电路与电子技术习题PPT课件

.,1,电路与电子技术习题,(电路部分),.,2,b,1,W,求Uab,Ucd,第一章,.,3,求Uab,.,4,求Ia,IbIc,.,5,4.,(1)求I1,I2,I3,Uab,Ueg；,(2)若R变为5，问Ueg,I1,I2如何变化？,Uab=3-1=2V,Ueg=4-2-6=-4V,I1=2+1-1=2A,I2=2-0.5=1.5A,I3=-2A,.,6,R=5,R=5,Ueg=4-2-10=-8V,I1,I2不变。,.,7,列出节点电流方程节点1+2+3=0选取独立回路，并指定饶行方向，列回路方程回路171+112=670=64回路2-11i2+7i3=-6,联立求解，得到：1=6A2=2A3=4A,支路电流1、2、3的值为负，说明1、2、3的实际方向与参考方向相反。,.,8,（2）求各电阻上吸收的功率。电阻吸收的功率电阻R1吸收的功率电阻R2吸收的功率电阻R3吸收的功率,.,9,5.电路如图所示。分别以A、B为参考点计算C和D点的电位,A,2,10V,+,5V,+,3,B,C,D,解：以A为参考点,I,I=,=3A,VC=33=9V,VD=32=6V,以B为参考点,VD=5V,VC=10V,VCD=VCVD=15V,.,10,6.(1)以f为参考点，求各点电压；,(2)以b为参考点，再求各点电压。,(1)Va=Uaf=10V,Vb=Ubf=-8+2=-6V,Vc=Ucf=2V,Vd=Udf=-6+1=-5VVe=-4V,(2)Va=Uab=16V,Vf=Ufb=6V,Vc=Ucb=8V,Vd=Udb=1V,Ve=Ueb=2V,.,11,第2章23,1.,解：,5A,求图示电路中电流I,第二章,.,12,第2章23,解：,5A,55V,5,.,13,2.用支路电流法求解下图所示电路中各支路电流及各电阻上吸收的功率。,解：（1）求各支路电流。该电路有三条支路、两个节点。首先指定各支路电流的参考方向，见图2-2中所示。,图2-2,.,14,3.用节点电压法求VA、I和I1,E1,R1,R2,2,A,R3,IS1,R4,I,E2,+,15V,10V,I1,4A,4,10,IS2,1A,2,=,解：,+,.,15,=,解：,I1=4.3A,I=3.2A,想一想R3的存在是否影响电路中结点电压？它的作用是什么？,E1,R1,R2,2,A,R3,IS1,R4,I,E2,+,15V,10V,I1,4A,4,10,IS2,1A,2,+,.,16,E1,R1,R5,R4,I1,I2,A,B,R3,I3,R2,I5,E2,I4,C,4.计算图示电路中A、B两点的电位。以C为参考点。,+,+,15V,65V,5,5,10,10,15,解：,应用KCL对结点A和B列方程,I1+I2I3=0,I5I2I4=0,应用欧姆定律求各电流,将各电流代入KCL方程,解之得VA=10V,VB=20V,.,17,5.求图示电路中5电阻的电压U及功率P。,+,10A,5,15,20V,+,U,20V,2,4,解：先计算20V电压源单独作用在5电阻上所产生的电压U,电流源不作用应相当于开路,.,18,第2章26,+,10A,5,15,20V,+,U,2,4,再计算10A电流源单独作用在5电阻上所产生的电压U,电压源不作用应相当于短路,解：,=221.25W,.,19,I,E,R0,A,U0,O,+,59,30,10,30,6.一直流发电机E=300V，R0=1作用在下图所示的电阻电路中。由于某种原因,E突然升高到330V，求电压U0的变化量。,解：发电机电动势由300V升高到330V，相当于有一个30V电源作用于电路,U0的变化量正是它的作用所产生的。故电路可改画为,30V,=,VA=,+,.,20,用叠加定理求Ix.,解：,+,24V电压源单独作用,6A电流源单独作用,5IX+3IX+4IX=24IX=2A,5IX+3(IX+6)+4IX=0IX=0.5A,IX=IX+IX=2-0.5=1.5A,*注意:独立源可以进行叠加，受控源不叠加。,(电流源开路),(电压源短路),7.,.,21,a,8.