电工电子习题答案

各章综合练习参考答案

第一章综合练习参考答案

1-1 题图电路中，若各电压、电流的参考方向如图所示，并知I1=2A，I2=1A，I3=-1A，U1=1V，U2=-3V，U3=8V，U4=-4V，U5=7V，U6=-3V。试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。

解：如图所示：

题1-1图

1-2 已知某元件上的电流、电压如题图所示，试分别求出元件所消耗的功率，并说明此元件是电源还是负载？

解：P(a)=UI=1×1=1W>0 负载

P(b)=-UI=-1×1=-1W<0 电源

题1-2图

1-3 在一个电路中如何判断哪些元件是电源？哪些是负载？

解：根据元件产生的功率来判断,若功率计算结果为正，说明电路消耗功率，为负载，若计算结果为负，说明电路产生(输出)功率，为电源。

1

2

1-4 如题图所示电路，已知R 1=R 2=R 3=R 4=2Ω，U 2=2V ，求：

(1) I 、U 1、U 3、U 4、U

AC ；

(2) 比较A 、B 、C 、D 、E 各点电位的高低。

题1-4图

解：(1) I= -U 2/R 2=-2/2 = -1A U 1=I ×R 1=-1×2 = -2V U 3=I ×R 3=-1×2 = -2V U 4=I ×R 4=-1×2= -2V U AC =U 1-U 2= -2-2=-4V (2) V A

1-5 已知某实际电压源的电动势U S ＝20V ，其内阻R 0=4Ω，则其等效电流源的电流和内阻各为多少？

解：I =U S /R 0=20/4=5A r =R 0=4Ω

1-6 请标出100Ω色环标注电阻的色环颜色。

解：如果是四色环、误差±1%，色环颜色为棕、黑、棕、棕。

1-7 可否用1/2W 电阻取代同阻值的1/8W 电阻？电路的耗电量是否会增大？ 解：可以，电路的耗电量不变。

1-8电解电容器的正负极标记不清时应如何判别？为什么电解电容器的正负极不能接反？

解：(1) 外观判别：根据引线长短，长引线为正极，短引线为负极。(2)用万用表判别：电解电容器具有正向漏电电阻大于反向漏电电阻的特点。方法：万用表调至R*1K 或R*10K 档，交换红、黑表笔测量电容器两次，以漏电电阻大的一次为准，黑表笔所接的就是电解电容器正极，红表笔所接的为负极。

正接时电容器的正极会形成极薄的氧化膜(氧化铝)来作为电介质；反接时金属铝薄片(电容正极)是接电源负极的，会电解出H 2来而不会形成氧化膜，另一电极由于材料不同也不会形成可以作为电介质的氧化膜，反接时漏电流很大，短时间内电容器内部就会发热，破坏氧化膜，随即损坏。

