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电工与电子技术第二版陶桓齐课后习题答案.doc

上传人:weiwoduzun 文档编号:2628959 上传时间:2018-09-24 格式:DOC 页数:15 大小:5.23MB
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1、第 1 章 电路的基本概念与定律 练习题解答(6)1-3 一只额定电压为 ,功率为 100W 的白炽灯,在额定状态下工作时的电阻和电流各为多V20少? 解:根据功率表达式UIRP2L则此时流过白炽灯的电流和白炽灯中的电阻分别为A45.01I8.22L1-5 某一直流电源,其输出额定功率 PN = 200W,额定电压 UN = 50V,内阻 R0 = 0.5,负载电阻R 可以调节,其电路如图 1-15 所示。试求:(1)额定工作状态下的电流及负载电阻;(2)开路状态下的电源端电压;(3)电源短路状态下的电流。 解:(1)电路如解题图 3 所示,当 S 闭合时,根据额定功率表达式NIUP则A450

2、2又根据额定电压表达式NIR那么5.1240IU(2)根据全电路欧姆定律和开路状态下电源端电压等于电动势电压,所以V524.0IEN00 (3)电源电路短路时负载电阻为零,则短路电流为 A145.2RI0S1-7 在题图 1-7 中,五个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如图中所示,通过实验测量得知 V30U8060914A1I6II532(1)试标出各电流的实际方向和电压的实际极性;(2)判断那些元件是电源?那些是负载?(3)计算各元件的功率,电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡?IE0RL解题图 3S1 234 5题图 1 - 7 IIIUU12345IIIU解题图 4解:(1)各

3、元件电流的实际方向和各元件电压的实际极性如解题图 4 所示。(2)根据 U 和 I 的实际方向来判定,当 U 和 I 的实际方向相反时即为电源(注意,U 的实际方向指的是电位降落的方向,即从正极指向负极) ,否则为负载。据此,元件 1 和元件2 为电源,其余的全为负载。(3)根据解题图 4 计算各元件的功率分别为W5601IP1 492260U338I1425根据功率平衡的关系,带有负号的功率之和应和带有正号的功率之和相等,即得1060上式表明电源发出的功率和负载取用的功率是平衡的,注意,此法也是验证解题结果正确与否的方法之一。1-8 试求题图 1-8 所示电路中 A 点、B 点和 C 点的电

4、位。20VV511CD题图 1 - 8 20V51ABCD解题图 5I解:参照解题图 5 可知,四个电阻上的电压降均由电流 I 所产生,电流的参考方向如图所示,其大小为A5.06320I根据某点的电位即该点与参考点之间的电压,令参考点 VD = 0 , 则电位 VA、V B 和 VC 分别为45.1IVDA 3I2IB02C1-9 试求题图 1-9 所示电路中 A 点的电位。12V364题图 1 - 9 A12V3V64I解题图 6解:参照解题图 6,该电路图上半部分的电路为一闭合电路,可产生电流 I,因此在 1 和 2电阻上均产生电压降;而电路图下半部分的电路不闭合,故 4 电阻上无电压降。

5、那么,该电路中的电流和电位 VA 分别为, A123I V56I23I1VA1-12 计算题图 1-12 所示两电路中 a、b 间的等效电阻 。abR题图 1-12)a( )b(题图 1 - 1 2 446354abab333222解:图(a)4634/(6/3)/4/(2)/42abR注:上式中的符号“/”表示电阻并联,符号“” 表示电阻串联,在计算串、并联等效电阻时应遵循先并联、后串联、括号运算优先的原则。图(b)2/(3/)2/1ab 第 2 章 电路的分析方法 练习题解答(8)2-2 试用电压源与电流源等效变换的方法计算题图 2-2 中 3 电阻中的电流 I 。abcdef2453A6

6、V0I题图 2 - 2 abcdef2453A6V0I解题图 1 2 ( a )cdef2453V0I解题图 1 2 ( b )cdef453V20I解题图 1 2 ( c )4cdef453I解题图 1 2 ( d )4A35cdef2453I解题图 1 2 ( e )A2def453I解题图 1 2 ( f )Vef453I解题图 1 2 ( g )Vef453I解题图 1 2 ( h )Af8I解题图 1 2 ( i )A8I解题图 1 2 ( j )V解:根据题目的要求,应用两种电源的等效变换法,将题图 2-2 所示电路按照解题图 12 所示的变换顺序,最后化简为解题图 12(j)所示

