2023年电工电子技术课后习题与答案

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐电工电子技术课后习题与答案

第四章

4.1如图4-24所示的电路在换路前已处于稳态，在0=t

时合上开关S，试求初始值i(0+)

和稳态值()i∞。

(a)(b)

图4-24习题4.1的图

解（a）AiiLL3)0()0(==-+

AiAi32

222//26)(,5.12

3

)0(=+?=

∞==

+(b)+=0t

+_6V

2Ω2Ω

S

L

t=0

i

+_6V2Ω

2ΩC

St=0

i

VuuCC6)0()0(==-+

AiAi5.12

26

)(,

0)0(=+=

∞=+

4.2在图4-25所示电路中，已知I=10mA，R1=3kΩ，R2=3kΩ，R3=6kΩ，C=2μF，电路处于稳定状态，在0=t时开关S合上，试求初始值Cu(0+)，Ci(0+)。

I

S

R2

R3

iC

R1+_

uCC

+

_

U

10VS

R1L1

L2

C2

C11H

1μF

2μF

2H

R2

2Ω

8Ω

a

图4-25

解+=0t

VIRuuCC601010106)0()0(333=???===--+对a点写结点电压方程有1

321)0()0()1

11(

RuuRRRCa++=++将有关数据代入有Vua246

131313

/60)0(=++=

+

mARuiaR810324

)0()0(322=?==

++mARuiaR410

624

)0()0(3

33=?==

++mAiiiRRC12)48()()0(32-=+-=+-=+

4.3图4-26所示电路已处于稳定状态，在t=0时开关S闭合，试求初始值Cu(0+)、Li(0+)、Ru(0+)、Ci（0+）、Lu(0+)。

1A

+_

uC

iC

0.1F

+_

uR+_

uL2Ω4ΩSiL

S+_

6V1F

+_uC

iiC+_

u4Ω1Ω

2Ω

2Ω

i1a

图4-26

解

-=0tVuR414)0(=?=-

VuuRC4)0()0(==--0)0(=-CiVuL0)0(=-AiL1

)0(=-

+=0tVuuCC4)0()0(==-+AiiLL1)0()0(==-+

ViRuLR414)0()0(=?=?=++

VuuuCLR0)0()0()0(=-++++0)0(=+Lu对结点a写KCL方程有0)0()0(2

)

0(1=

+++LCCiiuAiC2)0(-=+

4.4如图4-27所示电路，在t=0时开关S由位置1合向位置2，试求零输入响应Cu(t)。

1A

+

_

uC

1

2

S5Ω

3Ω2Ω

0.1F

图4-27

解

V

uC515)0(=?=-

开关合向位置1后有

sRC5

.01.0)23(=?+==τ

零输入响应为

Vee

utut

t

CC25)0()(--

+==τ

4.5在图4-28所示电路中，设电容的初始电压为零，在t=0时开关S闭合，试求此后的Cu(t)、

Ci(t)。

+_20V

+_

uCS

iC

10kΩ

10kΩ

5kΩ

图4-28

解已知0)0(=-Cu，开关在0=t时合上，电路的响应是零状态响应，首先利用戴维南定理对电路举行化简

VuOC1010101020

=?+=

Ω=+?+

=kReq1010

1010

105

sCReq1.010********=???==-τ

VetutC)1(10)(10--=mAedt

tduC

tit

CC10)

()(-==

4.6如图4-29所示电路，开关S在位置a时电路处于稳定状态，在t=0时开关S合向位

置b，试求此后的Cu(t)、i(t)。

+

_

12V+_5Vi(t)

+_uC

1Ω5Ω5Ω

ab

S

0.1F

图4--29

解此时电路的响应是全响应VuC1055

112

)0(=?+=

-开关由位置a合向位置b后，零输入响应为

τ

t

C

etu-

='10)(

sRC25.01.0555

5=?+?==τ零状态响应为VuOC

5.255

55=?+=)1(5.2)(τ

t

C

etu--=''

