电路与电工技术（陈应华 第二版）实训指导书、课后习题答案

实训指导书课程名称:电路基础开课学期：学年第一学期开课单位：编写教师:授课班级:编制日期：

编写说明电路基础实训是<<电路基础>>课程教学的重要环节，，它对学生掌握基本理论，训练基本技能，培养工程素质，提高技术能力起着重要作用。电路基础实践教学主要通过操作性实训和仿真性实训等多种方式来完成的。本实训指导书配套有proteus软件电路文件，方便同学先在电脑上进行仿真实训，再进行硬件验证，达到从理论学习到仿真实训再到硬件验证的逐步加深循序渐进的学习过程，提高学习的兴趣和主动性。本实训指导书可以用于实训指导，学生按照实训步骤完成实训任务，还可以用于实训报告的撰写，规范报告格式，培养学生科学严谨的研究精神。目录实训1实训板的焊接和测试 2实训2基尔霍夫定律（KVLKCL）的验证 3实训3电路测试与仿真 5实训4叠加定理的验证 6实训5戴维南定理的验证 7实训6RLC串联谐振仿真 9

实训1实训板的焊接和测试实训目的：掌握元器件的焊接、万用表的使用制作一个实训板，作为后续实训的工具实训器材：实训万能板、电烙铁、焊锡丝、排孔若干实训步骤：1.按图布局2.焊接所有的排孔到万能板，并相互用焊锡连接3.测量连通性（24个连接）要点：总共焊接出来6个节点位，相邻两个点之间的距离正好插放1个电阻元件

实训2基尔霍夫定律（KVLKCL）的验证实训目的：掌握KCL和KVL的验证方法实训器材：1k电阻3个、直流稳压电源2台、实训板1块实训步骤：1.插入电阻元件2.调节电源并接入电路3.测量三个流入节点A的电流值（可以通过测量电阻电压换算），与计算值进行比较并验证KCL4.测量左边网孔的各电压值，与计算值进行比较并并验证KVL实训数据：I1I2I3I1+I2+I3（误差）计算值0测量值左网孔(顺时针为各电压的参考方向)U1U2U3U1+U2+U3U1U2U3U1+U2+U3（误差）计算值0测量值要点：1.测量电压时，万用表的表笔红为+黑为-测量值为负值表示实际方向与参考方向相反。2.测量电流时，万用表的表笔红为+黑为-测量值为负值表示实际方向与参考方向相反。3.要先对电路进行计算各电压电流值，记录在计算值表中4.再先对电路进行测量各电压电流值，记录在测量值表中，方便进行对比。

实训3电路测试与仿真实训目的：掌握proteus软件的使用方法实训器材：电脑和proteus软件实训步骤：1.调入100K电阻元件、1H电感元件和100uF电容元件2.调入10V电压源、1A电流源和开关3.调入电压表、电流表和欧姆表以及电位探针和电流探针4.按图连接电路实训任务：1.使用欧姆表测量电阻元件的电阻值2.使用电压表测量电压源的电压值3.使用电流表测量电流源的电流值，并用电流探针进行验证。4.将电阻元件和电流表串联接入电压源，验证欧姆定律5.将4中的电路的某点接地，用电位探针探测其他各点电位6.使用电阻(阻值100kΩ)、电容和开关串联进行电容电压测量，理解电容电压不能突变这一特性7.使用电阻(阻值1Ω)、电感和开关串联进行电流测量，理解电感电流不能突变这一特性