1-9 维修电器设备时，在切断电源开关后，着手进行检修时，要对电路上高压电容器进行放电，以保证人身安全，放电的方法是怎样？

解：用万用表表棒或其他导体将电容器的两只管脚短接。

1-10 如何用万用表测量电感器的好坏？

解：用指针式万用表的R×1Ω挡测量电感器的阻值，测其电阻值极小(一般为零)则说明电感器基本正常；若测量电阻为∞，则说明电感器已经开路损坏。

1-11 有两只灯泡，一只是110V、100W，另一只是110V、40W，试问：

(1) 哪一只灯泡的电阻较大？

(2) 如将两只灯泡串联接在220V的线路上，哪一只灯泡所承受的电压大于额定值？此时会发生什么现象？

(3) 如将两只灯泡并联在110V的线路中，哪一只灯泡较亮？

解：(1) 由P=U2/R知，40W灯泡电阻大。

(2) 由串联电阻分压可知，40W灯泡承受电压大于额定值。现象为40W灯泡可能烧坏，导致电路断路，最终两只灯泡都不亮。

(3) 100W灯泡较亮。

1-12 一只110V/8W的指示灯，欲接到220V的电源上使用，为使灯泡安全工作，应串联多大的分压电阻？该电阻的功率应为多大？

解：指示灯内阻R=U2/P=1102/8=1512.5Ω

分压电阻R1=R=1512.5Ω

分压电阻的功率P1=P=8W

1-13 额定值为220V/100W和220V/40W的两个灯泡并联接在220V的电源上使用。问：

(1) 它们实际消耗的功率为多少？是否等于额定值？为什么？

(2) 如果将它们串联接在220V的电源上使用，结果又将如何？

解：(1) 实际消耗的功率分别为各自的额定功率100W、40W；因为两只灯泡并联在电路中，其两端电压等于额定电压，电阻不变，则其消耗的功率为额定功率。

(2) 若串联在电路中，两只灯泡消耗的功率不等于其额定功率，因为其两端电压不是额定电压。实际消耗功率如下：

100W灯泡内阻R1=U2/P=2202/100=484Ω

40W灯泡内阻R2=2202/40=1210Ω

串联电路电流I=U/(R1+R2)=220/(1210+484)=0.13A

100W灯泡消耗的功率P1=I2R1=0.132×484=8.16W

40W灯泡消耗的功率P2=I2R2=0.132×1210=20.41W

1-14 求题图所示的各电路中未知电流。

解：由基尔霍夫电流定律可知

I=3+5+4-2=10A

3

4

I 1=2-10=-8A

I 2=10- (-8) -

2=16A

题1-14图

1-15 电路如题图所示，试求： (1) 电流I ； (2) 电压U AB 、U BC 。

题1-15图

解：(1) I =(20-4+5)/(1+2+3+4)=2.1A (2) U AB =I+4=6.1V U BC =5I=10.5V

1-16 求题图电路中各元件的功率。

题1-16图

解：电阻元件P =0.52×2=0.5W 电压源P =1×0.5=0.5W

电流源P =-0.5×(0.5×2+1)=1W

1.17 电路如题图所示，已知I 1＝3mA ，I 2＝4mA ，试确定元件A 的电流I 3及其两端的电压U 3，并说明是电源还是负载？

解：I 3+I 1=I 2， I 3=1mA

U3=5I1+10=25V

P3= U3I3>0，负载

题1-17图

1-18 利用KCL、KVL求解题图电路中的电压U。

I I1

题1-18图

解：(a) 20I+80I-10=0，I=0.1A，U=80I=8V

(b) I1=8-U/4，U= 2//2×I1+2=2//2×(8-U/4)+2

U=8V

1-19 求题图所示电路中的I、U。

题1-19图

解：2I-4 +(I-2)×2=0，I=2A

U=2×1+2×2=6V

1-20 在题图所示的电路中，分别计算开关S闭合和打开两种情况下A点的电位。

5

6

题1-20图

解：S 闭合

V A =10/(4+4)×4=5V S 断开

V A =10-(10+10)/(4+4+2)×4=2V

1-21求题图所示有源二端网络的戴维南等效电路。

题1-21图

解：U ab = U 0C =40/(20+30+50)×50-25=-5V R ab =10+(20+30)//50=35Ω

1-22 用戴维南定理求题图所示电路中的电压U 或电流I 。

题1-22图

解：以下U 0C 为开路等效电压,R 0为开路等效电阻 (a) U 0C =3×2+(3+1)×1+1×2=12V R 0=2+1+2=5Ω 则 I=12/(5+2)=12/7 A

(b) U 0C =[-5×4/(1+5+4)+2/(1+4+5)]×5=-9V(运用叠加定理) R 0=(4+1)//5=2.5Ω

则U=2×2.5-9=-4V

(c) 先求U

U0C=9/(3+1.5)×1.5-9/(3+6)×6=-3V

R0=5+3//1.5+3//6=8Ω

则U=2×8-3=15V

I=2/(3+1.5)×3+9/(3+1.5)=10/3 A(运用叠加定理)

