电工学习题答案..

1、151.5.9在图中，五个元件代表电源和负载。电流和电压的参考方向如图中所示-u* +01+-二+4今通过实验测量得知I1 = -4A12 = 6A 13 = 10AU1 = 140V U2 = -90V U3 = 60VU4 = -80V U5 = 30V1试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。2判断哪些元件是电源？哪些是负载？3计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用 的功率是否平衡？ 解：2、元件1，2为电源；3，4，5为负载3、P1 = U1I 1 = 140 * (-4)W = -560W P 2 =屮| 2 = (-90) * 6W = -540W P3 = U3I 3 =

2、60 *10W = 600W P 4 = U4I 1 = (-80)* (-4)W = 320WP2=1100WP5 = U5|2 = 30 * 6W = 180W电源发出功率 PE =P1 +负载取用功率P = P3 + P4 + P5 = 1100 W两者平衡1.5.10在图中，已知|1 = 3mA,|2 = 1mA.试确定电路元件3中 的电流13和其两端电压U3,并说明它是电源还是负载。校 验整个电路的功率是否平衡。解：首先根据基尔霍夫电流定律列出-|1 + |2 - |3 = 0-3 + 1 - I3 = 0可求得|3 = -2mA, |3的实际方向与图中的参考方向相反。 根据基尔霍夫

3、电流定律可得3-3U3 = （30 + 10 * 10 * 3 * 10 ）V = 60V其次确定电源还是负载：1从电压和电流的实际方向判定:电路元件380V元件30V元件电流|3从 +端流出，故为电源； 电流|2从+端流出，故为电源； 电流|1从+端流入，故为负载。2从电压和电流的参考方向判别:-3-3电路元件3 U3和|3的参考方向相同P = U3|3 = 60 * (-2) * 10 W =-120 * 10 W (负 值），故为电源；-3-380V元件U2和12的参考方向相反P = U2|2 = 80 * 1 * 10 W =80 * 10 W （正值）， 故为电源；-3-330V元件

4、U1和11参考方向相同P = U1|1 = 30 * 3 * 10 W = 90 *10 W （正值），故 为负载。两者结果一致。最后校验功率平衡：电阻消耗功率.PR1 = R1|12= 10 * 32mW = 90mWPR2 = R2|22 = 20 * 12mW = 20mW电源发出功率.Pe = U2|2 + U3|3 = (80 + 120)mW = 200mW负载取用和电阻损耗功率.P = U1|1 + R1 h2+ R2 |22= (90 + 90 + 20)mW = 200mW 两者平衡1.5.15图中所示的是电阻应变仪中测量电桥的原理电路。Rx是电阻应变片，粘附在被测零件上。当

5、零件发生变形(伸长或缩短)时，Rx的阻值随之而改变，这反映在输出信号Uo上。在测量前如果把各个电阻调节到 Rx = 100Q , Ri = R2 =200Q ,R3 = 100Q，这时满足Rx/R3=R1/R2的电桥平衡条件，Uo = 0。在进行测量时，如果 测出.(1) Uo = +1mV ; (2) Uo = -1mV ;试计算两种情况下的 Rx。U。极性的改变反映了什么？设电源电压U是直流3V。解(1) Uo = +1mV应用基尔霍夫电压定律可列出.Uab + Ubd + Uda = 0Uab + Uo- Uad = 0或 U Rx /(Rx + R3)+ Uo -J/2= 03Rx/(

6、Rx + 100)+ 0.001 -1.5 = 0解之得Rx = 99.867 Q因零件缩短而使Rx阻值减小, Rx = (99.867 - 100) Q = -0.133Q Uo = -1mV同理 3Rx/(Rx + 100) -0.001 -1.5 = 0Rx = 100.133 Q因零件伸长而使Rx阻值增大，即 Rx = (100.133 - 100)- = +0.133-+50 V 一O Ac丄-50 VUo极性的变化反映了零件的伸长和缩短。1.7.6在图中，求A点电位Va。 解：11-12 - I3 = 0(1)11 = (50 -VA)/10(2)12 =Va - (-50)/5(

7、3)13 =Va/20(4) 将式(2)、(3)、(4)代入式(1)，得 (50 -Va)10-(Va + 50)/5-Va/20= 0 Va = -14.3V2.1.13在图中，R1 = R2 = R3 = R4 = 300Q，R5 = 600Q ,试求开关S断开和闭合时a 和b之间的等效电阻。扎解：当开关S断开时，R1与R3串联后与R5并联,R2与 R4串联后也与R5并联，故有Rab = R5/ (R1 + R3)/(R2 + R4)= 200 Q当S闭合时，则有Rab = (R1/R2) + (R3/R4)/R5=200Q2.1.17试用两个6V的直流电源、两个1kQ的电阻和一个10kQ

