電路與電工技術(shù)（陳應(yīng)華 第二版）實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、課后習(xí)題答案

實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書課程名稱:電路基礎(chǔ)開課學(xué)期：學(xué)年第一學(xué)期開課單位：編寫教師:授課班級(jí):編制日期：

編寫說(shuō)明電路基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)是<<電路基礎(chǔ)>>課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，，它對(duì)學(xué)生掌握基本理論，訓(xùn)練基本技能，培養(yǎng)工程素質(zhì)，提高技術(shù)能力起著重要作用。電路基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)主要通過(guò)操作性實(shí)訓(xùn)和仿真性實(shí)訓(xùn)等多種方式來(lái)完成的。本實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書配套有proteus軟件電路文件，方便同學(xué)先在電腦上進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，再進(jìn)行硬件驗(yàn)證，達(dá)到從理論學(xué)習(xí)到仿真實(shí)訓(xùn)再到硬件驗(yàn)證的逐步加深循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程，提高學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。本實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書可以用于實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，學(xué)生按照實(shí)訓(xùn)步驟完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，還可以用于實(shí)訓(xùn)報(bào)告的撰寫，規(guī)范報(bào)告格式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯烤?。目錄?shí)訓(xùn)1實(shí)訓(xùn)板的焊接和測(cè)試 2實(shí)訓(xùn)2基爾霍夫定律（KVLKCL）的驗(yàn)證 3實(shí)訓(xùn)3電路測(cè)試與仿真 5實(shí)訓(xùn)4疊加定理的驗(yàn)證 6實(shí)訓(xùn)5戴維南定理的驗(yàn)證 7實(shí)訓(xùn)6RLC串聯(lián)諧振仿真 9

實(shí)訓(xùn)1實(shí)訓(xùn)板的焊接和測(cè)試實(shí)訓(xùn)目的：掌握元器件的焊接、萬(wàn)用表的使用制作一個(gè)實(shí)訓(xùn)板，作為后續(xù)實(shí)訓(xùn)的工具實(shí)訓(xùn)器材：實(shí)訓(xùn)萬(wàn)能板、電烙鐵、焊錫絲、排孔若干實(shí)訓(xùn)步驟：1.按圖布局2.焊接所有的排孔到萬(wàn)能板，并相互用焊錫連接3.測(cè)量連通性（24個(gè)連接）要點(diǎn)：總共焊接出來(lái)6個(gè)節(jié)點(diǎn)位，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的距離正好插放1個(gè)電阻元件

實(shí)訓(xùn)2基爾霍夫定律（KVLKCL）的驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)目的：掌握KCL和KVL的驗(yàn)證方法實(shí)訓(xùn)器材：1k電阻3個(gè)、直流穩(wěn)壓電源2臺(tái)、實(shí)訓(xùn)板1塊實(shí)訓(xùn)步驟：1.插入電阻元件2.調(diào)節(jié)電源并接入電路3.測(cè)量三個(gè)流入節(jié)點(diǎn)A的電流值（可以通過(guò)測(cè)量電阻電壓換算），與計(jì)算值進(jìn)行比較并驗(yàn)證KCL4.