已知同频率的正弦电压和正弦电流为 u(t)=100cos(100πt+π/3),i(t)=10sin(100πt+40°), 求其相位差为( )。
首先,我们需要将给定的电压和电流函数写成相位形式:
对于电压 \( u(t) \):
\[ u(t) = 100 \cos(\omega t + \phi) \]
\[ \omega = 100\pi \]
\[ \phi = \frac{\pi}{3} \]
对于电流 \( i(t) \):
\[ i(t) = 10 \sin(\omega t + \phi) \]
由于是正弦函数,我们需要将其转换为余弦形式,即
\[ \sin(x) = \cos(x - \frac{\pi}{2}) \]
所以:
\[ i(t) = 10 \cos(100\pi t + 40^\circ - \frac{\pi}{2}) \]
\[ \omega = 100\pi \]
\[ \phi = 40^\circ - \frac{\pi}{2} \]
然后我们比较两个函数的相位项:
\[ \phi_u = \frac{\pi}{3} \]
\[ \phi_i = 40^\circ - \frac{\pi}{2} \]
将角度转换为弧度:
\[ 40^\circ = \frac{\pi}{450} \times 40 = \frac{2\pi}{9} \]
\[ \frac{\pi}{2} = \frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2} \]
\[ \phi_i = \frac{2\pi}{9} - \frac{\pi}{2} = \frac{2\pi - 4.5\pi}{9} = -\frac{2.5\pi}{9} = -\frac{5\pi}{18} \]
接下来,我们求相位差 \( \Delta \phi \):
\[ \Delta \phi = \phi_u - \phi_i = \frac{\pi}{3} + \frac{5\pi}{18} \]
将上述两个分数相加:
\[ \Delta \phi = \frac{6\pi + 5\pi}{18} = \frac{11\pi}{18} \]
所以相位差为 \( \frac{11\pi}{18} \) 弧度,或者转换为度:
\[ \Delta \phi = \frac{11\pi}{18} \times \frac{180}{\pi} = 110^\circ \]
因此,相位差为 \( 110^\circ \)。
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