8、的电位器连接成调 压范围为-5V +5V的调压电路。解：所联调压电路如图所示。3-3I =6 - (-6)/(1 + 10 + 1)x 10 = 1x 10 A = 1mA 当滑动触头移在a点3-3U = (10 + 1)x10x1x10 - 6V = 5V当滑动触头移在b点3-3U = (1x 10 x1x 10 - 6)V = -5V2.3.5在图中，求各理想电流源的端电压、功率及各电阻上消耗的功率解.设流过电阻R1的电流为I3I3 = I2 - I1 = (2 - 1)A = 1A(1)理想电流源1U1 = R1I3 = 20 X 1V = 20VP1 = U1I1 = 20 X 1W

9、= 20W (取用) 因为电流“ +端流入，故为负载。理想电流源2U2 = R1I3 + R2I2 = (20 X1 + 10 X2)V = 40V P2 = U2I2 = 40 X2W = 80W (发出) 因为电流从“ +端流出，故为电源。2 2(3)电阻R1PR1 = R1|32= 20 X12W = 20W厂(4)电阻R22 2PR2 = R2I2 = 10 X2 W = 40W校验功率平衡：80W = 20W + 20W + 40W237计算图中的电流13。解:计算本题应用电压源与电流源等效变换最为方便,由此得 I = (2 + 1) /(1 + 0.5 + 1)A =3/2.5A

10、= 1.2AI3 =1.2/2 A = 0.6A变换后的电路如图所示21 Q-1i_1妒1 QiJ尼-1 Q人 J殆=1 42 001 A-2A238计算图中的电压U5。解R1,2,3 = R1 +R2R3/(R2 + R3)=0.6 +6 X4/(6+4)= 3 Q将Ui和R1,2,3与 U 4和R4都化为电流源， 如图所示。Is = |si + |S2 = (5 + 10)A = 15ARo = Ri,2,3 XR/(Ri;2；3 + R4)=3 X0.2/(3 + 0.2 ) =3/16 Q15 = R0/(R0 + R5)I S =45/19A U5 = R5I5 = 1 M5/19

11、= 2.37V2.4.1下图是两台发电机并联运行的电路。已知曰=230V，R01 = 0.5Q , E2=226V ,R02 = 0.3Q，负载电阻Rl = 5.5Q，试分别用 支路电流法和结点电压法求各支路电流。解：(1) 用支路电流法1 +& =曲i + RlIlE2 Resh + Hl 11将己如数代入井解之，得KiA = 20-4, h = 20几 II = 404 (2) 用结点电压法23()22G0.3 (l-; 0 3 V 二 220V 丽十丽+丽Ey-U 230 一 220研一舟=204Rm22G-22% = 2OX0.32.5.2试用结点电压法求下图所示电路中的各支路电流25

12、1002511Ug =辱甲瞥= 50U41505050la25-505QA = -0.5X【h竺亠50人和人的实际方向与图中的参考方向相反。2.6.5应用叠加原理计算下图所示电路中各支路的电流和各元件（电源和电阻） 两端的电压，并说明功率平衡关系。(b)(c)懈1(1)求各支路电流电压源单独作用时图1了(历I； = E =亍4 = 2AR + R.i 1+4E 10 *7T =月=2月% + 可=(2 + 2)4 = 4A电流源单独作用时图17(c)4Is = x 104 = &4庇+几 1 + 4/?2念+卅召H 二 8A传一醐(2 8).4 = G.4 A = J； + J； (2 + 0

13、)-4 2A A =仃十碍= (2 + 2)4 = 4A Ie 仏一弘=(4 8)4 二4A町见*电流源是电源.电压源是负載。（2）求备兀件两端的电用和功率电流源电压 J7S = J?i + Z?.J.i = （2x 10 + 4 x4）V= 36V 各电阻尤件上电压可应用欧姆定律求得电流源功率 Ps = UsIs = 36 x lOVr = 3601V （发出） 电压源功率PeEIe = 10x4W = 40W（取用）电阻/?】功率 Pri = /?iZ = 2x lOir = 2001（损耗）电阻局功率 Pri = Rl = 1 x 63IV = 36H （损耗）电阻角功率= 5 x =

14、20VK （损枪 电阻地功率 /VM = 7?4/r = 4x42lV=64lV （损耗） 两者平衡。2.7.4应用戴维宁定理计算下图中2Q电阻中的电流I2A=6V求开跻电压厲甸和等效LmM) ac + cd -H f dft 二(1 X 24-0+6 + 3x山此得2.7.52.7.8的初始值i(0+)3.2.5、图1所示各电路在换路前都处于稳态，试求换路后其中电流i和稳态值(b)5甘(1)对图1(町所示电路壮g)A+)j(oc)=u(O-)=级=3-4=x 34= 15-4(2)对图i(h)所示电路%()+)g)诅0_)二 6V（3）对图1（）所示电跻心(0 十)=zli(0_) = 64

