电工电子技术课后习题答案瞿晓主编.pdf

第一章 1.1在图1-18中，五个元件代表电源或负载。电压和电流的参考方向 如图所标，现通过实验测得 I1 =4A I2 =6A I3 =10A U1 =140V U2 = 90V U3= 60V U4=80V U5=30V， （1）试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性（可另画一 图）； （2）判断哪些元件是电源、哪些元件是负载？ （3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载消耗的功率是否平 衡？ 题1-18图 题11改画图 解：（1）将原电路图根据实测的电压、电流值重新标出各电流的实 际方向和电压的实际极性如改画图所示： （2）根据电源和负载的定义及电路图可知： 元件3、4、5是电源，元件1、2是负载。 （3）电源发出的功率 负载消耗的功率 ，电路的功率守恒。 12 在图1-19中，已知 I1 = -3mA，I2 = 1mA 。试确定电路元件3中 的电流I3和其二端电压U3,并说明它是电源还是负载，并验证整个电路的 功率是否平衡。 解 对点写有： 对第一个回路写有： 题12图 即： 根据计算结果可知，元件3是电源。 这样，的电源的元件3是电路中的电源，其余元件为负载。 电源提供的功率： 负载消耗的功率： 这说明电路的功率平衡。 13 一只110V 8W的指示灯，现要接在380V的电源上，问要串联 多大阻值的电阻？该电阻应选用多大功率的电阻？ 解 根据题意，电阻上的电压为，则此时电路中的电流也就是灯泡中 的电流，即： 电阻消耗的功率为： 电阻的阻值为： 14 如图1-20所示， 试求电路中每个元件的功率，并分析电路的 功率是否守衡，说明哪个电源发出功率，哪个电源吸收功率。 解 图1-20 设电流源二端的电压为 根据有： 消耗 发出 消耗 设各支路电流如图， 消耗 消耗 发出 发出 15 有二只电阻，其额定值分别为40，10W和200，40W，试 问它们允许通过的电流是多少？如将二者串联起来，其两端最高允许电 压加多大？ 解 电阻能承受的最大电流为： 电阻能承受的最大电流为： 将2个电阻串联后，能通过的电流只能是小的值，因而2个电阻串联 后能承受的最大电压为： 16 求图1-21所示电路中的电流i1和i2。 解 图1-21 将、及相联的三个结点看成一个广义结点，根据有： 对点，根据有 17 在图1-22所示电路中，已知U1 = 10V，U2 = 4V，U3 = 2V， R1 = 4，R2 = 2，R3 = 5，1、2两点处于开路状态，试计算开路电 压U4。 解 设闭合回路中电流的参考方向如图，则有： 图1-22 对右侧开口回路，根据有： 18试用KCL和KVL求图1-23所示电路中的电压u。 图1-23 解 对右侧回路，设电流参考方向如图，根据有： 设各支路参考电流方向如图，有： 对点写有： 即 解得： 19 在图1-24电路中，已知U = 3 V，试求电阻R。 解 设各支路电流参考方向如图，根据题意，因此对支路由欧姆 定律有： 图1-24 对结点写方程有： 即 其中 对电路的中间回路写方程有： 将 ， ， 代入上式有： 解得： 于是有： 110 在图1-25电路中，问R为何值时I1 = I2？R又为何值时，I1、I2 中一个电流为零？并指出哪一个电流为零。 解 图1-25 对结点写方程有： 根据欧姆定律有： 将此式代入上式有： 整理得： （1）根据题意： 有 得 于是 （2）根据题意：先设 ，则有 ， 再设 ，则有 ，按现在这种情况，的电压源因电流等于零，因而不能 发出功率，而对于的电压源，按现在电流的流向而成为负载，不合题 意，因此，只能是。 111 电路如图1-26所示。 （a）求图 (a) 中的电阻； （b）求图 (b) 中点的电位。 (a) (b) 图1-26 解： （a）首先-8V点与零电位参考点间补上8V的电压源，则2上的电 流为2A，两结点间电压为4V， 1电阻上的电流为4A，方向从左往 右，根据KCL，R上的电流为2A，方向从右往左，电压为6V，左低右 高，所以R=3。 （b）4这条支路没有电流，1和2电阻上的电流均为1A，方向 逆时针方向，故，A点电位VA=6V-2V-3V=1V。 1.12 求电路图1.10中点的电位。 图1-27 解：对A点写KCL定律 解得，VA= -14.3V 第四章 1 如图4-24所示的电路在换路前已处于稳态，在时合上开关S，试求初 始值(0+)和稳态值。 (a) (b) 图4-24 习题4.1的图 解 （a） (b) 4.2 在图4-25所示电路中，已知I =10mA，R1 = 3k，R2 = 3k，R3 = 6k，C =2F，电路处于稳定状态，在时开关S合上，试求初始 值(0+)，(0+)。 图4-25 解 对点写结点电压方程有 将有关数据代入有 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(0+)、(0+)、(0+)、（0+）、(0+)。 图4-26 解 对结点写KCL方程有 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(t)。 图4-27 解 开关合向位置1后有 零输入响应为 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(t)、(t)。 