电工电子技术课后答案VIP

1电工电子技术 （第二版）节后学习检测解答第 1 章节后检验题解析第 8 页检验题解答：1、电路通常由电源、负载和中间环节组成。电力系统的电路功能是实现电能的传输、分配和转换；电子技术的电路功能是实现电信号的产生、处理与传递。2、实体电路元器件的电特性多元而复杂，电路元件是理想的，电特性单一、确切。由理想元件构成的、与实体电路相对应的电路称为电路模型。3、电路中虽然已经定义了电量的实际方向，但对某些复杂些的直流电路和交流电路来说，某时刻电路中电量的真实方向并不能直接判断出，因此在求解电路列写方程式时，各电量前面的正、负号无法确定。只有引入了参考方向，方程式中各电量前面的的正、负取值才有意义。列写方程式时，参考方向下某电量前面取正号，即假定该电量的实际方向与参考方向一致，若参考方向下某电量前面取负号，则假定该电量的实际方向与参考方向相反；求解结果某电量为正值，说明该电量的实际方向与参考方向相同，求解结果某电量得负值，说明其实际方向与参考方向相反。电量的实际方向是按照传统规定的客观存在，参考方向则是为了求解电路方程而任意假设的。4、原题修改为：在图 1-5 中，五个二端元件分别代表电源或负载。其中的三个元件上电流和电压的参考方向已标出，在参考方向下通过测量得到：I12A ，I 2 6A，I 34A， U180V，U 2120V，U 330V。试判断哪些元件是电源？哪些是负载？解析：I 1 与 U1 为非关联参考方向，因此 P1=I 1U1=（2）80=160W，元件1 获得正功率，说明元件 1 是负载；I 2 与 U2 为关联参考方向，因此P2=I2U2=6（120）= 720W，元件 2 获得负功率，说明元件 2 是电源；I 3 与 U3 为关联参考方向，因此 P3= I3U3=430=120W，元件 3 获得正功率，说明元件 3 是负载。根据并联电路端电压相同可知，元件 1 和 4 及 3 和 5 的端电压之代数和应等于元件2 两端电压，因此可得：U 4=40V，左高右低；U 5=90V，左低右高。则元件 4 上电压电图 1-5 检验题 4 电路图I1元 件 1U1I2元 件 2U2I3元 件 3U3元 件 4 元 件 52流非关联，P 4=40（2）=80W，元件 4 是负载；元件 5 上电压电流关联，P5=904=360W，元件 5 是负载。验证：P = P1+P3+ P4+ P5= 160+120+80+360=720W P = P2 =720W 电路中电源发出的功率等于负载上吸收的总功率，符合功率平衡。第 16 页检验题解答：1、电感元件的储能过程就是它建立磁场储存磁能的过程，由 可知，/2LIW其储能仅取决于通过电感元件的电流和电感量 L，与端电压无关，所以电感元件两端电压为零时，储能不一定为零。电容元件的储能过程是它充电建立极间电场的过程，由可知，电容元件的储能只取决于加在电容元件两端的电压和电容量 C，2/CUW与通过电容的电流无关，所以电容元件中通过的电流为零时，其储能不一定等于零。2、此电感元件的直流等效电路模型是一个阻值等于 12/3=4 的电阻元件。3、根据 可知，直流电路中通过电感元件中的电流恒定不变，因此电感元dtiLu件两端无自感电压，有电流无电压类似于电路短路时的情况，由此得出电感元件在直流情况下相当于短路；根据 可知，直流情况下电容元件端电压恒定，因此电tuCi容元件中没有充放电电流通过，有电压无电流类似于电路开路情况，由此得出电容元件在直流情况下相当于开路。4、电压源的内阻为零，电流源的内阻无穷大，无论外加负载如何变化，它们向外供出的电压和电流都能保持恒定，因此属于无穷大功率源，无穷大功率源是不能等效互换的。实际电压源模型和电流源模型的内阻都是有限值，因此随着外接负载的变化，电压源模型供出的电压和电流源模型供出的电流都将随之发生变化，二者在一定条件下可以等效互换。第 21 页检验题解答：1、两电阻相串时，等效电阻增大，当它们的阻值相差较多时，等效电阻约等于阻值大的电阻，即 ；两电阻相并时，等效电阻减小，当它们的阻值相差较多时，2R等效电阻约等于阻值小的电阻，即 。