清华大学电工跟电子技术作业习题文档

第1章 电路理论及分析方法习题(共9题)

（注：英文习题采用美国电路符号）

1.1（直流电源功率）图1.1所示电路，求各电流源的端电压和功率，并判断出哪个电流源输出功率，哪个电流源吸收功率。已知：I S1=1 A, I S2=3A, R 1=5Ω, R 2=10Ω。

（答案：U S1= -10V , U S2=40V , P S1=10W, P S2= -120W ）

1.2 图1.2所示电路，求8Ω电阻两端的电压U R 和恒流源的端电压U S 各是多少。 （答案： U R = -32V ，U S = -40V ）

1.3 图1.3所示电路，求2A 恒流源的功率。（答案： P = -24W ）

1.4 (仿真习题)用仿真的方法求图1.4所示电路中的I 1 和I 2 。 （答案：I 1=0.5A 、I 2=2A ）

说明：1、要求自己下载Multisim 仿真软件，可以是Multisim2001、V7~V10等版本

中的任一种。

2、自学第10章 Multisim 电路仿真有关内容。

3、仿真题作业要求有仿真电路图和仿真的数据结果，图和数据结果可以打印 也可以手写。

图1.1 习题1.1的图 R

I S2 U S1 图1.4 习题1.4的图

18V

图1.2 习题1.2的图 20 V + -

U R 图1.3 习题1.3的图 8 V

1.5 (电源模型的等效互换法)Use source transformations to find the voltage U across the 2mA current source for the circuit shown in Figure 1.5. (Answer: U = 1.8 V)

1.6 (戴维宁定理)Using Thevenin’s theorem, find the current I through the 2V voltage source for the circuit shown in Figure 1.6.（Answer ： I=5A ）

1.7 （戴维宁定理，结点电位法）图1.7所示电路，已知 R 1=1k Ω, R 2=2k Ω, R 3=6k Ω, R 4=2k Ω, R 5=4k Ω,。用戴维宁定理和结点电位法两种方法求电流I 3。（答案：-0.5mA ）

1.8 （解题方法任选）如图1.8所示电路，当恒流源I S 为何值时，它两端的电压U S

＝0。（答案：-1.5A ）

1.9 (仿真习题) 图1.9所示电路，用仿真方法求电流I ，用直流工作点分析法求A 、B 、C 三个结点电位（答案：I =

2.6 A ， V A = 7.8 V ，V B = 2.8 V ，V C = 10 V ）

2V Ω

Ω Figure 1.6 图1.7 习题1.7的图 +12V R 图1.8 习题1.8的图 -

U Figure 1.5 图1.9 习题1.9的图

12 V Ω

第2章 正弦交流电路习题（12题）

2.1 已知电流

。求出各电流

的频率，有效值，初相位，并在同一坐标内画出i 1、i 2的相量图，比较它们相位领先与落后的关系。

2.2将下列各相量所对应的瞬时值函数式写出来（设f=50Hz ）。

2.3 判断下列表达式是否正确，若不正确，请说明原因，并写出正确的表达式。 1） 2） 3） 4） 2.4已知 (答案 )

2.5 (复杂交流电路, 戴维宁定理) Using Thevenin’s theorem, Find the voltage u ab

between a and b for the circuit of Figure 2.5. （Answer ：u ab =28.8sin(5t+111.3o ) V)

2.6 (复杂交流电路，结点电位法)如图2.6所示电路，已知： 。用结点电位法求1k Ω电阻两端的电压 ，并求虚线部分电路的平均功率、无功功率和视在功率，并根据计算结果说明该部分电路的性质（感性、容性、电阻性）。

（答案： , S=6.38 mV ?A , P=6.3 mW , Q=1.03 mvar ） 2.7 （复杂交流电路，相量图）如图2.7所示电路，已知I=I L =I 1=4A ，ω=1000rad/s, 电路的有功功率P=120W 。求电路参数R 、L 、C 。（答案：10Ω，8.66mH ，57.7μF ）

2.8（仿真习题）如图2.8所示电路，已知u s =10sin(5000t+45o )V, i s =2sin(5000t+60o )A,求电流i 的有效值和电容电压u C 的瞬时值表达式。[ 注意：(1) 要区分电源的RMS-有效值与PK-最大值即峰值，(2) i S 、u S 的初相位应该设置为-60o 和-45o ]

（答案：I=4.133A ，u C =8.68sin(5000t-79o )V ）

图2.6 习题2.6的图 图2.7 习题2.7的图

i C + - Figure 2.5 u ab + _ 图2.8 习题2.8的图

u S

0.4mH i S Ω

A )20t 1000sin(30i ,A )30t 1000sin(220i o

2o

1-=+=V )8j 6(U ,A )3j 3(I ,V )8j 6(U 21--=-=+=?