用戴维宁定理计算图示电路中电压U。,U=30V,R0=6,+,6V,6,b,6A,2A,15,U,+,解：(1)求U0,U0=66+6=42V,(2)求R0,(3)求U,.,22,E1,R3,R4,R1,+,R2,E2,IS,I,R5,9.求图示电路中的电流I。已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，R5=14，E1=8V，E2=5V，IS=3A。,+,(1)求U0,=14V,U0=I3R3E2+ISR2,解：,.,23,E1,R3,R4,R1,+,R2,E2,IS,I,R5,+,A,B,R3,R1,R2,IS,(1)U0=14V,解：,(2)求R0,R0=(R1/R3)+R5+R2,=20,(3)求I,R0,R5,.,24,10.求电流I。,用戴维南定理：,解：,.,25,Uoc=U1+U2=30-9=21V,Uoc=U1+U2=0+12=12V,Uoc=Uoc+Uoc=21+12=33V,求开路电压Uoc(叠加):,.,26,求内阻Ri：,Ri=2+1.6=3.6,I=33/(3.6+6.4)=3.3A,1.直接用串并联,2.加压求流或加流求压,3.开路电压、短路电流,求内阻方法,Ri,.,27,11.用戴维南定理求I。,.,28,Uoc=U1=8V,Uoc=U2+U3=-4-2=-6V,Uoc=8-6=2V,(a)求开路电压Uoc,.,29,Ri,(b)求内阻Ri加压求流,5U1+8I0+U1=U0U1=2I0,Ri=U0/I0=20,.,30,(c)戴维南等效电路如图所示：,I=2/(20+8)=1/14=0.0714A,.,31,RL,RC,Ib,U0,Ui,Rb,Ib,12.已知：Ui=0.1V，=50，Rb=2KRc=10K，RL=10K,求：U0=？,解：,图示电路含有一个电流控制的电流源，在分析电路列写基尔霍夫定律时，它和独立源同样对待。,在输入回路,在输出回路,U0=Ib(RC/RL),=500.055,=12.5V,+,+,.,32,+,I,4,1,2,2I,18V,13.用戴维南定理求图示电路中I=？,0.75A,解：,(1)求U0,U0=180.754=15V,因控制量I=0，所以受控源2I=0，即相当于开路,.,33,(2)求R0,求R0时二端网络内所有独立源都不作用，即把恒压源短路，恒流源开路，但受控源要保留在电路里。,R0,R0,用外加电压法求R0,U=2I+4(I+2I)=14I,(3)求I,.,34,+,14.用戴维南定理求图中A、B两点的电压UAB。,10,5,10,5,9V,3A,10,0.5A,A,B,.,35,+,5,10,5,解：,+,9V,3A,10,A,B,1求开路电压UOC,+,A,B,I1,I2,15I1+930=0,15I2+9=0,I2=0.6A,I1=1.4A,UOC=UAB=1.45+100.6=13V,.,36,10,5,10,5,+,3A,10,A,B,2.求R0,UAB=0.520/3+13=16.33V,3.求UAB,R0,R0=RAB=2(10/5)=20/3,.,37,15.,用戴维南等效电路,解：,.,38,求开路电压Uoc：,.,39,加压求流计算内阻Ri：,则,.,40,时Rx上获得最大功率。,此时最大功率为,.,41,1.下图中电容C=23.5F，接在电源电压U=220V、频率为50Hz、初相为零的交流电源上，求电路中的电流i、P及Q。该电容的额定电压最少应为多少伏？,额定电压311V,i=Imsin(t+90)=2.3sin(314t+90)A,XC=,解：容抗,=,=135.5,P=0,Q=UI=356.4Var,第3章,i,u,C,+,.,42,解：1.感抗,XL=L=31412710-3=40,复阻抗模,2.R、L、C串联交流电路如图所示。已知R=30、L=127mH、C=40F，电源电压u=220sin(314t+45）V求：1.感抗、容抗及复阻抗的模;2.电流的有效值和瞬时值表达式；3.各元件两端电压的瞬时值表达式。