測(cè)量左邊網(wǎng)孔的各電壓值，與計(jì)算值進(jìn)行比較并并驗(yàn)證KVL實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)：I1I2I3I1+I2+I3（誤差）計(jì)算值0測(cè)量值左網(wǎng)孔(順時(shí)針為各電壓的參考方向)U1U2U3U1+U2+U3U1U2U3U1+U2+U3（誤差）計(jì)算值0測(cè)量值要點(diǎn)：1.測(cè)量電壓時(shí)，萬(wàn)用表的表筆紅為+黑為-測(cè)量值為負(fù)值表示實(shí)際方向與參考方向相反。2.測(cè)量電流時(shí)，萬(wàn)用表的表筆紅為+黑為-測(cè)量值為負(fù)值表示實(shí)際方向與參考方向相反。3.要先對(duì)電路進(jìn)行計(jì)算各電壓電流值，記錄在計(jì)算值表中4.再先對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量各電壓電流值，記錄在測(cè)量值表中，方便進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)訓(xùn)3電路測(cè)試與仿真實(shí)訓(xùn)目的：掌握proteus軟件的使用方法實(shí)訓(xùn)器材：電腦和proteus軟件實(shí)訓(xùn)步驟：1.調(diào)入100K電阻元件、1H電感元件和100uF電容元件2.調(diào)入10V電壓源、1A電流源和開關(guān)3.調(diào)入電壓表、電流表和歐姆表以及電位探針和電流探針4.按圖連接電路實(shí)訓(xùn)任務(wù)：1.使用歐姆表測(cè)量電阻元件的電阻值2.使用電壓表測(cè)量電壓源的電壓值3.使用電流表測(cè)量電流源的電流值，并用電流探針進(jìn)行驗(yàn)證。4.將電阻元件和電流表串聯(lián)接入電壓源，驗(yàn)證歐姆定律5.將4中的電路的某點(diǎn)接地，用電位探針探測(cè)其他各點(diǎn)電位6.使用電阻(阻值100kΩ)、電容和開關(guān)串聯(lián)進(jìn)行電容電壓測(cè)量，理解電容電壓不能突變這一特性7.使用電阻(阻值1Ω)、電感和開關(guān)串聯(lián)進(jìn)行電流測(cè)量，理解電感電流不能突變這一特性

實(shí)訓(xùn)4疊加定理的驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)目的：掌握疊加定理的定義和驗(yàn)證方法實(shí)訓(xùn)器材：1k電阻3個(gè)、直流穩(wěn)壓電源2臺(tái)、實(shí)訓(xùn)板1塊實(shí)訓(xùn)驗(yàn)證方案1.先利用疊加定理計(jì)算原電路的參數(shù)，即兩個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)中間電阻上的電壓U'和U"以及總電壓U2.然后分別按兩個(gè)獨(dú)立電壓源單獨(dú)作用連接電路，實(shí)測(cè)中間電阻上的電壓U'和U"3.再按兩個(gè)獨(dú)立電壓源共同作用連接電路，實(shí)測(cè)中間電阻上的電壓U。4.驗(yàn)證實(shí)測(cè)值U=U'+U"實(shí)訓(xùn)步驟：1.插入電阻元件2.單獨(dú)讓左電壓源起作用連接電路，并測(cè)量中間1k電阻上的電壓U'3.單獨(dú)讓右電壓源起作用連接電路，并測(cè)量中間1k電阻上的電壓U"4.讓兩個(gè)電壓源同時(shí)起作用連接電路，并測(cè)量中間1k電阻上的電壓U5.三個(gè)電壓值分別與計(jì)算值進(jìn)行比較并驗(yàn)證疊加定理實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)：U'U"U(U'+U")-U(誤差)計(jì)算值0測(cè)量值實(shí)訓(xùn)5戴維南定理的驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)目的：掌握戴維南定理的定義和驗(yàn)證方法實(shí)訓(xùn)器材：1k電阻3個(gè)、1.5k電阻1個(gè)、直流穩(wěn)壓電源2臺(tái)、實(shí)訓(xùn)板1塊實(shí)訓(xùn)驗(yàn)證方案1.先計(jì)算原電路的戴維南等效電路，即Voc和Ri2.根據(jù)Voc和Ri搭建新的電路3.