電工學習題答案..

1、I1=-4AI2=6AI3=10AU1=140VU2=-90VU3=60VU4=-80VU5=30V今通過實驗測量得知A101.5.9在圖中,五個元件代表電源和負載。電流和電壓的參考方向如圖中所示。1 試標出各電流的實際方向和各電壓的實際極性。2 判斷哪些元件是電源？哪些是負載？3 計算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負載取用的功率是否平衡？解：2、元件1，2為電源；3，4，5為負載。3、P1=U1I1=140*(-4)W=-560WP2=U2I2=(-90)*6W=-540WP3=U3I3=60*10W=600WP4=U4I1=(-80)*(-4)W=320WP5=U5I2=30*6W=180

2、W電源發(fā)出功率PE=P1+P2=1100W負載取用功率P=P3+P4+P5=1100W兩者平衡1.5.10在圖中，已知I=3mA,I2=1mA.試確定電路元件3中的電流I3和其兩端電壓U3,并說明它是電源還是負載。校驗整個電路的功率是否平衡。解：首先根據(jù)基爾霍夫電流定律列出-I1+I2-I3=0-3+1-I3=0可求得I3=-2mA,I3的實際方向與圖中的參考方向相反。根據(jù)基爾霍夫電流定律可得U3=(30+10*103*3*10-3)V=60V其次確定電源還是負載：1從電壓和電流的實際方向判定電路元件380V元件30V元件電流I3從+端流出，故為電源；電流I2從+端流出，故為電源；電流厶從+端

3、流入，故為負載。2從電壓和電流的參考方向判別：-3-3電路元件3U3和I3的參考方向相同P=U3I3=60*(-2)*10W=-120*10W(負值)，故為電源；-3-380V元件U2和I2的參考方向相反P=U2I2=80*1*10W=80*10W(正值),故為電源；-3-330V元件匕和厶參考方向相同P=U1I1=30*3*10W=90*10W(正值)，故為負載。兩者結果一致。最后校驗功率平衡：電阻消耗功率.PR1=R1I12=10*32mW=90mWPR2=R2I22=20*12mW=20mW電源發(fā)出功率.PE=U2I2+U3I3=(80+120)mW=200mW負載取用和電阻損耗功率.P

4、=U1I1+R1I12+R2I22=(90+90+20)mW=200mW兩者平衡1.5.15圖中所示的是電阻應變儀中測量電橋的原理電路。人乂是電阻應變片，粘附在被測零件上。當零件發(fā)生變形(伸長或縮短)時，R勺阻值隨之而改變，這反映在輸出信號Uo上。在測量前如果把各個電阻調(diào)節(jié)到Rx=100Q,R=R2=200Q,R3=100Q，這時滿足人妙人彳二人口人?的電橋平衡條件，Uo=0。在進行測量時，如果測出.Uo=+1mV；Uo=-1mV;試計算兩種情況下的厶。Uo極性的改變反映了什么？設電源電壓U是直流3V。解(1)Uo=+1mV應用基爾霍夫電壓定律可列出.Uab+Ubd+Uda=0Uab+Uo-U

5、ad=0或URx/g+R3)+Uo-U2=03Rx/(Rx+100)+0.001-1.5=0解之得Rx=99.867Q因零件縮短而使Rx阻值減小，即Rx=(99.867-100)Q=-0.133Q(2) Uo=-1mV同理3Rx/(Rx+100)-0.001-1.5=0Rx=100.133Q因零件伸長而使Rffi值增大，即ARx=(100.133-100)-=+0.133-九Ji+50V-50VUo極性的變化反映了零件的伸長和縮短。1.7.6在圖中，求A點電位VA。解：I1-I2-I3=0(1)I1=(50-VA)/10(2)I2=VA-(-50)/5(3)I3=VA/20(4)將式(2)、(

6、3)、(4)代入式(1)，得(50-VA)10-(VA+50)/5-VA/20=0VA=-14.3V2.1.13在圖中，R1=R2=R3=R4=300Q，R5=600Q，試求開關S斷開和閉合時a和b之間的等效電阻。解：當開關S斷開時，R與R3串聯(lián)后與R5并聯(lián),R2與R4串聯(lián)后也與R5并聯(lián)，故有Rab=R5/(R1+R3)/(R2+R4)=200Q當S閉合時，則有Rab=(R1/R2)+(R3/R4)/R5=200Q2.1.17試用兩個6V的直流電源、兩個lkQ的電阻和一個10kQ的電位器連接成調(diào)壓范圍為-5V+5V的調(diào)壓電路。解：所聯(lián)調(diào)壓電路如圖所示。I=6-(-6)/(1+10+1)x103

7、=1x10-3A=1mA當滑動觸頭移在a點U=(10+1)x103x1x10-3-6V=5V當滑動觸頭移在b點U=(1x103x1x10-3-6)V=-5V2.3.5在圖中，求各理想電流源的端電壓、功率及各電阻上消耗的功率。解.設流過電阻R勺電流為I3I3=I2-I1=(2-1)A=1A(1) 理想電流源1U1=R1I3=20X1V=20VP1=U1I1=20X1W=20W(取用)因為電流“+"端流入，故為負載(2) 理想電流源2U2=R1I3+R2I2=(20x1+10x2)V=40VP2=U2I2=40x2W=80W(發(fā)出)因為電流從“+"端流出，故為電源。(3) 電阻

