電工學習題解答

1、 第1章 習題解答(部分) 有一直流電源，其額定功率PN =200 W，額定電壓UN 50 V ，內(nèi)阻只N0.5，負載電阻0可以調節(jié)，其電路如圖所示。試求：(1)額定工作狀態(tài)下的電流及負載電阻，(2)開路狀態(tài)下的電源端電壓，分析 電源的額定值有額定功率PN。額定電壓UN和額定電流IN。三者間的關系為E a 0b I U R d c PN =UNIN。額定電壓UN是指輸出額定電流IN時的端電壓，所以額定功率PN 也就是電源額定工作狀態(tài)下負載所吸收的功率。解（1）額定電流負載電阻 （2）開路狀態(tài)下端電壓U0等于電源電動勢E。U0EUNIN0504×0.552V 一只100V，8W的指示燈

2、，現(xiàn)在要接在380V的電源上，問要串多大阻值的電阻?該電阻應選用多大瓦數(shù)的?分析此題是燈泡和電阻器額定值的應用。白熾燈電阻值隨工作時電壓和電流大小而變，但可計算出額定電壓下的電阻值。電阻器的額定值包括電阻值和允許消耗功率。 解 據(jù)題給的指示燈額定值可求得額定狀態(tài)下指示燈電流IN及電阻只RN串入電阻R降低指示燈電壓，使其在380V電源上仍保持額定電壓UN110V工作，故有該電阻工作電流為IN=0.073 A,故額定功率為可選額定值為3.7k ,20 W 的電阻。12V120V 120V 12V120V 在圖1.03的兩個電路中，要在12V的直流電源上使6V，50mA的電珠正常發(fā)光，應該采用哪一個

3、聯(lián)接電路？ 解要使電珠正常發(fā)光，必須保證電珠獲得6V，50mA電壓與電流。此時電珠的電阻值為。（a） （b）在圖1.03(a)中，電珠和120電阻圖1.03 習題的圖將12V電源電壓平分，電珠能獲得所需的6V電壓和50mA電流，發(fā)光正常。在圖1.03(b)中，電珠與120電阻并聯(lián)后再串聯(lián)120電阻。并聯(lián)的120電阻產(chǎn)生分流作用，使總電流大于50mA，串聯(lián)的120電阻壓降大于6V，電珠電壓將低于6V，電流將小于50mA，不能正常發(fā)光。用中學物理中學過的電阻串并聯(lián)知識，或教材第二章中21節(jié)的方法可計算如下：結論應采用圖1.03（）聯(lián)接電路。 圖1.05的電路可用來測量電源的電動勢E和內(nèi)阻R0。圖中

4、，R12.6 ， R25.5。當將開關S1閉合時，電流表讀數(shù)為2A，斷開S1，閉合S2后，讀數(shù)為1A。試求E和R0。解 據(jù)題意有兩個未知量，可列出兩個電壓A 方程式求解之。2 1 當開關S1閉合時有E 0 EI10= I11 S2 S1 當開關S1斷開, S2閉合時有 EI20= I22 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立求解。圖1.0 習題1.5.的圖 E2×0=2×2.6=5.2E1×0=1×5.5=5.5可得 E=5.8 V，0=0.3 在圖1011所示的電路中，U110V，E14V，E24V，R14 ，R22 ，R35，1，2兩點處于開路狀態(tài)，試計算開路電壓U2。解

5、根據(jù)基爾霍夫電壓定律，電路左邊回路U11 U2 2R1R2E1E2R3圖1.11 習題的圖電流為 對電路右邊回路有 IR1E1E2U1所以U2IR1E1E21×4426V 在圖1.15中，求A點電位VA。 解 將圖1.15改成圖解1.13所示電路。 根據(jù)基爾霍夫電流定律有 I1I2I30根據(jù)基爾霍夫電壓定律，對左邊回路有1020G AS 5R1S R3 R2S 圖1.15習題的圖 E1I1 R1VA 得 對右邊回路有50VG E2VA I2 R2得 50V50V E1R320kI3R25R110I2I1 圖解1.13又 VA I3R3 ，I3VA/ R3將各電流代入，并加以整理得此題

