电气工程学概论_林孔原编_电工学习题解答.ppt

电工学习题解答 2011年4月 4 5已知R L C三个元件的阻抗值都是100 试求下述电路的复数阻抗 1 三个元件串联连接 2 三个元件并联连接 3 R和C并联再与L串联 4 R和L并联再与C串联 解 1 2 3 4 注意不要漏写单位 4 7已知题4 7图所示正弦交流电路中 各电压表的读数分别为 图 a 中 V1的读数为30V V2的读数为60V 图 b 中 V1的读数为15V V2的读数为80V V3的读数为100V 求电源电压的有效值 解 a 设则 说明 其中电流的相位可以根据需要设定 但以简化计算为目的 因此取为0 画相量图则更为直观 4 7已知题4 7图所示正弦交流电路中 各电压表的读数分别为 图 a 中 V1的读数为30V V2的读数为60V 图 b 中 V1的读数为15V V2的读数为80V V3的读数为100V 求电源电压的有效值 解 b 设则 4 8已知题4 8图所示正弦交流电路中 表A1 A2 A3的读数分别为5A 20A 25A 求电流表A的读数 如果维持A1的读数不变 而把电源的频率提高一倍 再求电流表A的读数 解 设则 注意电感与电容中电流与电阻电流的相位关系 2 维持A1读数不变 则UR不变 而电源频率提高一倍 则 A2表读数为 20 2 10AA3表读数为 25 2 50A 4 9已知电路由电压源串联组成 电感端电压的有效值为25V 用相量法求该电路电流的时间域表达式 解 由题意可知则 解题说明 1 结果表示为有理数 2 注意相量与瞬时量的区别 3 方法不唯一 此题功率因数角 0 4 10已知题4 10图所示的无源二端网络中 试计算该网络的复阻抗Z 复导纳Y和复功率S 解 解题说明 1 相角的表示 2 复功率计算公式 共轭复数 3 用有效值计算 4 功率单位 4 16对于题4 16所示电路 1 列出网孔电流法的方程组和矩阵表示形式 2 列出节点电压法的方程组和矩阵表示形式 3 用上述较为简便的方法求解电路中的电流i2 解 1 标注网孔电流正方向如图所示 则有 解题说明 1 正方向标注 网孔电流和电压参考点 2 矩阵及向量维数 3 直接列写矩阵形式 4 保留原始矩阵形式 先用阻抗表示 后代入数值 化简为 解 2 设图中所示电压参考点 解题说明 1 互导纳 阻抗 均为负 2 电流源列相量中电流方向与符号 第三次作业 3 5 列出题3 5图 a b 所示电路节点电压方程 解 按照图中所示标示电压参考点 则有 化简得 第三次作业 解 按照图中所示标示电压参考点 则有 3 7 用节点电压法求解题3 7图所示电路中各支路电流 解题说明 1 电流源阻抗如何处理 第三次作业 3 11 求解题3 11所示电路在ab端的戴维宁等效电路 第三次作业 3 13 在题3 13图所示电路中 试问 1 电阻R为多大时 它吸收的功率最大 试求出最大功率 2 在a b间并联一个理想电流源 以使R中的电流为0A 试求该理想电流源的方向和参数 解题说明 用等效电路思想求解 第三次作业 解 1 首先求解电阻R以外电路的戴维宁等效电路 a 求开路电压 用节点电压法求解 参考电位如图所示 列写含参数R的结点电压方程可能产生较为复杂的表达形式 不易求解 第三次作业 b 再求等效电阻 最大为 第三次作业 解 2 将戴维宁等效电路转化为诺顿等效电路形式 可得 第三次作业 3 17 题3 17图所示电路中 当开关在位置1时 毫安表读数为 当开关在位置2时 毫安表读数为 如果把开关合向位置3 则毫安表的读数为多少 解 图中所示电路为线性电路 满足比例性和叠加性 由图可知有两个电源分别作用 在位置1时 在位置2时 则有 求 即毫安表读数为190mA 解题说明 用线性电路性质求解 不用列方程组 即us1单独作用时读数为100mA 第三次作业 4 4 已知 试计算 并绘制向量图 解 相量运算 注意与瞬时值相区别 电工学作业 第二次 2 15某交流电路 如题2 15图所示 施加激励电压后的响应电流为 试计算电路的阻抗 有功功率 无功功率 视在功率和功率因数 解 注意有功功率 无功功率及视在功率的单位 2 16已知题2 16图所示电路中 1 试计算电路的阻抗Z 电流i 一级电路的功率P Q S 和功率因数 2 讨论在和两种情况下电路的阻抗Z和电流I的变化情况 