图4-28 解 已知 ，开关在 时合上，电路的响应是零状态响应，首先利用 戴维南定理对电路进行化简 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(t)、(t)。 图4-29 解 此时电路的响应是全响应 开关由位置a合向位置 b后，零输入响应为 零状态响应为 全响应为 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(t)和t =2ms时电容储存的能量。 图4-30 解 零输入响应 零状态响应 全响应 当时， 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(t)、(t)。 解 已知 ，开关合上后，利用戴维南定理对电路进行化简有 图4-31 已知 ，开关合上后，利用戴维南定理对电路进行化简有 4.9 图4-32所示为一个继电器线圈。为防止断电时出现过电压，与其并联 一放电电阻，已知V,，线圈电感H，,试求开关S断开时(t)和线圈两端 的电压(t)、。设S断开前电路已处于稳定状态。 解 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 (t)。 图4-33 解 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(t)、(t)。 图4-34 解 零输入响应为 零状态响应为 全响应为 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、。 图4-35 解 当的电路如下图所示 对a点写结点电压方程有 得 4.13 图4-36所示电路中，已知U=30V、R1= 60、R2 = R3 = 40、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、。 图4-36 解 当的电路如下图所示 因此有 4.14 图4-37所示电路中，已知IS =1mA，R1= R2 = 10k，R3 = 30 k，C =10F，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、。 图4-37 解 当开关打开后，对a点写结点电压方程有 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，US = 10V，在t = 0时开关S闭合，试用一阶 电路的三要素法求。 图4-38 解 第五章 5.1 已知环形铁芯线圈平均直径为，铁芯材料为铸钢，磁路有一气隙长 为，若线圈中电流为，问要获得的磁感应强度，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 = 0.9 T 时，磁场强度 H1 = 500 A/m 铸钢中的磁路长度为： 5.2 有一台单相变压器，额定容量，额定电压，求一次侧和二次侧的额定 电流。 解 5.3 有一台降压变压器，一次侧电压380V，二次侧电压36V，如果接入 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）； （2） 5. 4 实验室有一单相变压器如图5-45，其数据如下：， 。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边的电压及自耦变压器的额定容量 各为多少？ 图5-45 解 （1）按照图5-45（a）接线的自耦变压器变比 AX边额定电压 变压器额定容量 （2）按照图5-45（b）接线的自耦变压器变比 AX边额定电压 变压器额定容量 5.5 一单相变压器，一次绕组匝数，电阻，漏电抗；二次绕组匝数，电 阻，漏电抗。设空载和负载时不变，且，。空载时，超前于 ，负载 阻抗。求：（1）电动势和；（2）空载电流；（3）负载电流和。 解 （1）求和 （2）求 （3）求和 5.6 一台单相变压器，。在时开路和短路试验数据如下。 试验名 称 电压/kV电流/A功率/kW备注 开路试 验 短路试 验 11 9.24 45.5 157.5 47 129 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，设，画出T型等效电路。 解 一次绕组和二次绕组的额定电流为 电压比为 （1） 折算到高压侧时，激磁阻抗和等效漏阻抗的值 换算到时 （2） T型等效电路如下图所示，其中 。 5.7 将一铁心线圈接于电压120V，50Hz的正弦电源上，其电流。若将铁 心去掉，则电流，试求此线圈在具有铁心时的铜损耗和铁损耗。 解 铜损 ，铁损 5.8 一台三相异步电动，额定频率，额定电压380V，额定转速，试 求：（1）同步转速；（2）极数对；（3）额定转差率。 答：；。 5.9 Y-225M-4型三相异步电动机的技术数据如下： 45KW 380V 联结 求：（1）额定转差率；（2）额定电流；（3）起动电流；（4）额 定转矩 （5）起动转矩；（6）最大转矩；（7）额定输入功率。 解：（1）由已知，可知电动机的极数，（通常比略大）。则 （2）由式（5-28）可得 （3） （4） （5） （6） （7） 5.10 Y205S-6型三相异步电动机的技术数据如下： 45KW 380V 联结 求：（1）额定转矩,起动转矩,最大转矩；（2）电源电压因故障降为 时，电机能否带额定负载运行？ 解 （1）解题方法如上题， （2）可以，T 与定子每相绕组电压 U2 成正比 5.11 Y132S-4型三相异步电动机的技术数据如下： 5.5KW 380V 联结 求：（1）额定转矩,起动转矩,最大转矩；（2）额定转差率；（3） 额定电流，起动电流。 