15、卫( 十)=必2(-) = 0彳(0十)=ii(0+) - t2(0+) = (6 0).4 = 64i(oc) = 0(4)对图1(d)所示电路c(0+)-%(0一)迎+)=6-32 + 9i(oc)=6=0,75 A2 + 2 阿336电路如图所示，在开关S闭合前电路已处于稳态，求开关闭合后的电压uc9 mA解：c(0+) = wc(0_) = 6 x 103 x 9 x 10_3V = 54Vr =x LO3 x 2 x 10cs = 4 x 106 + 3本题是求全响应;先令理想电流源断开求零输入相应吧：而后令血（0十）= o求零状态响应谭；域后得% = “; +谄*u； = UQer

16、 = 54eJ x 03y =屜-换订心 =U(l - er) = 18(1 -式中3x6U = ur(3o) = - x 10( x 9 x 10 V = 181十V% = (18 + 36e25Or)V19345电路如图所示，换路刖已处于稳态，试求换路后(t ?0)的ucD20 kQ解：本题威用三要索法计算。(1)确定初始值%(0十 = uc(0_) = (20 x 103 x 1 x 10-3 - 10)V = 10V确定时间常数局=扛I：； I紳=阳将理想电流源开路，理想电压源短路。从电容元件两端看进去的等效电 阻为7 = RqC = 10 x 10a x 10x 10-% = 0.1

17、于是得出tMB=%(乂) + %(0古 一 (x)总 丁 t=5 + 10 (5)e 01=(5+ l5e-10t)V366电路如图所示，试用三要素法求t ?0时的ii, i2及iL。换路前电路已处于稳态。解：(”v + jL = (2+j518)fi = 518Z87.8fi镇流器电压 U2 = Z2 I = 518 x 0.367V = 190计耳 * 出=103 + 190)(/ = 293V 220 V因为D =必+玄,不能有效值相加.4.5.4在图中，试求电流表A。和电压表V。的读数解:以乩为参考正弦竜，则勿较硏趙前w 于是01L/lj1-JL0Q頁IIi = H 二(J10 +10

18、OZO =(jio + 10x/2Z - 45)A = (jio +10- ; 10).4=10.4丄仆的读数为10.4oUQ = -jlO/o + Ui = (-J1O x 10+ 100Z0)V=(100-jlOO)V = 141Z-45V忱的读数为141Vo4.5.8计算图10（町中的电流j和各阻抗元件匕的电压久与,并作相横图：计菓 图10（b）中各支路电流人与人利电压为 井作相最图。u 0,541/0 ” .=-_A= 0.5.4/ = 7fi + ic = (0.5 +j0.5).4(7 = (2 + j2)(0.5 + j0.5)V = J2VU = Uc + 必=(1 + j2)

19、V =皿+ 2叱 arctan 2V = 5/6345.4.1如图所示的是三相四线制电路，电源线电压Ui = 380V。三个电阻性负载联成星形，其电阻为Ri = 11Q, R2 = R3 = 22Q.(2)如无中性线，求负载相电压及中 性点电压；(3)如无中性线，当L1相短路时，求各相电压和电流，并做出它们的相 量图. 设比=口上0 = 220Z0V山th,F + 1?1他R311r瓦+瓦+石h =380Z-1500380Z150c tA= L7.3Z-150417.3N150M22QZO0 22OZ-12O022OZ12OV = 55Z0 F11 + 22 +22_I I1 -JII 222

20、2U = Ui-(J冷n = (22OZO0 一 55Z(r)V = 165Z0qr罵 = 爲rjVrjV = (22OZ-120 - 55Z0)V = 252Z-131%7巩 = 必(Jg= (22OZ12O0 - 55/0)!/ = 252Z131V(3)如无屮性线，厶相短路则各相负戟电压为； = 0鳥 = 爲=-Ur2 = 380Z-150V函=(73i = 380Z150V各相负载电流为L = 一仏 + f3) = -(173Z-151P+ 173Z150X = 30Z(rrf4在图4（渤所示的电路屮*三相四线制电源电压为380/2201 接有対称星形联 结的白炽灯负载,其总功率为180H此外,在心相上接有额定电压为220匕功 率为40R；功率因数85专=0伍的FI关灯一支心试求电流 m 及八H设已= 22OZ0V.lb)解:?! = 220Z0VU2 = 220Z-120V63 = 220Z120V每相白炽灯的功率P = 3 x 180Hr = 60W_ =竺每相白炽灯的电流-UP - 22OH -鼻则Ix = 0.273Z0M/2 = 0J73Z-12(T.4 必 =0