,uR,uL,uc,i,u,+,+,+,+,.,43,求：1.感抗、容抗及复阻抗的模；2.电流的有效值和瞬时值表达式；3.各元件两端电压瞬时值表达式。,解：1.,XL=40,XC=80,2.,=22045V,电压相量,=,=,=,=,4.498A,I=4.4A,i=4.4sin(314t+98)A,电流有效值,瞬时值,I,jL,R,+,+,+,+,.,44,解：1.,XC=8,I=4A,3.电路如图所示,已知R=3、电源电压u=17sin314tVjXL=j4。求：1.容抗为何值（容抗不等于零）开关S闭合前后，电流的有效值不变，其值等于多少？2.容抗为何值，开关S闭合前电流I最大，这时的电流是多少？,R,jXC,jXL,S,+,+,+,+,=5,I=2.4A,.,45,(a)电源电压角频率=_,频率f=_,周期T=_.(b)电压有效值U=_，电流有效值I=_.(c)电压、电流间相位差ui=_.(d)该负载是_负载,|Z|=_,=_.,左图电路中，已知：,一、,400rad/s,200Hz,0.005s,7.07V,0.5A,容性,14.14,比较相位必须把正弦量化为标准正弦量的形式:,=ui=60120=60,.,46,二、指出下列结果是否正确,若有错,试将其改正正。,若,则,2.,1.,R,2,2,2,j,|,.,47,4.图示电路中，电压表读数为220V,电流表读数为I1=10A，I2=14.14A,R1=12，R2=XL,电源电压u与电流i同相。求总电流I、R2、XL、Xc.,10,14.14,10,120,100,u,i,i2,i1,C,R2,L,R1,u1,u2,10A,14.14A,I=10A,U1=1210=120V,U2=220120=100V,Xc=,=10,R2=XL=5,解：,+,+,+,.,48,R,+,R,+,C,C,解：,=0.5357.87V,=104(0.715j0.45),应用戴维宁定理求解,.,49,R,+,R,+,C,C,解：,=0.5357.87V,Z=2.6610449.96,Z0,.,50,已知：已知电流表读数为1.5A(有效值)。求：(1)US=?(2)电路吸收的有功功率P和无功功率Q.,7.,解：,.,51,.,52,8.,已知：,试求：两个电源各自发出的有功功率和无功功率。,解：,两个电源发出的有功功率互相抵消，而无功功率不抵消，因为电路中的电感吸收无功。,.,53,9.,已知:,要使R0上获最大功率，则C0为何值？,用戴维南等效电路：,解：,.,54,要使R0上功率最大，只需使电流I最大即可。,若使I最大，须使|Zi+Zij1/(C)|最小。,若使其最小，只须使11/(C)=0。,即：,.,55,已知：U=220V，f=50HZ，电流表A1的读数为4A,A2的读数为2A，A3的读数为3A，且Z2为电阻负载，Z3为感性负载。试求：Z2和Z3。,10.,解：设Z2=R2,Z3=|Z3|3,求Z3.方法一：画相量图。以电压为参考相量,根据余弦定理：,42=32+22232cos,.,56,求Z3,方法二：直接计算.Z3模的计算同前.,由(1)2+(2)2得：,由上式可得：,4cos+j4sin=2+3cos3j3sin3,16=(2+3cos3)2+(3sin3)2=4+12cos3+9(cos3)2+9(sin3)2=4+12cos3+9,.,57,11.,用相量法，设：,则：,.,58,此题亦可用相量图分析。,.,59,（负值舍去）,.,60,12.图示电路中，电感L2=250H，其导线电阻R=20。,1.如果天线上接收的信号有三个，其频率：f1=820103Hz、f2=620103Hz、f3=1200103Hz。要收到fi=820103Hz信号节目，电容器的电容C调变到多大？2.如果接收的三个信号幅值均为10V，在电容调变到对f1,发生谐振时，在L2中产生的三个信号电流各是多少毫安？对频率为f1的信号在电感L2上产生的电压是多少伏？,.,61,例：图示电路中，电感L2=250H，其导线电阻R=20。