電工學(xué)上冊習(xí)題集冊習(xí)題集參考材料解答

1、-!1、解:第一部分電路基本概念、定理與分析方法（教材第1、2章）在如圖1.11所示電路中，試分別計算在開關(guān) S斷開和閉合兩種狀態(tài)下 A 點的電位。J-12VS3K3.9K二20K12V圖 1.11設(shè)由20K電阻流向3.9 K電阻的電流為I，則 當(dāng)S斷開時：Va 12I 20 10312 ( 12)12 (3 3.95.84 V當(dāng)S閉合時：VAI 3.9 1031220) 103(3.9 20) 103 3.9 101.96V2、對如圖1.12所示電路，求各點電位Va , Vb , Vc , Vd 。20 a 5E1140V4A6CA0E290Vb圖 1.12解:設(shè)b為參考點，則Vb0VVaU

2、ab106 6(VcUcbE1140VVdUdbE290VbUab3、在如圖1.13所示電路中，求電壓Uab。解：設(shè)通過10電阻由上向下的電流為Ii，通過5電阻由上向下的電流為I2 ,則由KCL知Ii1 2 3A , I2 I143 4 1A , I5 I25 1 4A所以Uab3 I0I1 5I2 3I3 10 ( 3) 5 1 3 440V4、在如圖1.14所示電路中，已知I10.01 mA , I20.3 pA , 159.61 jjA。求其余電流I3, I4和I6。-!15151 11 21 50.9 1.42.3A圖 1.141 6解：由KCL可得131114150.010.30.3

3、1 mA9.610.319.3 ma0.39.39.6 ma12141 35、在圖1.15所示電路中，若欲使指示燈上的電壓 U3和電流13分別為12V和0.3A，試求電源電壓U。10111520|l210圖 1.15解：綜合運用KVL與KCL，可得U3 201414 0.6V20 20I2I3 I40.3 0.60.9A1012201415I5 I510I2 20I410 O.9 20 O.6 1.4AU 10I110I2 U310 2.3 10 0.9 1244V-!6、如圖 1.16所示電路中，已知 5 10V , Is 2A , R1 1 , R2 2 , R3 5R 1 。 (1)求電

4、阻R中的電流I; (2)計算理想電壓源Ui中的電流Iui，理想電流源Is兩端的電壓U|s ；分析電路的功率平衡。Ir1SUd 瞑；iis+ rQ O U1Iui圖 1.16解：(1)由電源的性質(zhì)及電源的等效變換可得(可將電路化為圖1.16-B的形式)Uib圖 1.16-B圖 1.16-AI1UiR110A ,由原圖可得I R1Is I 2A -6A4A , I R3U：7A 2A理想電壓源中的電流I U1 Ir3 Ir1 2A ( 4)A6A理想電流源兩端的電壓(3)由計算可知，本例中理想電壓源與理想電流源都是電源，發(fā)出的功率 分別是FU1 U1IU1 10 660WRs Uisls 10 2

5、20W(6020)W=(36+16+8+20)W各個電阻所消耗的功率分別是PrRl216236WPr1R11 R11 (-4)216WPr2R2IS2 22 8WFR3R3I RS?25 220W可知即兩者平衡7、電路如圖1.17所示，已知Ui , I3S , R , R2 , R4 , R5和R6。試求各支路電流。圖 1.17解：該電路有6條支路，5個未知電流數(shù)，故需列5個方程。選擇回路電壓計算與電流方向如下圖所示，貝U有個節(jié)點電流方程為-!1112I4I2I4IsI 3SI5I 3S16選擇不含電流源的回路列寫所需的另外 2個回路電壓方程liR I2R2 I5R5 UiI 4 R4 I 6

6、 RsI5 R5 0聯(lián)解上述方程組則可求得所需的支路電流。8 電路如圖 1.18所示，已知 E 10V，Is 1A，R 10，R25 ，R,5試用疊加原理求I2，Us。UsI2R, R35 5Us I2R21 5V 5V解：當(dāng)E單獨作用時當(dāng)Us單獨作用時-!I2R3Is10.5AR?R35 5Us I2R20.5 5V 2.5V所以，由疊加定理有I2 I2 I2 1A 0.5A0.5AUs Us Us 5V 2.5V7.5V9、如圖1.19所示電路中，已知尺R2R45,R310,Rg10E 12V。試用戴維寧定理求檢流計中的電流Ig 0圖 1.19解：對本題，先求其戴維寧等效電路(1)求開路電