1R2、图（a）电路中 ab 两点间的等效电阻： 56/)4/3(2图（b）电桥电路中，对臂电阻的乘积相等，因此是一个平衡电桥，电桥平衡时桥支路不起作用，因此 ab 两点间的等效电阻： 7./96图（c）电路由于 ab 两点间有一短接线，因此其等效电阻： 0R3、负载获得最大功率的条件是：电源内阻等于负载电阻，即 LS4、三电阻相并联，等效电阻 ；若 R3 发生短路，此时三个106/30R3电阻的并联等效电阻等于零。5、额定熔断电流为 5A 的保险丝熔断时，熔丝两端的电压不能按照这个电流乘以熔丝电阻来算，因为熔断这个电压只是反映了熔丝正常工作时的最高限值。熔丝熔断时的端电压应等于它断开时两个断点之间的电压。6、要在 12V 直流电源上使 6V、50mA 的小灯泡正常发光，应该采用图 1-23（a）所示电路连接。7、白炽灯的灯丝烧断后再搭接上，灯丝因少了一截而电阻减小，因此电压不变时电流增大，所以反而更亮。只是这样灯丝由于在超载下工作，很快不会烧掉。8、电阻炉的炉丝断裂，绞接后仍可短时应急使用，但时间不长绞接处又会被再次烧断，其原因类同于题 7。第 23 页检验题解答：1、选定 C 为参考点时，开关断开时电路中无电流 ， ；0CDBV4A开关闭合时电路中的 ， 。0CABV4D2、电路中某点电位等于该点到电路参考点的路径上所有元件上电压降的代数和，数值上等于某点到参考点的电压，其高低正负均相对于电路参考点而言，电路中若没有设立参考点，讲电位是没有意义的。电压等于两点电位之差，其大小仅取决于两点电位的差值，与电路参考点无关，是绝对的量。电压是产生电流的根本原因。若电路中两点电位都很高，这两点间的电压并不见得就一定很高，因为当这两点间电位差很小或为零时，则两点间的电压就会很小或等于零。3、 （1）当 S 闭合时，V A=0，V B=12/(26+4)4=1.6V（2）S 断开时，V B=12（12+12）26/(26+4+2)= 7.5V第 25 页检验题解答：1、叠加定理仅适用于线性电路的分析与计算。因此，无论是直流、交流及任何电路，只要是线性的，都可以用叠加定理进行分析和计算。反之，电路结构再简单，只要是非线性的，叠加定理则不再适用。2、电流和电压是一次函数，为线性关系，因此叠加定理适用于其分析和计算，功率是二次函数，不具有线性关系，因此不能用叠加定理进行分析和计算。3、从叠加定理的学习中，我们懂得了线性电路具有叠加性：线性电路中，由多个电源激发的任一支路电流和电路中任意两点间电压，都可以看作是各个电源单独作用时所产生的支路电流和任意两点间电压的叠加。第 27 页检验题解答：1、具有两个向外引出端子的电路均可称为二端网络。当二端网络含有电源时叫做有源二端网络，如电压源模型和电流源模型都是有源二端网络；二端网络中不含有电源时称为无源二端网络。42、应用戴维南定理求解电路的过程中，求解戴维南等效电路的电压源（即二端网络的开路电压）时，与电压源相并联的元件不起作用，和电流源相串联的元件也不起作用；求解戴维南等效电路的内阻（即无源二端网络的入端电阻） ，对有源二端网络除源时，有源二端网络内所有电压源均短路处理，所有电流源均开路处理。3、应用戴维南定理的目的是简化复杂电路的分析与计算。当一个复杂电路只需求解某一支路电流或某两点间电压时，应用戴维南定理显然对电路的分析和计算可起到简化的作用。如果复杂电路的求解时需求多条支路电流或多个电压，则戴维南定理不再适用。4、把一个复杂电路中的待求支路断开，就会得到一个有源二端网络。对这个有源二端网络的开路电压 UOC 进行求解，U OC=US；再令有源二端网络内所有电压源为零，所有电流源开路，即可得到一个无源二端网络，对其求解入端电阻 RAB，则 RAB=R0。戴维南定理的实质就是：将一个复杂电路中不需要进行研究的有源二端网络用戴维南等效电路来代替，从而简化一个复杂电路中不需要进行研究的有源部分，而且有利于有源二端网络其余部分的分析计算。第 2 章节后检验题解析第 34 页检验题解答：1、正弦量的最大值、角频率和初相称为正弦交流电的三要素。其中最大值（或有效值）反映了正弦量的“大小”和做功能力；角频率（频率或周期）反映了正弦量时间变化的快慢程度；初相确定了正弦量计时始的位置。