电工电子技术习题与答案

第1章 电路的基本概念和基本分析方法maf"-'imaf"-'i—i+

u1A.aGa<>II(LjuCh1图L阳二I题11图答案：(a)U=6V;(b)U=8V;(C)U=-8V求图1.39所示各电路中的电流。A5G

ao 1IA5G

ao 1I ob- 十-15V

㈤S&2V—+-20V(b)a-：>-18V(c)图L明习题LW图答案：(a)I=3A;(b)I=-(c)I=-2A1.3如图1.40所示，当取c点为参考点时求：（DU1.3如图1.40所示，当取c点为参考点时求：（DUad=?,Udb=?；Va=15VVb=8V，Vd=-5V。（2）若改取b为参考点，匕、匕、vd各变为多少伏？此时Uad、udba又是多少伏？ a答案：（1）C点为参考点时：Uad=20V,Udb=-13V;（2）b点为参考点dc>+5V-

a-olxb+S-匚0—1"|—odmi.4i习题14图时：Va=7V,Vc=-8V,Vd=-13V,Uad=20V,Udb=-13V如图1.41所示，试比较a、c两点电位的高低。（1）b、c两点用导线连接；（2）b、d两点接地；答案：（1）a点比c点电位高5V；（2）a点比c点电位低3V；（3）无法确定如图1.42所示，计算各元件的功率，并说明各元件是吸收还是发出功率。十 一 + 一 一 4十 一 + 一 一 4-EV 4V 8V㈤ (b) (c)图1.4£习题L-S图答案：（a）P=15W发出功率；（b）P=8W，发出功率；（c）P=32W吸收功率如图1.43所示，计算各段电路的功率，并说明各段电路是吸收还是发出功率。答案：（a）P=2W,吸收功率；（b）P=280W，吸收功率；（c）P=120W,发出功率；（d）P=80W发出功率；有一个电阻为20Q的电炉，接在220V的电源上，连续使用4小时后，问它消耗了几度电？有一2kQ的电阻器，允许通过的最大电流为50mA，求电阻器两端允许加的最大电压，此时消耗的功率为多少？答案：U=100V；P=5W如图1.44所示，已知r消耗的功率40W，求r2两端的电压及消耗的功率。答案：U2=30V；P=60W如图1.45所示，已知开关S断开时，uab=10V，开关S闭合时，uab=9V，求内阻RS。 a a答案：Q如图1.46所示，求各支路电流。答案:22.5A ——+加0打图1班习题1.11图答案如图1.47所示，求电压uab。答案：Uab=-10V试画出与图1.48等效的电路图。

图1.铺习题1-13图答案:a0b0)tiQ—习题图1.铺习题1-13图答案:a0b0)tiQ—电路如图1.49所示，开关S倒向“1”位时，电压表读数为10V,S倒向“2”时，表读数为10mA,问S倒向“3”位时，电压表、电流表读数各为多少？电流图1-5口习题115图图1,43习题电流图1-5口习题115图答案：5V,5mA答案:U1=8V,U2=45V,U3=44V,U4=-53V,U5=36V,U6=89V如图1.50所示，求各元件上的电压。答案:U1=8V,U2=45V,U3=44V,U4=-53V,U5=36V,U6=89V的U、I、R。答案：U=47V,I=2A,R=6Q如图1.52所示，求11、12、13。答案：/[=22/7A,I2=_1/7A」3=87A将图1.53化简为一个等效的电压源。图i.g>1题1图i.g>1题1世图5G隆|1匚4」1题1.1口图答案:习题L玲答案1.19求图习题L玲答案1.19求图1.54电路中各支路的电流。答案：I+1=2I+1+2=0列出方程组11=12+1310+21—51=010+315-/=0I=3AI=2A解得I=1A3I=0AI=-3A51.20如图1.55所示，各支路电流的参考方向已选定，试用支路电流法求各支路电流。J4答案:F¥11.56RJ4答案:F¥11.56R题L2［图列出方程组2 5 621+列出方程组2 5 621+21—24+31=03 5 221—21+6-12+61=0215-1216-60-6+214=0IiI2I解得/4I5I=1A=2A=3A=3A=6A=—4A如图1.56所示，试用支路电流法求各支路电流。答案：略电路如图1.57所示，试用弥尔曼定理列出求解v，的节点电位方程。N，答案:■2-

