《电工电子技术》课本习题答案.docx
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《电工电子技术》课本习题答案
思考与习题
1-11-35图中,已知电流l=-5A,R=10QO试求电压U,并标出电压的实际方向。
■C
b)
a)
图1-35题1-1图
解:
a)U=-RI=50Vb)U=RI=-50V。
1-2在1-36图所示电路中,3个元件代表电源或负载。
电压和电流的参考方向如图所
示,通过实验测量得知:
l1=-4A,l2=4A,l3=4A,U1=140V,U2=-90V,U3=50V。
试求
(1)各电流的实际方向和各电压的实际极性。
⑵计算各元件的功率,判断哪些元件是电源?
哪些元件是负载?
(3)效验整个电路的功率是否平衡。
图1-36题1-2图
解:
(2)P仁U1l1=-560W,为电源;P2=-U2|2=360W,为负载;P3=U3|3=200W,为负载。
(3)P发出=P吸收,功率平衡。
1-3图1-37中,方框代表电源或负载。
已知U=220V,l=-1A,试问哪些方框是电源,哪
些是负载?
图1-37题1-3图
解:
a)P=UI=-220W,为电源;b)P=-UI=220W,为负载;
c)P=-UI=220W,为负载;d)P=UI=-220W,为电源。
1-4图1-38所示电路中,已知A、B段产生功率1500W,其余三段消耗功率分别为
1000W、350W、150W,若已知电流l=20A,方向如图所示。
⑴标出各段电路两端电压的极性。
(2)求出电压Uab、Ucd、Uef、Ugh的值。
⑶从⑵的计算结果中,你能看出整个电路中电压有什么规律性吗?
图1-38题1-4图
解:
(2)Uab=-75V,Ucd=50V,Uef=17.5V,Ugh=7.5V
(3)Uab+Ucd+Uef+Ugh=0.
1-5有一220V、60W的电灯,接在220V的电源上,试求通过电灯的电流和电灯在220V
电压下工作时的电阻。
如果每晚用3h,问一个月消耗电能多少?
解:
l=P/U=0.27A,R=U2/P=807Q,W=Pt=60X10-3kWX30X3h=5.4度.
1-6把额定电压110V、额定功率分别为100W和60W的两只灯泡,串联在端电压为
220V的电源上使用,这种接法会有什么后果?
它们实际消耗的功率各是多少?
如果是两个
110V、60W的灯泡,是否可以这样使用?
为什么?
解:
把额定电压110V、额定功率分别为100W和60W的两只灯泡,串联在端电压为
220V的电源上使用,将会使60W的灯泡烧毁。
60W的灯泡实际消耗的功率是93.8W,100W
的灯泡实际消耗的功率是56W。
如果是两个110V、60W的灯泡,都在额定值下工作,可以
这样使用。
1-7有一直流电源,其额定功率为150W,额定电压50V,内阻1Q,负载电阻可以调节。
试求:
(1)额定状态下的电流及额定负载。
(2)开路状态下的电源端电压。
(3)电源短路状态下的短路电流。
解:
(1)In=150/50=3A,Rn=50/3-1=15.67Q
(2)Uoc=50V(3)Is=50A
1-8图1-39所示电路可以用来测试电源的电动势和内阻。
已知
Ri=2Q,R2=4.5Q。
当
E和Rs。
图1-39题1-8图
只有开关Si闭合时,安培表读数为2A;当只有S2闭合时,安培表读数为1A。
试求电源的
解:
由E/(Rs+R1)=2,E/(Rs+R2)=1得E=5V,Rs=0.5Q。
1-9
图1-40所示电路中,已知
E=100V,R1=2kQ,R2=8kQ。
试在
(1)R3=8kQ;
(2)R3=
8(即R3处断开);(3)R3=0(即R3处短接)三种情况下,分别求电压U2和电流|2、|3。
图1-40题1-9图
解:
(1)I1=E/(R1+R2//R3)=16.7mA,U2=11(R2//R3)=66.7V,|2=|3=|1/2=8.35mA;