7、壓Uo(如下圖所示)+aUoI lUI11.2AI2ER3R412 A 10 5R1 R25 50.8A-!E U0I1R2 I2R4 1.2 5 0.8 5 2V(2)求等效內(nèi)阻Ro(如下圖所示)RoR1 R2R3 R4R1 R2R3 R45.8(3)可將原電路化為如下圖所示電路，有LIG0.126 A10、在如圖1.20所示電路中，當(dāng) 多少。R 4時，I 2A。求當(dāng)R 9時，I等于廠打 oho解：將原電路除R外的部分用其戴維寧等效電路代替，則等效電路的內(nèi)阻R0為Ro R2/R42/21由已知條件1 R04 匕 2 U0 10V可知，當(dāng)R= 9時，有IrU4 代 1A第二部分階電路的暫態(tài)分析

8、(教材第3章-電路的暫態(tài)分析)1解：t 0時，電容處于開路,Uc(O ) 10mA 2k20V由換路定律得:Uc(0 ) Uc(0 )20V換路后一瞬間，兩電阻為串聯(lián)，總電壓為Uc(0 )。所以5mA(22)k再由節(jié)點的KCL方程得:ic(0 ) 10mA i1(0 )(10 5)mA5mA2解：t 0時電容處于開路，電感處于短路,45 3A6|)i(0 )(5，iL(0uc(0 )8由換路定律得:i(0 )24VUc(0 ) Uc(0 )24V，iL(0)iL(0由KVL得開關(guān)電壓:u(0 )uc(0 )8 iL(0 )(2483解：當(dāng)0 t1 s時，時間常數(shù)1 1s初始值若開關(guān)S2沒有接通

9、，達到穩(wěn)態(tài)時由二要素公式得3電阻與6電阻相并聯(lián)，所以6i(0 ) 2A632A2)V 8Vt 1 s (1)UC(t)uc( ) uc(0 ) uc( )e t/1(1 et) V當(dāng)t 1 s時，電路時間常數(shù)發(fā)生變化,1 12 RC 1 0.5s1 1由式(1)得 1s時的電壓值uc(1s) (1 e1穩(wěn)態(tài)值Uc( )0.5v由二要素公式得Uc(t) Uc(Uc(1) Uc( )e (t 1)/20.5(0.51)e 2(t 1) V ( t 1 s)4解：由換路定律得圖3(b)電路iL(0 )0，達到穩(wěn)態(tài)時電感處于短路，故iL( )20/4 5A求等效電阻的電路如圖(b)所示。r8 n圖4(

10、bb)電路等效電阻R (4/4)/81.6時間常數(shù)L/R (1/ 16)s故電感電流為：16t5(1 e )A,(t 0)t 0后電路為零狀態(tài)響應(yīng),iL(t) iL()(1 et/ )-!5i(t) 8ULdiL0.1 5 16 e 16t歸/8e 16tA,(t 0)5解：t 0時電容處于開路，由換路定律得:UC（0 ） UC（0 ）二6 3t電容又處于開路，69V 6V ,Uc()(18 V)12V等效電阻R (810時間常數(shù)RC0.2s由二要素公式得:Uc(t)Uc()uc(0 )UC()et/ (1218e 5t)V (t 0)u(t) 8uC0.16 ( 90e5t)(12 18e5

11、t)所以u(t) 12 3.6e 5t V(t 0)6解：當(dāng)t 0時，列寫節(jié)點方程求原始值3 20(6 5解得U1(0 )5.76 V由換路定律得iL(0 ) iL(0 ) 3Ai1(0 ) 3A U1(0 )6(3 5.76/6)A2.04A換路后的電路如圖（b）所示。2H iL-O+112V IU120 n圖6（b）電路列寫節(jié)點方程得:（5 20)U1(0)iL(0)1220-!解得u1(0 )5.76V，i(0 )12V 4()0.888A20穩(wěn)態(tài)時，電感處于短路，所以12Vi()0.6A20等效電阻C 520R 45 20時間常數(shù)L / R 0.5s由三要素公式得:+ /i(t) i(

