解:这道题的电路图存在错误,原题应该是在电流表A1的后面,还串联有一个电阻R。否则,谐振将造成电源直接短路,且短路中没有任何短路电阻,短路电流将为无穷大,这是从理论上无法计算、实际中也不存在的。
将题目的电路图中A1后面再串联一个R的电阻,ω=250rad/s,则:
Xc1=1/(ωC1)=1/(250×20×10^-6)=200(Ω),Xc2=1/(250×80×10^-6)=50(Ω),XL=ωL=250×1=250(Ω)。
所以C1、L、C2串联支路的阻抗为:X=XL-(Xc1+Xc2)=250-(200+50)=0(Ω)。
电路发生串联谐振,电抗为零。R∥X=0,所以整个电路的复阻抗Z=R+R∥X=R=110(Ω),电路的电流为I=220/110=2(A),即A1的读数为2A。
而A2指示的是电阻R流过的电流有效值,此时R两端被短接,R两端电压为零,所以A2的读数为零。
相量的计算如下:
I(相量)=2∠20°A,其相位由于电路谐振因而与电压同相位。
因此,电容的电压相位滞后电流90°,Uc1(相量)=I(相量)×(-jXc1)=2×200∠(20°-90°)=400∠-70°V;同样Uc2(相量)=100∠-70°V。
电感电压相位超前电流90°,UL(相量)=I(相量)×jXL=2∠20°×j250=500∠(20°+90°)=500∠110°V。