(2)I1=E/(R1+R2)=10mA,U2=I1R2=80V,I2=I1=10mA,I3=0A;
(3)|2=0A,U2=0V,|3=|1=E/R1=50mA。
1-10试等效简化图1-41所示网络。
图1-41题1-10图
解:
将3A电流源变为电压源与3V电压源串联得到12V电压串6Q电阻,再将其变为2A电流源并6Q电阻与2A电流源并联,得到4A电流源并6Q电阻①,将6V电压串3Q电阻变为2A电流源并3Q电阻②
并联①②得ls=6A,R=2Q,电路如图所示:
图1-42题1-11图
1-11求1-42图中的电流I。
解:
将6V电压源变为电流源与6A电流源并联,得到9A电流源并1Q电阻,再将其变
为9V电压串1Q电阻,与2A电流源变为的4V电压串2Q电阻串联,即
1=(9-4)心+2+7)=0.5A
1-12图1-43所示电路中,试求:
(1)开关S断开时A点的电位。
(2)开关S闭合时A点的电位。
⑶开关S闭合时A、B两点电压Uab。
图1-43题1-12图
解:
(1)1=(7+8)/(3+1+1)=3mA,Ua=8-IR3=5V
(2)开关S闭合时B点的电位为
6V,I=(8-6)/(1+1)=1mA
Ua=8-IR3=7V
(3)Uab=7-6=1V
1-13指出图1-44所示电路中A、B、C点的电位
2kQ[
C
A
图1-44题1-13图
a)
6V
4kQ
2kQ
C
d)
6V
-6V
解:
(a)Uc=0V,Ua=6V,Ub=3V
(b)Ub=0V,Ua=4V,Uc=-2V
(c)Uc=0V,Ua=12V,Ub=8V
(d)Ua=6V,Ub=-2V,Uc=-6V
1-14图1-45所示电路中,已知Us=16V,Is=2A,Ri=12Q,R2=1Q。
求开关S断开时
开关两端的电压U和开关S闭合时通过开关的电流I。
图1-45题1-14图
解:
开关断开R2=1Q电阻上流过的电流即电流源电流2A,开关两端电压U为电压源电
压与R2两端电压之和U=16-2X仁14V,
开关闭合,R2=1Q电阻上流过的电流I2=Us/R2=16A,I=I2-Is=14A
1-15在1-46图中,已知Ii=0.1A,I2=3A,l5=9.6A,试求电流丨3、I4和16。
解:
|3=Il+|2=3.1A,|4=|5-|3=6.5A,I6=I4+I2=9.5A
1-16求1-47图中的电流I。
——[
l
_6V「
-12V厂
J
J1Q[
]|1Q-
5Q
2Q
5Q
图1-47习题1-16图
解:
l=OA
1-17
在图1-48中,已知U1=3V,R1=10Q,R2=5Q,
R3=4Q,其他各电流如图所示。
试
求电路中电流lx和电压U。
图1-48题1-17图
解:
h+2+4=0,l1=-6A,
|2=|1+4=-2A,
lx+|2=5A,lx=7A,
U=-U1+l1R1+I2R2=-73V
1-18求1-49图中各电流源上的电压。
CD
2Q
5
4Q
U42A
图1-49题1-18图
解:
各支路电流参考方向如图所示:
l1=-2A,l2=3A,l3=7A,l4=-2A,l5=-5A
U1=10l什5l2=-5V,U2=10l什2l5-5l3=-65V,U3=5l3-4l4=43V,U4=-512+215-4l4=-17V
思考与习题
2-1
求图2-19所示电路
A
B
A、B两端的等效电阻。
b)
c)
e)
f)
图2-19题2-1图
2-1解:
a)Rab=[(6〃6)+7]//10=5Q
b)Rab=[(4//4+1)//6+(2//2)]〃3=1.5Q
c)Rab=[(R1〃R2)+R3]//R4〃R5=0.75Q
d)Rab=4//6=2.4Q
e)Rab=[(8//8)+4]//12+(20//5)=8.8Q
f)Rab=(24//24)+(12//12)=18Q
2-2试求图2-20所示电路5Q电阻上的电压U。
3a]㊀
r|2Q
」2Q
图2-20题2-2图
4
并联分流:
li=—
84
3=1A,U=5I1=5V
