電工和電子技術(shù)第二版陶桓齊課后習(xí)題的答案

...wd......wd......wd...第1章電路的基本概念與定律練習(xí)題解答〔6〕1-3一只額定電壓為，功率為100W的白熾燈，在額定狀態(tài)下工作時(shí)的電阻和電流各為多少解：根據(jù)功率表達(dá)式那么此時(shí)流過(guò)白熾燈的電流和白熾燈中的電阻分別為1-5某一直流電源，其輸出額定功率PN=200W，額定電壓UN=50V，內(nèi)阻R0=0.5Ω，負(fù)載電阻R可以調(diào)節(jié)，其電路如圖1-15所示。試求：〔1〕額定工作狀態(tài)下的電流及負(fù)載電阻；〔2〕開(kāi)路狀態(tài)下的電源端電壓；〔3〕電源短路狀態(tài)下的電流。解：〔1〕電路如解題圖3所示，當(dāng)S閉合時(shí),根據(jù)額定功率表達(dá)式那么又根據(jù)額定電壓表達(dá)式那么〔2〕根據(jù)全電路歐姆定律和開(kāi)路狀態(tài)下電源端電壓等于電動(dòng)勢(shì)電壓，所以〔3〕電源電路短路時(shí)負(fù)載電阻為零，那么短路電流為在題圖1-7中，五個(gè)元件代表電源或負(fù)載。電流和電壓的參考方向如圖中所示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得知〔1〕試標(biāo)出各電流的實(shí)際方向和電壓的實(shí)際極性；〔2〕判斷那些元件是電源那些是負(fù)載〔3〕計(jì)算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負(fù)載取用的功率是否平衡解：〔1〕各元件電流的實(shí)際方向和各元件電壓的實(shí)際極性如解題圖4所示?！?〕根據(jù)U和I的實(shí)際方向來(lái)判定，當(dāng)U和I的實(shí)際方向相反時(shí)即為電源〔注意，U的實(shí)際方向指的是電位降落的方向，即從正極指向負(fù)極〕，否那么為負(fù)載。據(jù)此，元件1和元件2為電源，其余的全為負(fù)載?！?〕根據(jù)解題圖4計(jì)算各元件的功率分別為根據(jù)功率平衡的關(guān)系，帶有負(fù)號(hào)的功率之和應(yīng)和帶有正號(hào)的功率之和相等，即得上式說(shuō)明電源發(fā)出的功率和負(fù)載取用的功率是平衡的，注意，此法也是驗(yàn)證解題結(jié)果正確與否的方法之一。試求題圖1-8所示電路中A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)的電位。解：參照解題圖5可知，四個(gè)電阻上的電壓降均由電流I所產(chǎn)生，電流的參考方向如以下列圖，其大小為根據(jù)某點(diǎn)的電位即該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，令參考點(diǎn)VD=0,那么電位VA、VB和VC分別為試求題圖1-9所示電路中A點(diǎn)的電位。解：參照解題圖6，該電路圖上半局部的電路為一閉合電路，可產(chǎn)生電流I，因此在1Ω和2Ω電阻上均產(chǎn)生電壓降；而電路圖下半局部的電路不閉合，故4Ω電阻上無(wú)電壓降。那么，該電路中的電流和電位VA分別為，1-12計(jì)算題圖1-12所示兩電路中a、b間的等效電阻。題圖1-12解：圖〔a〕注：上式中的符號(hào)“//〞表示電阻并聯(lián)，符號(hào)“＋〞表示電阻串聯(lián)，在計(jì)算串、并聯(lián)等效電阻時(shí)應(yīng)遵循先并聯(lián)、后串聯(lián)、括號(hào)運(yùn)算優(yōu)先的原那么。圖〔b〕第2章電路的分析方法練習(xí)題解答〔8〕2-2試用電壓源與電流源等效變換的方法計(jì)算題圖2-2中3Ω電阻中的電流I。解：根據(jù)題目的要求，應(yīng)用兩種電源的等效變換法，將題圖2-2所示電路按照解題圖12所示的變換順序，最后化簡(jiǎn)為解題圖12(j)所示的電路，電流I為注意：(1)一般情況下，與理想電流源串聯(lián)的電阻可視為短路、而與理想電壓源并聯(lián)的電阻可視為開(kāi)路。故題圖2-2所示電路最左邊支路中的2Ω電阻可視為0；〔2〕在變換過(guò)程中，一定要保存待求電流I的支路不被變換掉；〔3〕根據(jù)電路的構(gòu)造，應(yīng)按照a-b、c-d、e-f的順序化簡(jiǎn)，比較合理。2-4試用電壓源與電流源等效變換的方法計(jì)算題圖2-4中2Ω電阻中的電流I。解：2-5應(yīng)用支路電流法計(jì)算題圖2-5所示電路中的各支路電流。解：首先對(duì)于題圖2-5所示電路的三條支路電流分別確定參考方向，如解題圖15所示。