电工学上册习题集册习题集参考材料解答

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-12VS3K3.9K二20K12V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 12I 20 10312 ( 12)12 (3 3.95.84 V当S闭合时：VAI 3.9 1031220) 103(3.9 20) 103 3.9 101.96V2、对如图1.12所示电路，求各点电位Va , Vb , Vc , Vd 。20 a 5E1140V4A6CA0E290Vb图 1.12解:设b为参考点，则Vb0VVaU

2、ab106 6(VcUcbE1140VVdUdbE290VbUab3、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 ,则由KCL知Ii1 2 3A , I2 I143 4 1A , I5 I25 1 4A所以Uab3 I0I1 5I2 3I3 10 ( 3) 5 1 3 440V4、在如图1.14所示电路中，已知I10.01 mA , I20.3 pA , 159.61 jjA。求其余电流I3, I4和I6。-!15151 11 21 50.9 1.42.3A图 1.141 6解：由KCL可得131114150.010.30.3

3、1 mA9.610.319.3 ma0.39.39.6 ma12141 35、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。10111520|l210图 1.15解：综合运用KVL与KCL，可得U3 201414 0.6V20 20I2I3 I40.3 0.60.9A1012201415I5 I510I2 20I410 O.9 20 O.6 1.4AU 10I110I2 U310 2.3 10 0.9 1244V-!6、如图 1.16所示电路中，已知 5 10V , Is 2A , R1 1 , R2 2 , R3 5R 1 。 (1)求电

4、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。Ir1SUd 瞑；iis+ rQ O U1Iui图 1.16解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得(可将电路化为图1.16-B的形式)Uib图 1.16-B图 1.16-AI1UiR110A ,由原图可得I R1Is I 2A -6A4A , I R3U：7A 2A理想电压源中的电流I U1 Ir3 Ir1 2A ( 4)A6A理想电流源两端的电压(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FU1 U1IU1 10 660WRs Uisls 10 2

5、20W(6020)W=(36+16+8+20)W各个电阻所消耗的功率分别是PrRl216236WPr1R11 R11 (-4)216WPr2R2IS2 22 8WFR3R3I RS?25 220W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-!1112I4I2I4IsI 3SI5I 3S16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liR I2R2 I5R5 UiI 4 R4 I 6

6、 RsI5 R5 0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。UsI2R, R35 5Us I2R21 5V 5V解：当E单独作用时当Us单独作用时-!I2R3Is10.5AR?R35 5Us I2R20.5 5V 2.5V所以，由叠加定理有I2 I2 I2 1A 0.5A0.5AUs Us Us 5V 2.5V7.5V9、如图1.19所示电路中，已知尺R2R45,R310,Rg10E 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

7、压Uo(如下图所示)+aUoI lUI11.2AI2ER3R412 A 10 5R1 R25 50.8A-!E U0I1R2 I2R4 1.2 5 0.8 5 2V(2)求等效内阻Ro(如下图所示)RoR1 R2R3 R4R1 R2R3 R45.8(3)可将原电路化为如下图所示电路，有LIG0.126 A10、在如图1.20所示电路中，当 多少。R 4时，I 2A。求当R 9时，I等于厂打 oho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Ro R2/R42/21由已知条件1 R04 匕 2 U0 10V可知，当R= 9时，有IrU4 代 1A第二部分阶电路的暂态分析

8、(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 2k20V由换路定律得:Uc(0 ) Uc(0 )20V换路后一瞬间，两电阻为串联，总电压为Uc(0 )。所以5mA(22)k再由节点的KCL方程得:ic(0 ) 10mA i1(0 )(10 5)mA5mA2解：t 0时电容处于开路，电感处于短路,45 3A6|)i(0 )(5，iL(0uc(0 )8由换路定律得:i(0 )24VUc(0 ) Uc(0 )24V，iL(0)iL(0由KVL得开关电压:u(0 )uc(0 )8 iL(0 )(2483解：当0 t1 s时，时间常数1 1s初始值若开关S2没有接通

9、，达到稳态时由二要素公式得3电阻与6电阻相并联，所以6i(0 ) 2A632A2)V 8Vt 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 12 RC 1 0.5s1 1由式(1)得 1s时的电压值uc(1s) (1 e1稳态值Uc( )0.5v由二要素公式得Uc(t) Uc(Uc(1) Uc( )e (t 1)/20.5(0.51)e 2(t 1) V ( t 1 s)4解：由换路定律得图3(b)电路iL(0 )0，达到稳态时电感处于短路，故iL( )20/4 5A求等效电阻的电路如图(b)所示。r8 n图4(

10、bb)电路等效电阻R (4/4)/81.6时间常数L/R (1/ 16)s故电感电流为：16t5(1 e )A,(t 0)t 0后电路为零状态响应,iL(t) iL()(1 et/ )-!5i(t) 8ULdiL0.1 5 16 e 16t歸/8e 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 3t电容又处于开路，69V 6V ,Uc()(18 V)12V等效电阻R (810时间常数RC0.2s由二要素公式得:Uc(t)Uc()uc(0 )UC()et/ (1218e 5t)V (t 0)u(t) 8uC0.16 ( 90e5t)(12 18e5

11、t)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 ) 3Ai1(0 ) 3A U1(0 )6(3 5.76/6)A2.04A换路后的电路如图（b）所示。2H iL-O+112V IU120 n图6（b）电路列写节点方程得:（5 20)U1(0)iL(0)1220-!解得u1(0 )5.76V，i(0 )12V 4()0.888A20稳态时，电感处于短路，所以12Vi()0.6A20等效电阻C 520R 45 20时间常数L / R 0.5s由三要素公式得:+ /i(t) i(

