有一位参加工作不久的年轻电工，在检修荧光灯电路(图1)时，用万用表交流电压挡分别测量灯管和镇流器上的电压，令他感到意外的是，灯管两端电压为148V，镇流器两端电压为166V，两部分电压加起来竟高达314V，比电源电压220V高出94V!于是，他来找我，让我帮他解开这个谜。我的回答是：这是交流电路中的正常现象，要得到问题的答案，还需要从含有电感的交流电路谈起。
负载为纯电阻的交流电路
接在交流电路中的荧光灯管、白炽灯泡、电炉子、电烙铁、电热水器，等等，都可以看作是纯电阻负载，在电路图上用R表示(图2)。
　　如果加在纯电阻负载上的正弦交流电压为u=Umsin ωt
在电压的推动下，电阻上将流过正弦交流电流。根据欧姆定律
式中，电流的最大值Im为
由此可见，电压u与电流i是同频率的正弦量，而且相位相同。图3绘出了纯电阻交流电路中电压与电流的波形图及矢量图。
若把电压和电流的最大值换算成有效值，则
这就是纯电阻交流电路的欧姆定律。
　　电阻是耗能元件，在通过电流时，把它消耗的电能转换成了热能。根据计算电功率的公式，负载上的瞬时功率为p=ui
将各个瞬间的电压u与电流i相乘，可以绘出功率曲线(图4)。由曲线图不难看出，电阻负载上的平均功率为纯电感上的电压与电流不同相
　　在物理学中，大家已经学过电流的磁效应。当电感线圈通过电流时，电流将产生磁场，磁力线穿链着线圈。当电流发生变化时，穿链线圈的磁力线也随着发生变动。根据电磁感应原理，变动的磁力线将会切割线圈导线，在线圈中产生感应电动势。这种由于线圈自身电流的变化又在线圈自身产生感应电动势的现象，称为自感应。由自感应产生的感应电动势，称为自感电动势，用符号eL表示。显然，自感应是电感线圈中电流变化的必然反应，电流变化的速度(即单位时间Δt内电流的变化量Δi)越大，自感电动势eL也越大。eL与
Δi/Δt成正比。自感电动势具有对抗电流变化的特性。当电流由小变大时，自感电动势与电流的方向相反，阻碍电流的增大；当电流由大变小时，自感电动势与电流的方向相同，阻碍电流的减小。这就意味着自感电动势是线圈中电流变化的一种特殊阻力。
在正弦交流电路(图5)中，流过电感线圈的电流每时每刻都在发生着变化，所以线圈中每时每刻都有自感电动势作用着。我们画出正弦电流的波形图(图6)，把正弦电流的一个周期分成许多相等的时间段
Δt。可以看到，在各个时间段，电流的变化量Δi1、Δi2……Δi5是各不相同的。不难看出，电流变化到趋近于零值瞬间，Δi/Δt最大，自感电动势eL也达到最大值；电流变化到趋近于最大值瞬间，Δi/Δt趋近于零，自感电动势eL也达到零值。在第一个四分之一周期，电流由零值向最大值连续增长，自感电动势与电流的方向相反；在第二个四分之一周期，电流由最大值连续变化到零值，自感电动势与电流的方向相同。由此可以给出电流i与自感电动势eL的波形图(图7)。为了推动电流流过电感线圈，外加电压u必须与自感电动势eL大小相等、方向相反。这样就得出了电压u的波形图(图7中虚线所示)。从波形图上可以看出，在纯电感负载的交流电路中，电压u在相位上超前电流i90°。根据上述相位关系，可以绘出它们的矢量图(图8)。 (责任编辑：admin)