实训4叠加定理的验证实训目的：掌握叠加定理的定义和验证方法实训器材：1k电阻3个、直流稳压电源2台、实训板1块实训验证方案1.先利用叠加定理计算原电路的参数，即两个电源单独作用时中间电阻上的电压U'和U"以及总电压U2.然后分别按两个独立电压源单独作用连接电路，实测中间电阻上的电压U'和U"3.再按两个独立电压源共同作用连接电路，实测中间电阻上的电压U。4.验证实测值U=U'+U"实训步骤：1.插入电阻元件2.单独让左电压源起作用连接电路，并测量中间1k电阻上的电压U'3.单独让右电压源起作用连接电路，并测量中间1k电阻上的电压U"4.让两个电压源同时起作用连接电路，并测量中间1k电阻上的电压U5.三个电压值分别与计算值进行比较并验证叠加定理实训数据：U'U"U(U'+U")-U(误差)计算值0测量值实训5戴维南定理的验证实训目的：掌握戴维南定理的定义和验证方法实训器材：1k电阻3个、1.5k电阻1个、直流稳压电源2台、实训板1块实训验证方案1.先计算原电路的戴维南等效电路，即Voc和Ri2.根据Voc和Ri搭建新的电路3.测量原电路和新电路的开路电压Voc、短路电流Is、接入1k负载RL后的输出电压V4.比较原电路和新电路的值是否相等，判断是否符合戴维南定理实训步骤：1.按上图连接电路，测量上图Uab1和ab短路后的Iab12.再连接1k电阻作为负载，测量负载电压UL1（a端+b端-）3.按下图连接电路，测量上图Uab2和ab短路后的Iab24.再连接1k电阻作为负载，测量负载电压UL2（a端+b端-）5.比较三个值的大小实训数据：Uab1Iab1UL1计算值测量值Uab2Iab2UL2计算值测量值根据上面两个表计算误差Uab2-Uab1Iab2-Iab1UL2-UL1误差（测量值）注意：使用万用表测量短路电流时，切记不能将表笔直接和电压源直接连接，可能烧毁万用表或者电压源