解 解题方法如题5.9。 （1），； （2）4%； （3），。 5.12 Y180L-4型三相异步电动机的技术数据如下： 30KW 380V 联结 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的80%时，是否可采用星-三角换 接起动？ （3）当负载转矩为额定转矩的40%时，是否可采用星-三角换 接起动？ 解 （1）解题方法如题5.9。，； （2）不可以，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，起动电流上升。 5.14 若题5.9中电动机运行时电网电压突然降至额定电压的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保护？为什么在三相主电路中只用两个 （当然用三个也可以）热元件就可以保护电动机？ 解 因为热惯性。短路事故发生时，要求电路立即断开，热继电器 不能立即动作。 热继电器两相结构的，分别串接在任意两相即可。 6.2 什么是欠压保护？用闸刀开关起动和停止电动机时有无零压保护？ 解 电源断电或电压严重下降时，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连接在电路的哪个部分？辅助常开触头起自 锁作用时连接在电路哪里？辅助常闭触头起互锁作用时连接在电路 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？ 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? 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。 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交 流 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、KM21 主 触 点 及KM12、KM22 自 锁 触 点 闭 合M1、M2 电 动 机 同 时起动运转松开 SBst电动机连续工作。 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 设计两台电动机顺序控制电路：M1起动后M2才能起动；M2停转后 M1才能停转。 解 两台电动机的顺序控制电路设计思路：M1起动后M2才能起动， 需在M2的起动控制环节上加上一个互锁装置；M2停转后M1才能停转， 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： SB3 FR L1 L2 L3 QF M1 3 FR KM1 M2 3 KM2 SB4 SB1 KM1 SB2 KM2 KM2 KM1 KM2 KM2 第七章 7.1 N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。因为，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 某人用测电位的方法测出晶体管三个管脚的对地电位分别为管脚 12V、管脚3V、管脚3.7V，试判断管子的类型以及各管脚所属电 极。 答：管脚和管脚电压相差0.7V，显然一个硅管，是基极，一个 是发射极，而管脚比管脚和的电位都高，所以一定是一个NPN型 硅管。再根据管子在放大时的原则可判断出管脚是发射极，管脚是 基极，管脚是集电极。 7.3 图7-19所示电路中，已知E=5V，V，二极管为理想元件（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：根据电路可知，当uiE时，二极管导通u0=ui，当uiE 时，二极管截止时，u0=E。所以u0的波形图如下图所示： u/V t 0 ui u0 10 5 图7-19 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 的导电情况又有何不同？ 答：金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电，而半导体中则 存在空穴载流子和自由电子两种载流子，它们同时参与导电，这就是金 属导体和半导体导电机理上的本质不同点。单极型晶体管内部只有多数 载流子参与导电，因此和双极型晶体管中同时有两种载流子参与导电也 是不同的。 7.5 图7-20所示电路中，硅稳压管DZ1的稳定电压为8V，DZ2的稳定电压 为6V，正向压降均为0.7V，求各电路的输出电压U0。 图7-20 答：（a）图：两稳压管串联，总稳压值为14V，所以U0 = 14V； （b）图：两稳压管并联，输出电压按小值计，因此U0 = 6V； （c）图：两稳压管反向串联，U0 = 8.7V； （d）图：两稳压管反向并联，可认为DZ1截止不通，则U0 = 0.7V。 7.6 半导体二极管由一个PN结构成，三极管则由两个PN结构成，那 么，能否将两个二极管背靠背地连接在一起构成一个三极管？如不能， 说说为什么？ 答：将两个二极管背靠背地连接在一起是不能构成一个三极管的。 因为，两个背靠背的二极管，其基区太厚，不符合构成三极管基区很薄 的内部条件，即使是发射区向基区发射电子，到基区后也都会被基区中 大量的空穴复合掉，根本不可能有载流子继续向集电区扩散，所