全响应为VeeetutututttCC

C4445.75.2)1(5.210)()()(+=-+=''+'=

Aeetutit

t

C445.15.05

5.75.25)(5)(=-=-=

4.7图4-30所示电路在开关S打开前处于稳定状态，在t=0时打开开关S，求Ci(t)和t=2ms时电容储存的能量。

+_12V

iC

S

1kΩ1kΩ

1kΩ

20μF

图4--30

解VuC611

112

)0(=?+=

-

零输入响应τ

t

C

etu-='6)(

Ω=+=kReq211

sRC04.010*******=???==-τ

零状态响应)1(12)(τ

t

C

etu--=''

全响应)1(126)()()(ττ

t

t

CC

Ceetututu-

--+=''+'=

t

e25612--=

mAeedt

tduC

tit

tCC252506315001020)

()(=??==

当mst2=时，=-=?-002

.025612)2(emsuCV293.661.0612=?-

JmsCuWCC626210396293.610202

1

)2(21--?=???==

4.8电路如图4-31所示，设电感的初始储能为零，在t=0时开关S闭合，试求此后的Li(t)、Ru(t)。

解已知0)0(=-Li，开关合上后，利用戴维南定理对电路举行化简有VuOC5.166

63

=?+=

S2H

+_

3V+_

uRiL

6Ω6Ω

3Ω

图4-31

已知0)0(=-Li，开关合上后，利用戴维南定理对电路举行化简有

VuOC5.16663

=?+=Ω=+?+

=66

66

63eqR

sRLeq3

162===

τAeeRutitt

eqOCL)

1(4

1

)1()(3=-=τ

VeedttidL

titututtLLLR)1(4

3

)1(413)()(3)()(33--+=-?+=+=

4.9图4-32所示为一个继电器线圈。为防止断电时浮现过电压，与其并联一放电电阻，已

知12=SUV,130R=Ω，线圈电感5.0=LH，10R=Ω,试求开关S断开时Li(t)和线

圈两端的电压RLu(t)、。设S断开前电路已处于稳定状态。

S

+

_

R1

R

L

+

_

iL

S

URL

U

解V

uA

iiRLLL36)302.1()0(2.110

12

)0()0(-=?-===

=+-+0)(,0)(=∞=∞LLUi

SRLeq0125.030

105.0=+==

τAeee

iiitit

ttLLLL80802.1)02.1(0)]()0([)()(--τ

-+=-+=∞-+∞=

Aeee

uuutut

ttLLLL808036)036(0)]()0([)()(--τ

-+-=--+==∞-+∞=

4.10电路如图4-33所示，在t=0时开关S合上，试求零输入响应电流Li(t)。

+_

6VSiL

3.2mH1Ω

2Ω

8Ω

+_

12V

图433

解AiL2216

)0(=+=

-Ω=+?=

6.12

82

8eqRsRLeq3

3

1026

.1102.3--?=?==τ

Aee

itit

t

LL5002)0()(--+==τ

4.11电路如图4-34所示，开关S在位置a时电路处于稳定状态，在t=0时开关S合向位

置b，试求此后的Li(t)、Lu(t)。

3H+

_uL

S

ab

1A

+_

8V2Ω4Ω

2Ω

iL

图4-34

解AiL22

28

)0(=+=

-

零输入响应为Aetit

L

τ

-='2)(

sRL2

1

423=+==

τ

零状态响应为Aetit

L)

1(2

44

)(τ--+-=''

全响应为Aeeetititittt

LL

L2423

8

32)1(322)()()(+-=--=''+'=

VeedttidL

tut

tLL2216)3

16

(3)()(=-?==

4.12图4-35所示电路中，开关S合上前电路处于稳定状态，在t=0时开关S合上，试用一阶电路的三要素法求1i、2i、Li。

+_

12Vi1S

iL

+_

9Vi2

1H

6Ω

3Ω

图4--35

解AiL26

12)0(==-

当+=0t的电路如下图所示

+_

12Vi1(0+)S

+_

9Vi2(0+)