,解：1.,C=150pF,第3章310,要收听频率为f1信号的节目应该使谐振电路对f1发生谐振，即,2.,当C=150pF，L2=250H,时，L2C电路对三种信号的电抗值不同，如下表所示,.,62,f/Hz,820103,620103,1200103,XL,XC,I=U/,1290,1290,20,0.5,A,1000,1660,660,0.015,1890,885,1000,0.01,UL=(XL/R)U=645V,第3章310,其它频率在电感上的电压不到30V，而对f1信号则放大了64.5倍,C=150pF，L2=250H,.,63,已知：f=50Hz,U=380V,P=20kW,cosj1=0.6(滞后)。要使功率因数提高到0.9,求并联电容C。,13.,解：,.,64,补偿容量也可以用功率三角形确定：,.,65,14.某小水电站有一台额定容量为10kVA的发电机，额定电压为220V，额定频率f=50Hz，今接一感性负载,其功率为8kW，功率因数cos1=0.6，试问：1.发电机的电流是否超过额定值？2.若要把电路功率因数提高到0.95，需并多大的电容器？3.并联电容后，发电机的电流是多大？4.并联电容后，发电机还可接多少只220V、40W的灯泡？,解：1.发电机提供的电流,I1,发电机额定电流IN,发电机提供的电流超过了IN，不允许。,.,66,解：2.cos1=0.61=53.6otan1=1.33,cos=0.95=18.2otan=0.329,3.并联电容C后，发电机的电流I,例：某小水电站有一台额定容量为10kVA的发电机，额定电压为220V，额定频率f=50HZ，今接一感性负载,其功率为8kW，功率因数cos1=0.6，试问：2.若要把电路功率因数提高到0.95，需并多大的电容器？3.并联电容后，发电机的电流是多大？,.,67,例：某小水电站有一台额定容量为10kVA的发电机，额定电压为220V，额定频率f=50Hz，今接一感性负载,其功率为8kW，功率因数cos1=0.6，试问：4.并联电容后，发电机还可接多少只220V、40W的灯泡？,解：,4.每盏灯的电流ID1,40,若接入N盏灯后，发电机输出电流正好等于IN，则,IN2=(ID+Icos)2+(Isin)2,ID=7.47A,N=,ID/ID1,=7.47/0.182=41盏,1,.,68,解：画出电路的相量模型,.,69,.,70,瞬时值表达式为：,.,71,法一：电源变换,解：,19.,.,72,法二：戴维南等效变换,20.,用叠加定理计算电流,求开路电压：,求等效电阻：,.,73,解：,.,74,已知：Z=10+j50W,Z1=400+j1000W。,22.,解：,.,75,已知：U=115V,U1=55.4V,U2=80V,R1=32W,f=50Hz求：线圈的电阻R2和电感L2。,画相量图进行定性分析。,例,解：,.,76,1.发电机绕组星形联接，已知线电压,=380,120V，,解：由相量图得,第4章,UP=Ul/,.,77,2.有一台三相发电机，其绕组联成星形，每相额定电压为220V，试验时用电压表量得相电压UA=UB=UC=220V，线电压UAB=UCA=220V，UBC=380V，试问这种现象是如何造成的？,解：出现这种现象的原因是A相绕组接反了，如下图,.,78,C,ZC,C,A,B,N,ZA,ZB,3.已知对称三相电源的相电压UP=220V，ZA=5，ZB=10，ZC=20,各相负载的UN=220V。试求有中性线和无中性线两种情况下，各相负载的相电压、相电流及中性线电流,画出相量图。,N,A,B,.,79,解：（1）有中性线,19.1,ZA=5，ZB=10，ZC=20,相量图,.,80,（2）无中性线,先用结点电压法求出负载中性点与电源中性点间的电压,=83.219V,A,B,C,N,N,ZA,ZB,ZC,各相负载的相电压,=14411V,=249.5-139oV,=288131oV,.,81,139o,131o,各相负载的相电流,.,82,A,B,C,N,ZA,ZB,ZC,4.在有中性线和无中性线两种情况下，分析A相负载发生短路或断路时电路的工作情况。