电工技术基础

现代远程教育

《电工技术基础》

课程学习

指

导

书

李小宁编

《电工技术基础》课程学习指导书

第1章 电路的基本概念与基本定律

（一）本章学习目标

1．理解电路的基本概念和电压、电流参考方向的意义。

2．了解电路的有载、开路与短路状态和电气设备的额定值意义。

3．熟练掌握电路的基本定律并能正确应用。

4．能运用电路的基本概念与基本定律分析与计算简单电路和电路中各点的电位。

（二）本章重点、要点

本章重点为电压、电流参考方向，等效、额定值、功率平衡、基尔霍夫定律、参考电位等基本概念。

（三）本章练习题或思考题：

一、单选题

1. 1在图示电容电路中，电压与电流的正确关系式应是 ( )。

(a) u =Ci (b) i =C u t d d (c) u C =d d i t u

i C ＋

1.2流过电感L 的电流从 0升至 I 时，电感L 吸收的磁场能为( )。

(a) 12LI 2 (b) 2LI 2 (c) LI 2

1.3一台发电量为100瓦的直流发电机，为一60瓦的照明设备供电，这时发电机处于( )。 (a) 空载运行 (b) 满载运行 (ｃ) 轻载运行 (ｄ) 过载运行

1.4有一额定值为

2.5瓦 500欧 的线绕电阻，其额定电流为( )。

(ａ)0.05安 (b)0.0707安 (ｃ)0.1安 (ｄ)0.5安

1.5电路和及其对应的欧姆定律表达式分别如图1、图2 、图3所示，其中表达式正确的是( )。 (a) 图 1 (b) 图 2 (c) 图 3

I U

R U I U I

U =－I R 图 1图 2图 3

U =－I R U =I R +++

二、判断题

1.6 在参考方向选定之后，电流、电压才有正负之分。

1.7 叠加原理可以计算非线性电路的电压和电流。

1.8某负载为一可变电阻器，由电压一定的蓄电池供电，当负载电阻增加时， 负载也增加。

1.9 220V 、40W 的白炽灯，灯丝电阻为5.5欧。

1.10遵循欧姆定律的电阻是线性电阻。

三、计算题

1.11 图示电路中，已知I1 =11 mA，I4=12mA，I5 =6mA 。求I2 ，I3 和I6。

4

1.12图示电路中，已知：I S1 = 3A，I S2 = 2 A，I S3 = 1A，R1 = 6Ω，R2 =5Ω，R3 =7 Ω。用基尔霍夫电流定律求电流I1 ，I2 和I3 。

I

I

R

2 3

2

1.13用基尔霍夫电流定律求图示电路中的电流I1，I2 和I3 。

1.14已知图示电路中的B点开路。求B点电位。

U

－4 V

第2章电路的分析方法

（一）本章学习目标

1．掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。

2．掌握实际电源的两种模型及其等效变换。

3．了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路的图解分析法。

（二）本章重点、要点

实际电源的两种模型及其等效变换、支路电流法、叠加原理和戴维宁定理。

（三）本章练习题：

一、单选题：

2.1图示电路中，当R 1 增加时，电压U 2 将 ( )。

(a) 变大

(b) 变小 (c) 不变

U 2

2.2把图1所示的电路改为图2的电路，其负载电流I 1和I 2 将( )。

(a) 增大

(b) 不变

(c) 减小

2

21Ω2V 2A

图 1 图 2+

2.3图示电路中，对负载电阻R L 而言，点划线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是 ( )。 (a) 理想电压源

