电工学试题库及答案.docx
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电工学试题库及答案
第1章直流电路习题参考答案
一、填空题:
1.任何一个完整的电路都必须有个基本部分组成。
具有单一电磁特性的电路元件称为理想电路元件,由它们组成的电路称为电路模型。
电路的作用是对电能进行传输、分配和转换;对电信号进行传递、存储和处理。
2.反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是元件;反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是电感元件;反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是电容元件,它们都是无源二端元件。
3.电路有、和三种工作状态。
当电路中电流、端电压U=0时,此种状态称作短路,这种情况下电源产生的功率全部消耗在(错)
2.电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。
(错)
3.电压是产生电流的根本原因。
因此电路中有电压必有电流。
(错)
4.绝缘体两端的电压无论再高,都不可能通过电流。
(错)
三、选择题:
(每小题2分,共30分)
1.当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时,即为假设该元件(A)功率;当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时,即为假设该元件(B)功率。
A、吸收;B、发出。
2.一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指(C)
A、负载电阻增大;B、负载电阻减小;C、电源输出的电流增大。
3.当电流源开路时,该电流源B、2.5mA;C、250mA。
四、计算题
1.1已知电路如题1.1所示,试计算a、b两端的电阻。
解:
(1)在求解电阻网络的等效电阻时,应先将电路化简并转化为常规的直流电路。
该电路可等效化为:
(b)先将电路图化简,并转化为常规直流电路。
就本题而言,仔细分析发现25Ω和5Ω电阻被短路,则原图可化为
:
1.2根据基尔霍夫定律,求图1.2所示电路中的电流I1和I2;
解:
本题所涉及的基本定律就是基尔霍夫电流定律。
基尔霍夫电流定律对电路中的任意结点适用,对电路中的任何封闭面也适用。
本题就是KCL对封闭面的应用。
对于节点a有:
I1+2-7=0
对封闭面有:
I1+I2+2=0
解得:
I1=7-2=5(A),I2=-5-2=-7(A)
1.3有一盏“220V60W”的电灯接到。
(1)试求电灯的电阻;
(2)当接到220V电压下工作时的电流;(3)如果每晚用三小时,问一个月(按30天计算)用多少电?
解:
由题意:
2①根据R=U/P得:
22电灯电阻R=U/P=220/60=807(Ω)
②根据I=U/R或P=UI得:
I=P/U=60/220=0.273(A)
③由W=PT得
W=60×60×60×3×30
2=1.944×10(J)
在实际生活中,电量常以“度”为单位,即“千瓦时”。
对60W的电灯,每天使用3小时,一个月(30天)的用电量为:
W=60/1000×3×30=5.4(KWH)
1.4根据基尔霍夫定律求图1.3图所示电路中的电压U1、U2和U3。
解:
根据基尔霍夫电压定律,沿任意回路绕行一周,回路中各元件上电压的代数和等于零。
则对abcka回路:
2-U2-2=0
U2=0
对cdpkc回路:
-4-U1+U2=0
U1=-4(V)
对eghce回路:
-U3-10+5+U2=0
U3=-5(V)
1.5已知电路如图1.4所示,其中E1=15V,E2=65V,R1=5Ω,R2=R3=10Ω。
试用支路电流法求R1、R2和R3三个电阻上的电压。
解:
在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,选取绕行方向。
应用KCL和KVL列方程如下
I1I2I30
I1R1I3R3E1
I2R2I3R3E2
代入已知数据得
I1I2I30
5I110I315
10I210I365
解方程可得
I1=-7/4(A),I2=33/8(A),I3=19/8(A)。
三个电阻上的电压电流方向选取一至,则三个电阻上的电压分别为:
754U1=I1R1=-=-35/4(V)
33108U2=I2R2==165/4(V)
1910U3=I3R3=8=38/4(V)
1.6试用支路电流法,求图1.5所示电路中的电流I1、I2、I3、I4和I5。
(只列方程不求解)
解:
在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,三回路均选取顺时针绕行方向。
应用KCL和KVL列方程如下
I1I2I30
I2I4I50
5I1I3R1E1
I2R2I5R3I3R10
I5R315I4E2如给定参数,代入已知,联立方程求解即可得到各支路电流。
1.7试用支路电流法,求图1.6电路中的电流I3。
解:
此图中有3支路,2节点,但有一支路为已知,所以只需列两个方程即可。
外回路选取顺时针绕行方向。
应用KCL和KVL列方程如下
I1I2I30
6I112I324I2=5(A)所以:
I1=-2(A),I3=3(A)
1.8应用等效电源的变换,化简图1.7所示的各电路。
解:
1.9试用电源等效变换的方法,求图1.8所示电路中的电流I。
解:
利用电源等效变换解题过程如下:
13由分流公式可得:
I=542.86(A)
1.10试计算题1.9图中的电流I。
解:
由于题目中没有要求解题方法,所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行求解,下面用戴维南定理求解。
(1)先计算开路电压,并将电流源化成电压源,如下图。
I1262363(A)
UOC=-2+12-6×2/3=6(V)
(2)再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