然后應(yīng)用基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律定律列出以下三個(gè)方程：解之，得2-8電路如題圖2-8所示，試用結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算圖中電阻RL兩端電壓U，并計(jì)算理想電流源的功率。解：由于計(jì)算負(fù)載電阻RL的電壓U，與理想電流源串聯(lián)的4Ω電阻和與理想電壓源并聯(lián)的8Ω電阻的存在與否無(wú)關(guān)，因此，這兩個(gè)電阻的作用可被忽略，如解題圖17所示，那么然而，在計(jì)算理想電流源的功率時(shí)，理想電流源兩端的電壓值是由與之并聯(lián)的外電路所確定，因此，與理想電流源串聯(lián)的4Ω電阻的作用就不能被忽略。此時(shí)，必須根據(jù)題圖2-8所示電路解題才正確，理想電流源兩端的電壓應(yīng)用電路最外圍大回路計(jì)算比較方便，其功率為2-10應(yīng)用疊加定理計(jì)算題圖2-10所示電路中的電流I。解：根據(jù)疊加定理知依據(jù)解題圖19(a),應(yīng)用分流公式可得依據(jù)解題圖19(b),應(yīng)用分流公式可得于是2-12電路如題圖2-12所示，分別用戴維寧定理計(jì)算24Ω電阻中的電流I。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-12所示的電路可化為解題圖21(e)所示的等效電路。等效電源的電動(dòng)勢(shì)E可由解題圖21(a)、(b)和(c)所示的電路，利用疊加定理求得依據(jù)解題圖21(b),可求得：再依據(jù)解題圖21(c),可求得：于是等效電源的內(nèi)阻〔即有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源內(nèi)阻〕R0可由解題圖21(d)所示的電路求得。對(duì)于a、b兩端而言，兩個(gè)16Ω的電阻已被短接，只剩8Ω電阻作用，因此最后依據(jù)解題圖21(e)求出：解題圖212-15在題圖2-15中，I=1A,應(yīng)用戴維寧定理求電阻R。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-15所示的電路可化為解題圖24(c)所示的等效電路。因此根據(jù)題目的要求，可將上式改寫成依據(jù)解題圖24(a)所示的電路，可求得等效電源的電動(dòng)勢(shì)E為依據(jù)解題圖24(b)所示的電路，可求得等效電源的內(nèi)阻R0為于是題圖2-15題圖24(a)2-17電路如題圖2-17所示，應(yīng)用戴維寧定理計(jì)算圖中電流I。解：應(yīng)用戴維寧定理，題圖2-17所示的電路可化為解題26(c)所示的電路。等效電源的電動(dòng)勢(shì)E依據(jù)解題圖26(a)所示的電路求得等效電源的內(nèi)阻R0依據(jù)解題圖26(b)所示的電路求得,由于求解a、b間無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻時(shí)兩理想電流源開(kāi)路，因此于是第3章正弦交流電路練習(xí)題解答〔8〕3-3電路的相量如題圖3-3所示，其中U=220V，I1=10A，I2=A，當(dāng)電壓的初相位為=0，角頻率為題圖3-3解：V，A，A。超前，滯后3-4某電路的電流如題圖3-4所示，A，A，求電流i1的有效值。題圖3-4解：根據(jù)基爾霍夫電流定律及圖可知：。又的有效值相量分別為，那么3-5在題圖3-5所示的各電路中,每一支條路中的電量為同頻率的正弦量,圖中已標(biāo)的數(shù)值為正弦量的有效值,試求電流表A0或電壓表V0的值數(shù)(即有效值)?！瞐〕〔b〕〔c〕〔d〕題圖3-5解：根據(jù)正弦電路中單一元件上電壓與電流的關(guān)系求解：圖〔a〕中L、C并聯(lián)，電壓同相位，所以A0=2A；圖〔b〕中R、L并聯(lián)，電壓同相位，所以A0=A；圖〔c〕中R、L串聯(lián)，電流同相位，所以V0=V；圖〔d〕中R、C串聯(lián)，電流同相位，所以V0=80V3-7電阻爐的額定電壓為100V，功率為1000W，串聯(lián)一個(gè)電阻值為4的線圈后，接于220V、50Hz的交流電源上。試求線圈感抗XL，電流I和線圈電壓UL。解：∵線圈串聯(lián)連接∴電流一樣又∵功率、電壓額定∴電爐電阻為：串聯(lián)后總電阻為：總阻抗為：由阻抗三角形有3-12在題圖3-12所示的移相電路中，電壓U1=100mV，f=1000Hz，C=0.01F，當(dāng)u2的相位比u1超前60°時(shí)，求電阻R和電壓U2題圖3-12解：∵串聯(lián)，∴設(shè)：那么，，U2=IR=Ucos60°=R=50mV題圖3-16所示電路中，R=1，Z2=-j20，Z1=，，求，和。題圖3-16解：，，A3-23電感性負(fù)載的有功功率為200kW，功率因數(shù)為=0.6，當(dāng)電源電壓為220V，f=50Hz。