亍Uab。10V图l5答案:■2-

亍Uab。10V图l5日习题图5A图1,59习题1出4图答案：U=U'+U"=4-3=1Vababab用叠加定理求图1.59电路中各支路的电流及各元件的功率。答案：按图示所选参考方向，由叠加定理得I1=-2A，I2=-1A，I3=3A，I4=0，U=21V42V电压源发出84W功率，21V电压源功率为0,12Q电阻吸收48W功率，3Q电阻吸收3W功率，6Q电阻吸收54W功率，1A电流源发出21W功率。习题124答案1.25求图1.60所示各电路的戴维南等效电路。答案:€i十14©1.3QK.g11在图1.61（a）所示情况下，问负载电阻RL为多大时可以获得最大功率？获得的最大功率为多少？如果将滑线变阻器的滑动触头向上或向下移动，负载的功率将如何变化？为什么？如果接成图（b）呢？K.g11(b)b图I61答案：（a）图中Rl=4Q,Pmax=16W,滑动触头向上或向下移动，负载功率都将变小。接成（b）图Rl=Q如图1.62所示，求2电阻中的电流I。1.28如图1.631.28如图1.63所示，求2。电阻上的电压U。答案：U=20V如图1.64所示，求2。电阻消耗的功率P。1.30答案：求图1.651.30答案：求图1.65所示电路的戴维南等效电路。<i习题i.配答案第3章 正弦交流电路及安全用电3.1已知电流i(t)=10sin(3141-30O)A,问其最大值、角频率、初相角各为多少。并画出波形图。3.1答案：Im=10A,3=314rad/s，W=一30°V，初始值为-380V，求其解析式并画出波形图。答案：u=537.5sin(3141-45°)=380五sin(3141-45°)V已知u1=220<2sin(«t+60o)V,u2=380M'2sin(31-30o)V(1)分别求t=0时的瞬时值；(2)求u1与u2的相位差。答案：⑴u1(0)=269.4匕u2(0)=-268.7V⑵①12=90°已知u1=110V2sin31V,u2=110<2sin(«t-120o)V,用相量表示各正弦量，并分别利用相量图、相量法求u1+u2、u1-u2。答案：U1=110N0°V,U2=110N-120°Vu+u=110<12sin(3t-60。)Vu1-u2=110d6sin(3t+30°)V一个220V、75W的电烙铁接到220V的工频交流电源上，试求电烙铁的电流、功率及使用10小时所消耗的电能。答案：I二一个R=2k。的电阻，接到最大值为311V的正弦交流电源上，求流过该电阻的电流/、电阻的电压U。答案：I=，U=220V一个L=51mH的线圈(电阻忽略不计)，接在f=50Hz，U=220V的交流电源上，求：(1)线圈的感抗X和流过线圈的电流I；(2)画出电压、电流的相量图。L答案：(1)XL=16Q，I=(2)电压超前电流90°一个电容器接到220V的工频电源上，测得电流为A，求电容器的电容量C。若将电源频率变为500Hz，电路电流变为多大？答案：〃F;I=5A求图3.34中各未知电流表、电压表的读数。答案：(a)I=,(b)U=80V,(c)U=14.1V, (d)I=2A答案：(a)I=,(b)U=80V,(c)U=14.1V, (d)I=2A••・3.10在图3.35所示电路中，已知U=6/30。V,U=8/120。V,求电压U并画出相量