8、RPR1=R1I32=20x12W=20W(4) 電阻R2Pr2=R2I22=10x22W=40W校驗功率平衡：80W=20W+20W+40W2.3.7計算圖中的電流13。解：計算本題應用電壓源與電流源等效變換最為方便，變換后的電路如圖所示由此得I=(2+1)/(1+0.5+1)A=3/2.5A=1.2AI3=1.2/2A=0.6A1qiq+*C>vh叫)2.3.8計算圖中的電壓U5。解Ri,2,3=R1+R2R3/(R2+R3)=0.6+6x4/(6+4)=3Q將U1和r123與u4和r4都化為電流源，如圖所示。Is=Isi+厶2=(5+10)A=15AR0=R1,2,3xR4/(R1

9、;2;3+R4)=3x0.2/(3+0.2)=3/16QI5=R0/(R0+R5)Is=45/19AU5=R5I5=1x45/19=2.37VIf”2.4.1下圖是兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的電路。已知d=230V,R01=0.5Q,E2=226V,R02=0.3Q，負載電阻Rl=5.5Q，試分別用支路電流法和結點電壓法求各支路電流。解：用支路電流法A+2=卜八fitnA+Rih爲=斑山+RlIl將已知數(shù)代入并解之，得h=20幾h=204IL=40.42302261°-5°-31V=220V亦十喬+石(2)用結點電壓法oiR吃nir_+局1耘陽Ei-U230-22()-rt=A=2

10、QA£o-U226-22(ir=i)j4=20II2.5.2試用結點電壓法求下圖所示電路中的各支路電流。2510025.+.-二5J屮p-v=50V麗+麗+麗la=V血二I亡-ri=V人和人的實際方向與圖屮的參考方向相反口2.6.5應用疊加原理計算下圖所示電路中各支路的電流和各元件（電源和電阻）兩端的電壓，并說明功率平衡關系。eAAk*i：0D何4Qj&K)£OAto解(1)求各支路電流電壓源單獨作用時圖17(b)對+鳥=(2+2).4=4A電流源單獨作用時15117(c)f2=厲幾-4x1.0A=8A/?2+J?41+4時=刀R丄x1.0A=2.4胚十1?41十4

11、公=隔=8A底=0求各元件兩端的電壓和功率電流源電壓Us=Iiils+Rih=（2冥10-4x4）V=36V各電阻元件上電壓可應用歐姆定律求得電流源功率Ps=USIS=36x10W=3601V（發(fā)岀）電壓源功率PE=EIe=1.0x4W=iQW（取用）電皿局功率Pm=fii=2xW=200VV（損耗）電阻隔功率P血=/?疋=1x62W=361V損耗）電阻局功率PK3=他卅=5x2aVV=2017（損耗）電阻&功率Pr4=4x42VV=641K（損耗）兩者平衡。2.7.4應用戴維寧定理計算下圖中2Q電阻中的電流I。2Ab2.7.52.7.83.2.5、圖1所示各電路在換路前都處于穩(wěn)態(tài),試

12、求換路后其中電流i的初始值i(0+)和穩(wěn)態(tài)值解：(1)對圖1(對所示電路訂（。十）=渝（0_）=且=3?1“°十）=j-2x3A=1,5j4對圖1(b)所示電路%（0十）伽）do）(3)對圖1(c)所示電路讓1(0十)=亦一尬(0十)=也(0)=0迎十)=tii(0+)-ii2(o+)=(6-0)X=6A2(OC)=03.3.6電路如圖所示，在開關S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)，求開關閉合后的電壓uc。9ilA解：十)=如(0_)=6x103x9x10_3V=54Vr=暮:;x103x2x10一=4x10一號本題是求全響應:先令§柬A理想電流源斷開求零輸入相應遡：而后令%(0十)=

13、0求零狀態(tài)響應環(huán):最后得=tr；u"ctt=UaeT=54e4x10一%=5失一頌*=U(1-er)18(1-e-)V式中u=扯(do)=XgX103x9x10_3V=18V%=(18-36e-2SOt)V3.4.5電路如圖所示，換路前已處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后（t、0）的uc。egkQ()】0V-CZHHio3解：本題應用二要素法計算。確定初始值%(0十)=%(0_)=(20x10:x1x1Q-3-10)V=10V10確定穩(wěn)態(tài)值10+10+20X1X103x20xlt>a-10)y=EV確定時間常數(shù)將理想電流源開路，理想電壓源短路.從電容兀件兩端看進去的等效電阻為斑=陰263.6