測(cè)量原電路和新電路的開路電壓Voc、短路電流Is、接入1k負(fù)載RL后的輸出電壓V4.比較原電路和新電路的值是否相等，判斷是否符合戴維南定理實(shí)訓(xùn)步驟：1.按上圖連接電路，測(cè)量上圖Uab1和ab短路后的Iab12.再連接1k電阻作為負(fù)載，測(cè)量負(fù)載電壓UL1（a端+b端-）3.按下圖連接電路，測(cè)量上圖Uab2和ab短路后的Iab24.再連接1k電阻作為負(fù)載，測(cè)量負(fù)載電壓UL2（a端+b端-）5.比較三個(gè)值的大小實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)：Uab1Iab1UL1計(jì)算值測(cè)量值Uab2Iab2UL2計(jì)算值測(cè)量值根據(jù)上面兩個(gè)表計(jì)算誤差Uab2-Uab1Iab2-Iab1UL2-UL1誤差（測(cè)量值）注意：使用萬(wàn)用表測(cè)量短路電流時(shí)，切記不能將表筆直接和電壓源直接連接，可能燒毀萬(wàn)用表或者電壓源

實(shí)訓(xùn)6RLC串聯(lián)諧振仿真實(shí)訓(xùn)目的：掌握RLC串聯(lián)諧振的特點(diǎn)實(shí)訓(xùn)器材：電阻電容電感，AC電壓表，信號(hào)發(fā)生器實(shí)訓(xùn)步驟：1.調(diào)入300Ω電阻元件、1mH電感元件和100pF電容元件2.調(diào)入信號(hào)發(fā)生器，四個(gè)AC電壓表3.計(jì)算串聯(lián)諧振頻率（應(yīng)為503.3kHz）4.按圖連接電路，開始仿真5.調(diào)整信號(hào)發(fā)生器，調(diào)整使得輸出頻率503.3kHz左右的正弦波，直到電阻上的電壓為最大值，即為諧振狀態(tài)。6.觀察電壓，驗(yàn)證諧振下列特性A電阻上的電壓為最大值，理論上是電源電壓B電容和電感的電壓相等，而且可以比電源電壓大很多倍C測(cè)量電容和電感串聯(lián)的整體電壓，幾乎為0電路與電工技術(shù)（第二版）課后習(xí)題解答習(xí)題33.1填空題（1）正弦量的三要素分別是最大值、角頻率和初相位。（2）市電工頻為50Hz，其周期為0.02s，角頻率為100πrad/s。（3）交流電，則其對(duì)應(yīng)的最大值為25A，有效值為，角頻率為10πrad/s，初相位為，在t=100ms時(shí)刻的相位角為。（4）電壓相量,已知頻率為50Hz,則對(duì)應(yīng)的電壓解析式。（5）交流電，則其對(duì)應(yīng)的相量（6）兩個(gè)電感L1和L2串聯(lián)后的等值電感為L(zhǎng)1+L2，并聯(lián)后的等值電感為。（7）兩個(gè)電容C1和C2串聯(lián)后的等值電容為，并聯(lián)后的等值電容為。（8）在頻率為50Hz電路中，10uF電容的容抗為3183.1Ω，10mH電感的感抗為3.14Ω。（9）通常情況下電容的電壓不能突變，電感的電流不能突變。（10）在三相四線制供電系統(tǒng)中，已知單相電壓有效值為220V，則線電壓有效值為線電壓有效值為380V，線電壓最大值為537.4V。3.2選擇題（1）已知交變電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式是i＝50sin50πt(A),從t=0到第一次出現(xiàn)最大值的時(shí)間是（D）A．0.02秒B．1/200秒C．1/150秒D．1/100秒（2）下面關(guān)于交流電的幾種說(shuō)法中正確的是（C）A．使用交流電的電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓電流值是指峰值B．交流電流表和交流電壓表測(cè)得的值是電路的瞬時(shí)值C．交流的有效值等于跟交流電有相同熱效應(yīng)的直流電的值D．通常所說(shuō)的市電電壓是220伏，指的是峰值。（3）如圖所示，是一個(gè)交變電流i隨時(shí)間t變化的曲線，則此交變電流的有效值是（B）A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A圖題3.2（3）（4）有“220V/100W”和“220V/25W”白熾燈兩盞，串聯(lián)后接入220V交流電源，其亮度情況是（A）A.25W燈泡最亮B.100W燈泡最亮C.兩只燈泡一樣亮D.都不亮（5）有關(guān)供電線路的功率因數(shù)，下列說(shuō)法正確的是（）A.