電工和電子技術(shù)第二版陶桓齊課后習題的答案

...wd......wd......wd...第1章電路的基本概念與定律練習題解答〔6〕1-3一只額定電壓為，功率為100W的白熾燈，在額定狀態(tài)下工作時的電阻和電流各為多少解：根據(jù)功率表達式那么此時流過白熾燈的電流和白熾燈中的電阻分別為1-5某一直流電源，其輸出額定功率PN=200W，額定電壓UN=50V，內(nèi)阻R0=0.5Ω，負載電阻R可以調(diào)節(jié)，其電路如圖1-15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；〔3〕電源短路狀態(tài)下的電流。解：〔1〕電路如解題圖3所示，當S閉合時,根據(jù)額定功率表達式那么又根據(jù)額定電壓表達式那么〔2〕根據(jù)全電路歐姆定律和開路狀態(tài)下電源端電壓等于電動勢電壓，所以〔3〕電源電路短路時負載電阻為零，那么短路電流為在題圖1-7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，通過實驗測量得知〔1〕試標出各電流的實際方向和電壓的實際極性；〔2〕判斷那些元件是電源那些是負載〔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〕各元件電流的實際方向和各元件電壓的實際極性如解題圖4所示。〔2〕根據(jù)U和I的實際方向來判定，當U和I的實際方向相反時即為電源〔注意，U的實際方向指的是電位降落的方向，即從正極指向負極〕，否那么為負載。據(jù)此，元件1和元件2為電源，其余的全為負載?！?〕根據(jù)解題圖4計算各元件的功率分別為根據(jù)功率平衡的關(guān)系，帶有負號的功率之和應(yīng)和帶有正號的功率之和相等，即得上式說明電源發(fā)出的功率和負載取用的功率是平衡的，注意，此法也是驗證解題結(jié)果正確與否的方法之一。試求題圖1-8所示電路中A點、B點和C點的電位。解：參照解題圖5可知，四個電阻上的電壓降均由電流I所產(chǎn)生，電流的參考方向如以下列圖，其大小為根據(jù)某點的電位即該點與參考點之間的電壓，令參考點VD=0,那么電位VA、VB和VC分別為試求題圖1-9所示電路中A點的電位。解：參照解題圖6，該電路圖上半局部的電路為一閉合電路，可產(chǎn)生電流I，因此在1Ω和2Ω電阻上均產(chǎn)生電壓降；而電路圖下半局部的電路不閉合，故4Ω電阻上無電壓降。那么，該電路中的電流和電位VA分別為，1-12計算題圖1-12所示兩電路中a、b間的等效電阻。題圖1-12解：圖〔a〕注：上式中的符號“//〞表示電阻并聯(lián)，符號“＋〞表示電阻串聯(lián)，在計算串、并聯(lián)等效電阻時應(yīng)遵循先并聯(lián)、后串聯(lián)、括號運算優(yōu)先的原那么。圖〔b〕第2章電路的分析方法練習題解答〔8〕2-2試用電壓源與電流源等效變換的方法計算題圖2-2中3Ω電阻中的電流I。解：根據(jù)題目的要求，應(yīng)用兩種電源的等效變換法，將題圖2-2所示電路按照解題圖12所示的變換順序，最后化簡為解題圖12(j)所示的電路，電流I為注意：(1)一般情況下，與理想電流源串聯(lián)的電阻可視為短路、而與理想電壓源并聯(lián)的電阻可視為開路。故題圖2-2所示電路最左邊支路中的2Ω電阻可視為0；〔2〕在變換過程中，一定要保存待求電流I的支路不被變換掉；〔3〕根據(jù)電路的構(gòu)造，應(yīng)按照a-b、c-d、e-f的順序化簡，比較合理。2-4試用電壓源與電流源等效變換的方法計算題圖2-4中2Ω電阻中的電流I。解：2-5應(yīng)用支路電流法計算題圖2-5所示電路中的各支路電流。解：首先對于題圖2-5所示電路的三條支路電流分別確定參考方向，如解題圖15所示。然后應(yīng)用基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律定律列出以下三個方程：解之，得2-8電路如題圖2-8所示，試用結(jié)點電壓法計算圖中電阻RL兩端電壓U，并計算理想電流源的功率。