12、)i(0 ) i( )e(0.60.288e ) A7解：當(dāng)t 0時,電容處于開路，列寫節(jié)點電壓方程求原始值(丄-2 21-Un1(0 )(2 21 .3)Un1(0 )二 Un2(0 )11 ，-、2 -丿13-)Un2(0 )4 81 8 023 808解得 un1(0 )4.8V，由換路定律得:Uc(0 )Uc(0 )Uni(0 )4.8V電容又處于開路,再列寫節(jié)點電壓方程如下:解得:111(-)un1()22312 Un1()1(21 Un2(21；)Un2()4Uc() Uni()4V圖7(b)(電路求等效電阻的電路如圖R 2/3/(24)1時間常數(shù)RC 1s由三要素公式得:Uc(t

13、)Uc()Uc(0 ) Uc( )e t/(40.8et) V8解：由換路定律得:求穩(wěn)態(tài)值的電路如圖10V3iL(O) iL(0 )10V j5A2(b)所示。i()圖8bb)電路,圖8(c)iL()汽 i()3 3 2(210V42Lv電路c)5A3/2)6求等效電阻的電路如圖 等效電阻R 233 2 4時間常數(shù)(c)所示。L/ R 2/40.5s由三要素公式得:iL(t) iL( ) iL(0 ) iL( )et/6(15e2t)A9解：當(dāng)t 0時，電容處于開路，由換路定律得：9V 3V3 6Uc (0 )Uc(0 ) Ui(0 )電容又處于開路339V 9V 3V 3 1.53 6求等效

14、電阻的電路如圖(b)所示。Uc( ) U2( ) Ui()3k & 3kRi6k Q 9 1.5k Q圖9(b)電路等效電阻3kR (*6 3 時間常數(shù)3 1032 10 6F6 10 3s由三要素公式得Uc(t)Uc()Uc(0)Uc(F t/)e設(shè)t ti時,Uc0。由式(1)得:3 6e(3103可ti6e 進V (1)0 ,解得:33t16 10 ln2 4.16 10 s第三部分正弦交流電路-1（教材第4章）1、有一 RC串聯(lián)電路，電源電壓為 u電阻和電容上的電壓分別為 Ur和Uc ,已知電路阻抗模為2000，頻率為1000Hz并設(shè)u和Uc間的相位差為30，求R 和C,并說明在相位上

15、uc比u超前還是落后。解：設(shè)電源電壓為U& U 0oVZ RR jXc |Z|j c(1)從（1）可知90。0。U|Z| c90oV|Uc|30VUc落后309030601arctan( )60rc1ctan( 60)Tsr1Rc|Z|2000將（4）帶入（1）得:0.09uFR=10002、解：因為元件是并聯(lián)，所以每個元件上的電壓都相同。則I2 I4 I5 竽 22A10又因為：1&1& jXL jXcI3 0A-!&22AI122 A3、解：設(shè)l&1000oV ；_U&_j?U5 j510 90o A竽 01/245oA45o10245o 10 90o 10 0o AAo讀數(shù)是10A。U

16、10 ( j10) Ulj100100 100245oVV0讀數(shù)是1002 V。4、解：設(shè)參考相量1& 0oV由 KCL 得：& j CU&R (1再由 KVL 得：1&12 j LI& U&(1 j 2)U&對節(jié)點1,由KCL得：& j再由KVL得:Us R& I&2( 2 j2)l& 2 135oVUs(t)272cos(t 135o )V5、解：設(shè)參考相量U 220 0oV則:U&R20220 0 一 宀 11 0 A20U&R jX Lo220 0“A=1160 A 10j10V3ofo1160117330 AUI cos( )22011 石cos( 30o)3630W6解:(a)因為

17、R的電壓與L的電壓方向垂直，由電壓三角形關(guān)系可得:2 2 21002602 V02V080V(b)因為L和C并聯(lián)，電壓相差180，因此由KCL定理有:|&| |& | |5 3| 2AIo 2A即有中性線的丫形接法，負380-V 220V43第三部分正弦交流電路-2（教材第5章）1、解：（1）因為負載與電源間為三相四線制連接, 載各相電壓對稱，相電壓 Up Ulg設(shè)U1為參考相量，則負載各相電壓相量為gU1各相負載不對稱,g220 0 V，U2故各相電流為220120 Vg，U3220 120 V各相電流相量為gI1中性線電流為g g gI N I 1 I 220gI3U1220R111U22