(b) 理想电流源 (c) 不能确定

U R L +

2.4

图示电路中，供出功率的电源是 ( )。

(a) 理想电压源 (b) 理想电流源 (c) 理想电压源与理想电流源

U 6V

S

2.5 当电流源短路时，该电流源内部 ( )。

(a)有电流 ，有功率损耗 (b)无电流 ，无功率损耗 (c)有电流，无功率损耗

二、判断题：

2.6 理想电压源的外接电阻越大，流过理想电压源的电流越小。（ ）

2.7 若两个电阻的额定功率相同，则电阻值大的额定电流值较大。（）

2.8 在图示电路中，各电阻值和U S 值均已知。欲用支路电流法求解流过电压源的电流I，列出独立的电流方程数和电压方程数分别为4 和3。（）

S

2.9 非线性电阻的电阻值为非定值，且与该电阻两端的电压或通过的电流有关。（）

2.10 在下图所示的电路中，已知U S =2 V，I S = 2 A。A、B两点间的电压U AB为-1 V。（）

1

Ω

三、计算题

2.11图示电路中，已知:U=12 V，U S1=4 V，U S2=2 V，R1=4Ω，R2=2Ω，

R3=5Ω，R=1Ω。用支路电流法求电流I。

I

R

2.12图示电路中，已知：I S1=1 A，I S2=2 A，R1=R2=R3=R4=5Ω。用支路电流法求电流I。

I

S 2

2.13图示电路中 ，已知：U S = 1 V ，I S = 1 A ，R 1 = R 2 = R 3 = 1 Ω。试用叠加原理求支路电流 I 1 ，I 2 及电流源的端电压，并说明哪个元件是电源。

U S

U

2.14用电源等效变换法求图示电路中的电流I 2。

I 4S

2.15图示电路中，已知：U S1=12V ，U S2=9V ，U =9V ，R 1=1Ω，R 2=12Ω，R 3=18Ω，R 4=9Ω。

用电源等效变换法求电阻R x 的值。

U +

第3章 电路的暂态分析

（一）本章学习目标

1．建立暂态和稳态的概念，了解过渡过程对电路产生的不良影响及功用。

2．理解和掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应的概念及其变化规律，以及时间常数的物理意义。

3．理解并熟练掌握三要素法。

4．了解微分电路和积分电路。.

（二）本章重点、要点

本章重点为一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应以及三要素法。

难点是非单回路一阶电路任意电流或电压响应初始值及时间常数的确定。

（三）本章练习题：

一、单选题：

3.1 图示电路在换路前处于稳定状态，在t =0瞬间将开关S 闭合，则i ( 0+ )为( )。

(a) 0 A

(b) 0.6 A (c) 0.3 A

S 6 V 10 Ω10 Ω

10 μi

F U S +－C

3.2 图示电路在换路前处于稳定状态，在 t = 0 瞬间将开关S 闭合，则 i 2(0+)为 ( )。 (a) 0.6 A (b) 1.2 A (c) 0.3 A

S 6 V 10 Ω10 Ω

10 μi F U S 2+－C

3.3图示电路在换路前处于稳定状态，在 t = 0 瞬间将开关S 闭合，则i C ( 0+)为 ( )。 (a) 0.6 A (b) 0 A

(c) － 0.6 A S 6 V 10 Ω

10 Ω

10 μi F

U S C +－C

3.4 RL 电路的时间常数( )。

(a)与R 成反比 (b)与R 成正比 (c)与R 的积分成反比 (d)与R 的积分成反比

3.5如果换路前电容处于零状态，则换路时，电容相当于（ ）。

(a)开路 (b)短路 (c)恒压源 (d)恒流源

二、判断题

3.6 RC 电路的零状态相应，是电源向电容充电的过程。（ ）

3.7纯电阻电路，换路时没有过渡过程。( )

3.8换路瞬间，电感元件有储能时，可被看作开路。( )

3.9 RC 电路暂态分析的时间常数于电阻值成正比。( )

3.10换路瞬间，电感元件有储能时，可被看作开路。（ ）

三、计算题

3.11图示电路原已稳定，已知：R 1 = 200 Ω，R 2 = 100 Ω，U S = 100 V ，t = 0 时将开关断 开。求S 断开瞬间( t = 0 + ) 各支路电流。

S

u R U C

S R 1

2i C L C i i R 2+－+－

3.12图示电路原已稳定，已知：U S1 = U S2 =30 V ，L = 10 H ，R 1 = 10 Ω，R 2 = 5 Ω，R 3 = 30 Ω，t = 0 时将开关S 由 " 2" 换接至" 1 "。求换路后的电流 i t ()。

i L

3.13 图示电路原已稳定，已知：R 1 = R 2 = 5 Ω，U S = 50 V ，且 u C ()00-=，t = 0时将开关S 闭合。求S 闭合瞬间()t =+0各支路电流及电感元件上的电压。

L

3.14图示电路原已稳定，已知：R 1 = R 2 = 10 Ω，L = 0.2 H ，U S = 80 V ，t = 0 时将开关S 1闭合，经过12 ms 后再将S 2 闭合。求 S

2 闭合后的电流 i ( t )。

i

第4章 正弦交流电路

（一）本章学习目标

1．深刻理解正弦量的特征，特别是有效值、初相位和相位差。

2．熟悉正弦量的各种表示方法及相互间的关系。

3．理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图。

4．掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念。

5. 了解正弦交流电路的频率特性，串、并联谐振的条件及特征。

6. 了解提高功率因数的意义和方法。

（二）本章重点、要点

本章的重点是理解和掌握正弦交流电的基本概念，如正弦量的三要素、相位差、有效值、相量表示法等。理解和掌握正弦交流电路的相量分析法，正弦交流电路的功率和功率因数的提高以及谐振电路的特点。

（三）本章练习题：

一、单选题：

4.1已知某正弦交流电压的周期为10 ms ，有效值为 220 V ，在 t = 0 时正处于由正值过渡 为负值的零值，则其表达式可写作 ( )。 .