1-23 在题图电路中，R2为定值，R可变，当R=2Ω时，R上获得最大功率。试确定电阻R2的值，并求R上获得的最大功率。

题1-23图

解：R=2Ω时R上获得最大功率，即开口网络电阻为2Ω，有：

(R2+3)//4=2Ω得R2=1Ω

开口网络等效电压U=4×[4/(4+1+3)]×4+4=12V

P MAX=U2/4R=122/(4×2)=18W

1-24 电路如题图所示。用支路电流法计算各支路电流。

题1-24图

解：由支路电流法得下列方程：

I1=I2+I3

300I1+600I3=24

600I3-800I2-10I2=6

解得I1=0.0333A I2=0.0099A I3=0.023A

1-25 电路如题图所示。用叠加定理计算1Ω支路上的电流。

7

8

题1-25图

解：电流源单独工作时， I '=2×2/(1+2)=4/3 A 电压源单独工作时， I ''=6/(1+2)=2A

则 I =I '+ I ''=4/3+2=10/3 A

1-26 电路如题图所示。试用任意一种方法计算10Ω电阻中的电流。

题1-26图

解：由叠加原理得

I =3×2/(2+10)+10/(2+10)=4/3 A

9

第2章综合练习参考答案

2-1

某正弦交流电压60)u t =+?V 。试求 (1) 最大值、周期、频率、角频率和初相位。 (2) t =0.01s 时电压的瞬时值。 (3) 画出电压的波形图。

解：

(1) m 00.02s,50Hz,=314rad/s,60;U T f ω?====?

(2) 00.01s,0.0160)V=-269.4V T u ==?+

(3)

2-2 某正弦电流的最大值、角频率和初相位分别为14.1A 、314rad/s 和-30°。写出它的三角函数式。

解：根据0sin(),m i I t ω?=+得14.1sin(31430)A i t =-?

2-3 某正弦电压和电流分别为70.7sin(45)u t ω=+?V 和14.1sin(30)i t ω=-?A ，试写出二者的相位差； 并说明哪一个正弦量超前，超前的相位是多少？ 在同一直角坐标系中画出。它们的波形图。 解：453075,?=?-?=? 电压超前电流75?。

2-4 10A 的直流电流和最大值等于10A 的交流电流分别 通过阻值相同的电阻，试问在交流电流的一个周期内， 哪个电阻的发热大？

10

解：2

2

2

2

10,Q I RT RT Q I RT RT ====直交

所以Q Q >直交

2-5

某正弦交流电路。已知60)u t ω=+?V ，

14.1sin(45)i t ω=-?A 。现用电动系交流电压表和交流电流表分别测量它们的电压和

电流。问两电表的读数分别为多少？

答：因为电动系电压表和电流表显示的读数为有效值， 所以电压表的读数为220V ，电流表的读数为10A 。

2-6 求下列正弦量所对应的相量并画出相量图。

(1) 60)i t =+?A

(2) 30)u t =-+?V

解：(1) 560A I =∠?,相量图：

(2) u 的瞬时值标准式为

103060)2u t t π?

?=+?-=-? ??

?，

1060V U =∠-?，相量图：

2-7

有正弦量145)V u t ω=+?，

260)V u t ω=-?，

试写出它们的相量，并用相量图求12u u +和12u u -。 解：电压的相量表示为 122045V U =?， 238060V U =-?。

11

2-8 在纯电感正弦交流电路中，

已知90)L i t =-?Ａ，40mH L =。试求L u 、L U 。 解：390A,750V L L L L I U I jX =∠-?==∠?

7s i n 628V L u t =，75V L U =

2-9 RL 串联电路，R =6Ω，L =25.5 mH ，接到10030U =∠?V 的工频交流电源上使用。

求通过线圈中的电流。

解：3631425.510681053L Z R jX j j -=+=+??=+Ω=∠?Ω 10030

10

23

A 1053

U I Z ∠?=

==∠-?∠? 23)A i t =-?

2-10 将RLC 串联电路接到频率为100Hz 、电压有效值为100V 的正弦电压上，已知3R =Ω，2L X =Ω，6C X =Ω。求电流的有效值及电压与电流的相位差。

解：()34553L C Z R j X X j =+-=-Ω=∠-?Ω 10002053A 553

U I Z ∠?=

==∠?∠-? 电流的有效值为20，电压与电流的相位差为53?。

2-17 在RLC 串联电路中，已知1A I =，

15R U =V ， 80L U =V ，60C U =V 。

求电路的总电压、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。

解：根据电压三角形，

25V U

15W R P U I ==,

20var L C L C Q Q Q U I U I =-=-=， 25VA S UI ==

cos 0.6P

S

?=

=

12

2-18 某感性负载的额定功率为10kW ，功率因数为0.6， 电源电压为220V ，频率为50Hz 。

现欲将功率因数提高到0.8，问应并联多大电容?