,（1）有中性线,A相负载发生短路,FU,仅A相熔断器熔断,B相、C相负载仍正常工作。,N,A,B,C,FU,FU,.,83,A,B,N,ZA,ZB,（2）无中性线,A相负载发生短路,FU,B相、C相负载承受电源线电压，IB、IC增大，,，FU不一定熔断，B相、C相负载损坏。,N,A,B,C,ZC,C,FU,FU,.,84,A,B,N,ZA,ZB,（3）有中性线,A相断路,S,B相、C相负载正常工作。不受影响。,FU,N,A,B,FU,FU,.,85,（4）无中性线,A相断路,A,B,N,ZA,ZB,S,FU,N,A,B,FU,FU,.,86,A,B,C,R,R,R,N,5.三相对称电源,三相电阻炉每相,0o,=380,V,负载R=38,UN=380V。接在A与N之间的单相负载P=1100W,cos=0.5(感性),试求各相电流和线电流,并画出相量图。,P=UAIANcos,=220IAN0.5,=1100W,IAN=10A,解：,.,87,51.2o,=2451.2oA,=17.3150oA,=17.3+90oA,=15j18.66,=220,V,30,.,88,6.有一电源为星形联结，而负载为三角形联结的对称三相电路，已知电源相电压UPS=220V，负载每相阻抗模|Z|=10。试求负载的相电流以及电源的线电流和相电流的有效值。,.,89,解：由于电源为星形联结，故电源线电压,UlL=UlS=380V,忽略供电线路的阻抗，则负载电压,负载电压,UPL=UlL=380V,负载相电流,=38A,负载线电流,=1.7338=66A,电源相电流,IPS=IlS=66A,.,90,7.有一电源为星形联结，而负载为三角形联结的对称三相电路，已知电源相电压UPS=220V，负载每相阻抗模|Z|=10。=60试计算三相电路的P、Q、S。,解：,Ul=380V,UP=380V,.,91,1.已知下图中iL(0)=0,uC(0)=0,试求S闭合瞬间,电路中各电压、电流的初始值。,解：画出t=0+的电路,uC(0+)=uC(0)=0，,iL(0+)=iL(0)=0，,u1(0+)=U，,第6章,.,92,2.下图所示电路中，已知：R1=3，R2=6，R3=3，C1=5F，C2=10F，E=20V,S闭合时电路已处于稳态。试求：C1、C2和R1上电压的初始值和稳态值。,.,93,解：（1）求初始值，画出t=0的电路,i(0-)=E/(R1+R2+R3)=1.67A,uR1(0-)=i(0-)R1=5V,uC1(0+)=uC1(0-)=5V,uC2(0+)=uC2(0-)=10V,.,94,画出t=0+的电路,用结点电压法求结点电压uab(0+),=13V,uR1(0+)=Euab(0+)=7V,可见uR1(0+)uR1(0),.,95,(2)求稳态值,画出t=的电路,uC1()=uC2()=E=20V,uR1()=0,.,96,3.下图所示电路中，S合于a时电路已处于稳态。试求：初始值iL(0+),uL(0+)。,S,L,R2,t=0,3A,20,15,30,R3,R1,IS,+,iL,uL,b,a,解：,(1)画出t=0的电路,L视为短路,uL(0-)=0,.,97,(2)画出t=0+的电路,iL(0+)=iL(0-)=1.2A,uL(0+)=iL(0+)(R2+R3)=54V,可见uL(0+)uL(0),换路瞬间仅iL不能跃变,电感两端的电压uL是可以跃变的，所以不必求uL(0-)。,必须注意：只有uC、iL受换路定律的约束而保持不变，电路中其他电压、电流都可能发生跃变。,.,98,4.在图3-3(a)电路中，开关S在t=0时闭合，开关闭合前电路已处于稳定状态。试求初始值uC(0+)、iL(0+)、i1(0+)、i2(0+)、ic(0+)和uL(0+)。,.,99,解(1)电路在t=0时发生换路，欲求各电压、电流的初始值，应先求uC(0+)和iL(0+)。通过换路前稳定状态下t=0-电路可求得uC(0-)和iL(0-)。在直流稳态电路中，uC不再变化，duC/dt=0，故iC=0，即电容C相当于开路。