6Ω

3Ω

2A

a

对a点写结点电压方程有

23

9612)0()3161(-+=

++au得Vua6)0(=+Auia166

126)0(12)0(1=-=-=

++

Auia136

93)0(9)0(2=-=-=++

AiL53

9612)(=+=∞

Ai26

12)(1==

∞Ai33

9)(2==

∞

Ω=+?=

23636eqRsRLeq2

1

==τ

Aeeeiiitit

tt

LLLL2235)52(5)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

Aeee

iiitit

tt

2211112)21(2)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

Aeee

iiitit

tt

22222223)31(3)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

4.13图4-36所示电路中，已知U=30V、R1=60Ω、R2=R3=40Ω、L=6H，开关S合上前

电路处于稳定状态，在时开关S合上，试用一阶电路的三要素法求Li、2i、3i。

+_

U

R1R2

R3L

i2

i3

iL

S

图4--36

解

ARRRRRRRRRRRUiL4

3404060406040406040)4060(30)()0(321213

21321=

+++?+++=+++?+++=

-

当+=0t的电路如下图所示

+_

UR1

R2R3

i2(0+)

i3(0+)

Si1(0+)

A4

3

VURRRu1830406060

2111=?+=+=

VURRRu1230406040

2122=?+=+=

ARui1036018)0(111===

+ARui10

34012)0(222===

+

ARui20

94018)0(313===

+

因此有4

3)0()0()0(231+=++++iiiARRRRUiL4

5

4060406030)(2

121=+?=+=

∞

0)(2=∞i

ARUi4

3

4030)(33===

∞

40

14016011111321++=++=RRRReqΩ=15eqR

sRLeq5

.21156===

τ

A

eee

iiitit

tt

LLLL5.225.025.1)4

5

43(45)]()0([)()(

+-=-+=∞-+∞=τ

A

eee

iiitit

tt

5.25.2222233.0)0103

(0)]()0([)()(+=-+=∞-+∞=τ

A

eee

iiitit

tt

5.25.2333333.025.1)4

3

209(43)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

4.14图4-37所示电路中，已知IS=1mA，R1=R2=10kΩ，R3=30kΩ，C=10μF，开关S

断开前电路处于稳定状态，在t=0时打开开关S，试用一阶电路的三要素法求开关打开后的Cu、Ci、u。

IS+

_

u

S

R1

R2

R3

iC+

_uCC

a

图4-37

解VIRuSC10110)0(1=?==-当开关打开后，对a点写结点电压方程有VRRRIRuuSCa1630

1

101011

30/1011/)0(3213=+

++=+++=

-

mARRuia5

4

101016)0()0(211=+=+=

++

mARuuiCaC5

1

301016)0()0()0(3=-=-=

+++

ViRRu165

4

)

1010()0()()0(121=+=+=++VIRRuC201)1010()()(21=?+=+=∞VIRRuS201)1010()()(21=?+=+=∞

0)(=∞Ci

Ω=++=++=kRRRReq50301010321

sCReq5.010********=???==-τ

Aeee

uuutut

tt

CCCC221020)2022(20)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

mAeedt

tduC

tit

tCC2262.0202210)

()(=??==

Veee

uuutut

tt

22420)2022(20)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

4.15图4-38所示电路在开关S闭合前已处于稳定状态，已知L=1H，IS=2mA，R1=R2=20k

Ω，US=10V，在t=0时开关S闭合，试用一阶电路的三要素法求Li。

IS

S

R1

R2

+_

US

iL

L

图4--38

解mARUiiSLL5.010

2022

)0()0(32=?==

=-+mARUIiSSL5.210

2022

2)(32=?+=+

=∞Ω=+?=+=

kRRRRReq1020

2022202221

sRLeq4

3

1010

101-=?==

τ

mA

eee

iiitit

tt

LLLL100001000025.2)5.25.0(5.2)]()0([)()(+-=-+=∞-+∞=τ

第五章

5.1已知环形铁芯线圈平均直径为cm5.12，铁芯材料为铸钢，磁路有一气隙长为cm2.0，

若线圈中电流为A1，问要获得T9.0的磁感应强度，线圈匝数应为多少？

解空气隙的磁场强度为

查铸钢的磁化曲线，B=0.9T时，磁场强度H1=500A/m铸钢中的磁路长度为：cmRl392.05.122.01=-?π=-π=

5.2有一台单相变压器，额定容量AkVSN?=500，额定电压kVUUNN4.0/10/21=，求一次侧和二次侧的额定电流。

解

AUSIAUSINNNNNN

1250104.010

500501*********

3

223

311=??==

=??==

5.3有一台降压变压器，一次侧电压380V，二次侧电压36V，假如接入一个36V、60W的灯泡，求：（1）一、二次绕组的电流各是多少？（2）一次侧的等效电阻是多少？（灯炮看成纯电阻）