假設(shè)要使功率因數(shù)提高到=0.9時(shí)，求電容器的無(wú)功功率和電容C的值。解：3-28有一RLC串聯(lián)電路接于100V、50Hz的交流電源上，，，當(dāng)電路諧振時(shí)，電容C為多少品質(zhì)因素Q為多少此時(shí)的電流I為多少解：由諧振的特性知，諧振時(shí)：第4章三相電路練習(xí)題解答〔4〕4-2有一組三相對(duì)稱負(fù)載，每相電阻R=3Ω,感抗XL=4Ω，連接成星形，接到線電壓為380V的電源上。試求相電流、線電流及有功功率。解：因負(fù)載對(duì)稱且為星形連接，所以相電壓相〔線〕電流有功功率：4-6三角形連接三相對(duì)稱負(fù)載的總功率為5.5KW，線電流為19.5A，電源線電壓為380V。求每相的電阻和感抗。解：三相對(duì)稱負(fù)載的總功率：得：負(fù)載三角形連接，所以UP=Ul=380V∵∴4-13在線電壓為380V的三相電源上，接兩組電阻性對(duì)稱負(fù)載，如題圖4-13所示，試求線路電流I。題圖4-13解：因?yàn)閮山M負(fù)載均為純電阻，所以線電流4-15三相電路中，如果負(fù)載對(duì)稱，其有功功率為P=2.4W，功率因數(shù)cos=0.6。當(dāng)電源線電壓UL=380V時(shí)，試求負(fù)載星形連接和三角形連接時(shí)的等效阻抗ZY和Z的大小。解：對(duì)稱負(fù)載星形連接時(shí)有，對(duì)稱負(fù)載星形連接時(shí)有，當(dāng)UL=380V，時(shí)，第5章電路的暫態(tài)分析練習(xí)題解答〔4〕5-11電路如題圖5-11所示，換路前已處于穩(wěn)態(tài)。在t=0時(shí)發(fā)生換路，求各元件電流的初始值；當(dāng)電路到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)后，求各元件端電壓的穩(wěn)態(tài)值。題圖5-11解：t=0瞬時(shí)，等效電路如題圖5-11-1所示，t=0+瞬時(shí)，等效電路如題圖5-11-2所示，電感電流等效為恒流源。t=時(shí)，等效電路如題圖5-11-3所示。那么初始值：；；題圖5-11-1題圖5-11-2題圖5-11穩(wěn)態(tài)值：t=∞時(shí)，；5-14題圖5-14所示電路換路前已處于穩(wěn)態(tài)，求t>0后的，并畫(huà)出它們隨時(shí)間變化的曲線。題圖5-14題圖5-14-1解：換路之前的等效電路如以下列圖5-14-1，由圖可得由換路定那么可得：；穩(wěn)態(tài)時(shí)電容相當(dāng)于斷路，所以；對(duì)于和構(gòu)成的支路：；對(duì)于和構(gòu)成的支路：；由三要素法可得：,所以；根據(jù)KCL可知：5-22題圖5-22所示電路中，，，，開(kāi)關(guān)在t=0時(shí)刻合上，求零狀態(tài)響應(yīng)和。題圖5-22題圖5-22-1解：換路之前電感沒(méi)有存儲(chǔ)能量由換路定那么換路之后利用電源的等效變換，可將電路等效為圖5-22-1所示電路，由圖可得時(shí)間常數(shù)由三要素法可得：5-24題圖5-24所示電路中，，用三要素法求。題圖5-24解：由換路定那么換路之后時(shí)間常數(shù)由三要素法第6章變壓器與電動(dòng)機(jī)練習(xí)題解答〔4〕如題圖6-4所示，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻R0=200Ω，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8Ω。要求:〔1〕當(dāng)RL折算到原邊的等效內(nèi)阻200Ω時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；〔2〕當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),信號(hào)源輸出多大功率題圖6-4解：(1)，，(2)6-5有一單相變壓器,視在功率為100VA,原邊電壓U1=220V,副邊電壓U2=36V，原邊繞組匝數(shù)N1=1000匝?！?〕計(jì)算副邊繞組N2匝數(shù)；〔2〕假設(shè)副邊繞組接一只額定電壓為36伏、功率為60W的燈泡，計(jì)算副邊和原邊繞組中的電流。解：變壓比副邊電流，原邊電流6-7如題圖6-7所示,三個(gè)副繞組電壓為U21=3V,U22=6V,U23=9V，試問(wèn)副邊繞組通過(guò)任意極性串聯(lián)組合后一共可以得到幾種不同的電壓并給出不同的電壓值。題圖6-7解：根據(jù)同一變壓器線圈繞組串聯(lián)的特性有：3V、6V、9V、12V、15V、18V共6種6-9