电工电子基础--成开友.doc
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1、(完整word)电工电子基础 成开友第1章习题参考答案1。2: U、I参考方向关联,P吸=UI=21=2WB: U、I非关联参考方向 P吸=UI=-U2=10 U=5VC: U、I参考方向非关联 P吸=-UI=21=2W,元件C实为发出2W的功率D: U、I参考方向非关联 P发=UI=10W, 所以I=2AE: U、I参考方向关联,P发=-10W即P吸=10W P吸=UI=U2=10 所以U=5VF: UI参考方向关联,所以 P吸=UI=(-5) (-2)=10W,P发=-P吸=10W1.3 140V电压源吸收功率P140v=-1404=-560(W)电压为80V的电阻元件吸收功率P80v=8
2、04=320(W)电压为60V的电阻元件吸收功率P60v=6010=600(W)电压为30V的电阻元件吸收功率P30v=306=180(W)电压为90V的电压源吸收功率P90v=906=-540(W)由于P140v+P140v+P60v+P30v+P90v=0,所以功率平衡1。4 140V电压源实为提供560W功率,90V电压源实为提供540W功率,两者均为电源,电阻元件都消耗功率,所以是负载.1。612V电压源吸收的功率为:P12v=122=24VR消耗的功率P1=I2R=221=4W2A电流源吸收的功率为:P2A=2(12+12)=28W由此可以看出电压源和电阻在吸收功率,它们都是负载,而
3、电流源实际上是提供28W功率,在电路中起电源的作用。1。16计算电阻元件的未知量,并计算电阻消耗的功率(a)U、I关联参考方向,吸收P=UI=5W(b) U、I非关联参考方向,吸收P=UI=-(5)1=5W(c)U、I关联参考方向,吸收P=UI=(-5)(1)=5W(d) U、I关联参考方向,吸收P=UI=(-5)(-1)=5W(e)U、I关联参考方向,吸收 (f) U、I非关联参考方向,吸收(g)U、I关联参考方向,吸收1.18 因为, 当 为常数时, ,本题中, 故 如果 , 则1.20 因为, 当 为常数时, ,本题中, 故 如果 , 则1。21 由 ,由由1.22 由广义节点得I=6A
4、对于ab支路由: 得因为所以, 即, 由节点c的得由b节点的得, 由d节点得因为所以,由欧姆定律:1.23 由: I1 =0 ,因为UC =6V,由:2I2+1I2 3=0, 得I2 =1A所以UA = UC -1I2 =611 =5(V) 第2章习题参考答案2。4 24K电阻与8K电阻为并联关系,等效电阻为R1 =24/8=(248)/(24+8)=6K所以I=36/(12+6)=2mA U=R1I=12V I1=U/24=12/24=0。5mA,I2=U/8=12/8=1.5mA2.6 (1)先用等效的方法求I所以原电路中电源部分可等效化简为:I=30/5 =6A(2)再回到原电路中求I1
5、由A点 得:5+ I1 =I=6 所以I1 =65=1A 2。8 6V电压源支路等效为电流源模型, 断开负载得有源二端网络:电流源模型等效为电压源模型接上负载求电流I I=5/(3+7)=0.5A2.10 (1)先用等效变换的方法求I所以I=10/(2+8)=1A(2)回到原电路中求I1 和 US因为I2 =20V/10 =2A 由节点A : I1 =I +I2=1+2=3A右侧回路取逆时针绕行方向,写 方程:10 I2 +105+US -8I=0即102 +105+US 81=0 得US=62V(3)电压源吸收的功率为:P20V=-203=60W(提供60W,是电源);电流源吸收的功率为:P