7、的电路,电流 I 为A2.08I注意:(1) 一般情况下,与理想电流源串联的电阻可视为短路、而与理想电压源并联的电阻可视为开路。故题图 2-2 所示电路最左边支路中的 2 电阻可视为 0;(2)在变换过程中,一定要保留待求电流 I 的支路不被变换掉;(3)根据电路的结构,应按照 a-b、c-d、e-f 的顺序化简,比较合理。2-4 试用电压源与电流源等效变换的方法计算题图 2-4 中 2 电阻中的电流 I 。A21236V12abI题图 2 - 4 A21236abI解题图 1 4 ( a )A2122abI解题图 1 4 ( b )A4V22bI解题图 1 4 ( c )V8解: 28I2-

8、5 应用支路电流法计算题图 2-5 所示电路中的各支路电流。V70451263题图 2 - 5 V70451263II3解题图 1 5 a解:首先对于题图 2-5 所示电路的三条支路电流分别确定参考方向,如解题图 15 所示。然后应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律定律列出下列三个方程: 32321132 I65I6I45007解之,得1,AA2-8 电路如题图 2-8 所示,试用结点电压法计算图中电阻 RL 两端电压 U,并计算理想电流源的功率。4V1648LUA题图 2 - 8 4V168LRA解题图 1 7解:由于计算负载电阻 RL 的电压 U,与理想电流源串联的 4 电阻和与理想电压

9、源并联的 8电阻的存在与否无关,因此,这两个电阻的作用可被忽略,如解题图 17 所示,那么V8.1246U然而,在计算理想电流源的功率时,理想电流源两端的电压值是由与之并联的外电路所确定,因此,与理想电流源串联的 4 电阻的作用就不能被忽略。此时,必须根据题图 2-8 所示电路解题才正确,理想电流源两端的电压应用电路最外围大回路计算比较方便,其功率为(12.8)4.15.2IPW2-10 应用叠加定理计算题图 2-10 所示电路中的电流 I。1050V39I题图 2 - 1 0 010V3510V9I=+解题图 1 9)a( )b(解:根据叠加定理知I依据解题图 19(a), 应用分流公式可得

10、3003011/(51/)(51/)52A 依据解题图 19(b),应用分流公式可得 99630/(0/)(0/)0I 于是 A231I2-12 电路如题图 2-12 所示,分别用戴维宁定理计算 24 电阻中的电流 I。解:应用戴维宁定理,题图 2-12 所示的电路可化为解题图 21(e)所示的等效电路。等效电源的电动势 E 可由解题图 21(a)、 (b)和(c) 所示的电路,利用叠加定理求得00U依据解题图 21(b),可求得 : V32Ucb0再依据解题图 21(c), 可求得 : 0 168于是 1632等效电源的内阻(即有源二端网络的除源内阻)R 0 可由解题图 21(d)所示的电路

11、求得。对于a、b 两端而言,两个 16 的电阻已被短接,只剩 8 电阻作用,因此8R0最后依据解题图 21(e)求出: A5.32164EI0ab816A2V3 ab816V32 ab816A2)a( )( )c(cc0U0U0U24816AV32I题图 2 - 1 2 ab816)d(0RabEI)e(24解题图 212-15 在题图 2-15 中,已知 I = 1 A , 应用戴维宁定理求电阻 R。解:应用戴维宁定理,题图 2-15 所示的电路可化为解题图 24(c)所示的等效电路。因此REI0根据题目的要求,可将上式改写成I依据解题图 24(a)所示的电路,可求得等效电源的电动势 E 为

12、V4010VUEba0 依据解题图 24(b)所示的电路,可求得等效电源的内阻 R0 为1R于是3014I0题图 2-15 题图 24(a)bA10V10RIa题图 2 - 1 5 bV10A410V10aU解题图 2 4 ( a )b10a( b )I)c(0REb2-17 电路如题图 2-17 所示,应用戴维宁定理计算图中电流 I。解:应用戴维宁定理,题图 2-17 所示的电路可化为解题 26(c)所示的电路。等效电源的电动势E依据解题图 26(a)所示的电路求得V9235UE0等效电源的内阻 R0 依据解题图 26(b)所示的电路求得,由于求解 a、b 间无源二端网络的等效电阻时两理想电

13、流源开路,因此6于是 A75.0439I0V1020A536I题图 2 - 1 7 V1020A53ab0U解题图 2 6 ( a )3ab)( I0RE)c(6第 3 章 正弦交流电路 练习题解答(8)3-3 已知电路的相量如题图 3-3 所示,其中 U=220 V, I1=10 A,I 2= A,当电压的初相位为5=0,角频率为 时,试写出它们的瞬时值表达式,并指出相位关系。题图 3-3解: V, A, A。20sinut102sin60it210sin3i超前 , 滞后 1I6U2I33-4 某电路的电流如题图 3-4 所示,已知 A, A,求电流 i128si(3)it34si(6)i

