电工习题详解

1、1-1第1章习题解答直流电源的内阻为0.1门，当输出电流为100A时，端电压为220V。(1) 求电源的电动势；(2) 求负载的电阻值。解：(1)电路如解题图1所示，根据电路有载工作 状态时的全电路欧姆定律I :Ro 十RlRoE 二RolRlI 二Rol U上式中由于电流I在负载电阻Rl上产生的电压降 即为电源路端电压 U，电源电动势E为E =0.1 100220 =230V(2)再根据路端电压 U的关系式(部分电路欧姆定律)U 二RlI那么RlU220100u Rl解题图1151-2某电源的开路电压为 1.6 V，短路电流为500 mA。求电动势和内阻。解题图2(a)解：当电源电路在开路时

2、，电路如解题图2(a)所示，根据全电路欧姆定律和I = 0,电动势电压E 二R°l U0 二U° =1.6V当电源电路短路时，电路如解题图2(b)所示，根据全电路欧姆定律和U = 0，则E 二R°l U 二R0I那么，电源的内阻R。=旦上=3.20 l 0.51-3 一只额定电压为220 V，功率为100W的白炽灯，在额定状态下工作时的电阻和电流各为多少? 解：根据功率表达式P 二RlI2 二UI则此时流过白炽灯的电流和白炽灯中的电阻分别为P100i 二-0.45AU220R L = 2 =P1002 皿40.451-4 阻值为1000 Q电阻器，其额定功率是1W

3、,该电阻器的额定电流和电压是多少?解：根据额定功率表达式pN二RnIN二UnIn则该电阻器的额定电流和额定电压分别为PN1In n0.001 =0.0316A = 31.6mAR n. 1000Un=Pn131.6 VIn 0.0316Un = 50V，内阻R0 = 0.5 Q,负载电阻 R可以调解题图31-5 有一直流电源，其额定功率 Pn = 200W，额定电压 节，其电路如图1-11所示。试求：(1) 额定工作状态下的电流及负载电阻；(2) 开路状态下的电源端电压；(3) 电源短路状态下的电流。解：(1)电路如解题图3所示，当S闭合时，根据额定功率表达式P N = U N 1 N= 20

4、0 =4AUn 50又根据额定电压表达式Un二RnIUn 50小那么 Rn N12.511In 4(2) 根据全电路欧姆定律和开路状态下电源端电压等于电动势电压，所以Uo =E = Un RoIn =50 0.5 4 =52V(3) 电源电路短路时负载电阻为零，则短路电流为E 52Is104 AR00.51-6 一只110V、8W的指示灯，现在要接在 380V的电源上，问要串联多大阻值的电阻？该电阻应选 用多大瓦数的？解：此时的电源电压比指示灯的额定电压高出了380-110=270V ,必须采用串联电阻分压的方法，将高出的电压全部降在分压电阻上，否则指示灯将被烧毁；同时还要考虑电阻的耗散功率，

5、否则电阻将被烧毁。根据功率表达式和欧姆定律，可知选用的串联电阻的阻值和耗散功率应分别为PN8lN n0.073AUn 110380 -110R3699；.1 ： 3.7k；0.0732 2P = I N R 二 UrI N = 0.0733699 二 270 0.073 ： 20W1-7在题图1-7中，五个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如图中所示，通过实验测量得知丨1 二-4 AI2 =6AI3 =10AU1 =140VU2 =-90 VU3 =60 VU4 =-80VU5 =30 V（1）试标出各电流的实际方向和电压的实际极性；（2）判断那些元件是电源？那些是负载？（3）计算各元件

6、的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？U题题1-7I2+ U4 - 1 4 |_ U5+1 5 F-q+U1 1I1U：+2卜解题图4解：（1 ）各元件电流的实际方向和各元件电压的实际极性如解题图4所示。（2） 根据U和I的实际方向来判定，当 U和I的实际方向相反时即为电源（注意， U的实际 方向指的是电位降落的方向，即从正极指向负极），否则为负载。据此，元件 1和元件2为电 源，其余的全为负载。（3）根据解题图4计算各元件的功率分别为P = U = 1404 =-560WP2 二-U 212 二-90 6 = -540WF3 二U3I3 =60 10 =600WP4 二 U4I1

7、=80 4 =320WF5 二U5I2 =30 6 =180W根据功率平衡的关系，带有负号的功率之和应和带有正号的功率之和相等，即得560540 =600320180 =1100W上式表明电源发出的功率和负载取用的功率是平衡的，注意，此法也是验证解题结果正确与否的 方法之一。1-8试求题图1-8所示电路中A点、B点和C点的电位。解题图5题题1-9解：参照解题图5可知，四个电阻上的电压降均由电流I所产生，电流的参考方向如图所示，其大小为,50-2030 AI0.5A10 20 10 2060根据某点的电位即该点与参考点之间的电压，令参考点Vd = 0,则电位Va、VB和Vc分别为Va 二Va -

8、Vd - -10I 50 - -10 0.5 50 =45VVb 二Vb -Vd 二-20I -10I 50 =101 20 20I = 35VVc 二Vc Vd =201 =10V1-9 试求题图1-9所示电路中A点的电位。40X解题图6解：参照解题图6,该电路图上半部分的电路为一闭合电路，可产生电流I，因此在1Q和2Q电阻上均产生电压降；而电路图下半部分的电路不闭合，故4Q电阻上无电压降。那么，该电路中的电流和电位Va分别为I =1A1 2Va = -11 6 二3216 =5V1-10求题图1-10所示电路中A点和B点的电位。如将A、B两点直接连接或接一个电阻，对电路工作有无影响？解：根