解：由于計算負載電阻RL的電壓U，與理想電流源串聯(lián)的4Ω電阻和與理想電壓源并聯(lián)的8Ω電阻的存在與否無關(guān)，因此，這兩個電阻的作用可被忽略，如解題圖17所示，那么然而，在計算理想電流源的功率時，理想電流源兩端的電壓值是由與之并聯(lián)的外電路所確定，因此，與理想電流源串聯(lián)的4Ω電阻的作用就不能被忽略。此時，必須根據(jù)題圖2-8所示電路解題才正確，理想電流源兩端的電壓應(yīng)用電路最外圍大回路計算比較方便，其功率為2-10應(yīng)用疊加定理計算題圖2-10所示電路中的電流I。解：根據(jù)疊加定理知依據(jù)解題圖19(a),應(yīng)用分流公式可得依據(jù)解題圖19(b),應(yīng)用分流公式可得于是2-12電路如題圖2-12所示，分別用戴維寧定理計算24Ω電阻中的電流I。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-12所示的電路可化為解題圖21(e)所示的等效電路。等效電源的電動勢E可由解題圖21(a)、(b)和(c)所示的電路，利用疊加定理求得依據(jù)解題圖21(b),可求得：再依據(jù)解題圖21(c),可求得：于是等效電源的內(nèi)阻〔即有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源內(nèi)阻〕R0可由解題圖21(d)所示的電路求得。對于a、b兩端而言，兩個16Ω的電阻已被短接，只剩8Ω電阻作用，因此最后依據(jù)解題圖21(e)求出：解題圖212-15在題圖2-15中，I=1A,應(yīng)用戴維寧定理求電阻R。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-15所示的電路可化為解題圖24(c)所示的等效電路。因此根據(jù)題目的要求，可將上式改寫成依據(jù)解題圖24(a)所示的電路，可求得等效電源的電動勢E為依據(jù)解題圖24(b)所示的電路，可求得等效電源的內(nèi)阻R0為于是題圖2-15題圖24(a)2-17電路如題圖2-17所示，應(yīng)用戴維寧定理計算圖中電流I。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-17所示的電路可化為解題26(c)所示的電路。等效電源的電動勢E依據(jù)解題圖26(a)所示的電路求得等效電源的內(nèi)阻R0依據(jù)解題圖26(b)所示的電路求得,由于求解a、b間無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻時兩理想電流源開路，因此于是第3章正弦交流電路練習題解答〔8〕3-3電路的相量如題圖3-3所示，其中U=220V，I1=10A，I2=A，當電壓的初相位為=0，角頻率為題圖3-3解：V，A，A。超前，滯后3-4某電路的電流如題圖3-4所示，A，A，求電流i1的有效值。題圖3-4解：根據(jù)基爾霍夫電流定律及圖可知：。又的有效值相量分別為，那么3-5在題圖3-5所示的各電路中,每一支條路中的電量為同頻率的正弦量,圖中已標的數(shù)值為正弦量的有效值,試求電流表A0或電壓表V0的值數(shù)(即有效值)。〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕題圖3-5解：根據(jù)正弦電路中單一元件上電壓與電流的關(guān)系求解：圖〔a〕中L、C并聯(lián)，電壓同相位，所以A0=2A；圖〔b〕中R、L并聯(lián)，電壓同相位，所以A0=A；圖〔c〕中R、L串聯(lián)，電流同相位，所以V0=V；圖〔d〕中R、C串聯(lián)，電流同相位，所以V0=80V3-7電阻爐的額定電壓為100V，功率為1000W，串聯(lián)一個電阻值為4的線圈后，接于220V、50Hz的交流電源上。試求線圈感抗XL，電流I和線圈電壓UL。解：∵線圈串聯(lián)連接∴電流一樣又∵功率、電壓額定∴電爐電阻為：串聯(lián)后總電阻為：總阻抗為：由阻抗三角形有3-12在題圖3-12所示的移相電路中，電壓U1=100mV，f=1000Hz，C=0.01F，當u2的相位比u1超前60°時，求電阻R和電壓U2題圖3-12解：∵串聯(lián)，∴設(shè)：那么，，U2=IR=Ucos60°=R=50mV題圖3-16所示電路中，R=1，Z2=-j20，Z1=，，求，和。