解 2 当时 当时 2 20写出题2 20图所示节约信号的函数表达式 解 解 或 3 1在题3 1图所示电路中 R1 R2 10 R3 4 R4 R5 8 R6 2 US3 20V US6 40V 用网孔电流法求解电流i3和i5 解 设网孔电流如图正方向 则有 解 设网孔电流如图正方向 则有 3 2按照以下步骤求解题3 2图所示电路中5 电阻中的电流i 1 将右侧两条支路等效成一个电阻支路后用网孔电流法求解R 3 电阻中的电流 2 用分流公式求解电流i 解 设网孔电流如图正方向 则有 3 3用网孔电流法求解题3 3图所示电路中的电压u 解题说明 注意矩阵维数匹配 列矩阵形式的原始方程 电工学作业 第一次 2 5试求题2 5图中各电路的电压u 并讨论其功率平衡 解 由KCL 图中 I1 6 2 8A U 8 2 16V 电阻消耗PR UI 16 8 128W电压源供出功率PUs 16 2 32W电流源供出功率PIs 16 6 96W总消耗功率 128W总供出功率 32 96 128W消耗功率 供出功率能量 功率 平衡 解 由KCL 图中 I1 6 2 4A U 2 4 8V 电阻消耗PR UsI1 8 4 32W电压源供出功率PUs 8 6 48W电流源吸收功率PIs 8 2 16W总消耗功率 32 16 48W总供出功率 48W消耗功率 供出功率能量 功率 平衡 解 由KCL 图中 UIs 2 2 2 2 2 10V 电阻R1消耗PR1 I2R1 22 2 8W电阻R2消耗PR2 I2R2 8W电压源吸收功率PUs USIS 4W电流源供出功率PIs USIS 10 2 20W总消耗功率 8 8 4 20W总供出功率 20W消耗功率 供出功率能量 功率 平衡 2 6某电源具有线性的外特性 如题2 6图所示 当输出电流为0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的参数 解 1 电压源模型由图中关系可得 u us ReqI带入 u I 1 48 0 1 39 0 4 1 48 us1 39 us 0 4Requs 1 48V Req 0 225 2 6某电源具有线性的外特性 如题2 6图所示 当输出电流为0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的参数 解 2 电流源模型由图中关系可得 I IS U Req带入 U I 1 48 0 1 39 0 4 0 Is 1 48 Req0 4 Is 1 39 ReqIS 6 58A Req 0 225 验证 US RS IS 2 8考察题2 8图所示几个电路的特点 用最简单的方法计算电路中各个支路的电流 各元件上的电压和功率 解 IR2 US R2 2APR2 USIR2 10 2 20W 消耗 IUs 2 2 4APUs 10 4 40W 供出 PR1 IS2R1 4 4 16WUIs 4 2 10 2VPIs 2 2 4W 吸收 UR1 R1IS 4 2 8V 不需要列方程组求解 完备解 网孔电流 节点电压 解 UIs1 UR1 US 6V IR1 1 5APIs1 UIs1Is1 6 2 12W 供出 PR1 UR1IR1 6 1 5 9W 消耗 IUs Is2 IR1 Is1 3 1 5 2 2 5APUs UsIUs 6 2 5 15W 供出 UR2 Is2R2 3 3 9VPR2 UR2Is2 9 3 27W 消耗 UIs2 UR2 US 9 6 3VPIs2 UIs2Is2 3 3 9W 吸收 总供出 12 15 27W总消耗 9 27 9 27W 2 10列写题2 10图所示电路的完备型计算模型 并求解支路电流i3和i5 解 由KCL有I6 I2 I1I2 I3 I4I4 I5 I6由KVL有US6 R6I6 I2R2 I4R4US3 I3R3 I2R2 I1R1US3 I3R3 I4R4 I5R5 US3 20VUS6 40VR1 R2 10 R3 4 R4 R5 8 R6 2 KCL有几个是线性独立的 2 10列写题2 10图所示电路的完备型计算模型 并求解支路电流i3和i5 解 代入 有I6 I2 I1I1 I6 I2I2 I3 I4I3 I2 I4I4 I5 I6I