(a) u = 380sin(100 t +180?) V

(b) u =－311sin200πt V

(c) u = 220sin(628 t +180?) V

4.2 某正弦电压有效值为220V ，频率为 50Hz ， 在t =0 时，u (0)=220V ，则该正弦电压表达式为 ( )。

(a) u = 380sin 100πt V (b) u = 311sin(100πt +45? ) V

(c) u = 220sin(100πt +90? ) V

4.3 与电流相量 3j 4+=I

对应的正弦电流可写作 i = ( )。 (a) 5 sin(ωt +53.1?) A

(b) 52 sin(ωt +36.9?)A (c) 52sin(ωt +53.1?)A 4.4在电感与电容并联的正弦交流电路中，当 X L >X C 时，电路呈现为 ( )。 (a) 电感性 (b) 电容性

(c) 不可确定属性

4.5 在电感与电容并联的正弦交流电路中，当 X C >X L 时，电路呈现为 ( )。

(a) 电感性 (b) 电容性 (c) 不可确定属性

二、判断题：

4.6 理想电感消耗的能量与电流的平方成正比。（ ）

4.7 感性负载并联电容器不仅是为了提高功率因数，而且同时也提高了负载本身的工作状态。( )

4.8 理想电容本身不消耗能量。（ ）

4.9 在R ，C 串联的正弦交流电路中，已知R ＝40Ω，X C ＝30Ω，无功功率Q=－120 var ，则电路的视在功率S 为200 V A 。( )。

4.10 在R ，L ，C 元件串联电路中，施加正弦电压u ，当X C >X L 时，电压u 与i 的相位关系应是u 超前于i 。( )。

三、计算题

4.11在图示电路中，已知：u t =1002314sin V ，R = 30 Ω，X L = 40 Ω，X C = 80 Ω。

(1) 求电流 i 及功率因数λ ；(2) 若u 的有效值不变，调节其频率使电路谐振，求谐振时的电流 I 0 及谐振频率 f 0 。

4.12 R ，L ，C 并联电路接于U S = 10 V 的正弦交流电源上，已知R = 1 k Ω，L = 31.8 mH ，

C = 3.18 μF 。试求：(1) 要使电路产生并联谐振，其谐振频率 f 0 = ? (2) 电路谐振时各元件通过的电流和总电流的有效值。

4.13 在 R ，L ，C 串联电路中，已知外加电源电压u t =1202sin V ω，R = 34 Ω ，L = 400 mH 。(1) 若谐振频率 f 0 = 500 H Z ，求电容C 及谐振电流 I 0 ；(2) 若f = 490 Hz ，求电流 i 及功率因数λ，并问此时电路呈何性质 ?

4.14（913.）已知R ，L 串联电路的有功功率P ＝8.8 kW ，无功功率Q =6.6 kvar ，电流i =70.7 sin(314 t +30o )A 。求：(1)电源电压u ；(2)电路的电阻R ，感抗X L 及功率因数λ。

4.15(920.)如图所示的正弦交流电路中，已知I 1=I 2=10 A ，U =100 V ，且U 与I 同相。求R ，X L ，X C 及I 。 I . j X

第5章 三相电路

（一）本章学习目标

1．了解电力系统中电能的产生、传输和分配过程以及负载接入三相电路的原则。

2．深刻理解和熟练掌握负载星形联接与三角形联接的对称三相电路中相电压与线电压、相电流与线电流的关系以及三相功率的计算； 3．了解中线的作用，建立不对称三相电路的概念。 （二）本章重点、要点

