电工学上册习题册习题参考解答

1、1、 解: 第一部分电路基本概念、定理与分析方法 （教材第1、2章） 在如图1.11所示电路中，试分别计算在开关 S断开和闭合两种状态下 A 点的电位。 J-12V S 3K 3.9K 二 20K 12V 图 1.11 设由20K电阻流向3.9 K电阻的电流为I，则 当S断开时： Va 12 I 20 103 12 ( 12) 12 (3 3.9 5.84 V 当S闭合时： VAI 3.9 103 12 20) 103 (3.9 20) 103 3.9 10 1.96V 2、 对如图1.12所示电路，求各点电位Va , Vb , Vc , Vd 。 20 a 5 E1 140V 4A 6 CA

2、0 E2 90V b 图 1.12 解: 设b为参考点，则 精选文库 Vb 0V Va Uab 10 6 6( Vc Ucb E1 140V Vd Udb E2 90V bU ab 3、在如图1.13所示电路中，求电压Uab。 解：设通过10电阻由上向下的电流为Ii，通过5 电阻由上向下的电流为 I2 , -23 - 则由KCL知 Ii 1 2 3A , I2 I143 4 1A , I 5 I25 1 4A 所以 Uab 3 10Ii 5I2 3I 3 10 ( 3) 5 1 3 4 40V 4、在如图 1.14所示电路中，已知I10.01 mA , I2 0.3 jjA , 159.61

3、jjA o 其余电流I3, I4和I6。 图 1.14 1 6 解：由KCL可得 13 11 14 15 0.01 0.3 0.31 mA 9.61 0.31 9.3 ma 0.3 9.3 9.6 ma 12 14 1 3 5、在图 1.15 所示电路中，若欲使指示灯上的电压 U3和电流13分别为12V和 0.3A，试求电源电压U。 10 11 15 20 U3 |l2 10 图 1.15 解：综合运用KVL与KCL，可得 U3 2014 14 0.6V 20 20 I2I3 I4 0.3 0.60.9A 10122014 15I5 I510I2 20I4 15 10 O.9 20 O.6 1

4、.4A 15 0.9 1.42.3A 1244V U10I1 10I2 U3 10 2.3 10 0.9 6、如图 1.16所示电路中，已知 5 10V , Is 2A , R1 1 , R2 2 , R3 5 R 1 。 (1)求电阻R中的电流I; (2)计算理想电压源Ui中的电流Iui，理 想电流源Is两端的电压U|s ；分析电路的功率平衡。 1.16-B的形式) 解：(1) Ui b 图 1.16-A 图 1.16-B I1 Ui R1 10A , 由原图可得 I R1 Is I 2A -6A 4A , I R3 理想电压源中的电流 I U1 Ir3 Ir1 2A ( 4)A 6A 理想

5、电流源两端的电压 Uis U R2IS RIRJs 1 6V 2 2V 10V (3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源都是电源，发出的功率 分别是 PU1 U1IU1 10 660W Rs Uisls 10 220W (60 20)W=(36+16+8+20)W 各个电阻所消耗的功率分别是 Pr Rl21 62 36W Pr1 R1IR1 1 ( 4)216W Pr2 R2IS2 2 22 8W PR3 R3I RS? 5 2220W 可知 即两者平衡 7、电路如图1.17所示，已知Ui , I3S , R , R2 , R4 , R5和R6。试求各支路 电流。 图 1.17 解：该电

6、路有6条支路，5个未知电流数，故需列5个方程。选择回路电压计 算与电流方向如下图所示，贝U有个节点电流方程为 11 12 I4 I2 I4 I6 I 3S I5 I 3S I6 选择不含电流源的回路列写所需的另外 2个回路电压方程 I1R I2R2 I5R5 Ui 14 R416 R615 R50 联解上述方程组则可求得所需的支路电流。 8 电路如图 1.18所示，已知 E 10V，Is 1A , R 10，R25 ，R,5 试用叠加原理求I2，Us。 Us 解：当E单独作用时 R2R3 Us I2R21 5V 5V 当Us单独作用时 I2 R3Is10.5A R?R35 5 Us I2R20