R L图。答案：U=10/—30°V・••・3.11电路如图3.36所示，已知R=4Q,X=3。，U=12V，求电流I、I和I。C RC答案：IR,3A,IC=4/90。A,I=Ir+IC=5/53。A3.12图3.37是一个移相电路，已知R=10。，输入信号频率为500Hz，如要求输出电压u2与输入电压％间的相位差为450，求电容器的电容量。答案：Mf3.13电阻R=6。，电感L=25.5mH,串联后接到220V的工频交流电源上，求电流i、电阻电压u和电感电压u。答案:3.14i=22<2sin(3141—53°)A,u=132<2sin(3141—53°)V,_ R答案:3.14u=176T2sin(3141+37°)V在图3.38所示的日光灯电路中，已知电源电压U=220V,f=50Hz，灯管电压为Ur1=103V,镇流器电压为U2=190V,R「280。，试求镇流器的等效参数R「L，并画相量图。答案：本题应先画出相量图，在相量图中求出镇流器电压超前灯管电压的角度，从而求出镇压流器电阻和电感的电压，再求电流。I=,R2=27QU=220，；2匹314"试求—2和：。S3.38题S3.38题3.14圉答案：i1=44V2sin(314r-53。)A,i2=22V2sin(314r-37。)A,i3=65.3点sin(314t-47.5。)A3.16在图3.40中，已知u=220<2sin3141V,i=22sin(?141-450)A,ii=1K2sin(3141+900N,试求各电压表、电流表的读数及电路参数R、u和C。2 R答案：U=220V,I1=22A,I2=11A,I=QuFur=220sin(3141-45°)V一台异步电动机，可看作R、L串联电路，接在220V的正弦交流电源上，在某一运动状态下，R=14.5。，XL=10.9Q，试求电动机的I和P。答案：I二R、C串联电路中，已知R=20。，C=213.3〃E电源电压为工频220V,求电路的Z、I和P。画相量图。答案：Z=20-j15=25N-37。。，i=一台功率P=1.1kW的单相交流电动机接到220V的工频交流电源上，其电流为10A,求电动机的功率因数。答案：cos①=0.5一个R=10。，L=3mH的线圈，与C=160pF的电容器组成串联电路，它的谐振频率、特性阻抗、品质因数各是多少？如果将该电路接在15V的正弦交流电源上，求谐振时的电流和电感电压、电容电压。答案：3=1.44x106rad/s,p=4.33x103。,Q=4.33x10210=1.5A,Ul0=Uc0=QU=6495V3.21R、L、C串联电路，它在电源频率为500Hz时发生谐振。谐振时电流I为A,容抗XC为314。，并测得电容电压UC为电源电压U的20倍。试求该电路的电阻R和电感L。

3.25对称三相电源作Y形联接，相电压Uu=220Z60OV。(1)写出其它两相电压以及三个线电压的表达式；(2)画出相电压、线电压的相量图。U =220/60°V U =380/90°V答案：(i)U =220/—60。V U =380/—30。VV VWU =220/180。V U =380/-150。VW wWU有一台三相发电机，其绕组接成Y形，若测得相电压UU=UV=UW=220V，但线电压UUV=UVW=220V，UWU=380V，试画出相量图分析哪一相绕阻接反了。答案：丫相绕阻接反了。对称Y形联接负载，每相复阻抗Z=(24+j32)Q,接于线电压O,=380V的三相电源上，求各相电流及线电流。I =5.5/-53°A I =9.5/-23°A答案：设U=220/0°V,则I =5.5/-173°A， I =9.5/-143°AI =5.5/67。A I =9.5/97。AW WU对称Y形联接负载每相阻抗Z=(165+j84)。，端线阻抗Z「(2+j2h,中性线阻抗ZN=(1+j1)。，接至线电压为380V的三相电源上，求负载的线电压、线电流，并作相量图。I=2/3。AI=2/-117。AIwu=I=2/3。AI=2/-117。AIwu=2/123。Ai答案：设U=220/0°V,I=1.17/-147°AIw=1.17/93。AU'二IZ=216/0°V U'=375/30°VUU UVU'=216/-120V ， U'=375/-90°VV VWU'=216/120。V U'=375/150°VW WU对称Y形联接电路，每相负载由10。电阻、0.12H电感串联组成。已知线电压为380V,①二100rad/s。求各相负载的电流。答案：Z=10+jsL=10+j12=15.6/50°O，设UU=220/0°V，则|.U「I二f=14.1/-50°AUZI=14.1/-170。AI=14.1/70°AW