解（1）AIkAI158.0,56.10,67.112===；

（2）Ω='

Ω=2407,6.21LLRR

5.4试验室有一单相变压器如图5-45，其数据如下：AkV1SN?=，

V110220UUN2N1=，A1.955.4IIN2N1=。今将它改接为自耦变压器，接法

（a）和（b）所示，求此两种自耦变压器当低压边绕组ax接于110V电源时，AX边的电压1U及自耦变压器的额定容量NS各为多少？

A/m57

000102.71049

.0?=?π=μ=-BHA

lHH16351951440NI110=+=+δ=16351

1635

ININ===

A

U1

X

N1N2x

X

U1

N1

N2

a

x

U2

U2

a

A

(a)

(b)

图5-45

解（1）根据图5-45（a）接线的自耦变压器变比

3NNN2NNN2

2

2221=+=+=

κ

AX边额定电压

V3301103UU21=?=κ=

变压器额定容量

AV150033055.4UIS11N?=?==

（2）根据图5-45（b）接线的自耦变压器变比

1NNN2NNN2

2

2221=-=-=

κ

AX边额定电压

V110UU21=κ=

变压器额定容量

AV50011055.4UIS11N?=?==

5.5一单相变压器，一次绕组匝数867N1=，电阻Ω=45.2R1，漏电抗Ω=80.3X1；二次绕组匝数20N2=，电阻Ω=0062.0R2，漏电抗Ω=0095.0X2。设空载和负载时

mΦ不变，且Wb0518.0m=Φ，V10000U1=，Hz50f=。空载时，1U超前于1

E2.180，负载阻抗Ω-=0015.0j0038.0ZL。求：（1）电动势1E和2E；（2）空载电流0I；

（3）负载电流2I和1I。

解（1）求1E和2E

V9970V0518.05086744.4fN44.4Em11=???=Φ=

V230V0518.0502044.4fN44.4Em22=???=Φ=

（2）求0I

A18.10A80

.3j45.2997010000ZEUI1110=++=+=（3）求2I和1I

A18000A0015.0j0038.00095.0j0062.0230ZZEIL22

2=-++=+=

35.4320

867

NN21===

κA415A35

.4318000II21==κ=

5.6一台单相变压器，AkV20000SN?=，

kV

11kV127UUN2N1=

，Hz50。在C15

时开路和短路实验数据如下。

实验名称电压/kV电流/A功率/kW备注

开路实验短路实验119.2445.5157.547129

电压加在低压侧电压加在高压侧

试求：

（1）折算到高压侧时，激磁阻抗和等效漏阻抗的值；

（2）已知Ω=9.3R)75(1，设σσ'=21XX，画出T型等效电路。解一次绕组和二次绕组的额定电流为

A7.157********

USIN1NN1===

A2.181********

USIN2NN2===

电压比为

55.1111

127

UUN2N1===

κ（1）折算到高压侧时，激磁阻抗和等效漏阻抗的值

Ω=???

?

???=???

???=κ=322575.45101155.11I

UkZZ3

220

2

2m

2

mΩ=???

????=?

??

???=κ=30285.45104755.11IPkRR3

22

20

20

2

m

2

mΩ=-=32110

RZX2m2

m

mΩ===

7.585

.1579240IUZk1k1kΩ=?==2.55.15710129IPR2

3

2k1k1kΩ=-=

5.58RZX2k2

k

k

换算到C75时

Ω=++=45.615

5.23475

5.2342

.5R)75(k

Ω=+=+=9.585.5845.6XRZ2

22k2)

75(k)75(k（2）T型等效电路如下图所示，其中

,9.3R)75(1Ω=

,25.2RRR)75(1)95(k)75(2Ω=-='Ω==

'=σσ25.29X2

1

XXk21。

5.7将一铁心线圈接于电压120V，50Hz的正弦电源上，其电流7.0cos,511==?AI。若将铁心去掉，则电流05.0cos,1022==?AI，试求此线圈在具有铁心时的铜损耗和铁损耗。