2、两个正弦量频率不同，因此它们之间的相位差无法进行比较。即相位差的概念仅对同频率的正弦量有效。3、交流有效值为 180V，其最大值约等于 255V，由于最大值超过了该电容器的耐压值 220V，所以不能用在有效值为 180V 的正弦交流电源上。第 36 页检验题解答：1、 1.53086j 9.126086j2、 .4j 43.2.45j30183、通过上述两题求解可知，在相量的代数形式化为极坐标形式的过程中，一定要注意相量的幅角所在的相限，不能搞错；在相量的极坐标形式化为代数形式的过程中，同样也是注意相量的幅角问题，其中模值前面应为正号，若为负号，应在幅角上加（减）5180。第 44 页检验题解答：1、电容的主要工作方式是充放电。电容接于直流电路上时，充电时间很短，一旦充电结束，即使电源不断开，电容支路也不再会有电流通过，这就是所谓的“隔直”作用；电容接于交流电路上，由于交流电大小、方向不断随时间变化，因此电容会不断地充放电，好象始终有一个交变的电流通过电容，这就是所谓的“通交”作用。2、 “只要加在电容元件两端的电压有效值不变，通过电容元件的电流也恒定不变”的说法是不对的。因为，正弦交流电路中的电容支路电流 ，其大小不仅与CUI电源电压的有效值有关，还与电路的频率有关，对 C 值一定的电容元件来讲，电压有效值不变，但电路频率发生变化时，通过电容元件的电流也会随着频率的变化而发生改变。3、在储能元件的正弦交流电路中，无功功率的大小反映了储能元件与电源之间能量交换的规模。只是在这种能量交换的过程中，元件上不消耗电能。不耗能即不做有用功，从这个角度上来看，为区别于耗能元件上“既交换又消耗”的有功功率，才把储能元件上的“只交换不消耗”称为无功功率。 “无功”反映了不消耗，并不能理解为“无用之功” 。如果没有这部分无功功率，电感元件无法建立磁场，电容元件无法建立电场。4、有功功率代表了交流电路中能量转换过程不可逆的那部分功率，无功功率代表的是交流电路中能量转换过程可逆的那部分功率。为区别两者，把有功功率的单位定义为“瓦特” ，无功功率的单位定义为“乏尔” 。5、根据元件上电压、电流的瞬时值关系，电阻元件上的电压、电流任一瞬间均符合欧姆定律的即时对应关系，因此称为即时元件；电容元件和电感元件上的电压、电流，任一瞬间均遵循微分或积分的动态关系，所以称为动态元件。根据元件上的功率关系：电阻元件在能量转换过程中只消耗有功功率，因此称为耗能元件；电感和电容元件在能量转换过程中不消耗、只交换，所以称为储能元件。6、电阻、感抗和容抗都反映了元件对正弦交流电流的阻碍作用，单位都是欧姆。所不同的是：电阻的阻碍作用表现在发热上（消耗能量） ；感抗和容抗的阻碍作用都反映在元件的频率特性上：电路频率越高，电感元件的自感能力越强，阻碍正弦电流的作用越大；而容抗与电路频率成反比，电路频率越高，电容元件充放电电流越大，对正弦电流呈现的阻碍作用越小。第 50 页检验题解答：1、接到工频电压为 220V 的电源上时，接触器对正弦电流呈现的阻抗为： 230920)3.714(20L2XRZ6线圈中的电流： A0957.23/ZUI如果误将此接触器接到 220V 的直流电源上，则线圈中通过的电流为：A1.20/RI若线圈允许电流为 0.1A 时，直流情况下通过线圈的电流将是其额定值的 11 倍，线圈会因过流而烧毁。2、串联可以分压，串联元件上通过的电流相同。电动机上通过的电流是：A59.032/1826019/80/ ZUI其中 V5.RV146.LU所以，串联线圈上应分的电压为： 8 2所串联的线圈电感量为: ，线圈不消耗功率。H73.031459./8/LI如果用电阻代替串联线圈，则串联电阻分压： V5.9106452 2RU串联电阻的阻值为： 0659./RIU在串联电阻上消耗的功率： 增大了用户的负担。W.31 22P3、在含有储能元件 L 和 C 的多参数组合电路中，出现电压、电流同相位的现象时，说明电路中发生了谐振。若为串联谐振，则电路中阻抗最小，等于电路电阻；电压有效值一定时电流最大；在 L 和 C 上出现过电压现象。