2-3在图2-21中,
Ri=R2=R3=R4=30Q,R5=60Q,试求开关S断开和闭合时A和B
之间的等效电阻。
图2-21题2-3图
解:
S断开,Rab=(Ri+R2)〃(R3+R4)//R5=20Q
S闭合,Rab=(R1//R3+R2//R4)〃R5=20Q
2-4电路如图2-22所示,已知外加电压U为200V,电路总消耗功率为400W,求R
及各支路电流。
图2-22题2-4图
解:
电路如图2-22所示:
P5050//50
l=U2A,l1=25(5050//50)
I=1.5A,|2=|-|1=0.5A,l3=|4=I2/2=0.25A
Rg=280Q,满标值电流Ig=0.6mA。
R=(U-25I1)/1=81.25Q
2-5图2-23为万用表的直流毫安挡电路。
表头内阻
要使其量程扩大为1mA、10mA、100mA,试求分流电阻R1、R2及R3。
R1R2R3
_□—r-cn—
\100mA10mAJ1mA
解:
(Ri+R2+R3)0.4=280X0.6(Ri+R2)(10-0.6)=(280+R3)x0.6(280+R2+R3)0.6=(100-0.6)R1
联立解得Ri=4.2Q,R2=37.8Q,R3=378Q
2-6用支路电流法求图2-24所示电路中各支路电流。
a)
图2-24题2-6图
解:
电路如图2-24所示:
a)li=3A
|3=|1+|2=3+I2
(1)
1013+100+4012=0
(2)解得l2=-2.6A,l3=0.4A
b)电路如上图所示:
11+12=3+5=8
(1)
12+2=13+5
(2)
412+213-11=0(3)解得l1=6A,l2=2A,l3=-1A
2-7列写出图2-25中各电路用支路电流法求解时所需要的独立方程。
U
图2-25题2-7图
I1
l3
解:
电路如图2-25所示:
a)I3+14+15=0
I1=l4+I6
R1I1+R4I4-R3|3-Usi+US3=0
-US3+R3|3-R5I5+R2I2+US2=0
R6I6+R5I5-R4I4=0
b)I2=|6+|5
I1=l2+l3
|4=|3+|5
R1I1+R2I2-Usi=0
R3|3+R4|4-US2-R6|6-R2|2=0
2-8用叠加原理求图2-26所示电路的电压U。
60Q
图2-26题2-8图
解:
两个电源单独作用时的电路如图所示:
60V单独作用时:
l=60/(3//60+40)=1.4A
27V单独作用时:
l=27/(40//60+3)=1A,
U=U/+U//=1V
,U/=(3//60)I=4V
U〃=-3I=-3V
2-9用叠加原理求图2-27所示电路的电流13。
已知Usi=9V,Us2=-9V,Is=9A,Ri=R2=
R3=1Qo
US2
OUS1训R3
R1
-Q
Ri
Us
解:
电源单独作用时的电路如图所示:
I=Usi/(Ri+R2//R3)=6A‘IkI/2=3Al〃=Us2/(R2+Ri//R3)=-6A,l3//=l〃/2=-3Al3///=3A
l3=l3/+l3//+l3///=3A
2-10用叠加原理求图2-28所示电路中电流I。
已知Us=9V,ls=2A,Ri=3Q,R2=3Q,
R3=i.5Q,R4=6Q,R5=5Q。
解:
电源单独作用时的电路如图所示:
li=Us/[(Ri+R4)//(R2+R3)]=3A
l/=li(Ri+R4)/(Ri+R4+R2+R3)=2A
l//=lsR2/(R2+R3)=i.33A
l=l/+l//=3.33A
2-ii用叠加原理和戴维南定律求图2-29中流经电阻R3的电流13。
已知U=IOV,ls=iA,
Ri=i0Q,R2=5Q,R3=8Q,R4=i2Q,R5=iQ。
U
解:
叠加原理电源单独作用时的电路如图所示:
I3/=U/(R4+R3)]=0.5A,I3〃=IsR4/(R4+R3)=0.6A
I3=I3/+I3〃=1.1A
戴维南定律求解:
Udc=U+R4|s=22V,FO=R4=12Q,I3=22心2+8)=1.1A
2-12求图2-30所示各电路的戴维南等效电路。
C)
d)
题2-12图
图2-30
解:
a)Uoc=110+10=20V,Ro=10Q
b)
l=-(30+10-24)/(6+6)=-4/3A
UOc=30+6I+10=32V,Ro=6//6=3Q
c)Uoc=10/(2+4)X4=6.7V,Rd=6+(2//4)=7.33Q
UOc=3X2+4X1+2X仁12V,Rd=2+1+2=5Q
2-13用戴维南定律求图2-31中电阻10Q上的电流I。
10Q
图2-31题2-13图
解:
-15+13+(1+1)11=0,I1=1A
4-(1+1)I2=0,I2=2A
Ubc+1XI2-1XI1-13=0,Uoc=12V,Ro=(1//1)+(1//1)=1Q
I=12/(1+10)=1.1A
2-14用戴维南定律求图2-32中电阻20Q上的电流I。
1A
图2-32题2-14图
li=0.75A
解:
(2+8+5+5)Ii+2-10+5-12=0,
o=[(3//6)+8)]//(5+5)=5
UOc=-10+5+(5+5)l1=2.5V,R
2V
12VI1
2Q
工
Uoc|
5V
口5Q
5Q
10V
3Q
Ro
20Q
I=2.5/(5+20)=0.1A
思考与习题
3.1在选定的参考方向下,已知两正弦量的解析式为u=200sin(1000t+200)V,i=-5sin
(314t+30
)°A,试求两个正弦量的三要素。
解:
Um=200V,
1000rad/s,
u200
|m=5A,
314rad/s,=30
i
3.2
u1200sin(t
解:
t
t
(c)
(d)
图
题3.3图
3-27
解:
a)10,
2,正交;
b)
同相;
c)12
〒,反相;
d)1
0,
3
~^,i1超前
3
i2
4;
已知选定参考方向下正弦量的波形图如图3-26所示,试写出正弦量的解析式。
3.4已知:
u220、.2sin(t235)V,i1O._2sin(t45)A,求u和i的初相及
两者间的相位关系。
解:
u
125,i
45。
45,电流超前电压170°
3.5写出下列各正弦量对应的向量,并绘出向量图。
(1)比
220、.2sin(t
100)V
⑵氏
110.2sin(t
240)V
⑶h
10.2cos(t
30)A
(4)i2
14.14sin(t
90)A
?
解:
U1
220100V
?
U2110120V
?
111030A
?
121090A
3.6
一电阻R接到f-50Hz,U10060V的电源上,接受的功率为
200W。
求
(
1)电阻值R。
?
(2)电流Ir。
(3)作电流、电压向量图。
解:
?
R-U2/p-50Q,Ir2060A
3.7
已知ul220.2sin(1000t30)V,L-0.1H。
试求Xl和]l
并绘出电压、电流
向量图。
解:
Xl-3L-100Q
Ul
?
jXLl,Il2.260A
3.8
一电容C-31.8卩F,外加电压为u1002sin(314t60)V,
在电压和电流为关
?
联参考方向时,求Xc、I、ic
Qc,并作出相量图。
解:
Xc
11
=100Q,
C2fC
UcjXcl,I130A
ic、2sin(314t30)A,Qc10V.A
3.9图3-28所示并联电路中,Ri=50Q,R2=40Q,R3=80Q,L=52.9mH,C=24卩,接到
电压为u102sin200tV的电源上,试求各支路电流I1、2、3。
HU
R..心
图3-28题3.9图
解:
U100V,Z1R150
Z2R2jL40j10.5841.3875.18,
1
Z3R3j匚80j208.323721
I1U10.20A
?
?
I2U0.2321.56A,I3U0.042967A
Z2Z3
思考与习题
4.1如图4-10所示,各相电阻相等,并由三相电源供电。
若负载Ru断开,则电流表A1
和A2的读数如何变化?