6、5A=US5=625=310W(提供310W,是电源)2。14先将电路等效化简,设各支路电流如图所示。由节点的 : I1 + I2 +(-2)=0 。(1) 由大回路的 :6 I1 6I2 +612=0。.(2)联立(1)(2)成方程组,并解得:I1 =1。5A, I2 =0.5A2。16(1)用支路电流方法:设各支路电流变量如图:由 : I1 + I2 +10I3 =0(1)由 : 0。8 I1 -0.4 I2 -120+116 =0.(2)由 : 0。8I1 +4 I3 120 =0(3)联立(1)、(2)、(3)解得I1 =9。375A I2 =8.75A I3 =28。125A(2)用
7、结点法选0点为参考点,如图,设a点电位为 由a点的:I1 + I2 +10 = I3 (1)其中 I1 =(120)/0.8 (2) I2 =(116 )/0.4 (3)I3 =/4 (4) 将(2)、(3)、(4)代入(1)解得:=112.5V把=112。5代入(2)、(3)、(4)可求得I1 、I2 、 I3 。 I1 =9.375A I2 =8.75A I3 =28。125A120V、0.8 电压源输出功率为:116V、0.4电压源输出功率为:10A电流源输出功率为:电阻 上取用的功率为:2.18设O点为零电位参考点,则,由b节点: I1+I2+I3=4 (1)其中: I1=(16-)/
8、4 I2=(0)/4 I3=(16-)/8代入(1)式得:=3.2V 而=12.8V (发出功率)2.22先在图上标出各支路电流变量(1)让电压源单独作用 由 (2)让电流源单独作用 由分流公式: 由: (3)根据叠加定理,当两电源共同作用时,2.27断开ab间电路,得有源二端口网络如下图示(1) 根据戴维宁定理,计算开路电压 除源计算等效电阻: 所以二端网络ab的戴维宁等效电路:接上9 负载,求电流I I=2/(4+9)=2/13(A)(2)根据诺顿定理,求诺顿等效电路:用叠加定理计算ab间的短路电流Isc 电压源单独左右: 当电流源单独作用: 等效 等效所以有源二端网络ab间的短路电流为诺
9、顿等效电阻所以诺顿等效电路为:接上负载求电流II=4/(4+9)*0.5=2/13A第三章习题参考答案作业题可选:3。1、3.2、3.3、3.6、3.7、3.8、3。9、3.10、3。123.1 除电容电压和电感电流,电路中其它电压和电流的初始值应在什么电路中确定.在电路中,电容元件和电感元件各有什么特点?解答:在的电路中确定其他可突变量的初始值。在的电路中,电容元件用恒压电源代替,电压值为,电感元件用一恒流源代替,电流值为。3.2 (1)什么叫一阶电路?分析一阶电路的简便方法是什么?(2)一阶电路的三要素公式中的三要素指什么?(3)在电路的暂态分析时,如果电路没有初始储能,仅由外界激励源的作
10、用产生的响应,称为什么响应?如果无外界激励源作用,仅由电路本身初始储能的作用所产生的响应,称为什么响应?既有初始储能又有外界激励所产生的响应称为什么响应?解答:(1)只含一个动态元件(C或L)或可等效成一个动态元件的电路,称为一阶电路。分析一阶电路的方法是三要素法.(2)三要素:稳态值,初始值,时间常数。(3)零状态响应;零输入响应;全响应。LSt=0vC CVS6V+-iRR24iS R1 2iCS t=0vL8V+-iR4iS 2iL43.3 电路如题3。3图(a)、(b)所示,原处于稳态。试确定换路初始瞬间所示电压和电流的初始值。(a) (b)题3.3图解答:(a)图换路前,在电路中,据
11、换路定则有:在电路中: (b)图 换路前,在电路中,据换路定则有:在电路中: +-R32KiS iR iC iLR21KR12KSt=010mAISvC C L vLSt=0C1 1FC2 2FL2 2HR1 8L1 1HVS10VR1 23.4 电路如题3。4图示,原处于稳态。试确定换路初始瞬间所示电压和电流的初始值. 题3.4图 题3。5图3.5 电路如题3.5图所示。试求开关S闭合后瞬间各元件中电流及其两端电压的初始值;当电路达到稳态时的各稳态值又是多少?设开关S闭合前储能元件未储能。3.6 在题3。6图所示电路中,已知E = 20V,R =5K,C = 100F,设电容初始储能为零.