若为并联谐振，则电路中呈现高阻抗，电压一定时总电流最小，在 L 和 C 支路中将出现过电流现象。4、采取自动调控方式，能根据实际负载的需要，合理调整电容量的多少，可使电路达到所要求的功率因数值，保证电路工作在欠补偿状态。如果把全部电容器都接到电路上，当负载发生变化时，就无法保证合适的功率因数或出现过补偿现象，造成不必要的经济损失。第 3 章节后检验题解析第 57 页检验题解答：1、用验电笔与线端相接触，验电笔氖泡发火的是火线，否则是零线。三相四线制通常线电压为 380V，相电压为 220V。如果交流电压表与两个引线相接触后所测电压为7380V 时，两个引线均为火线，如果为 220V，则一个火线、一个零线，如此连测几回，就可判断出火线和零线来。2、三相供电线路的电压是 380V，则线电压为 380V，相电压为 220V。3、已知 ，根据对称关系及线相电压之间的关系，V)60314sin(280BCtu可得其余线电压为：)i(At V)314sin(280CAtu相电压分别为： 314sn20u 90BV)5i(Ct4、出现相电压正常，两个线电压等于相电压的现象，说明与正常线电压相连的 A相和 B 相连接正确，而 C 相接反造成的。 （可用相量图进行分析）5、三相电源绕组 接，当一相接反时，会在电源绕组环路中出现过流致使电源烧损。 （用相量图分析）6、三相四线制供电体系可以向负载提供两种数值不同的电压，其中的线电压是发电机绕组感应电压的 倍。三相四线制对 Y 接不对称负载，可保证各相端电压的平衡。3第 62 页检验题解答：1、当三根火线中有一相断开时，其余两相构成串联，因此形式上成为单相供电。2、三根额定电压为 220V、功率为 1KW 的电热丝，与 380V 电源相连接时，为保证每根电热丝的电压为其额定值 220V，应采取三相三线制 Y 接方式。3、图 3-11 所示电路中，当中线断开时，由于三相不对称，因此各相端电压不再平衡，因此实际加在各相负载的端电压不再等于它们的额定电压，电压超过额定值的相会发生过流而致使灯负载烧损，电压低于额定值的相而不能正常工作；A 相和 C 相由于连通有电流，但它们的灯都不能正常发光，B 相因开关断开无电流而灯不亮。4、三个最大值相等、角频率相同、相位互差 120 的单相正弦交流电称为对称三相交流电。5、照明电路规定“火线进开关” ，是保证灯熄灭时是火线断开，断电时灯头不带电，维修或更换灯泡时可保证人员安全。如果零线进开关，更换灯泡或维修时，虽然开关断开，但灯头仍然带电，容易造成维护人员的触电事故。6、一般情况下，当人手触及中线时不会触电。因为中线通常与“地”相接，人又站在地面上，人体承受的电压几乎为零。8第 65 页检验题解答：1、左起：三相四线制 Y 接、三相三线制 Y 接、三相三线制 接、三相三线制 接。2、火线分别引自于电源各相，三相用电器与三根火线相连，因各相负载电流相互独立共有三相，因此称为三相负载；电灯只需与电源一根火线相连，连接于一根火线和一根零线之间，通过电灯的电流只有一个，因此称其为单相用电器。3、三相交流电器铭牌上标示的功率是指额定输出功率，不是指额定输入电功率。4、A 相总电阻为：R A=U2/PA=484；R B=U2/PB161；R C=。当中线断开时，A、B 两相构成串联，连接于两根火线之间，因此 UA=380484/(484+161)=285V，因285V220V 而会烧；而 UB=380161/(484+161) 95V，因 95V220V 而不能正常工作。5、三相照明电路的功率应按照单相电路测量功率的方法进行，把单相功率的电压线圈接在 A 火线与零线之间，电流线圈串联于 A 相之中，即测得 A 相功率；把单相功率的电压线圈接在 B 火线与零线之间，电流线圈串联于 B 相之中，即测得 B 相功率；把单相功率的电压线圈接在 C 火线与零线之间，电流线圈串联于 C 相之中，即测得 C相功率（据此画出连接图） 。三相动力负载均为对称三相负载，因此可用二瓦计法测量，其测量连线图如 P63 页图 3-12 所示。