本章的重点为星形联接和三角形联接的三相对称电路相电压与线电压，相电流与线电流的关系及三相电路功率计算。

（三）本章练习题：

一、单选题：

5.1在三相交流电路中，负载对称的条件是 ( )。

(a) 321Z Z Z == (b) 321???== (c) 321Z Z Z ==

5.2三角形连接的三相对称负载，接于三相对称电源上，线电流与相电流之比为 ( )。 (a) 3 (b)2 (c) 1

5.3作星形连接有中线的三相不对称负载，接于对称的三相四线制电源上，则各相负载的电压 ( )。

(a) 不对称 (b) 对称 (c) 不一定对称

5.4在电源对称的三相四线制电路中，不对称的三相负载作星形连接，负载各相相电流( )。 (a) 不对称 (b) 对称 (c) 不一定对称

5.5某三相电路中 L1，L2，L3 三相的有功功率分别为 P 1，P 2 ，P ３ ，则该三相电路总有功功率P 为 ( )。

(a) 321P P P ++

(b) 232221P P P ++ (c) 222123P P P ++

二、计算题：

5.6图示三角形接法的三相对称电路中，已知线电压为 380 V ，R = 24 Ω，X L =18 Ω。求线 电

流 A

I ，B I ，C I ，并画出相量图。 A C B

.5.7接于线电压为220 V 的三角形接法三相对称负载，后改成星形接法接于线电压为380 V 的三相电源上。求负载在这两种情况下的相电流、线电流及有功功率的比值 p p

Y ?I I ，I I l l

?Y ， P P ?Y

。

5.8三相对称电路如图示，已知电源线电压 u t A B V =3802sin ω，每相负载R =3 Ω， X C = 4 Ω。求：(1) 各线电流瞬时值； (2)电路的有功功率，无功功率和视在功率。 A

C

B 5.9三角形连接的三相对称感性负载由 f = 50 H Z ，U = 220 V 的三相对称交流电源供电，已知电源供出的有功功率为3 kW ，负载线电流为10 A ，求各相负载的参数R ，L 。

第6章 磁路与铁心线圈电路

（一）本章学习目标

1．理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路。

2．了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义。

3．掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用。.

4．了解三相电压的变换方法。

5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。

（二）本章重点、要点

本章的重点为磁路的基本概念和基本定律，交、直流磁路的定性分析以及变压器的变压、变流和变换阻抗功能。

（三）本章练习题：

一、单选题：

6.1直流铁心线圈，当线圈匝数N增加一倍，则磁通Φ将( )，磁感应强度B将( )。

(a) 增大(b) 减小(c) 不变

6.2直流铁心线圈，当铁心截面积A加倍，则磁通Φ将( )，磁感应强度B将( )。

(a) 增大(b) 减小(c)不变

6.3交流铁心线圈，当线圈匝数N增加一倍，则磁通Φ将( )，磁感应强度B将( )。

(a) 增大(b) 减小(c) 不变

6.4交流铁心线圈，当铁心截面积A加倍，则磁通Φ将( )，磁感应强度B将( )。

(a) 增大(b) 减小(c) 不变

二、判断题：

6.5磁场内某一点的磁感应强度与磁导率有关。（）

6.6变压器满载时，一次、二次侧电流与匝数成反比。（）

6.7变压器的主磁通是由一次绕组的电流产生的。（N）

6.8三相变压器的额定电压为变压器满载时的一二次侧的线电压。（）

6.9变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K倍。( )

三、计算题：

6.10有一音频变压器，原边连接一个信号源，其U S=8.5 V，内阻R0=72Ω，变压器副边接扬声器，其电阻R L=8Ω。求：(1)扬声器获得最大功率时的变压器变比和最大功率值；(2)扬声器直接接入信号源获得的功率。

6.11图示电路，将R L = 8 Ω的扬声器接在输出变压器副边，已知N1 = 300 匝，N2 = 100 匝，信号源U S = 6 V，内阻R0 = 100 Ω。求信号源输出的功率。

R

U

S

6.12有一容量为10 kV A的单相变压器，电压为3 300/220 V，变压器在额定

状态下运行。求：(1)原、副边额定电流；(2)副边可接60 W，220 V的白炽

.的日光灯，可

灯多少盏；(3)副边若改接40 W，220 V，功率因数λ=044

接多少盏(镇流器损耗不计)，变压器输出功率多少？

第7章交流电动机

（一）本章学习目标

1．了解三相异步电动机的结构及定子绕组的正确接法。

2．理解旋转磁场的产生和工作原理，掌握旋转磁场转速与电源频率、磁极对数的关系，了解旋转磁场方向与电流相序的关系。

3．了解三相异步电动机的铭牌数据及输入功率、输出功率、效率与经济运行问题。

4．理解和掌握三相异步电动机的电磁转矩和机械特性以及定子电压、转子电阻对特性