同理iL也不再变化，diL/dt=0，故uL=0，即电感L相当于短路。所以t=0-时刻的等效电路如图3-3(b)）所示，由该图可知：,（2）由换路定理得,.,100,因此，在t=0+瞬间，电容元件相当于一个4V的电压源，电感元件相当于一个2A的电流源。据此画出t=0+时刻的等效电路，如图3-3(C)所示。（3）在t=0+电路中，应用直流电阻电路的分析方法，可求出电路中其他电流、电压的初始值，即,iC(0+)=2-2-1=-1AuL(0+)=10-32-4=0,.,101,5.电路如图3-4(a)所示，开关S闭合前电路无储能，开关S在t=0时闭合，试求i1、i2、i3、uc、uL的初始值。,图3-4例2图,解（1）由题意知：,（2）由换路定理得,.,102,因此，在t=0+电路中，电容应该用短路线代替，电感以开路代之。得到t=0+电路，如图3-4(b)所示。（3）在t=0+电路中，应用直流电阻电路的分析方法求得,i3(0+)=0,uL(0+)=20i2(0+)=200.3=6V,.,103,6.下图所示电路中,开关S合在a点时,电路已处于稳态，t=0时开关S由a点合向b点，试求:t0时uc、i1、i2和i3随时间的变化规律,画出变化曲线。,C,t=0,b,a,+-,S,uC,4,2,4,8,10F,+-,10V,i1,i2,i3,解:uC(0+)=uC(0-)=104/(2+4+4)=4V,U0=4V,R0=(4/4+8)=10,=R0C=1010106=104s,=4e10000tV,.,104,i1=i3=i2/2,C,b,4,4,8,i1,i2,i3,=0.4e10000tA,=0.2e10000tA,o,t,i,u,.,105,7.如图3-9(a)所示电路，t=0-时电路已处于稳态，t=0时开关S打开。求t0时的电压uc、uR和电流ic。解由于在t=0-时电路已处于稳态，在直流电源作用下，电容相当于开路。,所以,由换路定律，得,作出t=0+等效电路如图(b)所示，,.,106,电容用4V电压源代替，由图(b)可知,换路后从电容两端看进去的等效电阻如图(C)所示，为：,时间常数为,.,107,A,V,t0,t0,也可以由,求出iC=-0.8e-tAt0,V,t0,计算零输入响应，得,.,108,8.下图所示电路中，已知：R1=3k，R2=6k，C1=40F，C2=C3=20F，U=12V,开关S闭合前,电路已处于稳态，试求:t0时的电压uC。,.,109,解：C2和C3并联后再与C1串联，其等效电容为,将t0的电路除C以外的部分化为戴维宁等效电源,等效电源的内阻为,等效电源的电动势为,.,110,由等效电路可得出电路的时间常数,=R0C=210320106=40103s,uC=E(1e-t/),=8(1e25t)V,输出电压为,.,111,9.用三要素法,求下图中t0时的uC(t),画出变化曲线。,解:(1)求uC的三要素,uC(0+)=uC(0),.,112,uC(t)=uC()+uC(0+)uC()e-t/,(2)写出uC(t)的表达式,=4+(24)e-t/(210-3)=42e-500tV,.,113,10.下图所示电路中，开关S闭合前,电路已处于稳态，C=10F,t=0时，将开关S闭合，经0.4ms再将S打开，试求t0时的uC(t),画出变化曲线。,30,R,r,_,+,_,+,S,60,R,E=90V,C,uC,r,解:,(2)uC(0.4ms)=30(1+e-1)=41V,=2(Rr)C=0.4ms,uC(t)=30(1+e-2500t)V,(0t0.4ms),即为第二个暂态过程的初始值,.,114,uC(t)=60+(4160)e-2000(t-0.410-3),=(r+Rr)C=0.5ms,=6019e-2000t+0.8V,uC()=60V,(0.4mst),30,R,r,90V,_,+,_,+,S,60,R,E,C,uC,r,.,115,11.图8-22(a)所示电路原处于稳定状态。t=0时开关闭合，求t0的电容电压uC(t)