7、.5 5V 2.5V 所以，由叠加定理有 I2 I2 I2 1A 0.5A0.5A Us Us Us 5V 2.5V7.5V 9、如图1.19所示电路中，已知尺R2R45,R310,Rg10 E 12V。试用戴维宁定理求检流计中的电流Ig 0 图 1.19 解：对本题，先求其戴维宁等效电路 (1) 求开路电压Uo(如下图所示) +a I1 R1 R2 I2 E R3R4 12 A 10 5 Uo I lU 1.2A 0.8A E U0I1R2 I2R4 1.2 5 0.8 5 2V (2) 求等效内阻Ro(如下图所示) Ro R1 R2R3 R4 R1 R2R3 R4 5.8 (3) 可将原电

8、路化为如下图所示电路，有 .a iEjT * - I b Ig E RoRg 0.126 A 10、在如图1.20所示电路中，当 多少。 R 4时，I 2A。求当R 9 时，I等于 R I S U1 I 机4 2 R4 2 U2 图 1.20 解：将原电路除R外的部分用其戴维宁等效电路代替，则等效电路的内阻R0为 R0 R2 /R42/21 由已知条件 1 R04 匕 2 U0 10V 可知，当R= 9时，有 第二部分 阶电路的暂态分析 (教材第 3章-电路的暂态分析) 1解：t 0时，电容处于开路, Uc(O ) 10mA 2k 20V 由换路定律得: Uc(0 ) Uc(0 )20V 换路

9、后一瞬间，两电阻为串联，总电压为 Uc(0 )。 所以 i1(0)上Q 5mA (22)k 再由节点的KCL方程得: ic(0 ) 10mA i1(0 )(10 5)mA 5mA 2解：t 0时电容处于开路，电感处于短路, 45 3A 6|) i(0 ) (5 ，iL(0 uc(0 )8 由换路定律得: i(0 ) 24V Uc(0 ) Uc(0 ) 24V，iL(0 )iL(0 由KVL得开关电压: u(0 ) uc(0 ) 8 iL(0 ) (248 3解：当0 t 1 s时，时间常数 1 1s 初始值 Uc(0 ) Uc(0 ) 2V 若开关S2没有接通，达到稳态时 uc( ) 1V。

10、由二要素公式得 3电阻与6电阻相并联，所以 6 i(0 ) 2A 63 2A 2)V 8V t 1 s (1) uc(t)uc( )uc(0 ) uc( )e t/1(1 et) V 当t 1 s时，电路时间常数发生变化, 1 1 2 RC 1 0.5s 1 1 由式(1)得 1s时的电压值 uc(1s) (1 e 1 稳态值 Uc( )0.5v 由二要素公式得 Uc(t) Uc( uc(1) uc( )e (t 1)/ 20.5(0.5 1)e 2(t 1) V ( t 1 s) 4解：由换路定律得 iL( )20/4 5A 求等效电阻的电路如图 等效电阻 图3(b)电路 iL(0 )0，达

11、到稳态时电感处于短路，故 (b)所示。 :| 8 (b) 图4(b)电路 R (4/4)/81.6 时间常数 L/R (1/ 16)s t 0后电路为零状态响应, iL(t) iL( )(1 et/ ) 故电感电流为： 5(1 e 16t)A,(t0) UL i(t) 8 diL0.1 5 16 e 16t (屮8 e 16tA,(t 0) 5解：t 0时电容处于开路，由换路定律得: UC（0 ） UC（0 ）二 6 3 t电容又处于开路， 6 9V 6V , Uc() (18 V) 12V 等效电阻 R (8 10 时间常数 RC 0.2s 由二要素公式得: Uc(t) Uc() Uc(0

12、) UC()et/ ( 12 18e 5t)V (t 0) u(t) 8 CdUC uC 0.16 ( 90e5t) dt (12 18e5t) 所以 u(t) 12 3.6e 5t V(t 0) 6解：当t 0时，列写节点方程求原始值 3 20 (6 5 解得 U1(0 ) 5.76 V 由换路定律得 iL(0 ) iL(0 ) 3A i1(0 ) 3A U1(0 ) 6(3 5.76/6)A2.04A 换路后的电路如图（b）所示。 2H iL 5 12V U1 20 图6（b）电路 列写节点方程得: （5 20 )U1(0)iL(0) 12 20 7解：当t 0时, 电容处于开路，列写节点

13、电压方程求原始值 (丄- 2 2 1 -Un1(0 )( 2 2 1 . 3)Un1(0 )二 Un2(0 ) 1 1 ，-、 2 -丿 13 -)Un2(0 ) 4 8 1 8 0 2 3 80 8 解得 un1(0 )4.8V， 由换路定律得: Uc(0 )Uc(0 ) Uni(0 )4.8V 电容又处于开路, 再列写节点电压方程如下: (1 1 1 1 2 3)Un1() Unl() 1 (2 1 Un2( 2 1 ；)Un2() 4 解得 u1(0 )5.76V，i(0 )12V 4()0.888A 20 稳态时，电感处于短路，所以 12V i()0.6A 20 等效电阻 C 520