Rab3611436(Ω)
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
I6142(A)
1.11已知电路如图1.10所示。
试应用叠加原理计算支路电流I和电流源的电压U。
解:
(1)先计算18V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
18621(A)
U166(V)I
(2)再计算6A电流源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
16221(A)
36U6221636(V)I
(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
III624(A)
UUU61622(V)
1.12电路图1.11所示,试应用叠加原理,求电路中的电流I1、I2及36Ω电阻消耗的电功率P。
解:
(1)先计算90V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
I19090612361561236(A)
366I24.51236(A)
126I31.51236(A)
(2)再计算60V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
603.563612636(A)
36I13.53636(A)
63.5I30.5636(A)I2
(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
I1633(A)I1I1
I3.531(A)I2I2
I1.50.52(A)I3I3
(4)36Ω电阻消耗的电功率为
2PI3R32236144(W)
1.13电路如图1.8所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I
解:
(1)先计算开路电压,并将12A、6Ω电流源化成电压源,如下图。
由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。
由KCL和KVL得:
解得:
I1=8/9(A),I2=4/9(A),I3=-4/3(A)I1I2I303I16I2121206I24I31248
420UOC42I342()33(V)
(2)再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
Rab(3642)2363(Ω)
∥
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
20
20I32.864713(A)
1.14电路如图1.12所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I。
解:
(1)先计算开路电压,并将3A、6Ω电流源化成电压源,如下图。
由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支
路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。
由KCL和KVL得:
解得:
I1=4/3(A),I2=-1/2(A),I3=5/6(A)I1I2I306I14I2188104I212I38
1UOC4I24()22(V)
(2)再求等效电阻Rab
将恒压源除去,得电路如图。
Rab=4∥6∥12=2(Ω)
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
I20.423(A)
1.15电路如图1.11所示,试应用戴维南定理,求图中的电压U。
解:
(1)先计算开路电压,如下图。
UOC=-1×16+1=-15(V)
(2)再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
Rab=1(Ω)
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
I15153145(A)
U=4I=4×(3)=-12(V)
1.16电路如图1.11所示,如果I3=1A,试应用戴维南定理,求图中的电阻R3。
解:
(1)先计算开路电压,如下图。
I1I2
UOC90
6056123(A)5906I1906803(V)
(2)再求等效电阻RAB
将恒压源除去,得电路如图。
Rab61246121(Ω)
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
801
当I3=1A时,则R34
所以R3=80-4=76(Ω)
1.17电路如图1.14所示,已知15欧电阻的电压降为30V,极性如图1.14所示。
试计算电路中R的大小和B点的电位。
解:
设R电阻上的电压和电流如图所示。
由KCL可知
I2=2+5=7(A),I=I2-2-3=2(A),(A)
由KVL得,(绕行方向选顺时针方向)
U-100+30+5I2=0
U=100-30-35=35(V)
RU3517.5I2(Ω)
1.18试计算图1.15中的A点的电位:
(1)开关S打开;
(2)开关S闭合。
解:
(1)当开关S打开时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(a)所示。
由KVL得
(3+3.9+20)×I=12+12
I=0.892(mA)
UA=-20I+12=-5.84(V)
(2)当开关S闭合时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(b)所示。
由KVL得
(3.9+20)×I=12
I=0.502(mA)
UA=-20I+12=1.96(V)
第二章正弦交流电路习题参考答案
一、填空题:
1.表征正弦交流电振荡幅度的量是它的;表征正弦交流电随时间变化快慢程度的量是角频率ω;表征正弦交流电起始位置时的量称为它的初相。
三者称为正弦量的三要素。
2.