可提高電源設(shè)備的利用率并減小輸電線路中的功率損耗B.可以大幅度的節(jié)省電能C.減少了用電設(shè)備的無(wú)功功率，提高了電源設(shè)備的容量D.可以在感性負(fù)載兩端并聯(lián)電容器來(lái)提高功率因數(shù)（6）已知和，有關(guān)相位的說(shuō)法正確的是（B）A.相位差無(wú)法比較B.I1滯后I260°C.I1超前I260°D.同相（7）在RL串聯(lián)的交流電路中，UR=16V，UL=12V，則總電壓為（A）A.20VB.28VC.不一定D.4V（8）RLC串聯(lián)電路的頻率大于諧振頻率時(shí)，電路性質(zhì)呈（A）A.感性B.阻性C.容性D.不確定）（9）串聯(lián)正弦交流電路的視在功率表征了該電路的（A）A.電路中總電壓有效值與電流有效值的乘積B.平均功率C.瞬時(shí)功率最大值D.瞬時(shí)功率的平均值（10）正弦交流電路中的電壓表，測(cè)量的是電路的（B）A.電壓瞬時(shí)值B.電壓有效值C.電壓平均值D.電壓最大值（11）有效值相量只能表示交流電的有效值和（A）A.初相位B.頻率C.相位D.周期3.3把下列代數(shù)形式的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)形式（1）30+j40（2）30-j40（3）-30+j40（4）-30-j40（1）（2）（3）（4）3.4把下列極坐標(biāo)形式的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成代數(shù)形式（1）（2）（3）（4）（1）8.66+j5（2）8.66-j5（3）5+j8.66（4）7.07-j7.073.5計(jì)算下列復(fù)數(shù)，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換成代數(shù)形式（1）（50+j60）（20+j30）（2）（3）（4）（1）-800+j2700（2）1.33-j7.696（3）（4）20.06-j14.573.6某交流電流的曲線如圖題3.6所示，求曲線的頻率、初相角、最大值，并寫出其瞬時(shí)值表達(dá)式。圖題3.6線的頻率50Hz、初相角、最大值10A，并寫出其瞬時(shí)值表達(dá)式3.7已知交流電壓和電流的解析式為,，。在保持它們的相位差不變的情況下，將電壓的初相位改為，重新它們的解析式。為,，3.8一個(gè)正弦電壓的初相位，時(shí)，，試求該電壓的最大值。解:0.707A3.9周期性交流電壓的波形分別如圖題3.9所示，它們的有效值與最大值有什么關(guān)系？OOOOOTTTt/st/st/s（a）(b)(c)圖題3.9解;(a)有效值等于最大值(b)有效值為最大值的0.707倍(c)有效值為最大值的0.707倍3.10已知，則與它對(duì)應(yīng)的相量為多少？如已知向量電路的頻率為50Hz，求對(duì)應(yīng)的電壓解析式。解:3.11已知，求：⑴⑵⑶⑷畫出對(duì)應(yīng)的相量圖。解:(1)(2)3.12已知，求：⑴⑵⑶⑷畫出對(duì)應(yīng)的相量圖。 解:3.13已知,分別利用三角函數(shù)和相量法計(jì)算，試比較哪種方法最方便？解:3.14已知V，V，試作和的相量圖，并求：和。解:3.12-3.14提示:現(xiàn)將正弦解析式轉(zhuǎn)換成相量,再求合相量或者差相量,再將合相量或者差相量轉(zhuǎn)換成解析式3.15用下列各式表示RC串聯(lián)電路中的電壓、電流，哪些是對(duì)的，哪些是錯(cuò)的？（1）I= （2）= （3）=（4）i= （5）U=UR+UC （6）I=（7）=j（8）解:(1)(2)對(duì),其他均錯(cuò),參考下面:(3)(4)(5)(6)(7)(8)3.16有一個(gè)220V/40W的電烙鐵，接在220V/50Hz的交流電源上。要求：（1）繪出電路圖，并計(jì)算電流的有效值和最大值。（2）計(jì)算電烙鐵多長(zhǎng)時(shí)間消耗一度電？。（3）畫出電壓、電流相量圖。解:3.17為了使一個(gè)48V/0.2A的燈泡接在220V/50Hz的交流電源上能正常工作，可以串上一個(gè)電容器限流，問(wèn)應(yīng)串聯(lián)多大的電容才能達(dá)到目的？如果串上一個(gè)電感限流呢？