6、由于所求量為A點電位，VA，作未知量，而各支路電流只作為中間變量，無須求出其值。 在圖1.16中，如果15 電阻上的電壓降為30V，其極性如圖所示，試求電阻R及B點的電位VB。 解 將圖1重畫如圖解2所示，標出各支路電流及各結點名稱。 根據(jù)歐姆定律有 根據(jù)基爾霍夫電流定律有對A點：I25I1，則I252=7A，對B點：I2I323，則I32A。根據(jù)基爾霍夫電壓定律得B點電位為VB100305×I2100303535V由此得5 3AG 2AS 5RS B 100V15 CS AS I3S I2S I1S 5 3AG 2AS 5RS B 100V15 圖2圖1. 第2章 習題解答(部分)

7、 計算圖2.13中的電流 I3。R21R31+ U1 1VR1IIS1R41圖 2.13 習題的圖 US+ +U1 R1 R23 R4I3圖解 2.34解: 用電源等值互換法將電流源變換成電壓源，將電阻R2和R3合并成電阻R23，其中 參考方向如圖2.34所示。求電路中電流I I即為原電路中R1上流過的電流，用分流公式，可求原電路中I3 圖2.16是兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的電路。已知E1=230V, R01=0.5，E2=226V, R02=0.3 ,負載電阻RL=5.5，試分別用支路電流法和結點電壓法求各支路電流 。G1 E1 R01G2 E2 R02I1I2ILRL圖2.16 習題的圖 解:（

8、1）用支路電流法：各支路電流參考方向已畫在圖2.16中。列結點電壓方程 列回路電壓方程 聯(lián)立求解上述三各方程式組成的方程組，可得 驗算：按非獨立回路方程進行 代入數(shù)據(jù) （正確?。?（2）用結點電壓法求解：先求端電壓U，有 結果與上相同。 試用結點電壓法求圖2.18所示電路中的各支路電流解:在原圖2.18中用O和O標明兩個結點，則有 用疊加原理計算圖2.19中各支路的電流。 解:為了求各支路電流，首先在原圖2.19中標明各支路電流的參考方向。用疊加原理將電路分解為圖解241和圖解242所示兩個分電路，并重新標明各支路電流的參考方向，標定方向可視解題方便選取。分別求解兩個分電路中各支路電流。分析可

9、知，這兩個電路形狀相似。都是具有丫形和形電阻網(wǎng)絡的簡單電路，當然可以利用丫等效變換法加以化簡而解之，但仔細分析，它們又都是平衡電橋式電路。其四個橋臂電阻相等(均為8)，因此對角線電阻中無電流，兩端也無電壓。對圖解24l所示電路有 a，b兩點同電位，視作短接，這樣 用分流公式可得 對圖解2.42所示電路有 c，d 兩點同電位，視做短路，這樣 用分流公式可得 最后將各支路分電流進行疊加，求出各支路總電流，疊加時應該注意參考方向是否一致。 在圖2.20中，（1）當將開關S合在a點時，求電流I1,I2和I3（2）當將開關合在b點時，利用(1)的結果，用疊加原理計算電流I1,I2和I3。 解:（1）當開

10、關合S在a點時，電路可畫成圖解2.43所示形式?？捎脙煞N解法：法一、用結點電壓法求解： 各支路電流為 法二、用疊加原理求解，電路可分解為圖解2.44和圖解2.45所示兩個分電路，分別求解各支路電流為 疊加：后一種方法雖然簡單，但計算工作量大。 (2)當開關合在b點時，可將電路分解為圖解243和圖解246所示兩個電路的疊加，利用(1)中計算結果，只需求出圖解2.46所示電路中各支路電流即可。 疊加：令總電流分別為I12,I22和I32，方向與圖2.20所示相同。 在圖2.25中，已知El15V, E213V, E34V,R1=R2=R3=R4=1。c=10 (1)當開關S斷開時，試求電阻R5上的

11、電壓U5，和電流I5；(2)當開關S閉合后，試用戴維寧定理計算I5。 解:(1)當開關S斷開時：因為I5沒有閉合回路，所以I5=0，而U5= I5 R5=0。(2)當開關S閉合時，R5開路時,開路電壓為等效內(nèi)阻為 于是 用戴維寧定理計算圖226所示電路中的電流I。 解:將ab支路斷開，得有源二端網(wǎng)絡ab。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，取外環(huán)大回路，有 除源網(wǎng)絡等效電阻R0=0(中間三個電阻均被短接而不起作用)。所以得 用戴維寧定理和諾頓定理分別計算圖227所示橋式電路中電阻R1上的電流。圖解 2.59解:（1）用戴維寧定理求解。將R1支路斷開，得有源二端網(wǎng)絡ab如圖解2.58（a）所示，求開路電壓Ua