14、t的有效值。题图 3-4解:根据基尔霍夫电流定律及图可知: 。123ii又 的有效值相量分别为 ,则 23,i 28/0,4/6II18/04/6cos3ssin0si68.975I Jj21.97541.2I j A3-5 在题图 3-5 所示的各电路中,每一支条路中的电量为同频率的正弦量,图中已标的数值为正弦量的有效值,试求电流表 A0 或电压表 V0 的值数(即有效值 )。(a) (b)(c) (d)题图 3-5解:根据正弦电路中单一元件上电压与电流的关系求解:图(a)中 L、C 并联,电压同相位,所以 A0=2A;图(b)中 R、L 并联,电压同相位,所以A0= A;图(c )中 R、

15、L 串联,电流同相位,所以 V0= V;图(d)中 R、C 串联,12 12电流同相位,所以 V0=80V3-7 已知电阻炉的额定电压为 100V,功率为 1000W,串联一个电阻值为 4的线圈后,接于220V、50Hz 的交流电源上。试求线圈感抗 XL,电流 I 和线圈电压 UL。解:线圈串联连接电流相同又功率、电压额定已知 10NPIAV电炉电阻为: 110RI串联后总电阻为: 24总阻抗为: LZjX20I由阻抗三角形有22142=17LXZR10V07UI3-12 在题图 3-12 所示的移相电路中,已知电压 U1=100 mV,f=1000 Hz,C=0.01 F,当 u2 的相位比

16、 u1 超前 60时,求电阻 R 和电压 U2 的值。题图 3-12解: 串联, 设: 0i则 20UuR16u, ,cosZsin6CXZ12CXf610ta0tan0in623.40.1Cc cf3n69.23.14KU2=IR=Ucos60= R=50mVZ3-16 题图 3-16 所示电路中,已知 R=1,Z 2=-j20,Z 1= , ,求 ,30j4 10/3 AsI1I和 。2I题图 3-16解: , , 21sZI 122sZI12ZA 0/90/6/35./93.743.7j 25/81/ 1./46.7.I1250329010/ /3/7.6/.76ZUR AAA0/3.8

17、cos.in.j61/8/.81/.7 j3-23 已知电感性负载的有功功率为 200 kW,功率因数为=0.6,当电源电压为 220V, f=50 Hz。若要使功率因数提高到=0.9 时,求电容器的无功功率和电容 C 的值。解:311120sinsi.826.7var.PQS K222iin.4599169.8varK32 201ta53t. .870.1PCU0.4F3-28 有一 RLC 串联电路接于 100V、50Hz 的交流电源上, , ,当电路谐振时,4 RL6 X电容 C 为多少?品质因素 Q 为多少?此时的电流 I 为多少?解:由谐振的特性知,谐振时: LCX1153.2506

18、.46L FX4R1OUIAZ第 4 章 三相电路 练习题解答(4)4-2 有一组三相对称负载,每相电阻 R=3,感抗 XL=4,连接成星形,接到线电压为 380V 的电源上。试求相电流、线电流及有功功率。解:因负载对称且为星形连接,所以相电压 V2038UulP相(线)电流 A4320IZPlP有功功率: KW.176cosU34-6 已知三角形连接三相对称负载的总功率为 5.5KW,线电流为 19.5A,电源线电压为 380V。求每相的电阻和感抗。解:三相对称负载的总功率: cosIl得: 429.05138IPcosl负载三角形连接,所以 UP = Ul =380V0Z.79.IP co

19、sR 48.1.3cosZH4901.83.5X222L4-13 在线电压为 380V 的三相电源上,接两组电阻性 对称负载,如题图 4-13 所示,试求线路电流I。题图 4-13解:因为两组负载均为纯电阻,所以线电流 A3.9801238U10I LP4-15 三相电路中,如果负载对称,其有功功率为 P=2.4W,功率因数 cos=0.6。当电源线电压UL=380V 时,试求负载星形连接和三角形连接时的等效阻抗 ZY 和 Z的大小。解:对称负载星形连接时有,2PPYPYYU3UIcos3cos3cosZ222PP0.6.754Z对称负载星形连接时有,2LLL3Icos3cos3cosPZ22