解:燈泡的電阻為,串入電容C后,相量串聯(lián)分壓則算出C=2.97uF如串入的是電流,則相量串聯(lián)分壓:則算出L=3.42H3.18一個(gè)電感線圈接到電壓為120V的直流電源上，測(cè)得電流為10A；接到頻率為50Hz電壓為220V的交流電源上，測(cè)得電流為15A，求線圈的電阻和電感。解:,,則L=26.84mH3.19日光燈電路可以看成是一個(gè)RL串聯(lián)電路，若已知交流電壓為220V，燈管為400Ω,鎮(zhèn)流器感抗為300Ω。求：（1）電路中的總阻抗、電流；（2）各元件兩端的電壓電流與端電壓的相位關(guān)系，并畫出電壓、電流的相量圖。解:(1)(2)電阻上的電壓和電流均落后端電壓電感上的電壓超前端電壓,電感電流和電阻電流相同落后端電壓3.20把10Ω的電阻、10mH的電感和10uF的電容分別接在10V50HZ的交流電源上，試分別計(jì)算電源電流并畫出電壓電流相量圖。解:3.21有一線圈，接解:在電壓為24V的直流電源上，測(cè)得電流為8A。然后再將這個(gè)線圈改接到電壓為24V、頻率為50Hz的交流電源上，測(cè)得的電流為4.8A。試問(wèn)線圈的電阻及電感各為多少？解:假設(shè)為R,L則圖題圖題3.24圖題3.23圖圖題3.22解:(1)5mA(2)1.414mA3.23如圖題3.23所示電路中，已知u=100sin(314t+30o)V，i=20sin(314t+20o)A，i2=10sin(314t+85o)A，試求：i1、Z1、Z2并說(shuō)明Z1、Z2的性質(zhì)，繪出相量圖。解:3.24如圖題3.24所示電路中，已知U=10V，R1=10Ω，R2=5Ω，XL=5Ω，求（1）電流I，并畫出電壓電流相量圖；（2）計(jì)算電路的有功功率P和功率因數(shù)cosφ。解:(1)(2)3.25已知某交流電路，電源電壓u=10sin(314t)V，電路中的電流i=2sin(314t-60o)A，求電路的功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率和視在功率。解:3.26已知正弦交流電壓有效值為50V，頻率為50Hz，加在10Ω電阻、470uF電容和10mH電感組成的串聯(lián)電路上，求電路的有功功率，無(wú)功功率，視在功率和功率因數(shù)。解圖圖題3.273.27已知電路如圖題3.27所示，當(dāng)接到有效值為50V、頻率為50Hz的交流電壓上時(shí)，求：⑴總復(fù)阻抗⑵總電流⑶功率因數(shù)⑷電阻上的電壓解:3.28某220V50Hz正弦交流電路中有一個(gè)電動(dòng)機(jī)（感性負(fù)載）的有功功率為1000W,功率因數(shù)為0.6，如要將功率因數(shù)提高到0.9，需要并聯(lián)多大的電容？3.29某RLC串聯(lián)電路中，已知，所加正弦交流電源電壓為10V。求（1）諧振頻率(2)特性阻抗和品質(zhì)因數(shù)（3）諧振時(shí)各元件上的電壓（4）諧振時(shí)電路的有功功率解:圖圖題3.303.30如圖題3.30所示，某線圈（等效于電感量和直流電阻串聯(lián)）與電容并聯(lián)后接在一個(gè)電壓為10V的交流電源上，求（1）發(fā)生并聯(lián)諧振的頻率（2）諧振時(shí)各支路電流和總電流解:

圖題3.31圖題3.31（1）電阻R（2）電路的頻率（3）電感和電容上的電壓解題思路1根據(jù)電壓和電流相量求得復(fù)阻抗,復(fù)阻抗為各阻抗相加,模長(zhǎng)和模長(zhǎng)相等,幅角與幅角相等得到兩個(gè)公式,求得R和f最后求出電容和電感的電壓解題思路2根據(jù)電壓和電流解析式的初相位相同,得到電路諧振=100Ω,判斷處于諧振,R=100Ω圖圖題3.323.32電路如圖題3.32所示，已知電源相電壓為220V，U、V、W相的負(fù)載分別為40W電烙鐵、20W白熾燈、100W電爐，負(fù)載額定電壓均為220V。求各相負(fù)載電流及中線電流并畫出電流相量圖，若中線斷裂將有什么危險(xiǎn)？解:圖題圖題3.34（1）線電壓380V（2）各相負(fù)載電流相同（3）中線電流0（4）總有功功率電阻上的功率3.34某三相電路如圖題3.34所示，電源對(duì)稱且相電壓為30V，求各相負(fù)載電流和中線電流并畫出電流相量圖。提示,求各相電壓相量,再求各相負(fù)載電流相量,合并成中線電流,圖題3.35圖題3.35提示,求各相負(fù)載電壓應(yīng)該等于線電壓,再求各相負(fù)載電流,即可算出有功和無(wú)功功率,總的功率因數(shù)為