△形联接对称负载每相复阻抗2=(30+j40)。，接于线电压Ul=380V的三相电源上，求各相电流及线电流。答案：Z=30+j40=50/53°O，设UUV=380Z0OV，则.U, 「I=13.22-83。AI=13.2I=13.22-83。AI=13.22157。AI=13.2237°AUVZI=7.62—173°A ，VWI =7.6267°AWU对称负载，每相阻抗Z=40245°Q，接在对称三相四线制电源上，输电线阻抗Zl=L(2+j2)Q,不计中线阻抗，电源线电压为380V。求：(1)各相电流及中线电流；(2)负载端相电压及线电压；(3)电源提供的总功率及负载的总功率。答案：设UU=22020。VI二-UU-=5.12—45。AUZ+Zi⑴I=5.12—165。AI=5.1275°A［二0U'=353.3230°VUVU'=353.32—90°U'=353.3230°VUVU'=353.32—90°VVU'=353.32150°Vw=<3X380X5.1Xcos45。=2374WUU(2) U'=2042—120°V,VU'=2042120°V(3)电源功率：P=<3UIcos①ll负载功率：P=X.-3UIcos①=<3x253.3x5.1xcos450=2207Wii有一台三相电动机，其功率P为3.2kW,功率因数cos中=0.8，若该电动机接在线电压为380V的电源上，求电动机的线电流。答案：I= =6.1A\：3UcosW i对称三相负载的线电压为380V，线电流为2A，功率因数为0.8，端线阻抗Zr(2+j4)Q，求电源线电压及总功率。答案：P=v3UIcos①+312R=<3X380X2x0.8+3x22x2=1077Wii1077<3x2xcos53.4o=521.5V电工电子技术作业及习题解答【例】在下图所示的各段电路中，已知Uab=10V,E=5V,R=5Q,,试求I的表达式极其数值。解：串联各电压相加等于两端总电压，或由基尔霍夫电压定律，可列出以上各图电压方程，求出相应的电流I;注意，端电压Uab参考方向由a到b，电阻R和电动势E上电压参考方向与之相反时要取负号。UeE10-5(a)U =IR+(-E) I=-ab =—-~~=3Aab R5U(a)U =IR+(-E) I=-ab =—-~~=3Aab R5ab R5—U-E-10-5 —U+E-10+5U =-IR+(-E) I= ab 口=10 5=-3A (d)U =-IR+E I=Uab+E=10+5=—1aab R5 ab R5教材P33-34页【题】在图所示直流电路中，已知US=3V,IS=3A,R=1Q, 求a、b、c三点的电位。解：某点电位为此点到参考点(即接地点、零电位点)间的电压；a点点位：Va=US=3Vb点电位：Vb=RIS+US=(1x3+3)V=V c点为参考点点位为：匕=0并说明是起电源作用还是起负载作用。解:4］十，()40\12书O10V图1.07【题】求图示电路中通过恒压源的电流Ir12并说明是起电源作用还是起负载作用。解:4］十，()40\12书O10V图1.07该电阻与10V恒压源并联，故其上电压为10V，所以：13=(10/2)A=5A。据KVL定律，左回路：51户213—40=0,贝U11=6A或外回路：511+10—40=0,有11=6A再用KCL定律，求得12=11—13=1A+4卜。。飞?aq也1口油2口T左恒压源的功率P1+4卜。。飞?aq也1口油2口T【题】用支路电流法求图所示电路中各支路电流。解：由于电源所在的支路电流已知，故待求电流只有I1和I2,只需列出二个方程联立求解。据KCL定律，上结点：/「I2+IS=0据KVL定律，右网孔：RI1+RI2-Us=0 图选取回路时，应避开电流源所在回路否则因电流源的电压是未知的，待求量又变为三个，需再增加一个回路方程式。带入数据:解得：11=-1A11一个回路方程式。带入数据:解得：11=-1A211+312-10=0

