单选题
电容两端的电压滞后电流( ).
A
30°
B
90°
C
180°
D
360°
答案解析
正确答案:B
解析:
本题考查的是正弦交流电路中电容元件的电压与电流相位关系。
在纯电容正弦交流电路中,电流与电压的关系由电容的伏安特性决定:
i(t) = C · du(t)/dt
对正弦电压 u(t) = U_m sin(ωt) 求导,得:
i(t) = C · d[U_m sin(ωt)]/dt = C · U_m ω cos(ωt) = C U_m ω sin(ωt + 90°)
可见,当电压为正弦函数 sin(ωt) 时,电流为同频率的正弦函数,但相位超前电压 90°。
等价地,电压相对于电流滞后 90°。
这是电容的固有特性:电容储存电场能量,其电流取决于电压的变化率,因此电流在电压为零(变化率最大)时达到峰值,在电压达最大值(变化率为零)时电流为零——这正是相差 90° 的物理表现。
选项分析:
A: 30° —— 是RLC串联电路中阻抗角可能取值之一,不适用于纯电容;
B: 90° —— 正确,纯电容中电压滞后电流 90°;
C: 180° —— 对应纯电阻反相(实际不存在)或某些非线性情况,纯电容不满足;
D: 360° —— 相当于同相,即相位差为0°,不符合电容特性。
核心知识点总结:
- 纯电阻:电压与电流同相(相位差 0°);
- 纯电感:电压超前电流 90°(即电流滞后电压 90°);
- 纯电容:电压滞后电流 90°(即电流超前电压 90°)。
该相位关系是分析交流电路、绘制相量图、计算功率因数及设计滤波器的基础。
因此,正确答案为 B:90°。
相关知识点:
电容电压滞后电流90°
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