第 4 章节后检验题解析第 74 页检验题解答：1、磁通 表征了与磁场相垂直的某个截面上磁力线的分布情况，单位是韦伯 Wb和麦克斯韦 Mx；导磁率 表征了自然界物质的导磁能力，单位是亨利每米 H/m；磁感应强度 B 表征了介质磁场的强弱和方向，单位是特斯拉 T 与高斯 Gs；磁场强度 H 表征是电流的磁场强弱和方向。B 和 H 表征的都是磁场的大小和方向，都是矢量；但磁感应强度的大小与物质的导磁能力有密切关系，而磁场强度的大小与物质的导磁能力无关，仅取决于电流的大小。2、根据物质导磁性能的不同，自然界的物质可分为非磁性物质和磁性物质两大类。非磁性物质的磁导率约等于真空的磁导率 0=410 -7H/m，可看作是常量；磁性物质的磁导率大大于 1，不同铁磁物质的磁导率各不相同，一般是真空磁导率的几百、几千乃至几万几十万，而且不是常量。铁磁物质具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。3、铜和铝是为能被磁化的。因为在它们是非磁性物质，其物质结构中没有磁畴结构。只有含有磁畴结构的铁磁性物质处在磁场中才能够被磁化。4、根据工程上用途的不同，铁磁材料一般可分为软磁性材料、硬磁性材料和矩磁性材料三大类。软磁性材料易磁化易退磁，适用于制作各种电机、电器的铁芯；硬磁性9材料不易磁化，一经磁化不易退磁，适用于制作各种形式的人造磁体；矩磁性材料磁化过程中只有正、负两种饱和值，具有记忆性，因此适用于制作各种存储器记忆元件的磁芯。5、铁心上的热能损耗称为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。磁滞损耗是铁芯中的磁畴在交变磁场中反复翻转过程中碰撞和摩擦造成的热量损失；涡流损耗是整块铁芯在交变磁场作用下产生的旋涡状感应电流造成的热量损失。6、为了在小电流下获得强磁场，电机、电器的铁芯通常做成闭合的磁路，以避免空气隙上的较大磁阻。如果电机、电器的铁芯回路中存在间隙，为了保证产生一定的磁场使电机、电器正常工作，需要增大电流，结果电机、电器的绝缘要求也要相应增大，造成电机、电器体积增大。第 78 页检验题解答：1、如果在变压器的原边绕 2 匝、副边绕 1 匝，看起来也符合变比条件，但是，变换一定的电压时，根据主磁通原理可知，电压有效值和频率不变时，磁路中的磁通最大值始终保持不变。而根据磁路欧姆定律又可知，磁阻一定时，磁通与 IN 成正比，如果匝数太少，必然造成电流严重增大，而电流太大时对绝缘的要求及导线截面要求都难以实现。因此，不能在变压器原边绕 2 匝、副边绕 1 匝。实际设计时，为了减小线圈电流，一般都是增加线圈的匝数。2、根据主磁通原理：U=4.44f N1m 可得 N1=220/4.44500.001=991 匝3、额定值为工频 220V 的交流电磁铁，若不慎接在 220V 的直流电源上会因过流而烧损。原因是：直流电路中，电磁铁对直流电流的阻碍作用仅为线圈的铜耗电阻，此值小小于交流阻抗值，因此造成电流大大于工频交流电流。接于 220V、50Hz 的工频交流电源上，该电磁铁正常工作。4、变压器是依据互感原理工作的，直流电压不产生互感，因此无法实现变换。若不慎将额定值为 110/36V 的小容量变压器的原边接到 110V 的直流电源上，副边无输出，原边则由于过流而烧损。5、变压器运行中有铁耗和铜耗，由于铁耗在电源电压不变情况下基本不变，所以通常称为不变损耗；而铜耗随着负载电流的变化而变化，一般称为可变损耗。第 82 页检验题解答：1、由于自耦变压器的原边和副边有直接的电的联系，当高压侧出现故障时容易波及低压侧，所以不能用做安全变压器使用。2、电压互感器在使用时应注意：副边要可靠接地；严禁副边短路。电流互感器在使用时应注意：副边要可靠接地；严禁副边开路。3、普通变压器的外特性是一条稍微向下倾斜的直线，即输出电压随着负载的增大稍微有所下降。而电焊变压器为了能够起弧和起弧后电压迅速下降，且短路电流与额定10电流相差不多，具有陡降的外特性。第 5 章节后检验题解析第 91 页检验题解答：1、三相鼠笼式异步电动机中的三相，是指电动机的定子绕组为三相；鼠笼指的电动机的转子结构为鼠笼型；异步指电动机旋转磁场的转速与转子转速不同步。因为三相鼠笼式异