9、据题图1-10所示，该电路有两个独立 的回路，共用一个参考点；判定A、B两点连接后对原有电路的工作有无影响(即有无电流流过)的依据，首先要确定 Va和Vb的电位是否相等， 两点电位分别为8 Va = X20 = 8V12 + 8 16Vb = X4 = 8VB 4 + 4由于两点电位相等，所以 A、B点连接后，对电路工作无影响。A点的电位。1-11在题图1-11中，在开关S断开和闭合的两种情况下试求C'-12 V3kQL3.9kQA3SSlj”0 kQJ- <I+12V题题1-11-12V3 k'13.9 k'.1itAQ20 k1112V解题图7(a)P-12V

10、3 k'13.9 k'120 k'.112V解题图7(b)解：在开关S断开时，电路如解题图 7(a)所示，根据电位差和电压的关系即12 -Va =20 103IVa =12 -20 103| =12 -20 103 ：12一(一12) 3 (20 3.9 3) 103小24贝U=12-20 3 =12 -17.8426.9 勺 03-5.84V在开关S闭合时，电路如解题图7(b)所示，此时电路中的+ 12V和一12V两个电源将分别独立作用一个回路，Va就是3.9k Q电阻上的电压降，即3 3.9 103 =1.96V(20 3.9) 1031-12计算题图1-12所示两

11、电路中a、b间的等效电阻Rab。4(a)(b)题题1-12解：图（a）4x46x3Rab =4/(4/4 63)=4(-)4+46+3=4/(2 2) =4 4=2'J注：上式中的符号“ ”表示电阻并联，符号“ + ”表示电阻串联，在计算串、并联等效电阻时应 遵循先并联、后串联、括号运算优先的原则。图（b）Rab =2/(2/2 - 3/3/3)= 21121-13在题图1-13中，R1 = R2 = R3 = R4 = 300Q , R5 = 600 Q,试求开关S断开和闭合时a和b之间的等效电阻。解：当开关S断开时,a、b之间的等效电阻IdR题题1-13Rab =R5/(R1Ra)

12、/(R2 - R4)= 600/600/600二 200门当开关S闭合时，a、b之间的等效电阻Rab 二 R5(R1 /R2 - R3/R4)=600/(300/300 300/300)=600/300=200"1-14题图1-14所示的是直流电动机的一种调速电阻，它由四个固定电阻串联而成。禾U用几个开关的闭 合或断开，可以得到多种电阻值。 设四个电阻都是试求在下列三种情况下 a,b两点间的电阻值：(1) S1和S5闭合，其它断开；(2)S2,S3和S5闭合，其它断开；(3)S1,S3和S4闭合，其它断开。解题图8(a)l-pjR3S5R4S1解：(1)当S1和S5闭合，其它开关断开

13、时，电路如解题图 8(a)所示，a、b间的等效电阻。S5:R4a R1S3解题图8(b)a :R1R3解题图8(c)Ra=R1 R2 R3= 111V(2) 当R2、R3和R5闭合，其它开关断开时，电路如解题图8(b)所示，等效电路如解题图8(c)所示，a、b之间的等效电阻Rab = R1 ' R2 / R3 / R4=1 +1/1/1=1.330S4a H 片R1-厂 _r4 I1-R2 R3|-TR4bS3S1解题图8(d)aR1解题图8(f)8(f)(3) 当开关Si、S3和S4闭合，其它开关断开时，电路如解题图8(d)所示，其等效电路如解题图 所示，a、b之间的等效电阻Rab

14、=Ri /R4 =1/1= 0.5。1-15题图1-15所示是一衰减电路，共有四档。当输入电压Ui = 16 V时，试计算各档输出电压01 rU15.5 555.045|pl卜4545|U2UqA2 2tbcad题题1-15+U15.5Q)55*50Q45Q45Qk竺M1-U2c>bcciad -解题图9(a)2解：当电路连接a档时，如解题图9(a)所示，输出电压等于输入电压，即U2 =5 =16V当电路连接b档时，如解题图9(b)所示，输出电压为16V的分压，即U _u 5.5/45+5.5/(5+45)2 1 45 +5.5/45 +5.5/(5 +45)1=16 10= 1.6V当

15、电路连接c档时，如题图1-9所示，输出电压为1.6V的分压，即当电路连接d档时，如解题图9（c）所示，输出电压为 0.16V的分压，即U2 =0.1645 51= 0.16 一10= 0.016V1-16题图1-16所示的是由电位器组成的分压电路，电位器的电阻 Rp = 270 Q,两边的串联电阻 R1 = 350Q , R2 = 550 Q。设输入电压 U1 = 12 V，试求输出电压 U2的变化范围。解：当电位器的滑动触点置于电位器Rp的最下端时，输出电压U2应该是电阻R2上的压降，即R2R1 RP RU1550350 270 55012=5.64V当电位器的滑动触点置于电位器Rp的最上端时，输出电压U2应该是电阻（Rp+ R2）上的压降，即题题1-16U2RP R2R1 RP R2U127055012350 270550=8.41V因此，该分压电路输出电压U2的变化范围应该是 5.64V 8.41V。1-17试用两个6 V的直流电源、两个 1kQ的电阻和一个-5 V +5 V的调压