題圖3-16解：，，A3-23電感性負載的有功功率為200kW，功率因數(shù)為=0.6，當電源電壓為220V，f=50Hz。假設(shè)要使功率因數(shù)提高到=0.9時，求電容器的無功功率和電容C的值。解：3-28有一RLC串聯(lián)電路接于100V、50Hz的交流電源上，，，當電路諧振時，電容C為多少品質(zhì)因素Q為多少此時的電流I為多少解：由諧振的特性知，諧振時：第4章三相電路練習題解答〔4〕4-2有一組三相對稱負載，每相電阻R=3Ω,感抗XL=4Ω，連接成星形，接到線電壓為380V的電源上。試求相電流、線電流及有功功率。解：因負載對稱且為星形連接，所以相電壓相〔線〕電流有功功率：4-6三角形連接三相對稱負載的總功率為5.5KW，線電流為19.5A，電源線電壓為380V。求每相的電阻和感抗。解：三相對稱負載的總功率：得：負載三角形連接，所以UP=Ul=380V∵∴4-13在線電壓為380V的三相電源上，接兩組電阻性對稱負載，如題圖4-13所示，試求線路電流I。題圖4-13解：因為兩組負載均為純電阻，所以線電流4-15三相電路中，如果負載對稱，其有功功率為P=2.4W，功率因數(shù)cos=0.6。當電源線電壓UL=380V時，試求負載星形連接和三角形連接時的等效阻抗ZY和Z的大小。解：對稱負載星形連接時有，對稱負載星形連接時有，當UL=380V，時，第5章電路的暫態(tài)分析練習題解答〔4〕5-11電路如題圖5-11所示，換路前已處于穩(wěn)態(tài)。在t=0時發(fā)生換路，求各元件電流的初始值；當電路到達新的穩(wěn)態(tài)后，求各元件端電壓的穩(wěn)態(tài)值。題圖5-11解：t=0瞬時，等效電路如題圖5-11-1所示，t=0+瞬時，等效電路如題圖5-11-2所示，電感電流等效為恒流源。t=時，等效電路如題圖5-11-3所示。那么初始值：；；題圖5-11-1題圖5-11-2題圖5-11穩(wěn)態(tài)值：t=∞時，；5-14題圖5-14所示電路換路前已處于穩(wěn)態(tài)，求t>0后的，并畫出它們隨時間變化的曲線。題圖5-14題圖5-14-1解：換路之前的等效電路如以下列圖5-14-1，由圖可得由換路定那么可得：；穩(wěn)態(tài)時電容相當于斷路，所以；對于和構(gòu)成的支路：；對于和構(gòu)成的支路：；由三要素法可得：,所以；根據(jù)KCL可知：5-22題圖5-22所示電路中，，，，開關(guān)在t=0時刻合上，求零狀態(tài)響應(yīng)和。題圖5-22題圖5-22-1解：換路之前電感沒有存儲能量由換路定那么換路之后利用電源的等效變換，可將電路等效為圖5-22-1所示電路，由圖可得時間常數(shù)由三要素法可得：5-24題圖5-24所示電路中，，用三要素法求。題圖5-24解：由換路定那么換路之后時間常數(shù)由三要素法第6章變壓器與電動機練習題解答〔4〕如題圖6-4所示，交流信號源的電動勢E=12V，內(nèi)阻R0=200Ω，負載為揚聲器，其等效電阻為RL=8Ω。要求:〔1〕當RL折算到原邊的等效內(nèi)阻200Ω時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；〔2〕當將負載直接與信號源聯(lián)接時,信號源輸出多大功率題圖6-4解：(1)，，(2)6-5有一單相變壓器,視在功率為100VA,原邊電壓U1=220V,副邊電壓U2=36V，原邊繞組匝數(shù)N1=1000匝?！?〕計算副邊繞組N2匝數(shù)；〔2〕假設(shè)副邊繞組接一只額定電壓為36伏、功率為60W的燈泡，計算副邊和原邊繞組中的電流。解：變壓比副邊電流，原邊電流6-7如題圖6-7所示,三個副繞組電壓為U21=3V,U22=6V,U23=9V，試問副邊繞組通過任意極性串聯(lián)組合后一共可以得到幾種不同的電壓并給出不同的電壓值。題圖6-7解：根據(jù)同一變壓器線圈繞組串聯(lián)的特性有：3V、6V、9V、12V、15V、18V共6種6-9