18、20R222U3220R322A20AA10AA10AgI 2I 3I1I210120 A ,gI310 120 A(20 0 10120 10120 )A 10 0 A電壓、電流相量圖如圖所示U3U1U2（2）如果無中性線。采用結(jié)點電壓法, 為則負載中線點與電源中性點電壓gU2RgU3R220 011丄丄丄Ri R2 R3220 12022丄丄丄11 22 22220 120V55 0 V此時負載各相電壓分別為gggU1U1U N N(220055 0 )V 165 0 VgggU2U2U N N(22012055 0 )V 252131gggU3U3U N N(22012055 0 )V

19、252 131V且Li相短路，貝U負載各相電壓為V(3)如果無中性線，gU10gU 21gU 31gU2gU3gU1gU1U12J3U130U 3173 U3負載各相電流為gI2gI3gI1g匕R2g土R3g（I23804a2273 220 30 V220 (1203017.3150 A380 150A 17.3 150 A 22gI3)(17.3電壓、電流相量圖如圖所示380150 V)V 380 150 V15017.3 150 )A 30 0 A12g（4）如果無中性線，且L3相斷路，則R1、R2串聯(lián)于線電壓U12中，則gU12R1R2gI1g|2380 30 a 11.5 30 a11

20、 22gU1gU2g|1 R1gI 2 R211.5 3011V127 30 V11.5 3022V253150 V（5）在（3）中有中性線，L1相短路，則L1相熔斷器因電流過大而熔斷；L2相和L3相不受影響，其電流、電壓與（1）中相同。在（4）中有中性線，L3相斷路，則L3相無電壓和電流；L1相和L2相 不受影響，電流、電壓與（1）中相同。2、解：由于星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩組電阻性負載皆為對稱性負載，貝U 星形聯(lián)結(jié)Ily220IPY a 22A10三角形聯(lián)結(jié)型A 1OA，38IlTsIp1o73ag設(shè)相電壓U1為參考相量，則ggU12 超前 U1 30ggg，I LY與U1同相，I Pggg

21、與U12同相，而I L滯后于Ip 30，故I LY與I L同相，其電壓與電流的相量圖如圖所示。所以1I Ily Il (221o73)A 39.3A3、解：根據(jù)有功功率功率公式 PV3UlIlC0S，則線電流Il Jv3U l cos肓；8f O.87A 19.96A相電流Ip 羋 19.96A 11.52Ay/373第四部分磁路與電機（第6 7、10章-磁路與鐵心線圈電路、交流電動機及繼電接觸器控制系統(tǒng)）1、將：Rl 8的揚聲器接在輸出變壓器的副繞組，已知N1 300, N 2 100，信號源電動勢有效值E 6V ,內(nèi)阻Ro 100 ，求信號源輸出的功率。IR。N1N2Ri+eO解：變壓器原

22、邊等效負載阻抗為:則：信號源輸出的電流為:IsE34.88mARlRo信號源輸出的功率為:P iSgR.87.6mW22V繞組負擔(dān)44VA余下由110V繞組負擔(dān)，求：這三個繞2、容量為154VA的控制變壓器如圖：原繞組為220V,副繞組有兩個，額定電壓 分別為110V和22V,組的額定電流。V o22rccmrESL解: S S1 S222 I 111012220 I 154VA可得:I144 c A 2A22154441A110154 A 0.7A2203、已知丫132S-4型三相異步電動機的額定技術(shù)數(shù)據(jù)如下：電源頻率為 50HZ3試 求額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率SN電流IN和轉(zhuǎn)矩TN以及起動轉(zhuǎn)矩T

23、st、和最大轉(zhuǎn)矩 Tmax轉(zhuǎn)速功率55Kw 1440r/mi n 380V電壓 效率 COS Tst/TN Tmax/TN 855%0.842.22.0解:n01500r / min , sNnN n。n。0.04P2P1先3U N I N COS5.5 103380 0.855 0.8411.64ATn9550 n? 9550154036.48N ?m2.2Tn 80.25N ?mTmax2.0Tn72.95N ?m4、功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)Ist/INTst/TNTmax/TN45kW1480r/mi n380V92.3%0.887.01.92.2臺三相異步電動機電源頻率為 50Hz,額定數(shù)據(jù)如下:求: （