实训6RLC串联谐振仿真实训目的：掌握RLC串联谐振的特点实训器材：电阻电容电感，AC电压表，信号发生器实训步骤：1.调入300Ω电阻元件、1mH电感元件和100pF电容元件2.调入信号发生器，四个AC电压表3.计算串联谐振频率（应为503.3kHz）4.按图连接电路，开始仿真5.调整信号发生器，调整使得输出频率503.3kHz左右的正弦波，直到电阻上的电压为最大值，即为谐振状态。6.观察电压，验证谐振下列特性A电阻上的电压为最大值，理论上是电源电压B电容和电感的电压相等，而且可以比电源电压大很多倍C测量电容和电感串联的整体电压，几乎为0电路与电工技术（第二版）课后习题解答习题33.1填空题（1）正弦量的三要素分别是最大值、角频率和初相位。（2）市电工频为50Hz，其周期为0.02s，角频率为100πrad/s。（3）交流电，则其对应的最大值为25A，有效值为，角频率为10πrad/s，初相位为，在t=100ms时刻的相位角为。（4）电压相量,已知频率为50Hz,则对应的电压解析式。（5）交流电，则其对应的相量（6）两个电感L1和L2串联后的等值电感为L1+L2，并联后的等值电感为。（7）两个电容C1和C2串联后的等值电容为，并联后的等值电容为。（8）在频率为50Hz电路中，10uF电容的容抗为3183.1Ω，10mH电感的感抗为3.14Ω。（9）通常情况下电容的电压不能突变，电感的电流不能突变。（10）在三相四线制供电系统中，已知单相电压有效值为220V，则线电压有效值为线电压有效值为380V，线电压最大值为537.4V。3.2选择题（1）已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝50sin50πt(A),从t=0到第一次出现最大值的时间是（D）A．0.02秒B．1/200秒C．1/150秒D．1/100秒（2）下面关于交流电的几种说法中正确的是（C）A．使用交流电的电气设备上所标的电压电流值是指峰值B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路的瞬时值C．交流的有效值等于跟交流电有相同热效应的直流电的值D．通常所说的市电电压是220伏，指的是峰值。（3）如图所示，是一个交变电流i随时间t变化的曲线，则此交变电流的有效值是（B）A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A图题3.2（3）（4）有“220V/100W”和“220V/25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（A）A.25W灯泡最亮B.100W灯泡最亮C.两只灯泡一样亮D.都不亮（5）有关供电线路的功率因数，下列说法正确的是（）A.可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗B.可以大幅度的节省电能C.减少了用电设备的无功功率，提高了电源设备的容量D.可以在感性负载两端并联电容器来提高功率因数（6）已知和，有关相位的说法正确的是（B）A.相位差无法比较B.I1滞后I260°C.I1超前I260°D.同相（7）在RL串联的交流电路中，UR=16V，UL=12V，则总电压为（A）A.20VB.28VC.不一定D.4V（8）RLC串联电路的频率大于谐振频率时，电路性质呈（A）A.感性B.阻性C.容性D.不确定）（9）串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的（A）A.电路中总电压有效值与电流有效值的乘积B.平均功率C.瞬时功率最大值D.瞬时功率的平均值（10）正弦交流电路中的电压表，测量的是电路的（B）A.电压瞬时值B.电压有效值C.电压平均值D.电压最大值（11）有效值相量只能表示交流电的有效值和（A）A.初相位B.频率C.相位D.周期3.3把下列代数形式的复数转换成极坐标形式（1）30+j40（2）30-j40（3）-30+j40（4）-30-j40（1）（2）（3）（4）3.4把下列极坐标形式的复数转换成代数形式（1）（2）（3）（4）（1）8.66+j5（2）8.66-j5（3）5+j8.66（4）7.07-j7.073.5计算下列复数，并将结果转换成代数形式（1）（50+j60）（20+j30）（2）（3）（4）（1）-800+j2700（2）1.33-j7.696（3）（4）20.06-j14.573.6某交流电流的曲线如图题3.6所示，求曲线的频率、初相角、最大值，并写出其瞬时值表达式。图题3.6线的频率50Hz、初相角、最大值10A，并写出其瞬时值表达式3.7已知交流电压和电流的解析式为,，。在保持它们的相位差不变的情况下，将电压的初相位改为，重新它们的解析式。为,，3.8一个正弦电压的初相位，时，，试求该电压的最大值。解:0.707A3.9周期性交流电压的波形分别如图题3.9所示，它们的有效值与最大值有什么关系？OOOOOTTTt/st/st/s（a）(b)(c)图题3.9解;(a)有效值等于最大值(b)有效值为最大值的0.707倍(c)有效值为最大值的0.707倍3.10已知，则与它对应的相量为多少？