解铜损W5.12，铁损W5.337

5.8一台三相异步电动，额定频率Hzf50=，额定电压380V，额定转速min/578rnN=，试求：

（1）同步转速0n；（2）极数对p；（3）额定转差率Ns。答：min/6000rn=；5=p；%67.3=Ns。

5.9Y-225M-4型三相异步电动机的技术数据如下：

45KW380V△联结min/1480rnN=88.0cos=N?%3.92=η

9.1/=NstTT0.7/=NstII2.2=λHzf50=

求：（1）额定转差率Ns；（2）额定电流NI；（3）起动电流stI；

（4）额定转矩NT

（5）起动转矩

stT；（6）最大转矩maxT；（7）额定输入功率1P

。解：（1）由已知min/1480rnN=，可知电动机的极数2=p，min/15000rn=（通常0n比n略大）。则

013.01500

1480

150000=-=-=

nnnsNN（2）由式（5-28）可得

AUPINNN

N2.84923

.088.038031045cos33

=????=

=

η

?

（3）AIIIINN

st

st4.5892.840.7)(

=?==（4）mNnPTNNN?=?==4.2901480

104555.955.93

（5）mNTst?=?=8.5514.2909.1

（6）mNTTN?=?=?=9.6384.2902.2maxλ

（7）kWPP875.4923

.010453

2

1=?==

η

5.10Y205S-6型三相异步电动机的技术数据如下：

45KW380V△联结min/938rnN=88.0cos=N?%3.92=η

9.1/=NstTT2.2=λHzf50=

求：（1）额定转矩NT,起动转矩stT,最大转矩maxT；（2）电源电压因故障降为V300时，电机能否带额定负载运行？解

（1）解题办法如上题，mNTN?=18.437，mNTst?=64.830，mNT?=80.961max（2）可以，T与定子每相绕组电压U2成正比

NNstTTT>='

37.1

5.11Y132S-4型三相异步电动机的技术数据如下：

5.5KW380V△联结min/1440rnN=84.0cos=N?%5.85=η

2.2/=NstTT2.2=λ0.7/=NstIIHzf50=

求：（1）额定转矩NT,起动转矩stT,最大转矩maxT；（2）额定转差率Ns；（3）额定电流

NI，起动电流stI。

解

解题办法如题5.9。

（1）mN?48.36，mN?25.80，mN?25.80；（2）4%；

（3）A64.11，A48.81。

5.12Y180L-4型三相异步电动机的技术数据如下：

30KW380V△联结min/1467rnN=87.0cos=N?%5.90=η

2.2/=NstTT2.2=λ0.7/=NstIIHzf50=

求：（1）星三角换接起动时的起动电流，起动转矩。

（2）当负载转矩为额定转矩NT的80%时，是否可采纳星三角换接起动？（3）当负载转矩为额定转矩NT的40%时，是否可采纳星三角换接起动？解（1）解题办法如题5.9。A08.135，mN?22.143；

（2）不行以，起动转矩小于负载转矩。（3）可以

5.13若题5.9中的电动机运行在VHz380

,60的电源上，问电动机的最大转矩、起动转矩和起动电流有什么变化？

解最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流升高。

5.14若题5.9中电动机运行时电网电压骤然降至额定电压的60%，此时电动机能否拖动

负载？会产生什么后果？

解不能，会产生堵转现象。

第六章

6.1为什么热继电器不能作短路庇护？为什么在三相主电路中只用两个（固然用三个也可

以）热元件就可以庇护电动机？

解由于热惯性。短路事故发生时，要求电路立刻断开，热继电器不能立刻动作。热继电器两相结构的，分离串接在随意两相即可。

6.2什么是欠压庇护？用闸刀开关起动和停止电动机时有无零压庇护？解电源断电或电压严峻下降时，电动机即自动从电源切除。无。

6.3说明接触器的三个主触头衔接在电路的哪个部分？辅助常开触头起自锁作用时衔接在

电路哪里？辅助常闭触头起互锁作用时衔接在电路哪个部分？其线圈呢？解主电路。与启动按钮并联。与另一控制电路串联。

6.4分析图示控制电路，当接通电源后其控制功能？

KM

SB1

SB2

KM

解按SB2，KM通电动作，按SB1，不能使KM断电恢复常态，除非切断电源。

6.5图示为电动机M1和M2的联锁控制电路。试说明M1和M2之间的联锁关系，并问电动机M1可否单独运行?M1过载后M2能否继续运行?