【题】用叠加原理求图所示电路中的电流11和12。TOC\o"1-5"\h\z P （7 、解：电流源单独作用时，电压源短路，电路图自回，则I'=—R-I=—x5A=3A\o"CurrentDocument"1R+RS12+3 ）12、 /R （0 、 I'=—R~~I=—x5A=2A电压源单独作用时，电流源开路，则2R+RS12+3）12、 //1=/2=R+R=19卜二2A最后,分电路各电流的代数和叠加求原电路电流,注意与原电路12、 /电流反向的分电流要取负号：I1=-11+11=(-3+2)A=-1A 12=121+12=(2+2)A=4A【题】用戴维宁定理求图所示电路中的电流12。解：分析各步骤图如下：图1有源二端网络 图2除源等效电阻 图3等效电压源图1有源二端网络 图2除源等效电阻 图3等效电压源（1）将待求支路R2提出后，剩下一有源二端网络，其开路电压UOC=Us+1sR产10+5*2=20V（2）有源二端网络的除源等效电阻RO=R1=2Q（恒压源短路、恒流源开路）（3）用等效电压源代替有源二端网络，电动势 Ues=UOC=20V，将电阻R2接回等效电压源，TOC\o"1-5"\h\zU20 …= e—= =4ARo+R2 2+3【1.9.4题】用诺顿定理求图所示电路中的电流12。解：将R2支路提出，剩下的有源二端网络如上题图1所示，由图求得短路电流为:ISC=IISC=ISR1除源等效电阻RO=R1=2Q=5+—A=10A12J（与戴维南定理相同），将有源二端网络用诺顿等效电流源代替后，原电路简化为图b所示，图中I=I=10A最后求得：I= R0 I=—x10A=4Aessc 2R+Res?+3o2教材P98-100页【题】已知某负载的正弦电流i和电压u的有效值和初相位分别是2A、-30o；36V、45o，频率均为50Hz（1）写出它们的瞬时值表达式；（2）画出它们的波形草图（标出初相角）；（3）指出它们的幅值、角频率以及二者之间的相位差。解:本题目的是为了熟悉正弦交流电的三要素。i、u的角频率相同：3=2咫=2x3.14x50=314rad/s（1）瞬时值："2v2sin（314t-30°）A （2）波形图如右图示：u=36V2sin（314t+45°）V（3）电流i的幅值为：『232A初相角为：,.=-30o电压u的幅值为：=36v'2V 初相角为：9=45om uu二者之间相位差为：干=中—干电压u的幅值为：=36v'2V 初相角为：9=45om uu二者之间相位差为：干=中—干.=75o电压超前电流【题】解：(1)接于200V、50Hz的交流电源上时：X=-1-= Q=9。X=2砂=2x3.14x50x19.11x10-3。=6。C2对C2x3.14x50x353.86x10-6 L•U 220Z00 1t 220Z00 = A= R+j(X-X)4+j(6-9) 5N-36.87。A=44N36.870A由于电流i超前于电压，故电路是电容性的。（2）接于200V、100Hz的交流电源上时，由于XC与频率成反比，XL与频率成正比，故此时的Xc=4.5。Xl=12。220N00 , 220N00 A= 4+j(12-4.5) 8.5N61.930A=25.88Z-61.930A【题】在图7（教材图）所示电路中，已知R=2。Z]=-j10。求：I1、I2和U解：Z2=(40+j30)。=50Z36.9。。4=-j10Q=10Z-90。50Z36.9。-j10+40+j30x5Z30。A=5.59Z40.3。AZ2=(40+j30)。I=5Z300A10Z-90。 — // x5Z30。A=1.12Z-86.6。A-j10+40+j30=(2+10=(2+10Z-90°x50/36.9。-j10+40+j30)。=11.7Z-70。。U=ZI=11.7Z-70。x5Z30。V=58.5Z-40。V【3.6.3题】解：本题由元件功率求总功率最方便P=U2【3.6.3题】解：本题由元件功率求总功率最方便P=U2 220260W=806.67WIXl-Xc>--x2202var=605var14080S=-pP2+Q2=*806.672+6052v.a=1008.34V-A教材P