由上述三个关系式可得,电阻元件为即时元件;电
感和电容元件为动态元件。
3.在RLC串联电路中,已知电流为5A,电阻为30Ω,感抗为40Ω,容抗为80Ω,那么电路的阻抗为50Ω,该电路为容性电路。
电路中吸收的有功功率为450W,吸收的无功功率又为600var。
二、判断题:
1.正弦量的三要素是指最大值、角频率和相位。
(错)
2.电感元件的正弦交流电路中,消耗的有功功率等于零。
(对)
3.因为正弦量可以用相量来表示,所以说相量就是正弦量。
(错)
4.电压三角形是相量图,阻抗三角形也是相量图。
(错)
5.正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。
(错)
6.一个实际的电感线圈,在任何情况下呈现的电特性都是感性。
(错)
7.串接在正弦交流电路中的功率表,测量的是交流电路的有功功率。
(错)
8.正弦交流电路的频率越高,阻抗越大;频率越低,阻抗越小。
(错)
三、选择题:
1.某正弦电压有效值为380V,频率为50Hz,计时始数值等于380V,其瞬
时值表达式为(B)
A、u380sin314tV;B、u537sin(314t45)V;C、u380sin(314t90)V。
2.一个电热器,接在10V的直流电源上,产生的功率为P。
把它改接在正弦交流电源上,使其产生的功率为P/2,则正弦交流电源电压的最大值为(D)
A、7.07V;B、5V;C、14V;D、10V。
3.提高供电电路的功率因数,下列说法正确的是(D)
A、减少了用电设备中无用的无功功率;B、减少了用电设备的有功功率,提高了电源设备的容量;C、可以节省电能;D、可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗。
4.已知i110sin(314t90)A,i210sin(628t30)A,则(C)
A、i1超前i260°;B、i1滞后i260°;C、相位差无法判断。
5.电容元件的正弦交流电路中,电压有效值不变,频率增大时,电路中电流将(A)
A、增大;B、减小;C、不变。
6.在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为(B)
A、28V;B、20V;C、2V。
7.RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到2f0时,电路性质呈(B)
A、电阻性;B、电感性;C、电容性。
8.正弦交流电路的视在功率是表征该电路的(A)
A、电压有效值与电流有效值乘积;B、平均功率;C、瞬时功率最大值。
四、计算题
2.1把下列正弦量的时间函数用相量表示:
(1)u=102sin314t伏
(2)i=-5sin(314t-60º)安
=10/0º(V)
(2)Im=-5/-60º=5/180º-60º=5/120º(A)解:
(1)U
2.2已知工频正弦电压uab的最大值为311V,初相位为-60°,其有效值为多少?
写出其瞬时值表达式;当t=0.0025S时,Uab的值为多少?
解:
∵Uabm
∴有效值2UabUab11311220Uabm22(V)
t60(V)瞬时值表达式为uab311sin314
0.0025311sin()80.5Uab311sin100312当t=0.0025S时,(V)
2.3用下列各式表示RC串联电路中的电压、电流,哪些是对的,哪些是错的?
uUUU
(1)i=Z
(2)I=RXC(3)I=RjC(4)I=Z
UUU=U=-jC(8)I=jCC(7)IR+(5)U=UR+UC(6)U
解:
在R、C串联电路中,总阻抗ZRjXCRj1
c
所以
(1)、
(2)、(3)、(5)、(7)、(8)均是错的,(4)、(6)是对的。
2.4图2.1中,U1=40V,U2=30V,i=10sin314tA,则U为多少?
并写出其瞬时值表达式。
º解:
由电路图可知,电压u1与电流i同方向,而电压u2超前电流i90,所以
2U12U230240250(V)UI2IRZR2XCZUR而UjIXC222UUURCUURUC
arctan
∵电压u超前电流i的电度角U23arctan36.9U14∴u2sin(31.4t36.9)(V)
2.5图2.2所示电路中,已知u=100sin(314t+30º)伏,i=22.36sin(314t+19.7º)安,i2=10sin(314t+83.13º)安,试求:
i1、Z1、Z2并说明Z1、Z2的性质,绘出相量图。
解:
由题知,Im22.(A)I2m(A)Um(V)
所以I1mImI2m20/6.87(A)
t6.87(A)即i120sin314
U100/30mZ1I1m2∵(Ω)
UmZ2I2m(Ω)
∴Z1为感性负载,Z2为容性负载。
2.6图2.3所示电路中,XC=XL=R,并已知电流表A1的读数为3A,试问A2和A3的读数为多少?
