电气工程学概论-林孔元主编-第二章部分习题解答

电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 1 2 3 用电流表测量电路中的电流时 必须将电流表串联在被测电路中 在测量处断开电路 再接入电流表 为了尽可能减少电流表接入对电路原有工作状态的影响以保证足够的测量 精度 所以电流表的内阻都很小 有学生误将电流表并联在电路中 如图示 试分析此时 所发生的情况 假定电流表的内阻 1 0 0 R 此时流过电阻上的电流是多少 4 此时流过电流表的电流会达到多大的数值 这种错误会造成什么后果 应如何纠正之 解 A 5 1 4 6 4 I A 60 1 0 6 A I 过大的电流经过电流表 会损坏电流表 也会损坏 6V 电压源 应将电流表串入 被测支路 2 5 试求图中各电路的电压 U 并讨论其功率平衡 解 2 6 某电源具有线性的外特性 当输出电流为 0A 和 400mA 时 其端电压分别为 1 48V 和 1 39V 请给出该电源的电压源模型和电流源模型及其相应的参数 解 线性外特性为 IRUu SS S S 4 048 139 1 48 1 R U 解得 225 0 4 0 39 148 1 V 48 1 S S R U A58 6 225 0 S S S S R U I R I 电流源模型 RS IS U 电压源模 型 RS US U I 2A R 2 6A U I IS 6A R 2 2A U I 由 KCL 得 I 8A 所以 U 2 I 16V PR I2 R 128W 消耗 PI S IS U 96W 供出 PU 2 U 32W 供出 P供出 P消耗 R1 2 2A 2V U R2 2 由 KCL 得 I 4A 所以 U 2 I 8V PR I2 R 32W 消耗 PI S IS U 16W 消耗 PU 2 U 48W 供出 P供出 P消耗 IS 由 KVL 得 U 4A 所以 U 10V PR1 PR2 22 R1 8W 消耗 PI S 2 U 20W 供出 PUS 2 2 4W 消耗 P供出 P消耗 题 2 3 图 A 2A 4 6V 3 3A IA I4 IS US 电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 2 2 8 考察图示几个电路的特点 用最简单的方法计算电路中各个支路的电流 各个元件上 的电压和功率 提示提示 1 别忘设定电压电流的参考方向 提示提示 2 充分利用电路中理想电压源和理想电流源的特性和连接特点 提示提示 3 注意判断各个元件是消耗还是产生电功率 解 a A2 5 10 2 I A4 2S1 III V10 2 UV2 3 U 消耗功率 W1624 2 4 PW2025 2 5 P 吸收功率 供出功率 W422 A2 PW4010 4 V10 P b A5 2 4 10 2 IA2 5 10 3 IA5 62 321 III V10 3 UV10 4 U W255 24 2 4 P 消耗功率 W2025 2 5 P 吸收功率 W20210 A2 P 供出功率 W6510 5 6 V10 P c A5 2 4 46 1 IA5 53 12 II V10 1 UV4 U 消耗功率 W255 24 2 4 P 吸收功率 W1234 A3 P 供出功率 W155 26 6V P 供出功率 W225 54 V4 P d A5 1 4 6 1 IA5 223 12 II V6 1 UV933 3 U V36 3 UUV6 4 U 消耗功率 W95 14 2 4 P 供出功率 W933 A3 P 供出功率 W155 26 V6 P 吸收功率 W2733 2 3 P 供出功率 W1262 A2 P U3 U2 2A5 4 a 10V I1I2 U1 U3 U4 2A4 10V b 5 I1I2I3 2A 4 6V 3 3A d U1 U U4 I1 I2 U 4 c 4V 6V 3A I1 I2 U1 电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 3 2 10 列写图示电路的完备性计算模型 解 0 0 0 0 331S5544 11S33322 2244666S 546 432 621 iRUiRiR iRUiRiR iRiRiRU iii iii iii 2 15 图示交流电路施加激励电压后的响应电流V 3 314sin 2220 tu 试计算电路的阻抗 有功功率 无功功率 视在功率及功率因数 A 30sin 12 ti 解 U 220V A49 8 2 12 I 30 9 25 IUZ866 0 cos W91 161630cos 2 12 220cos UIP Var52 93330sin 2 12 220sin UIQ VA04 1867 2 12 220 UIS 2 16 已知图示电路中的 V 3 sin 1 14 tu 10R CL XX 算电路的阻抗 电流及电路的功率及功率因数 ziSQP