20、20.6.754UZU当 UL=380V, 时,PL3Y6.1k;08.3kZ第 5 章 电路的暂态分析 练习题解答(4)5-11 电路如题图 5-11 所示,换路前已处于稳态。在 t = 0 时发生换路,求各元件电流的初始值;当电路达到新的稳态后,求各元件端电压的稳态值。题图 5-11解: t=0 瞬时,等效电路如题图 5-11-1 所示,t=0 +瞬时,等效电路如题图 5-11-2 所示,电感电流等效为恒流源。t= 时,等效电路如题图 5-11-3 所示。则初始值: ;1 12112(0),(0),(0)s sssL CsUIRUIRiiii;121,V,(0)sCsUIuuuuA A题图

21、 5-11-1 题图 5-11-2题图 5-11-3稳态值:t=时, ;1 112 2(),()0,()s sLC sUIRUIRiii1 121 122(),()0V,(),()s sCL sCUIRUIRuuuuA A5-14 题图 5-14 所示电路换路前已处于稳态,求 t 0 后的 ,并画出它们随时间变化C12(),()及tuti的曲线。题图 5-14 题图 5-14-12Cu11R2iSU解: 换路之前的等效电路如图 5-14-1 所示,由图可得2S1R4(0)U152VC1u=S12()32由换路定则可得: ;(0)()12C1u=(0)()3VC22u=稳态时电容相当于断路,所以

22、 ;5C对于 和 构成的支路: ;1R311RS对于 和 构成的支路: ;2 632400由三要素法可得:, 1t10t(t)=)+(0)-(e53eC11C11uu 2t50t()=)+()-(e1eC22C22uu所以 ;0t2tt=.di 50ttt).3e2di 根据 KCL 可知: 1050(t)+(t)ttC12iie5-22 题图 5-22 所示电路中, , , ,开关在 t=0 时刻合上,求零状态3RLHSI9A响应 和 。L()itut题图 5-22 题图 5-22-11SI23LuiS4.5A2解:换路之前电感没有存储能量 L(0)=A由换路定则 L()ii换路之后利用电源

23、的等效变换,可将电路等效为图 5-22-1 所示电路,由图可得时间常数 L()=4.5Ai2.5S由三要素法可得: t 2tLL(t)=+(0)-e4.5eiii2ttt1.(9du及5-24 题图 5-24 所示电路中,已知 ,用三要素法求 。C()20V-uR()ut题图 5-24SC0.2F137R解:由换路定则 C()()0V+-u换路之后 时间常数 R5.21S由三要素法 tt(t)=(0)-e20CCuut7t41R第 6 章 变压器与电动机 练习题解答(4)6-4如题图 6-4 所示,交流信号源的电动势 E=12V,内阻 R0=200,负载为扬声器,其等效电阻为 RL=8。要求

24、:(1)当 RL 折算到原边的等效内阻 200 时,求变压器的匝数比和信号源输出的功率;(2)当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率?题图 6-4IR0 RLE解:(1) , , LLKR20 520()0.18OLEPW(2) 0()0.7OLPRW6-5 有一单相变压器, 视在功率为 100 VA, 原边电压 U1=220 V, 副边电压 U2 =36 V,原边绕组匝数 N1=1000 匝。 (1)计算副边绕组 N2 匝数;(2)若副边绕组接一只额定电压为 36 伏、功率为 60W 的灯泡,计算副边和原边绕组中的电流。解:变压比 1.6302UK匝64.012K副边电流 ,原边电流

25、.7API 21.70.3AIk6-7 如题图 6-7 所示, 三个副绕组电压为 U21=3V, U22=6V, U23=9V,试问副边绕组通过任意极性串联组合后一共可以得到几种不同的电压?并给出不同的电压值。题图 6-7解:根据同一变压器线圈绕组串联的特性有:3V 、6V 、 9V、12V、15V、18V 共 6 种 6-9 一台 Y225M-4 型的三相异步电 动机,定子绕组型联结,其额定数据为:P2N=45kW,nN=1480r/min,U N=380V, N=92.3%,cos N=0.88, Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9,Tmax/T N=2.2,求:1) 额定电流 IN? 2) 额定转差率 sN? 3) 额定转矩 TN 、最大转矩 Tmax 、和起动转矩 Tst 。解:(1) 221 45084.23coscs3cos38.93l l lPI AU(2) 0.5480Ns(3) mNT2919Tmax =2.2 TN = 2.2290.4 = 638.9 Nm, TSt = 1.9 TN = 1.9290.4 = 551.8 Nm

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