??)

V (30100)30t 314sin(100u o o ∠=+=A

)36t sin(i )A (361I o o +ω=?∠=?

)

V (30100U )30t 314sin(100u o o ∠=?+=)

A (303I A )30t cos(3i o m o ∠=?+ω=?

?

i ,I I I 求,s /rad 314),A (603I ),A (304I 21o 2o 1=+==ω∠=∠=?

????)A (8.4277.6I ,A )8.42t 314sin(57.9i o o

∠=+=?

?U mA 901I ,V

010U o o ∠=∠=?

?

1R U ?

)V (9.6903.3

U o 1R ∠≈?

2.9（串联谐振）如图2.9所示电路中，已知u=40sin10t(V), i=5sin10t(A), R=3Ω, L=4H 。求网络内的等效串联电路的元件参数值。（答案：5Ω，2.5mF ）

2.10 （谐振电路计算）如图2.10所示电路，已知R=20Ω, C=0.1μF, ω=5×105rad/s 。当u 和i 同相位时U ab =U bc 。求R 1和L 的值。（答案：R 1=10Ω, L=20μH ）

2.11 （谐振电路计算）如图2.11所示电路，当U=10V 、ω=1000rad/s 时u 与i 同相位，而且I R =I L

= 。求电路参数R 、L 、C 的值。（答案: R=10Ω, L=10mH, C=200μF ）

2.12 （功率因数提高）如图2.12所示电路，已知 , R=6Ω, L=25.5mH 。

（1）计算该电路的电流I R-L 、电路的有功功率P 及功率因数cosφ；

（2）欲使电路的cosφ提高到1，需并联多大的电容C

。并联电容后，电流I 的值为多少，电路的有功功率P 是否有变化？

（答案：I R-L =22A, P=2904 W, cosφ=0.6, C≈255 μF, I=13.2 A ）

第3章 三相电路习题（4题）

3.1 （三相Y 接负载）图3.1所示电路，在线电压为380V 、频率为50Hz 的三相电源上接入了一组Y 形接法负载，

（1）当Z 1= Z 2= Z 3=10Ω 时，求各线电流和中线电流的大小，并求负载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；

（2）当 ，Z 2= Z 3=10Ω时，求各线电流和中线电流的大小，并求负

载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；

(答案：（1）I A = I B = I C =22A, I 0=0, P=14520W, S=14520 V ?A ；（2）I A = I B = I C =I 0 =22A, P=12100W, S=14520 V ?A)

图2.10 习题2.10的图

R u + -

i 图2.9 习题2.9的图

u + -

i C 图2.12 习题2.12的图

-

+ u

图2.11 习题2.11的图

u + -

i R u R -

u C

+ A 2)V (t 314sin 2220u =)(35j 5Z 1Ω+=图3.1习题3.1的图 N C

3.2 （多组三相对称负载）A balanced ? load and a balanced Y load are connected in

parallel as in Figure 3.2.

, R 1=54.85Ω, R 2=13.35Ω, L=0.04H.

Determine the line current i AΔ，i AY and i AL . (Answer: ， ， ）

3.3 （三相功率）380V 、50Hz 的三相电源对Y 接对称感性负载提供50 kV ?A 的视

在功率和38.3 kW 的有功功率。求每相负载的复数阻抗Z 。（答案：

） 3.4 （仿真习题）图3.4所示三相对称电路，已知r=1Ω，R=100Ω，L=0.318H ， 。用仿真的方法（1）观察三相电源波形；（2）求线电流i AL 和相电流i A ’B 的有效值。[注意：1、三相电源用 Y 接（3PHY ）类型，要将中线接地，其标称电压值是相电压的最大值（相序从上到下依次是A 、B 、C ）；2、观察电源电压波形时用四通道的虚拟示波器，有一个通道可以不用。]

（答案：I AL = 4.6A ，I A’B’ =2.66A ）

第5章 暂态分析习题（6题）

5.1 图5.1所示电路，已知I S =10mA, R=2k Ω, R 1=1k Ω, C=1μF 。u C (0-)=4V 。t=0时开

关闭合，用三要素法求换路后的电流i ，i 1 ，及电压u AB ，并画出电压及电流随时间变化的曲线。(答案：i(t)=10-7.2e -200t (mA), i 1(t)=7.2e -200t (mA), u AB (t)= -20+21.6e -200t (V) )