如已知向量电路的频率为50Hz，求对应的电压解析式。解:3.11已知，求：⑴⑵⑶⑷画出对应的相量图。解:(1)(2)3.12已知，求：⑴⑵⑶⑷画出对应的相量图。 解:3.13已知,分别利用三角函数和相量法计算，试比较哪种方法最方便？解:3.14已知V，V，试作和的相量图，并求：和。解:3.12-3.14提示:现将正弦解析式转换成相量,再求合相量或者差相量,再将合相量或者差相量转换成解析式3.15用下列各式表示RC串联电路中的电压、电流，哪些是对的，哪些是错的？（1）I= （2）= （3）=（4）i= （5）U=UR+UC （6）I=（7）=j（8）解:(1)(2)对,其他均错,参考下面:(3)(4)(5)(6)(7)(8)3.16有一个220V/40W的电烙铁，接在220V/50Hz的交流电源上。要求：（1）绘出电路图，并计算电流的有效值和最大值。（2）计算电烙铁多长时间消耗一度电？。（3）画出电压、电流相量图。解:3.17为了使一个48V/0.2A的灯泡接在220V/50Hz的交流电源上能正常工作，可以串上一个电容器限流，问应串联多大的电容才能达到目的？如果串上一个电感限流呢？解:灯泡的电阻为,串入电容C后,相量串联分压则算出C=2.97uF如串入的是电流,则相量串联分压:则算出L=3.42H3.18一个电感线圈接到电压为120V的直流电源上，测得电流为10A；接到频率为50Hz电压为220V的交流电源上，测得电流为15A，求线圈的电阻和电感。解:,,则L=26.84mH3.19日光灯电路可以看成是一个RL串联电路，若已知交流电压为220V，灯管为400Ω,镇流器感抗为300Ω。求：（1）电路中的总阻抗、电流；（2）各元件两端的电压电流与端电压的相位关系，并画出电压、电流的相量图。解:(1)(2)电阻上的电压和电流均落后端电压电感上的电压超前端电压,电感电流和电阻电流相同落后端电压3.20把10Ω的电阻、10mH的电感和10uF的电容分别接在10V50HZ的交流电源上，试分别计算电源电流并画出电压电流相量图。解:3.21有一线圈，接解:在电压为24V的直流电源上，测得电流为8A。然后再将这个线圈改接到电压为24V、频率为50Hz的交流电源上，测得的电流为4.8A。试问线圈的电阻及电感各为多少？解:假设为R,L则图题图题3.24图题3.23图图题3.22解:(1)5mA(2)1.414mA3.23如图题3.23所示电路中，已知u=100sin(314t+30º)V，i=20sin(314t+20º)A，i2=10sin(314t+85º)A，试求：i1、Z1、Z2并说明Z1、Z2的性质，绘出相量图。解:3.24如图题3.24所示电路中，已知U=10V，R1=10Ω，R2=5Ω，XL=5Ω，求（1）电流I，并画出电压电流相量图；（2）计算电路的有功功率P和功率因数cosφ。解:(1)(2)3.25已知某交流电路，电源电压u=10sin(314t)V，电路中的电流i=2sin(314t-60º)A，求电路的功率因数、有功功率、无功功率和视在功率。解:3.26已知正弦交流电压有效值为50V，频率为50Hz，加在10Ω电阻、470uF电容和10mH电感组成的串联电路上，求电路的有功功率，无功功率，视在功率和功率因数。解图图题3.273.27已知电路如图题3.27所示，当接到有效值为50V、频率为50Hz的交流电压上时，求：⑴总复阻抗⑵总电流⑶功率因数⑷电阻上的电压解:3.28某220V50Hz正弦交流电路中有一个电动机（感性负载）的有功功率为1000W,功率因数为0.6，如要将功率因数提高到0.9，需要并联多大的电容？3.29某RLC串联电路中，已知，所加正弦交流电源电压为10V。求（1）谐振频率(2)特性阻抗和品质因数（3）谐振时各元件上的电压（4）谐振时电路的有功功率解:图图题3.303.30如图题3.30所示，某线圈（等效于电感量和直流电阻串联）与电容并联后接在一个电压为10V的交流电源上，求（1）发生并联谐振的频率（2）谐振时各支路电流和总电流解:

图题3.31图题3.31（1）电阻R（2）电路的频率（3）电感和电容上的电压解题思路1根据电压和电流相量求得复阻抗,复阻抗为各阻抗相加,模长和模长相等,幅角与幅角相等得到两个公式,求得R和f最后求出电容和电感的电压解题思路2根据电压和电流解析式的初相位相同,得到电路谐振=100Ω,判断处于谐振,R=100Ω图图题3.323.32电路如图题3.32所示，已知电源相电压为220V，U、V、W相的负载分别为40W电烙铁、20W白炽灯、100W电炉，负载额定电压均为220V。求各相负载电流及中线电流并画出电流相量图，若中线断裂将有什么危险？解:图题图题3.34（1）线电压380V（2）各相负载电流相同（3）中线电流0（4）总有功功率电阻上的功率3.34某三相电路如图题3.34所示，电源对称且相电压为30V，求各相负载电流和中线电流并画出电流相量图。提示,求各相电压相量,再求各相负载电流相量,合并成中线电流,图题3.35图题3.35提示,求各相负载电压应该等于线电压,再求各相负载电流,即可算出有功和无功功率,总的功率因数为