cos 讨论在和两种情况下电路的阻抗和电流的变化情况 CL XX CL XX zI 解 电路阻抗 1010 222 CL XXRZ 电流 A 3 sin 2 10 3 sin 1 14 t t Z u i 两者之间的相位差是 0 有功功率 W10110cos UIP 无功功率 0sin UIQ 视在功率 VA10 UIPS R1 US6 R5 R2 US3 i3 i5 i1 i2 R3 R4 i4 I II III i6 题 16 图 i u R L C 交流 电路 u i 电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 4 功率因数 10coscos 阻抗 22 CL XXRZ 当时 阻抗 Z 最小 为中性电路 此时电流 i 最大 CL XX 当时 阻抗 Z 增大 为容性电路 电流 i 减小 CL XX 当时 阻抗 Z 增大 为感性电路 电流 i 减小 CL XX 2 17 计算图示电路在下述两种情况下的功率因数 已知 R 6 XL 8 XC 20 并联电容之前的功率因数 并联电容之后的功率因数 比较并联电容前后电路的功率因数变化情况 讨论并联电容的作用和电容量的选择 原则 提示 并联电容越大越好吗 解 并联电容之前的功率因数 6 0 86 6 cos 2222 L RLXR R Z R 并联电容之后的功率因数 A10 86 100 22 RL RL Z U I A5 20 100 C C X U IW6006102 2 RIP RL Var300205810 2222 CCLRL XIXIQVA82 670 22 QPS 89 0 82 670 600 cos S P 并联电容前 电路的功率因数 22 cos L QP P 并联电容后 有功功率 P 不变 QL不变 22 cos CL QQP P 电容值 C 由零开始增加 当增加到时 功率因数最大 LC QCUQ 2 若继续增大电容值 C 则会使逐渐减小 所以并不是并联电容越大越1cos cos 好 2 19 图示电路在非正弦周期信号电压的激励下工作 i u 试计算该电路的输出电压 提示 取前 4 项进行计算 o u 比较并讨论计算结果 以谐波次数为横坐标 以各谐波输出电压有效值 画出曲 线讨论之 将电路中的电阻与电容的位置对调 重新求解本题 i tsinu 1002 L C R 题 17 图 iRL iC ui 312 F 5 uo 10V s t 0 01 0 i 0 02 0 03 ui 电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 5 解 3i2i1 i0i i 6cos364 0 4cos847 0 2cos243 4356 6 6cos 35 1 4cos 15 1 2cos 3 1 2 1 73 12 6cos 35 1 4cos 15 1 2cos 3 1 2 1 4 uuuu ttt ttt ttt U tu m 流 电容开路 则 V365 6 0i uV365 6 00 u 时 V2cos243 4 1i tu 2 102 01 0 1 22 f 55 2 103121014 3 4 1 4 1 2 1 62 fCC XC 61 5 55 2 5 2222 C XRZ 电流超前电压 02 27 5 55 2 arctan arctan R XC 1 i 1 i u A 756 0 61 5 243 4 M1 M1 Z U I i V 93 1 1MM1o C XIU V 98 622cos 93 1 9002 272cos 93 1 1o ttu 时 V4cos847 0 2i tu 275 1 103121014 3 8 1 8 1 4 1 62 fCC XC 16 5 275 1 5 2222 C XRZ 电流超前电压 3 14 5 275 1 arctan arctan R XC 2 i 2i u A 164 0 16 5 847 0 M2 M2 Z U I i V 209 0 2MM2o C XIU V 7 754cos 209 0 90 3 144cos 209 0 2o ttu 时 V6cos364 0 3i tu 85 0 103121014 3 12 1 12 1 6 1 62 fCC XC 电气工程学概论第二章部分习题参考答案 2 6 07 5 85 0 5 2222 C XRZ 电流超前电压 65 9 5 85 0 arctan arctan R XC 3 i 3i u A 072 0 07 5 364 0 M3 M3 Z U I i V 061 0 3MM3o C XIU V 35 806cos 061 0 9065 9 6cos 061 0 3o ttu 所以 V 35 806cos 061 0 7 754cos 209 0 98 622cos 93 1 356 6 3o2o1o0oo ttt uuuuu 以谐波次数为横坐标 以各谐波输出电压有效值 画出曲线如下 电路中的电阻与电容的位置对调后 V