图3.2 习题3.2的图

图5.1 习题5.1的图

I S C i 1 图5.2习题5.2的图 U S 18V R 2 12Ω V )30t 314sin(2380u o AB +=A )t 314sin(212i A =?A )3.43t 314sin(212

i o AY -=A )6.21t 314sin(23.22i o AL -=Ω

∠=o

409.2Z V )30t 502sin(2380u o AB +?π=r

A B C

图3.4 习题3.4的图

5.2图5.2所示电路在开关S 断开前已处于稳态，在t=0时S 断开，求S 断开后的u C 和i C 。（答案：u C (t)= -6+24e -1000t V ，i C (t)= -1.2e -1000t A ）

5.3 图5.3所示电路在开关闭合前已处于稳态，U S =24V ，在t=0时S 闭合，求t>0时的i 1(t)。(答案：i 1(t)= 3-2e -50t (mA) )

5.4 图5.4所示电路，电压u s 波形如图所示，是一个周期性连续脉冲波形，T=5mS, R=5k Ω, C=0.1μF 。写出0~2T 和2T ~3T 时的u C 和u o 的表达式，并画波形图。 （答案：t=0~2T 时， ， ； t=2T~3T 时，

， 。其中τ=0.5ms ）

5.5 图5.5所示电路，一个电路盒子中由独立直流电源和电阻组成，测量a 、b 两端的开路电压U o =20V(见图a)，测量a 、b 两端的短路电流I o =1mA(见图b)。若在a 、b 两端接一未充电的电容C(见图c) ，在t=0时开关闭合，要求开关闭合后10秒电容上的电压达到10V ，求应接入多大的电容。（答案：C=721μF ）

5.6 （仿真习题：利用仿真的方法学习RL 电路的暂态分析）电感线圈（如直流电机电枢绕组、直流继电器线圈）在断电时，在线圈两端会产生一个高电压。用图5.6所示电路, 仿真这个过程，r 为线圈内阻，U=1V

。

（1）用示波器同时检测u R 和u r 的波形，测量当开关断开时u R 的最大值。其中u r 的 波

形与i L

的波形相似，因此用u r 的波形代表i L 的波形。

（2）接入续流二极管D ，再重复上述实验。由此仿真得出什么结论。

图5.3习题5.3的图 i U S

u C 0

(a) -

+ U 0

(b)

u C (c)

图5.5 习题5.5的图 )V (e 1.33.0u t C τ-

+=)V (e 1.3u t o τ--=)V (e 1.34.3u T 2t C τ---=)V (e

1.3u T

2t o τ--

=图5.4习题5.4的图

u S - + u o t 3.4V

[答案：（1）u R (t=0.5S)= -1000V

（2）接入续流二极管D 后，| u R (t=0.5S) |< 1V 即二极管的正向压降。]

第7章 三相电动机习题（6题）

7.1 （三相异步电动机）一台4极（p=2）的三相异步电动机，电源频率f 1=50 Hz ，额定转速n N =1440 r/min ，计算电动机在额定转速下的转差率s N 和转子电流频率f 2。（答案：0.04，2Hz ）

7.2 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，在电源线电压为380V 时，电机的三相定子绕组为Δ接法，电机的I st /I N =7，额定电流I N =20A 。

（1）求Δ接法时电动机的起动电流。

（2）若起动改为Y 形接法，起动电流多大？

（3）电动机带负载和空载下起动时，起动电流相同吗? （答案：（1）140A ；（2）47A ） 7.3 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，功率P N =10kW ，电压U N =380V ，电流I N =34.6A ，电源频率f 1=50Hz ，额定转速n N =1450r/min ，Δ接法。求：

（1）这台电动机的极对数p=？同步转速n 1=？

（2）这台电动机能采用Y-Δ起动吗？若I st /I N =6.5，Y-Δ起动时起动电流多大？ （3）如果该电动机的功率因数cosφ=0.87，该电动机在额定输出时，输入的电功率P 1是多少千瓦？效率η＝？

（答案：（1）2，1500r/min ；（2）75A ；（3）19.81kW ，50.5%）

7.4 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，功率P N =10kW ，额定转速n N =1450r/min ，起动能力T st /T N =1.2，过载系数λ=1.8。求：

（1）该电动机的额定转矩。 （2）该电动机的起动转矩。 （3）该电动机的最大转矩。

（4）如果电动机采用Y-Δ起动，起动时的转矩T st =? （答案：（1）65.9N ?m ；（2）79 N ?m ；（3）118.5 N ?m ；（4）26.3 N ?m ）

7.5 (三相异步电动机) 已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：

电源频率为50Hz 。求额定状态下的转差率S N ，电流I N ，转矩T N ，以及起动电流I st ，起动转矩T st ，最大转矩T max 。（答案：S N =0.04，I N =11.6A ，T N =36.5N.m ，I st =81.2A ，T st =80.3N.m ，T max =80.3N.m ）

图5.6 习题5.6的图

u r

U 1V + -