12、试求:(1)电路的时间常数;(2)开关S闭合后的电流I各元件的电压vC和vR,并作出它们的变化曲线;(3)经过一个时间常数后的电容电压值。vC E E R2 St=0R i vC CSt=0C1 C2R1 题3.6图 题3。7图解答:(1)=RC=5100s=0。5s(2)在换路前,电路中,据换路定则,在电路中,=20/5mA=4mA在电路中 =0据三要素法=+-=mA=)V=R =45= V(3)经过 后=20(1-)V=12.64 V3.7 在题3.7图所示电路中,E = 40V,R1 = R2 = 2K,C1 = C2 =10F,电容元件原先均未储能。试求开关S闭合后电容元件两端的电压v
13、C(t).解答:换路前,在电路中,据换路定则,在电路中,=E=时间常数: 据三要素法 V3.8 在题3。8图所示电路中,电路原处于稳态。在t = 0时将开关S闭合,试求开关S闭合后电容元件两端的电压vC(t)。5F1mAvC 2K10V+-St=010F5K 6K3K12V+-St=0vC题3。8图 题3.9图解答:换路前,在电路中,据换路定则有,在 电路中,=(10+21)=12V时间常数:由三要素法:12V3.9 在题3.9图所示电路中,电路原处于稳态.在t = 0时将开关S闭合,试求开关S闭合后电容元件两端的电压vC(t)。解答:换路前, 据换路定则,在电路中:时间常数:由三要素法:V3
14、.10 在题3。10图所示电路,原处于稳态.已知R1 = 3K,R2 = 6K,IS = 3mA, C = 5F,在t = 0时将开关S闭合,试求开关S闭合后电容的电压vC(t)及各支路电流。 解答:换路前,=9V据换路定则,=9V在 电路中mA =3mAmA=1。5mA=mA=mA在 电路中:mA=2mAmA=1mA=0时间常数:由三要素法:V=mA=mA CS2t=0.1SRVSR1 Ri1 iCC vCIS R2 i2St=0+-S1t=03.11 在题3.11图所示电路,原处于稳态。已知VS = 20V,C = 4F,R = 50 K.在t =0时闭合S1,在t = 0。1s时闭合S2
15、,求S2闭合后的电压vR(t). 题3.10图 题3。11图R2 4R1 2VS28V+-VS16VvL+-iL iLL 1HS (t=0)LC vC S t=0vL16V+-iC4iiL43.12 题3.12图所示电路,原处于稳态。在t = 0时将开关S打开,试求开关S打开后电感元件的电流iL(t)及电压vL(t)。 题3。12图 题3。13图解答:换路前,在电路中A据换路定则=5A在电路中 AA时间常数:由三要素法:AV3.13 在题3。13图所示电路中,原处于稳态。在t = 0时将开关S闭合,试求开关S闭合后电路所示的各电流和电压,并画出其变化曲线.(已知L = 2H,C = 0。125
16、F)第4章习题参考答案4.1 已知正弦交流电压,.写出它的瞬时值式,并画出波形。解: 4.6 已知:,(1)画出它们的波形及确定其有效值,频率和周期;(2)写出它们的相量和画出相量图,并决定它们的相位差; 解:(1) 波形图略、有效值220 频率50 、周期0。02 波形图略、有效值220 频率50 、周期0。02 (2) 相量图略 相位差 4.10 求题4。10图所示电路中未知电压表的读数. 解: (a)20 (b) (c) (d)204.11 电路如题4。11图所示,已知,,。(1)求电压、和电流。(2)求电路的有功功率、无功功率和视在功率。(3)画出相量图。解: 电阻的阻抗 电感的阻抗电
17、容的阻抗支路总阻抗 (1) 所以 (2) (3)4.13 求题4。13图所示电路中未知电流表的读数.解: (a)20 (b) (c) (d)204。17 在题4。17图所示正弦交流电路中,电源电压.(1)求电路的阻抗Z;(2)求电流、 解:(1)(2)4.20 正弦交流电路如题4.20图所示,已知A,电源电压U=100V,与同相位.求及总阻抗。题4.20图解:因A,所以 设则 而 所以而所以,这样,,4.25 电路如题4。25图所示,用戴维宁定理求电流。 题4.25图解:将 电阻断开,得有源一端口网络如下:得开路电压等效阻抗据戴维宁定理 4.29 一个感性负载等效为、串联组合,电路如题4.29
18、图所示。测量得到电流已知电源频率。(1)计算它的功率因数;(2)要使它的功率因数提高到0.9,需要并联多大的电容?电容器的耐压应该多少伏?(3)功率因数提高到0.9以后电流为多少? 解:(1)有功功率 无功功率视在功率 功率因数为 (2) 并联电容产生负的无功功率,抵消部分感性无功,使电路总无功功率减少,因而提高功率因数 因为 电容的耐压约为300 (3) 因为 所以433 当时,、串联电路发生谐振,已知:,端电压.求电容的值及电路中电流和各元件电压的瞬时表达式。解:时发生谐振,即,得谐振时 电阻上电压的有效值 电感上电压的有效值电容电压的有效值设电流的初相位为0则 第五章习题参考答案5.1
19、题5.1的图所示的是三相四线制电路,电源线电压380V.三个电阻性负载接成星形,其电阻为=11,=22。 (1)试求负载相电压、相电流及中性线电流,并作出它们的相量图;(2)如无中性线,求负载相电压及中性点电压;(3)如无中性线,当L1相短路时求各相电压和电流,并作出它们的相量图;(4)如无中性线,当L3相断路时求另外两相的电压和电流;(5)在(3),(4)中如有中性线,则又如何? 题5.1的图解: 各相负载两端电压都等于电源相电压,其值为:。各负载相电流分别为: 相量图如图(b)所示。 因为三相电源对称,而三相负载不对称时,由于无中性线,将使电源和负载中点之间的电位差不为零,而产生中性点位移
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