解：1cos 0.6?=，可得14

tg 1.3333?==，

2cos 0.8,?=可得23

tg 0.754

?==

122

32(tg tg )1010(1.3330.75)314220381.6F

P C U ??ω=-?=-?=μ

2-19 在RLC 串联电路中，已知R=50Ω；L=400mH ； C=0.254μF 。电源电压有效值U=10V 。求谐振频率， 谐振时电路中的电流，各元件上的电压。

解：0=500Hz f =

=

0.2A U

I R

==,

10V R U I R ==,

30.22 3.1450040010V 251.2V L C U U I L ω-===?????=

13

2-20 RLC 串联电路。已知R =10Ω；L =500μH 。现欲收听发射 频率为1000kHz 的某电台的广播节目，试计算电容值应为多大? 电路的特性阻抗为多大?品质因数为多大?

解：30100010Hz f =

==? 可得：50.7pF C =，

003622 3.14100010500103140L f L

ρω-==π=?????Ω=Ω

314Q R

ρ

=

=

2-21 星形联接的三相对称电源，选择V 1000U =∠?V ， 试写出U U 、W U 、UV U 、VW U 、WU U 的表达式，并作相量图。 解：V 1000U =∠?V ，

W 100120V U =∠-? U 100120V U =∠?

VW 10030V U =?, WU 10090V U

=-?,

UV 100

150V U =?,相量图如下：

2-22 一组星形联接的三相对称负载，每相负载的电阻为8Ω，

感抗为6Ω，电源电压60)UV u t ω=+?V (1) 求各相负载的电流 (2) 画出电压电流的相量图

14

解：(1)由

UV

38060V,

U=∠?

可得

U

22030V,

U=∠?22090V,

v

U=∠-?220150V,

w

U=∠?

10

6

8=

+

=j

z o

37

∠Ω

U

U

227A

U

I

Z

==∠-?,

V

22127A

I=∠-?

,

W

22113A

I=∠?

(2) 电流电压相量图：

2-23 对称三角形负载中，已知线电流

V

20

I=∠?A，

试写出

U

I、

W

I、

UV

I、

VW

I、

WU

I，并作相量图。

解：2120A

U

I=∠?,

V

20

I=∠?A ,

W

2120A

I=∠-?UV

150A

3

I=∠?

VW

30A

3

I =∠?, ,

WU

90A

3

I=∠-?

15

2-24 在三相对称电路中，电源的线电压为380V ，

每相负载电阻R =10Ω，

试求负载按星形和三角形联接时的线电流和相电压。 解：负载按星形联接时：

220V,p U = 22A p l p U I I R ==

=

负载作三角形联接时：

380V,p U = 38A p

p U I R ==

, l p I =

2-26 对称三相负载按星形联接，接在线电压为380V 的对称

三相电源上，测得P =5.28kW ，cos 0.8?=，求 (1) 负载的相电流、相电压及电源的线电流。 (2) 如将上述负载改成三角形联接，电源电压不变， 求负载的相电流、相电压、线电流及三相有功功率。 解：(1) Y 型联接

3

220V,

5.2810A 1.7323800.8

=10A

p P L U I I =?===??

(2)△型联接

380V,P P U I ??=

17.3A;

30A ； 三相有功功率为星形联接时的3倍。

2-20 已知理想变压器初级电压1U =220V ，负载1k L R =Ω 功率为0.5W 。

试求 ：(1)该变压器的变压比n ；

(2)初级回路与次级回路中的电流I 1，I 2 。 解：(1) 根据2

2L

U

P R =,

得出2U =,

变压器的变比1298U n U ==

= (2) 根据理想变压器在能量传输过程中不发生损耗,可得出：

16

11210.5A=2.3mA,2200.225A

P I U I n I =

==?=

17

第3章综合练习参考答案

3-1 他励直流电动机在下列条件下其转速、电枢电流及电动势是否改变？ (1) 励磁电流和负载转矩不变，电枢电压降低； (2) 电枢电压和负载转矩不变，励磁电流减小；

(3) 电枢电压、励磁电流和负载转矩都不变，电枢串联一个适当阻值的电阻。 答：(1) I a 不变，n 下降，E 下降； (2) I a 增加，n 增加，E 下降； (3) I a 不变，n 增加，E 下降。