14、R 4 5 20 时间常数 L / R 0.5s 由三要素公式得: t/2t i(t) i( )i(0 ) i( )e(0.60.288e ) A 解得: Uc() Uni( )4V 求等效电阻的电路如图（b）所示。 R- 2 D3 4 n 图7（b）（电路 R 2/3/(24)1 时间常数 RC 1s 由三要素公式得: Uc(t)Uc() Uc(0 ) Uc( )e t/ (40.8e t) V 8解：由换路定律得: 10V uA iL(0 ) iL(0 ) 5A 2 求稳态值的电路如图(b)所示。 iL()汽 i() 3 3 2(2 10V 4 3/2)6 求等效电阻的电路如图 等效电阻

15、R 23 3 2 4 时间常数 (c)所示。 L/ R 2/40.5s 由三要素公式得: iL(t) iL( ) iL(0 ) iL( )et/ 6(1 5e2t)A 9解：当t 0时，电容处于开路，由换路定律得: 3 Uc (0 )Uc(0 ) Ui(0 ) 6 9V 3V 电容又处于开路 3 3 1.5 求等效电阻的电路如图(b)所示。 uc( ) U2( ) Ui() 9V 3 9V 3V CZII1=1 3k O_ 3k 6k Q 9 1.5k Q rrj I n 图9(b)电路 等效电阻 R (* 6 3 时间常数 3k 3 103 2 10 6F 6 10 3s 由三要素公式得 U

16、c() uc(0 ) uc( )et/ (3 一t 6e 6 )V Uc 0。 由式(1)得： 103 -t1 3 6e 6 0， 解得: 10 3 In 2 3 4.16 10 3s 3 (1) Uc(t) 设t ti时, t1 6 第三部分正弦交流电路-1 （教材第4章） 1、有一 RC串联电路，电源电压为 u电阻和电容上的电压分别为 Ur和Uc , 已知电路阻抗模为2000，频率为1000Hz并设u和Uc间的相位差为30，求R 和C,并说明在相位上uc比u超前还是落后。 解：设电源电压为U& U 0oV Z RR jXc |Z| j c (1) 从（1）可知90。 0。 U |Z| c

17、90oV |Uc| 30V Uc落后30 9030。 60 1 arctan( )60 rc 73r c tan( 60) 1 rc |Z| Jr2 已)2 2000 将（4）带入（1）得: 0.09uF R=1000 2、解：因为元件是并联，所以每个元件上的电压都相同。则 又因为：1&1& 13 I2 I4 0A I5 U& jXc 22022A 10 0A 精选文库 &22A I122 A 3、解：设l& 100 0oV ； _U&_ j? U 5 j5 10 90o A 100 0o 5近 45o 10逅 45o A 10j2 45o 10 90o 10 0oA -35 - Ao读数是1

18、0A。 U 10 ( j10) Ul j100 100 100 J245oV V0读数是1002 V。 4、解：设参考相量1& 0oV 由 KCL 得：& j CU& R (1 再由 KVL 得：1&12 j LI& 1& (1j2)U& 对节点1,由KCL得：& j cU&2& 再由KVL得: U&sR& l&2 ( 2 j2)l& 2 135oV Us(t)2/2 cos(t 135o )V 5、解：设参考相量 U 220 0oV 则: U& R2 0 220 0 一 宀 11 0 A 20 U& R jX L o 2200“o A 尸 1160 A 10j10V3 & & 11 oo 1

19、1601W330 A UI cos( )220 1173cos( 30o)3630W 6解: (a)因为R的电压与L的电压方向垂直，由电压三角形关系可得: 2 2 2 1002602 V02 (b)因为L和C并联，电压相差180，因此由KCL定理有: |&| |& | |5 3| 2A Io 2A 即有中性线的丫形接法，负 380 -V 220V 43 第三部分正弦交流电路-2 （教材第5章） 1、解： （1）因为负载与电源间为三相四线制连接, 载各相电压对称，相电压 Up Ul g 设U1为参考相量，则负载各相电压相量为 g U1 各相负载不对称, g 220 0 V，U2 故各相电流为 2

