電工學習題一

1、電工學習題一 在圖1.01中，五個元件代表電源或負載。電流和電壓的參考方向如圖中所示，今通過實驗測量得知 I14A I26A I310A U1140V U2 90V U360 v U480V U530V (1)試標出各電流的實際方向和各電壓的實際極性(可另畫一圖); (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:(1)I1、U2、U4 均為負值，所以實際方向與參考方向相反；其他的物理參考方向與實際方向應該相同。(2)元件1、2為電源；3、4、5為負載。 (3) P1 U1I1560W 0發(fā)出功率 P2U2I2540W 0 吸收功率

2、 P4U4I1320W 0 吸收功率 P5U5I2180W 0 吸收功率 電源出發(fā)功率 P EP1+ P21100W 負載吸收功率 PP3+ P4+ P51100W 二者相等，功率平衡。 在圖1.02中，已知I1=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。根據(jù)基爾霍夫電流定律列出 I1+ I2I30 3+4I30得 I32mAI3的實際方向與圖中的參考方向相反。根據(jù)基爾霍夫電壓定律可得 U3 (30+10 x103x3x10-3)V60V 其次確定是電源還是負載: (1)從電壓和電流實際方向判別： 電路元件3 電流I

3、3從“t”端流出，故為電源 80v元件 電流I2從“t”端流出，故為電源 30 v元件 電流I1從“t”端流入，故為負載。(2)從電壓和電流的參考方向判別：電路元件3: U3和I3的參考方向相同PU3I3-120mW (負值)，故為電源；80V元件: U2和I2的參考方向相反PU2I280mW (正值)，故為電源；30V元件: U1和I1的參考方向相同PU1I190mW(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 電源發(fā)出功率 負載取用和電阻損耗功率 兩者平衡。 圖1.07所示的是電阻應變儀中測量電橋的原理電路。 Rx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

4、縮短)時， Rx的阻值隨之而改變，這反映在輸出信號Uo 上。在測量前如果把各個電阻調節(jié)到 Rx=100 ，R1=R2=200，R3100，這時， 滿足 的電橋平衡條件， Uo 0。在 進行調測，如果測出(1) Uo =+1；(2) Uo =-1。 試計算兩種情況下的Rx，Uo 極性的改變 反映了什么？設電源電壓U是直流3V。 在圖2.01所示的電路中，E=6V，R1=6，R2=3， R3=4， R4=3，R5=1。試求I3和I4。解：本題通過電阻的串聯(lián)和并聯(lián)可化為單回路電路計算。R1和R4并聯(lián)而后與R3串聯(lián)，得出的等效電阻R134和R2并聯(lián)，最后與電源及R5組成單回路電路，于是得出電源中電流而

5、后應用分流公式得出I3和I4：I4的實際方向與圖中的參考方向相反。 將圖2.10所示的電路變換為等效Y形聯(lián)結，三個等效電阻各為多少?圖中各個電阻均為R。計算圖2.13(a)中的電流I3 。 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(b) 所示， 由此得 試用支路電流法和結點電壓法求圖2.17所示電路 中的各支路電流，并求三個電源的輸出功率和負載 電阻RL取用的功率。兩個電壓源的內阻分別為 0.8和0.4。 (1)用支路電流法計算本題有四個支路電流，其中一個是 已知的，故列出三個方程即可，即 解之，得 I19.38A I28.75A I328.13A解：(2)用結

6、點電壓法計算而后按各支路電流的參考方向應用有源電路的歐姆定律可求得 (3)計算功率 三個電源的輸出功率分別為 負載電阻RL取用的功率為 兩者平衡。 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S合在b點時，利用(1)的結果，用疊加定 理計算電流和I1，I2和I3。解：(1)當將開關s合在a點時，應用結點電壓法計算：(2)當將開關s合在b點時，應用疊加定理計 算。在圖(b)中是20v電源單獨作用時的電路，其中各電流為 130v和120v兩個電源共同作用(20v電源除去)時的各電流即為(1)中的電流，于是得出 電路如圖2.21(a)所示,E=12V,R1R2

7、=R3R4 , Uab 10V。若將理想電壓源除去后圖(b),試問這時 Uab等于多少?解：將圖(a)分為圖(b)和圖(c)兩個疊加的電路，則應有因故 用戴維寧定理計算圖(a)所示電路中的電流I。解：(1)用戴維寧定理將圖(a)化成等效電源，如圖(b)所示。(2)由圖(c)計算等效電源的電動勢E，即開路電壓U0(3)由圖(d)計算等效電源的內阻R0。(4)由圖(b)計算電流I 電路如圖(a)所示。當R40時，I2A。求當R90時，I等于多少?解：把電路ab以左部分等效為一個電壓源，如圖(b)所示，則得R0由圖(c)求出，即 所以 當R90時， 試求圖2.31所示電路中的電流I。 解: 用戴維寧

8、定理計算。 (1)求ab間的開路電壓U0。 a點電位Ua。 可用結點電壓法計算b點電位(2)求ab間開路后其間的等效內阻R0 將電壓源短路后可見，右邊三個6K電阻并聯(lián)，左邊 2K、6K、3K個電阻也并聯(lián)，而后兩者串聯(lián)。 即得(3)求電源I 試求圖2.34所示電路的戴維寧等效電路和諾頓等效電路。解： 將圖所示的電路開路(圖(a)和短路(圖(b)，分別 求開 路電壓U0和短路電流IS，而后計算等效內阻R0。 電路開路， I0受控電流源的電流0.5I0，相當于斷開。 由圖(a)，U0=10V。 電路短路，因IS的參考方向選得與I的相反，所以受控 電流源的電流參考方向隨著改變。 由圖(b)列出 等效內

9、阻為 由U0,IS,R0可畫出戴維寧等效電路和諾頓等效電路。 圖3.02所示電路在換路前處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后iL， uC和iS的初始值和穩(wěn)態(tài)值。 解: 30電阻被短接，其中電流的初始值為零。 電路如圖3.33所示，在開關S閉合前電路己處于穩(wěn)態(tài)，求開關閉合后的電壓UC。 解:式中 電路如圖339所示，換路前已處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后 (t0)的UC 解: 本題應用三要素法計算 (1)確定初始值 (2)確定穩(wěn)態(tài)值 (3)確定時間常數(shù) 將理想電流源開路，理想電壓源短路，從電容元件兩端看進去的等效電阻為 于是得出 有一RC電路圖(a)，其輸入電壓如圖(b)所示。設脈沖寬度T=RC。試求負脈沖的幅度U-等于多大才能在t2T時使UC0。設UC(0-)0。 解：由tO到t=T期間 由tT到t=2T期間 t=2T時，UCO, 即 在圖3.3.13中，R12，R21，L10.01H,U=6V。(1)試求S1閉合后電路中電流i1和i2的變化規(guī)律； (2)當S1閉合后電路到達穩(wěn)定狀態(tài)時再閉合S2，試求i1 和i2的變化規(guī)律。 解： (1)當開關S1閉合前，i1(0-)=i2(0-)=0，故以零狀態(tài) 響應計算，即 式中： 故 電路到達穩(wěn)態(tài)時， (2)到達穩(wěn)態(tài)時閉合S