SB

1SB2QSFU1FU2

KM1M3

1

M3

2

12KM

1

KM

2

KM

SB2

3

SBKM42

KM1KM2

1

2

KM

1

FRFRFRFR

答：(1)M1先起动运行后M2才能起动；M2停止后才能停M1；

(2)M1能单独运行；

(3)M1过载时M2不能继续运行，与M1一起停车。

6.6下图为两台鼠笼式三相异步电动机同时起停和单独起停的单向运行控制电路。(1)说明各文字符号所表示的元器件名称；(2)说明QS在电路中的作用；(3)简述同时起停的工作过程。

M3QS

FU

KM

1

M

3

KM

KM1

FU2

1

SBstp

SBstp

SBst

SBst

KM

KA

KA

KM

SBst

KM

KA

1-12-1

12

12

1

SBstp

2

1

2

1-2

1

222-2

2

FRFR

FR

FR

解

(1)元器件名称

SBstp－停止铵钮

QS－电源开关SBst－起动铵钮

FU－熔断器KM－沟通接触器

FR－热继电器KA－中间继电器

（2）电源开关QS的作用为

(a)使电源与控制电路、主电路接通

(b)断开时，使控制电路及主电路与电源脱离

(3)同时起停工作过程

起动：合电源开关QS→按SBst→KA线圈通电→触点

KA1、KA2闭合→KM1、KM2线圈通电→KM1－1、KM2

－1主触点及KM1－2、KM2－2自锁触点闭合→M1、

M2电动机同时起动运转→松开SBst→电动机延续工作。

停车：按SBstp→KM1、KM2线圈断电→主触点及辅助触点断开→M1、M2同时停转→断开QS。

6.7设计两台电动机挨次控制电路：M1起动后M2才干起动；M2停转后M1才干停转。

解两台电动机的挨次控制电路设计思路：M1起动后M2才干起动，需在M2的起动控制环节上加上一个互锁装置；M2停转后M1才干停转，需在M1的停止控制环节上加一个互锁装置，所以此电路如下：

第七章

7.1N型半导体中的多子是带负电的自由电子载流子，P型半导体中的多子是带正电的空穴载流子，因此说N型半导体带负电，P型半导体带正电。上述说法对吗？为什么？

答：这种说法是错误的。由于，晶体在掺入杂质后，只是共价键上多出了电子或少了电子，从而获得了N型半导体或P型半导体，但整块晶体中既没有失电子也没有得电子，所以仍呈电中性。

7.2某人用测电位的办法测出晶体管三个管脚的对地电位分离为管脚①12V、管脚②3V、管脚③3.7V，试推断管子的类型以及各管脚所属电极。

答：管脚③和管脚②电压相差0.7V，明显一个硅管，是基极，一个是放射极，而管脚①比管脚②和③的电位都高，所以一定是一个NPN型硅管。再按照管子在放大时的原则可推断出管脚②是放射极，管脚③是基极，管脚①是集电极。

7.3图7-19所示电路中，已知E=5V，tuωsin10i=V，二极管为抱负元件（即认为正向导通时电阻R=0，反向阻断时电阻R=∞），试画出u0的波形。

答：分析：按照电路可知，当ui>E时，二极管导通u0=ui，当ui<E时，二极管截止时，u0=E。所以u0的波形图如下图所示：

SB

3FR

L1L2L3

QF

M1~3

FR

KM1

M2~

3

KM2SB4

SB1KM1

SB2KM2

KM2

KM1

KM2

KM2

图7-19

u/Vωt

ui

u0

105

7.4半导体和金属导体的导电机理有什么不同？单极型和双极型晶体管的导电状况又有何不同？

答：金属导体中惟独自由电子一种载流子参加导电，而半导体中则存在空穴载流子和自由电子两种载流子，它们同时参加导电，这就是金属导体和半导体导电机理上的本质不同点。单极型晶体管内部惟独多数载流子参加导电，因此和双极型晶体管中同时有两种载流子参加导电也是不同的。

7.5图7-2