单选题
在正弦交流电的波形图上,若两个正弦量正交说明这两个正弦量的相位差是( )
A
180°
B
60°
C
90°
D
0°
答案解析
正确答案:C
解析:
本题考查正弦交流电中相位差的基本概念。
在正弦交流电的波形图上,两个正弦量“正交”是一个数学与物理中的专业术语,其含义源于向量或函数的正交性定义。在信号分析与电工理论中,两个同频率的正弦量若满足:在一个周期内其乘积的积分等于零,则称二者正交。对于两个同频正弦量
u₁(t) = Uₘ sin(ωt + φ₁),
u₂(t) = Uₘ sin(ωt + φ₂),
其相位差为 Δφ = φ₂ − φ₁。
可证明:当且仅当 Δφ = ±90°(即 π/2 弧度)时,二者在一个周期内的乘积平均值为零,满足正交条件。
直观理解:在波形图上,一个正弦量达到最大值(或零值)时,另一个正弦量恰好处于零值(或最大值),即波形相互错开四分之一周期——这正是相位差为90°的特征。例如,sin(ωt) 与 cos(ωt) = sin(ωt + 90°) 正交,二者相位差为90°。
其他选项分析:
A. 180°:对应反相,波形完全相反,乘积始终非负,不满足正交;
B. 60°:乘积在一个周期内的积分为非零值,不正交;
D. 0°:同相,波形完全重合,乘积恒≥0,显然不正交。
因此,正确答案是 C:90°。
核心知识点:
- 相位差:反映两个同频正弦量在时间上的相对位置,单位为度或弧度;
- 正交性:在正弦稳态分析中,特指相位差为90°的两个量,具有能量解耦、无有功功率交换等重要物理意义;
- 典型正交对:电压与电流在纯电感或纯电容元件中即呈90°相位差,体现储能元件的特性。
相关知识点:
正交相位差90°
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新版-合肥仁创职业培训学校有限公司电工(四级)理论知识考核练习题
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