻抗图。串联RC电路的阻抗图如图3所示。首先将水平线绘制为刻度表示R,然后与R相对于R的-j分量(x c)在-90°下绘制。

  图3。 用于串联的RC电路的阻抗图(或阻抗三角形)。电容电抗向量X C 以-90°角从电阻矢量中绘制(向下)。阻抗矢量z是R和X c的结果。图像由Amna Ahmad提供准入
  与电导率(电阻的倒数)和感应(反应的倒数)一样,阻抗的倒数是一个重要数量,可以在电路分析中有效地应用。接纳(符号y)是阻抗(z)的倒数,其单位是西门子。
  准入:
  \ [y = \ frac {1} {z} \,(7)\] \
  当z在公式7中的欧姆中表达时,y在西门子中。
  串联RC电路的分析程序
  分析系列RC电路时,请按照以下步骤操作。
  1。计算电容电抗\(x_ {c} = \ frac {1} {2 \ pi fc} \)2。如果有多个电阻组件,请计算总电阻
  \ [r = r_ {1}+r_ {2}+... \]
  3。计算阻抗
  \ [| z | = \ sqrt {r^{2}+x^{2} _ {c}}} \] \]
  4。计算相位角\(\ phi = tan-1 {\ big(} \ frac {x_ {c}}} {r} {r} {\ big)} \)5。计算当前\(i = \ frac {e} {z} \)
  6。确定电阻电压\(v_ {r} = ir \,或\,v_ {r} = e \,cos \,cos \ phi \)7。确定电容电压\(v_ {c} = ix_ {c} \或\,v_ {c} = e \,sin \,sin \,sin \,\ phi \)示例1

  分析图4中的串联RC电路,以确定电流的电流,电压,C跨C的电压以及相对于电源电压的电流的相角。

  图4。 系列连接的RC电路示例。图像使用的图像由Amna Ahmad提供解决方案
  电容电抗:
  \ [x_ {c} = \ frac {1} {2 \ pi fc} = \ frac {1} {2 \ pi \ pi \ times300Hz \ times10 \ times10 \ mu f} \ act电路阻抗:
  等式4
  \ [| z | = \ sqrt {r^{2}+x^{2} _ {c}} = \ sqrt {(47 \ omega)^{2}+(53.1 \ omega)相角:
  等式5
  \ [\ phi = tan-1 {\ big(} \ frac {-x_ {c}} {r} {r} {\ big)} = tan-1 {\ big(} \ big(} \ frac {-53.1 \ omega}
  电路电流:
  \ [i = \ frac {e} {z} = \ frac {100v} {70.9 \ omega \ omega \ angle-48.5 \ geger} \ action} \ action}
  参考系列RC电路相图图图1(c):
  电阻电压:
  \ [v_ {r} = e \,cos \,cos \,\ phi = 100v \,cos \,cos {\ big(} -48.5 \ degr {\ big)} \ lig)电容器电压:
  \ [v_ {c} = e \,sin \,sin \,\ phi = 100v \,sin \,sin {sin {\ big(} -48.5 \ grgu {\ big)} \ lig-74.7v {\ big big(}
  示例2
  绘制示例1中分析的串联RC电路的相图图。
  解决方案
  电流(i)的相类(i)首先是水平绘制的(见图5)。
  V r 与电流相相。
  V C 绘制落后90°的电流。

  e将电流滞后于,也是V C 和V r的结果。

  图5。 示例2中的串联RC电路的相图图。图像使用的图像由Amna Ahmad提供
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