14、.6電路如圖所示，試用三要素法求t,0時的L，2及匚。換路前電路已處于穩(wěn)態(tài)。解：111汕0(1)確定初始值壯(°十)=壯(0-)=¥月=注意力和切的初始值應按t=0十的電豁計算，不是由t=0_的電路計算.由±=0十的電路應用基爾霍夫定律列出$1(0十)+*2(0+)=iL(0+)=26ii(0+)-盹(0十)=12-9=3解之得il(0+)=!-2(0+)=1A確定穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)時電感兀件可視為短路，故?i(Do)=+人=2A?2(do)=3.4讓(x>)=zqfoo)i2(oc)=(2-|-3).4=54it=2+(1-2)e0.5A=(2-e)A辺=3+(1

15、3)e0-5JA=(32e_®)j4iL=5+(25)e0.5祖=(53e3.6.9電路如圖所示，在換路前已處于穩(wěn)態(tài)。當將開關從1的位置扳到2的位置后試求i和6。n3O(>v解：Vi'll-ril在此注意,進十）工訛荻0十）山基爾霍夫電壓定律計算，即3=x£(0+)+2i(0+)-阮(0十)3=”(十)+2?(0_|.)+3=協(xié)(0十)+£迎十)=卜確定穩(wěn)態(tài)值(3)確定時間常數(shù)于是得397TT-S=-(1.8-1.6e1.8)4£=1.224?1月4.2.54.4.8-個線圈接在卩=1207的直流電源上，I=2(14；若接在了=50H*U=

16、220L的交流電源上，則/=28.2.4D試求線圈的電阻丘和電感乙解接在直流電源上電感占不起作用，故電阻R=j=接在交流電源上時，=/於+(丄尸=y=曙=了血4.4.10Fl光燈管與鎮(zhèn)流器串聯(lián)接到交流電壓上.可看作7?串聯(lián)電路。如已知某燈管的等效電阻鳳=280Q,鎮(zhèn)流器的電阻和電感分別為&=囚心和E=1.65J7,電源電壓U=220V,試求電路中的電流和燈管兩端與鎮(zhèn)流器上的電壓.這兩個電壓加起來是否等于220V?電源頻率為50Hza解：電路總阻抗Z=(J?i+/?2)+jwL=(280+20)+j2ttx50x.1.65Q電路中電流=(300+j518)Q=599Z59.9°

17、fi燈管兩端電壓Ur=fill=280x0.367V=103V鎮(zhèn)流器的阻抗Z3=fi3+=(2-Fj518)Q=518Z8Z8°S1鎮(zhèn)流器電壓邑=|Z2|/=518x0.367V=190VUR血=(103+190)V=293V>220V因為療=氐十血不能有效值相加。4.5.4在圖中，試求電流表A0和電壓表V0的讀數(shù)。UI.-jlOQI0UVjY(-I0Ai解：以凸為參考正弦量，則z較昭超前w,于是100Z0Zo=/i+=(jlO+)A=(jio+10V2Z-45°)月=(J10+10-J10)A=104金的讀數(shù)為10/LUQ=-jlD/0+Z71=(jlOx10+10

18、0Z0°)V=(100-j100)V=141Z-45V旳的讀數(shù)14114.5.8解：計算圖10(韻中的電流j和各阻抗兀件上的電壓啟與必，并作相帚圖；計算圖10(b)中各支路電流A與b和電壓氏并作相量圖10Z0°b7cn.4=27-36.9°AX+N2+2+j3=ZJ=2x2Z-36.TV=4Z-36.9°V7=Z2I=(2+J3)x2Z-36.9°V=x/13Z56.3°x2Z-36.9°V=7.21Z19.4°V對圖10b）所示電路A=懸宀業(yè)m加"“咧Z|A=V2Z45°v/2Z-45

19、6;V='2V4.5.114.5.14在圖所示的電路中，已知.二乙”?=-解：Ic=jO4iR=.4=0.571I=“+乙=(0.5+刑.5)4S=(2-Fj2)(0.5-FjO.5)V=j2VU=Uc+Ui=(1-j2)V=vzl2+22Zarctan2V=/5Z63.4°V5.4.1如圖所示的是三相四線制電路，電源線電壓©=380V。三個電阻性負載聯(lián)成星形，其電阻為R、=11Q，R2=R3=22Q.(2)如無中性線，求負載相電壓及中性點電壓;(3)如無中性線，當厶相短路時，求各相電壓和電流，并做出它們的相量圖.解：設厲=1/1ZD°=22DZ0

20、6;VE+理+色220Z0t,2202-120°220/120°臥=爭辛爭警17=陰/0。卩瓦十爲+爲H+22+22岀=-UNIN=(220Z0c,-55Z0°)V=165X0°V7隔=爲UN.N=(2202-120°-55Z0°)V=252Z-131V鞏=島=(220Z120"55Z0°)V=252Z131°V如無中性線，b相短路，則各相負載電壓為研=0訊=%=-u12=380Z-150°V鞏二t/3i=380Z150°V各相負載電流為-=17.3/150ij=-(i2+i3)=-(17.3Z-150°+17.3Z15(F)=3OZ0°A5.2.8在圖4®)所示的電路屮，二相四線制電源電壓為380/220V,接有對稱星形聯(lián)結的口熾燈負載，其總功率180ir.此外，在®相上接有額定電壓為洌兀功率為40審;功率因數(shù)co甲=0.5的日關