20、20 120 V g ，U3220 120 V 各相电流相量为 g I1 中性线电流为 g g g I N I 1 I 2 20 g I3 U1 220 R1 11 U2 220 R2 22 U3 220 R3 22 A 20A A 10A A 10A g I 2 I 3 I1 I2 10 120 A , g I3 10 120 A (20 0 10 120 10 120 )A 10 0 A 电压、电流相量图如图所示 *U3 U1 U2 （2）如果无中性线。采用结点电压法, 为 则负载中线点与电源中性点电压 g U2 R g U3 R 220 0 11 丄丄丄 Ri R2 R3 220 120

21、 22 丄丄丄 11 22 22 220 120 V 55 0 V 此时负载各相电压分别为 g g g U1 U1 U N N (220 055 0 )V 165 0 V g g g U2 U2 U N N (220 12055 0 )V 252 131 g g g U3 U3 U N N (220 12055 0 )V 252 131 V 且Li相短路，贝U负载各相电压为 V (3)如果无中性线， g U10 g U 21 g U 31 g U2 g U3 g U1 g U1 U12a/3U130 U 31 屁： 73 220 30 V 380150 V 负载各相电流为 g I2 g I3

22、g I1 g 匕 R2 g 土 R3 g （I2 380 30 4a 22 220 (12030 17.3150 A 380 150 A 17.3 150 A 22 g I3)(17.3 电压、电流相量图如图所示 )V 380 15017.3 150 )A 30 12 150 V g I1 3812La 11.5 30 a 11 22 g U1 g U2 g I1 R1 g I 2 R2 11.5 30 11V127 30 V 11.5 3022V253150 V （5）在（3）中有中性线，L1相短路，则L1相熔断器因电流过大而熔断； L2相和L3相不受影响，其电流、电压与（1）中相同。 在（

23、4）中有中性线，L3相断路，则L3相无电压和电流；L1相和L2相 不受影响，电流、电压与（1）中相同。 2、解：由于星形联结和三角形联结两组电阻性负载皆为对称性负载，贝U 星形联结 Ily 220 IPY a 22A 10 三角形联结 型A 1OA， 38 IlTsIp io73a g 设相电压U1为参考相量，则 gg U12 超前 U1 30 ggg ，I LY与U1同相，I P g （4）如果无中性线，且L3相断路，则R1、R2串联于线电压U12中，则 g U12 R1R2 ggg 与U12同相，而I L滞后于Ip 30，故I LY与I L同相，其电压与电流 的相量图如图所示。 1 所以

24、I Ily Il (22 1o73)A 39.3A 3、解：根据有功功率功率公式 P V3UlIlC0S，则 线电流 Il J v3U l cos 肓；8f O.87A 19.96A 相电流 Ip 芈 19.96A 11.52A y/373 第四部分磁路与电机 （第6 7、10章-磁路与铁心线圈电路、交流电动机及继电接触器控制系统） 1、将：Rl 8的扬声器接在输出变压器的副绕组，已知N1 300, N 2 100，信 号源电动势有效值E 6V ,内阻Ro 100 ，求信号源输出的功率。 I R。 *I -、 N2 N1 Ri 解：变压器原边等效负载阻抗为: 则：信号源输出的电流为: Is E

25、34.88mA RlRo 信号源输出的功率为: P lSg87.6mW 22V绕组负担44VA余下由110V绕组负担，求：这三个绕 2、容量为154VA的控制变压器如图：原绕组为220V,副绕组有两个，额定电压 分别为110V和22V, 组的额定电流。 解: S S1 S2 22 I 1110 I2220 I 154VA 可得: I1 44 c A 2A 22 15444 1A 110 154 A 0.7A 220 3、已知丫132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：电源频率为 50HZ3试 求额定状态下的转差率SN电流IN和转矩TN以及起动转矩Tst、和最大转矩 Tmax 转速 功率

26、55Kw 1440r/mi n 380V 电压 效率 COS Tst/TN Tmax/TN 855 %0.842.2 2.0 解: n01500r / min , sN nN n。 n。 0.04 P2 73u NIN cos 5.5 103 y/3 380 0.855 0.84 11.64A Tn 9550 n? 95501540 36.48N ?m 2.2Tn 80.25N ?m Tmax 2.0Tn72.95N ?m 4、 功率 转速 电压 效率 功率因数 Ist/IN Tst/TN Tmax/TN 45kW 1480r/mi n 380V 92.3% 0.88 7.0 1.9 2.2 台三相异步电动