12、)i(0 ) i( )e(0.60.288e ) A7解：当t 0时,电容处于开路，列写节点电压方程求原始值(丄-2 21-Un1(0 )(2 21 .3)Un1(0 )二 Un2(0 )11 ，-、2 -丿13-)Un2(0 )4 81 8 023 808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:解得:111(-)un1()22312 Un1()1(21 Un2(21；)Un2()4Uc() Uni()4V图7(b)(电路求等效电阻的电路如图R 2/3/(24)1时间常数RC 1s由三要素公式得:Uc(t

13、)Uc()Uc(0 ) Uc( )e t/(40.8et) V8解：由换路定律得:求稳态值的电路如图10V3iL(O) iL(0 )10V j5A2(b)所示。i()图8bb)电路,图8(c)iL()汽 i()3 3 2(210V42Lv电路c)5A3/2)6求等效电阻的电路如图 等效电阻R 233 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(15e2t)A9解：当t 0时，电容处于开路，由换路定律得：9V 3V3 6Uc (0 )Uc(0 ) Ui(0 )电容又处于开路339V 9V 3V 3 1.53 6求等效

14、电阻的电路如图(b)所示。Uc( ) U2( ) Ui()3k & 3kRi6k Q 9 1.5k Q图9(b)电路等效电阻3kR (*6 3 时间常数3 1032 10 6F6 10 3s由三要素公式得Uc(t)Uc()Uc(0)Uc(F t/)e设t ti时,Uc0。由式(1)得:3 6e(3103可ti6e 进V (1)0 ,解得:33t16 10 ln2 4.16 10 s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

15、uc比u超前还是落后。解：设电源电压为U& U 0oVZ RR jXc |Z|j c(1)从（1）可知90。0。U|Z| c90oV|Uc|30VUc落后309030601arctan( )60rc1ctan( 60)Tsr1Rc|Z|2000将（4）带入（1）得:0.09uFR=10002、解：因为元件是并联，所以每个元件上的电压都相同。则I2 I4 I5 竽 22A10又因为：1&1& jXL jXcI3 0A-!&22AI122 A3、解：设l&1000oV ；_U&_j?U5 j510 90o A竽 01/245oA45o10245o 10 90o 10 0o AAo读数是10A。U

16、10 ( j10) Ulj100100 100245oVV0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& U&(1 j 2)U&对节点1,由KCL得：& j再由KVL得:Us R& I&2( 2 j2)l& 2 135oVUs(t)272cos(t 135o )V5、解：设参考相量U 220 0oV则:U&R20220 0 一 宀 11 0 A20U&R jX Lo220 0“A=1160 A 10j10V3ofo1160117330 AUI cos( )22011 石cos( 30o)3630W6解:(a)因为

17、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 21002602 V02V080V(b)因为L和C并联，电压相差180，因此由KCL定理有:|&| |& | |5 3| 2AIo 2A即有中性线的丫形接法，负380-V 220V43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 Ulg设U1为参考相量，则负载各相电压相量为gU1各相负载不对称,g220 0 V，U2故各相电流为220120 Vg，U3220 120 V各相电流相量为gI1中性线电流为g g gI N I 1 I 220gI3U1220R111U22

18、20R222U3220R322A20AA10AA10AgI 2I 3I1I210120 A ,gI310 120 A(20 0 10120 10120 )A 10 0 A电压、电流相量图如图所示U3U1U2（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gU2RgU3R220 011丄丄丄Ri R2 R3220 12022丄丄丄11 22 22220 120V55 0 V此时负载各相电压分别为gggU1U1U N N(220055 0 )V 165 0 VgggU2U2U N N(22012055 0 )V 252131gggU3U3U N N(22012055 0 )V

19、252 131V且Li相短路，贝U负载各相电压为V(3)如果无中性线，gU10gU 21gU 31gU2gU3gU1gU1U12J3U130U 3173 U3负载各相电流为gI2gI3gI1g匕R2g土R3g（I23804a2273 220 30 V220 (1203017.3150 A380 150A 17.3 150 A 22gI3)(17.3电压、电流相量图如图所示380150 V)V 380 150 V15017.3 150 )A 30 0 A12g（4）如果无中性线，且L3相断路，则R1、R2串联于线电压U12中，则gU12R1R2gI1g|2380 30 a 11.5 30 a11

20、 22gU1gU2g|1 R1gI 2 R211.5 3011V127 30 V11.5 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（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Ily220IPY a 22A10三角形联结型A 1OA，38IlTsIp1o73ag设相电压U1为参考相量，则ggU12 超前 U1 30ggg，I LY与U1同相，I Pggg

21、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。所以1I Ily Il (221o73)A 39.3A3、解：根据有功功率功率公式 PV3UlIlC0S，则线电流Il Jv3U l cos肓；8f O.87A 19.96A相电流Ip 芈 19.96A 11.52Ay/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。IR。N1N2Ri+eO解：变压器原

22、边等效负载阻抗为:则：信号源输出的电流为:IsE34.88mARlRo信号源输出的功率为:P iSgR.87.6mW22V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。V o22rccmrESL解: S S1 S222 I 111012220 I 154VA可得:I144 c A 2A22154441A110154 A 0.7A2203、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T

23、st、和最大转矩 Tmax转速功率55Kw 1440r/mi n 380V电压 效率 COS Tst/TN Tmax/TN 855%0.842.22.0解:n01500r / min , sNnN n。n。0.04P2P1先3U N I N COS5.5 103380 0.855 0.8411.64ATn9550 n? 9550154036.48N ?m2.2Tn 80.25N ?mTmax2.0Tn72.95N ?m4、功率转速电压效率功率因数Ist/INTst/TNTmax/TN45kW1480r/mi n380V92.3%0.887.01.92.2台三相异步电动机电源频率为 50Hz,额定数据如下:求: （