为什么?
解:
A1变为相电流是原来的
图4-10题4.2图
,A2不变。
4.2有一电源和负载都是三角形联结的对称三相电路,
已知电源相电压为220V,
负载阻
10,试求负载的相电流和线电流。
解:
Ip
UZP22a,Il3Ip223A。
4.3某带中性线的星形联结三相负载,已知各相电阻分别为Ru=Rv=Rw=11Q,
电源线
电压为380V,试分别就以下三种情况求各个相电流及中性线电流:
电路正常工作时。
(2)
U相负载断开。
(3)
U相负载断开,中性线也断开。
解:
(1)
UpU3
220V,
Ip#
20A,
In=0A;
(2)Ipu
0A,I
Up
pVrV
20A,Ipw告
Rw
20a,In=203A;
(3)Ipu
0A,I
PVIPW
山17.3A,
RvRw
In=0A。
两根相线之间的电压
4.4发电机的三相对称绕组作星形联结,设其中U、V
u220sin(t30)V,试写出所有相电压和线电压的瞬时值表达式。
解:
Uu
220sin(t60)
Uuv
t180)
60)
220sin(
30)
uvw220sin(t150)
Uwu220sin(t90)
4.6图4-11所示电路中,U相负载是一个220V、100W的白炽灯,V相开路(S断开),W相负载是一个220V、60W的白炽灯,三相电源的线电压为380V。
求:
(1)各相电流和中性线电流。
(2)中性线因故障断开时,各负载两端的电压。
解:
⑴Ipu=100/220=0.4545A,Ipw=60/220=0.2727A,In=0.4A,
(2)Upu=380XRu/(Ru+Rw)142.5V,Upw=380-Upu=237.5V
4.7如图4-12所示,三相对称电源的线电压为380V,频率为50Hz,R=Xl=Xc=10Q,
试求各相电流、中性线电流和三相功率。
解:
UpU220V,|puURP22A,IpvX处,Ipw土22A,
InluIvIw=22/0o+22/150O+22/-150o,In=16A
PPrUPlpu4840W。
4.8一台三相电动机的定子绕组作星形联结,接在线电压为380V的三相电源上,功率
因数为0.8,消耗的功率为10kW,电源频率为50Hz,求:
(1)每相定子绕组中的电流。
(2)
每相的等效电阻和等效感抗。
(3)电动机的无功功率Q。
解:
Ip
Il
3ULCos
19A,
型11.58
19
(1)
又由
Cos
0.8,得到
36.87,
zarcta门首36.87
由
(1)、
(2)解方程得到R9.3,Xl
6.97
UL380V
对称三相电压上,若每相阻抗Z(8
j6),试求此电动机工作时的相电流Ip、线电流
Il
Q.3ULILsin,Q7.5Kvar
4.9三相异步电动机的三个阻抗相同的绕组连接成三角形,接在线电压
和三相电功率P。
解:
Z826210屮
UL
Ip38A
Ip
Il
3ULILCos(a
26.1KW
4.10
Il
17.3A,
三相功率P
9.12kW,求每相负载的电阻和感抗。
解:
Cos
Up
Ip
Ul
Il
<3
380
10
38R2X2
(1)
3Ul|l
0.8
37,
对称三相电源,线电压380V,对称三相感性负载作三角形联结,若测得线电流
arctanX37R
由
(1)、
(2)解得R30.4
XL22.8
思考与习题
5.4试判断图5-20中二极管的工作状态。
cb———
()6VO
+
10V
b)
a)
图5-20题5.4电路
解:
a)二极管阳极电压10V,阴极电压6V,阳极电压大于阴极电压,二极管导通。
b)设二极管阳极接地(电压为0V),由图可知,二极管阴极电压大于0V,阴极电压大
于阳极电压,二极管截止。
5.5试判断图5-21所示电路中二极管是导通还是截止?
并求出AO两端电压Uao。
解:
设O点为参考点。
断开二极管,则二极管阳极电压一4V,阴极电压一10V,阳极电
压大
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