12、b0，由圖可知圖解 2.58 將有源二端網(wǎng)絡除源，得無源二端網(wǎng)絡如圖解2.58（b）所示，求等效內(nèi)阻R0為 于是可求電阻R1支路的電流為 (2) 用諾頓定理求解。將R1支路短路，得2.59所示電路，求短路電流IS。由圖可得： 于是電阻R1中電流I1為 第3章 習題解答 在圖3.04所示的各個電路圖中，除A0和V0外，其余電流表和電壓表的讀數(shù)在圖上都已標出（都是正弦量的有效值），試求電流表A0或電壓表的讀數(shù)。圖3.04 習題的圖10A(a)10ARR(d)10V10VV(b)60V100VVR(c)5A3AXC10A(e)解：對圖3.04（a）所示電路有 對圖3.04（b）所示電路有（a） 對圖

13、3.04（c）所示電路有對圖3.04（d）所示電路有對圖3.04（e）所示電路有Z1Z2圖3.05 在圖3.05中，電流表A1，和A2的讀數(shù)分別為I1=3A，I2=4A。(1)設Zl=R，Z2=jXc，則電流表A。的讀數(shù)應為多少?(2)設Zl=R，問Z2為何種參數(shù)才能使電流表A。的讀數(shù)最大?此讀數(shù)應為多少?(3)設Z1=jXL，問Z2為何種參數(shù)才能使電流表A0的讀數(shù)最小?此讀數(shù)應為多少? 解： 解： 無源二端網(wǎng)絡（圖3.08）輸入端的電壓和電流為 試求此二端網(wǎng)絡由兩個元件串聯(lián)的等效電路和元件的參數(shù)值，并求二端網(wǎng)絡的功率因數(shù)及輸入的有功功率和無功功率。 無源網(wǎng)絡+u-i圖3.08 習題的圖解：

14、解：作相量變換 +u-i1i2iR2R1X1X2作相量變換 有一220V,600W的電爐，不得不用再380V的電源上，欲使電爐的電壓保持在220V額定值，（1）應和它串聯(lián)多大的電阻？或（2）應和它串聯(lián)感抗位多大的電感線圈（其電阻可忽略不計）？（3）從效率和功率上比較上述兩法。串聯(lián)電容器是否可以？解：（1） （2）（3） 串聯(lián)電阻時第4章 習題解答有一三相對稱負載，其每相的電阻R=8W，感抗XL=6W。如果將負載聯(lián)成星形接于線電壓Ul=380V的三相電源上，試求相電壓、想電流及線電流。解:由于負載對稱，每相相電壓為 阻抗為 相電流 ， 線電流 Il=Ip=22A4.2.3有一次某樓電燈發(fā)生故障，

15、第二層和第三層的突然都暗淡下來，而第一層樓的電燈亮度未變，試這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同事時又發(fā)現(xiàn)第三層樓的比第二層樓的還要暗，這又是什么原因？畫出電路圖。解:電路如圖解4.14所示，當中性線在圖中“×”點斷線時，接在A相的第一層樓不受影響，電燈亮度不變，而第二層與第三層在B相和C相上，無中性線時兩層樓的電燈串聯(lián)接在線電壓上，電燈電壓不足220V，故而暗淡下來。其是第三層樓開的燈多些，總電阻RCRB，故第三層樓電壓，因此顯得更暗一些。 有一臺三相發(fā)電機，其繞組聯(lián)成星形，每相額定電壓為220V。在第一次試驗時，用電壓表量得相電壓UAUB圖解4.14UC220V，而線電壓則為

16、UABUCA220V，UBC380V，試問這種現(xiàn)象是如何造成的？解:這是由于A相繞組接反所致，結果 如將4.2.1題的負載聯(lián)成形接于線電壓Ut=220V的電源上，試求相電壓、相電流。將所得結果與該題加以比較。 解:阻抗Z8j610。令，即為相電壓。 相電流 線電流圖4.06習題的圖 在線電壓為380 V的三相電源上，接兩組電阻性對稱負載，如圖4.06所示，試求線路電流I。 解:星形負載電流（Il= IP） 與相電壓同相位 形負載相電流，與線電壓同相位： 形負載線電流，相位滯后于相電流 根據(jù)相電壓和線電壓的相位差，想電壓滯后于線電壓，可見同相位，于是有 有一三相異步電動機，其繞組聯(lián)成三角形，接在結電壓Ul=380V，從電源所取用的功率P1=11.43kW，功率因數(shù)cos=0.87，試求電動機的相電流和相電流。 解:根據(jù)有線電流為 相電流為 在圖4.08中，對稱負載聯(lián)