《電工基礎》易出錯幾個問題的探究

摘 要:《電工基礎》是中等專業學校機電類專業的一門基礎課，它有很強的理論性、技術性和應用性。本文主要以負載最大功率的計算、電橋平衡時，中間支路電流是否一定為零、線圈與電容并聯諧振時，線圈與電容器中的電流是否相等，此類極易出錯的幾個問題進行對比探究。

關鍵詞:功率電橋諧振電流

中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0219-02

多年的電工基礎教學生涯中，常有這樣幾個問題讓學生犯錯，甚至讓老師也犯錯。在很多高職復習試題也發現類似的錯誤。現在提出與大家一起探討。

問題一、有關負載最大功率問題

例1:如圖一所示，R1=2Ω電源電動勢E=10V，內阻r=0.5Ω，試求:(如圖1）

(1)當RP為多少時，RP才能獲得最大功率，最大功率為多少？

(2)當RP為多少時，R1上才能獲得最大功率，最大功率為多少？

解:(1)要使RP獲得最大功率，可將(RP+r)視為電源內阻，利用最大功率輸出定理得RP+r=2.5Ω最大功率

Pm=10W

(2)要使獲得最大功率，可將(RP+r)視為電源內阻，利用最大功率輸出定理得R1=RP+r得出RP=R1－r=1.5Ω，Pm’

==16.7W

經常出現上述解題結果(1)中解法是完全正確，但(2)的解法卻是錯誤，正確應該是U1，因為R1是定值，所以只要U1取得最大值，即為最大值。從U1表達式來看，當RP＝0時U1才能取得最大值。在上述例題中只有當RP＝0，

U1，

=32W遠大于上述的Pm’。由此可得出，當求某一定值電阻最大功率時，電源的內阻越小越好。

問題二、電橋平衡時，中間支路電流是否一定為零問題

當電橋處于平衡時，橋中間支路中的電流為零，這個概念在許多人的腦子里已經形成了一個思維定勢，從而得出不管中間支路接的是什么，都認為電流為零，其實這是錯誤。當中間支路接的是有源的兩端網絡，即使電橋平衡，中間支路電流不一定為零。以下例題足以說明這個問題。

例2:如圖2所示，電橋處于平衡狀態，中間支路接(如圖2）的是恒壓源U=10V，E=10V，R1=1Ω，R2=2Ω，R3=4Ω，R4=2Ω，求電橋中間支路中的電流？

解:(用戴維寧定理求解)

斷開待求支路A、B，如圖2圖3所示:

VA==V;

VB==V;UAB=VA－VB0V

RAB=+=+=2Ω (如圖4所示)

I===5A (如圖五四所示)

問題三、線圈與電容并聯諧振時，線圈與電容器中的電流是否相等問題

當線圈與電容并聯諧振時，書中總結出了幾條特點，其中一條是當發生諧振時，線圈中的電流與電容器中的電流均等于總電流Q倍IL=QI0 IC=QI0，所以多數對例3求解時，就會套用上述的結論。

例3:如圖6所示:電路已達到諧振，且電流表的讀數(如圖6）

分別為I1＝5A，I2＝10A，求電流表的讀數？

解:因為電路諧振時，根據諧振的特點IL＝IC＝QI0，所以電容上的電流的讀數為10A.很多人會出現上述解法。實際上上述解法是錯誤的，正確的應根據諧振時端電壓與總電流同相這一基本條件來解題，下面用相量圖進行來解，如圖7所示:

根據所畫相量圖可知

I3=，出現上述錯誤

解法的原因是實際線圈與電容并聯發生諧振，書中所提到條件XL=XC以及諧振時的幾個特點成立是以XL>>R這個條件作為前提。所以不要輕易套用諧振時的特點。

問題四、相同的負載，不同相序，中線上電流是否相同問題

為了說明這個問題，先看一個例題:

例4:已知三相電源的線電壓為380V，R=XL=XC=10Ω

(1)如圖八所示，求中線的電流

(2)如圖九所示，若將V、W兩相線對調，求中線上的電流大小是否有影響？（如圖8圖9）

這里將著重討論(2)問題對中線電流是否有影響，一般人想當然認為沒有影響的，理由是三個相電壓大小是相同的，它們是對稱的，其實這是錯誤的，下面用相量圖來說明這個問題:

解:(1)

，

，

(如圖十所示)

圖十

(2)

，

，

(如圖11所示)

從以上幾個容易出錯的問題來看，我認為其原因主要有這么兩點:一、沒有深刻理解相關的內容，如問題一與問題三;二、想當然，缺乏認真、細致求學精神，如問題二與問題四。因此我認為要學好或教好一門課，一定要吃透基本概念，深刻領會相關定理、原理，并且具有求真務實、認真仔細的工作態度，只有這樣才能少犯此類錯誤。

參考文獻

[1]劉志平主編.《電工技術基礎》(第二版)，高等教育出版社出版.

[2]趙承荻主編.《電工學標準化練習冊》，高等教育出版社出版.