0解:
由图可以看出,电容与电感并联连接,由于电容电流落后两端电压90,而电感电
0流超前两端电压90,因为XC=XL,所以通过电容的电流与通过电感的电流大小相等,方向相
反,故而电流表A2的读数为0A。
由上分析可知,电压u的有效值为3R,故电感两端电压亦为3R。
因为XL=R,所以电流表A3的读数为3A。
2.7有一R、L、C串联的交流电路,已知R=XL=XC=10Ω,I=1A,试求电压U、UR、UL、UC和电路总阻抗
UL
UCZ。
解:
URRI10110(V)jXLI10110(V)jXCI10110(V)
∵ZRjXLjXCR10(Ω)∴(V)
2.8电路如图2.4所示,已知ω=2rad/s,求电路的总阻抗Zab。
解:
∵ω=2rad/s
∴XLL2(Ω)
∴UZI10110XC12ωC(Ω)
Zab2jXL2//jXC22jj4j4(2j2)22j3j2j2(2j2)(2j2)(Ω
)
2.9电路如图2.5所示,已知R=20Ω,IR=10/0ºA,XL=10Ω,U1的有效值为200V,
求XC。
解:
由题意可知:
U2ICjXCXC(A)U2RI2(V)
IIILCRXC∴(A)jXIj10(200/9010/0)2000/180100/90ULLLXCXC(V)UU2002000j100U1L2XCXC(V)又因U1=200
则得:
XC=5.36(Ω),或XC=74.6(Ω)
2.10图2.6所示电路中,uS=10sin314tV,R1=2Ω,R2=1Ω,L=637mH,C=637μF,求电流i1,i2和电压uc。
解:
ω=314rad/s200022000)100220020021002XCXC故有20002000200173.2XC200173.2XC200(200
XLL314637200(Ω)
115XCωC314637106(Ω)
Z1(R2jXL)(jXC)1000j5j5.13R2jXLjXC1j195(Ω)
ZR1Z12j5.13(Ω)
UI1mSm1.Z2j5.13(A)
IZ1.(j5.13)9.UCm1m1(V)
U9.32/21.3I2mCm1.jXCj5(A)
则i1=1.816sin(314t+68.7°)(A)
i2=1.86sin(314t+68.7°)(A)
uc=9.32sin(314t-21.3°)(V)
2.11图2.7所示电路中,已知电源电压U=12V,ω=2000rad/s,求电流I、I1。
解:
当ω=2000rad/时s
XLL20000.51031(Ω)
XC
112ωC2000250106(Ω)Z1R2(jXC)j41jR2jXC2j2(Ω)
ZR1jXLZ11j1j2(Ω)
IU12
6Z2(A)
UC8.494.29R22(A)
UCIZ168.49(V)I1
2.12图2.8所示电路中,已知R1=40Ω,XL=30Ω,R2=60Ω,Xc=60Ω,接至220V的电源上.试求各支路电流及总的有功功率、无功功率和功率因数。
解:
设U(V).
U4.4/36.9j40j30R1XL则(A)UI22.j60j60R2XC同理(A)
II4.42.5.II1∵12(A)
∴PUIcos2205.41cos8.611.18(KW)
QUIsin2205.41sin8.61178.2(Var)
coscos[0(8.61)]0.99
2.13图2.9所示电路中,求:
(1)AB间的等效阻抗ZAB;
(2)电压相量UAF和UDF;(3)整个电路的有功功率和无功功率。
6(6j8j8)3j466j8j8解:
UI2ZAB3j4(A)
IjX2/53.1j48/36.9UZABj4AFL1(V)
IZ236UFBFB(V)
U6FBIFD1/53.16j8j86(A)
I(Rj8)1/53.1(6j8)10/180UDFFD2(V)
∴PUIcos102cos53.112(W)
QUIsin102sin53.116(Var)
2.14今有一个40W的日光灯,使用时灯管与镇流器(可近似把镇流器看作纯电感)串联在电压为220V,频率为50Hz的电源上。
已知灯管工作时属于纯电阻负载,灯管两端的电压等于110V,试求镇流器上的感抗和电感。
这时电路的功率因数等于多少?
解:
∵P=40WUR=110(V)ω=314rad/sIRIL
∴P400.36UR110(A)
222∵UURUL2221102190.5U220LUR∴(V)UL190.5529XL0.36IL∴(Ω)
529LXL1.69314(H)110cosUR0.5U220由于灯管与镇流器是串联的,所以
第3章三相交流电路习题参考答案
三、填空题:
1.对称三相负载作Y接,接在380V的三相四线制电源上。
此时负载端的相电
相电流等于倍的线电流;中线电流等于。
2.有一对称三相负载成星形联接,每相阻抗均为22Ω,功率因数为0.8,又测出负载中的电流为10A,那么三相电路的有功功率为5280W;无功功率为视在功率为假如负载为感性设备,则等效电阻是;等效电感量为(工频下
四、判断题:
1.中线的作用就是使不对称Y接负载的端电压保持对称。
(对)
2.三相电路的有功功率,在任何情况下都可以用二瓦计法进行测量。
(错)
3.三相负载作三角形联接时,总有Il3IP成立。
(错)
4.负载作星形联接时,必有线电流等于相电流。
(对)
5.三相不对称负载越接近对称,中线上通过的电流就越小
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