[提示：用T a T C I =Φ和a a a

e U I R n C φ-=来分析。]

3-2 有一他励电动机的额定数据如下：2 2.2kW P =, 110V f a U U ==，

1500r /min n =，0.8η=。已知0.4a R =Ω，82.7f R =Ω，试求：额定电枢电流、额

定励磁电流、励磁功率、额定电流时的反电动势。

分析：他励电动机的接线图图如题图3-2所示。图中Rst 是电枢电路中串接的起动电阻，启动后逐段切除。R f ′为励磁调节电阻。

题3-2图

解：(1) 2

1 2.2

2.75kW 0.8

P P η

=

=

=， 额定电枢电流为 31

2.751025A 110

a a P I U ?===

(2) 额定励磁电流为 110

1.33A 8

2.7

f f f

U I R =

=

= (3) 励磁功率为 110 1.33146.3W f f f P U I ==?=

(4) 因为a a a

U E

I R -=

，所以110250.4100V a a a E U I R =-=-?=

3-3 已知Y132S －4型三相异步电动机的额定技术数据如下：

18

电源频率为50Hz 。试求额定状态下的转差率N s ,电流

N I ,转矩N T ,起动电流st I ，起动转矩st T ，最大转矩m T 。

解： 0015001440

0.041500

N N n n s n --=

== 2

1 5.5

6.43kW 85.5%

P P η

=

=

≈ 又因为 ?cos 31N N I U P = 所以 11.63A N I =

=

≈

2 5.5

95509550

36.48N m 1440

N

N P T n ==≈? 7711.6381.41A st N I I ==?= 2.2 2.236.4880.26N m st N T T ==?=? 2.280.26N m m N T T ==?

3-4 有两台电动机M 1、M 2，分别控制机床的润滑油泵和主轴。工作时，必须先启动油泵电动机M 1，使润滑系统有足够的润滑油之后，方能起动主轴电动机M 2。若油泵停转则主轴必须同时停止工作；当油泵工作时，主轴可单独停转。试绘制满足此过程的控制电路图。

解:根据控制要求，控制电路如题3-4图所示。

题3-4图

分析：油泵电动机M 1由KM 1控制；主轴电动机M 2由KM 2控制。按下SB st1时，KM 1

通电并自锁，主触点接通M 1的电源，使其启动；同时，KM 1的常开辅助触点闭合，为

KM2线圈通电作好准备。只有此时按下SB st2，KM2才能通电，使M2启动。在M1起动前，由于KM1的常开辅助触点不通，即使按下SB st2也不能启动M2。

如果按下SB stp1，则KM1失电，其辅助触点断开，使KM2也失电，故M1、M2同时停转；如果按下SB stp2，则KM2失电，电机M2单独停转。

3-5 如题3-5所示是一个小型起动设备的控制电路，试分析其工作过程。

解：按下SB1→KM1通电→M1正转→提升机上升，若达到上限位ST1(终端保护)时，KM1自动断电→M1停止，此时SB1不起作用。

按下SB2→KM2通电→M1反转→提升机下降。

按下SB3→KM3通电→M2前移，若到达前限位ST2时→KM3自动断电→M2自动停止，此时按SB3不起作用。

按下SB4→KM4通电→M2后移，若到达后移限位ST3时→KM4自动断电→M2停止，此时按SB4也不起作用。

同样，除了KM1与KM2有互锁，KM3与KM4有互锁外，点动按钮SB1～SB4也采用复合式，起互锁作用。

题3-5图

3-6 如题3-6图所示有两条传送带A和B，分别由两台鼠笼式电动机M1、M2驱动，工件由B向A传送，A的末端装有行程开关ST1,B的末端装有行程开关ST2，有工件通过时，行程开关动作。现要求：

(1) M1可起动两续运转；停止时，M2先停后，M1才可停止。

(2) M2必须在ST2处无工件或M1在运行一段时间内ST1处无工件(无堆积)时才能起动，否则自动停止。

(3) 有短路，零压，过载保护。

试画出控制电路图。

解：控制电路如下图所示：

19

(1) 用KM2常开触点与SB1停止按钮并联完成。

(2) 用时间继电器KT通电延时断开常闭触点与行程开关ST2常闭触点并联接在KM2

自锁电路中，以满足要求。

20