电气工程学概论林孔原编电工学习题解答.
电气工程概论参考答案
电气工程概论参考答案一、1． D 2. D 3. B 4. D 5. A 6. A二、1. 对 2. 错 3. 错 4. 错 5. 对三、1.鼠笼式、绕线式2.电磁系统、触头系统3.输出、输入4.电磁5.机械能、电能6.熔断器四、1. 电气工程学科除具有其各分支学科的专业理论外，还具有本学科的共性基础理论（电路理论、电磁场理论、电磁计量理论等），它与基础学科（如物理、数学等）的相应分支具有密切的联系，但又具有明显的差别。
电路理论的基本概念与基本定律1.电路的基本物理量及其正方向2.欧姆定律3.基尔霍夫电压、电流定律电磁场理论的基本概念与基本理论2. 电机是进行机电能量转换货信号转换的电磁机械装置的总称。
按照不同的角度，电机有不同的分类方法：按照所应用的电流种类，电机可以分为直流电机和交流电机。
3.1.电动机种类的选择选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。
2.电动机功率的选择。
4. 断路器是能接通、分断线路正常工作电流，并在电路异常时分断故障电流的机械式开关电器。
5. 共同特点：它们都是当输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或阻断的自动电器。
6. 电力系统主要由发电厂、输配电系统及负荷组成。
7. 发电设备最基本的控制主要是频率调节（简称调频，主要实现电力系统有功功率控制）和电压调节（简称调压，主要实现电力系统的无功功率控制）。
8. 电能质量一般用频率、电压、波形、三相电压和电流的不对称度来衡量。
9. 电力半导体器件；变换器电路结构与设计；控制与调节；电力待腻子技术中的储能元件；电子电路的封装与制造；电磁干扰和电磁兼容；电机控制；电力质量控制。
10. 发电厂发出的电能都要用输电线送到用户。
交流发电机发出的6-10KV的电压，经变压器升压，通过主干输电线送到需求地附近的高压或超高压变电站，再经过降压，送到二级高压变电站或特高压用户变电站中，然后通过二级输电线送到配电变电站中，经过配电变电站变电器降压，输送到用户。
电气工程学概论第二章答案
第2章 电路问题习题参考解答2.6 某电源具有线性的外特性，如题2.6所示。
当输出电流为0A 和400mA 时，其端电压分别为1.48V 和1.39V 。
请给出该电源的电压源模型和电流源模型的参数。
解：线性外特性为： S S U U R I =-⎪⎩⎪⎨⎧-==SS 4.048.139.148.1R U 解得：⎪⎩⎪⎨⎧=-==Ω225.04.039.148.148.1SS R V U ⎪⎩⎪⎨⎧===A 58.6Ω225.0SS SS R U I R2.8 考察题2.8图所示几个电路的特点，用最简单的方法计算电路中各个支路的电流、各个元件上的电压和功率。
[提示1 别忘设定电压电流的参考方向]；[提示2 充分利用电路中理想电压源和理想电流源的特性和连接特点]； [提示3 注意判断各个元件是消耗还是产生电功率]。
解： (a)A I 2 510 2 = =;1S 24A I I I =+=;510V U Ω=； 4248V U Ω=⨯= 2A 1082V U =-= 244216W P Ω=⨯=; 255220WP Ω=⨯=（消耗功率）; 2A 224W P =⨯=（吸收功率）; 10V41040W P =⨯=（供出功率）;（d ） 416 1.5A 4I I Ω===;6V 22.5A I I ==;电流源模型+_U电压源模型+_5Ω(a)2(d)1.481.392uRCX LX题 2.16 图3339V U Ω=⨯=;3A 693V U =-=-;2A 6212W P =⨯=（供出功率）; 3A 339W P =-⨯=-（供出功率）; 6V 6 2.515W P =⨯=（供出功率）;244 1.59W P Ω=⨯=（消耗功率）; 233327W P Ω=⨯=（消耗功率）;2.13 已知交流电压V )511000sin(10 +=t u ，交流电流2sin(1000)A 6i t π=+。
试问它们的最大值、有效值、频率、周期、初相位以及两者之间的相位差各是多少。
电气工程概论课后习题答案及电气工程概论重点
第一章1．电气工程和电工科学的关系是什么？电气工程的理论基础是电气科学。
2．与“现代五大工程”的其他工程相比，电气工程的突出特点是什么？与其他工程相比，电气工程的特点在于：他的出现首先不是来源与文明发展的自发需要，而是来源于科学发现。
他以全新的能量形态开辟出一个人类文明的新领域。
他的发展又伴生了电子工程，从而孕育出通信，计算机，网络等工程领域，为信息时代的出现奠定了基础。
3．为什么说第二次工业革命是以电气化为主要特征的？在这一时期，发电，输电，配电已形成了一气轮机，水轮机为原动机，以交流发电机为核心，以变压器与输配电线路等组成的输配点系统为“动脉”的输电网，使电力的生产，应用达到较高的水平，并具有相当大的规模。
在工业生产，交通运输中电力拖动，电力牵引，电动工具，点加工，点加热等得到普遍应用。
4．根据自己了解，电气工程有哪些应用？多电飞机，线控汽车，全电舰船。
5．20世纪哪些科学技术的进步对电器工程的发展起到了重要作用？超导材料，半导体材料，永磁材料，超导磁体技术，电磁技术。
6.电气科学与电气工程的发展史给你哪些启发?今天电能的应用已经渗透到人类社会的生产，生活的各个领域，他不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文明的极大进步，彻底改变了人类社会生活方式，电气工程也应次被誉为“现代文明之轮”7.21世纪电器工程科学的发展趋势是什么?将电气科学与工程和近代数学，物理学，化学，生命科学，材料科学以及系统科学，信息科学等前沿融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时用信息科学的成就改造与提升本学科并开创新的研究方向。
8.为什么说21世纪电器工程与其他科学融合交叉是他的显著特点?21世纪的电气工程科学将在与信息科学，材料科学，生命科学及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展，创新和飞跃往往发生在学科的交叉点上，9电气工程科学的基础理论包括那些?电路藜芦，电磁理论，电磁计量理论等。
电气工程学概论 林孔元主编 第八章部分习题解答
8.1 已知：图a 是某光电池的传递特性，图b 电阻应变片的传递特性。
(1) 分别指出两个传感器的类型；(2) 试求：它们的灵敏度和量程。
（提示：光电池灵敏度用μA/ fc 表示；电阻应变片的灵敏度用Ω/μm 表示）。
解：(1) a 图所示传感器为直接转换型；b 图所示传感器为间接转换型 (2) 图a 光电池灵敏度f c μA 5.6231501==γ， 量程范围：fc 25~0 图b 应变片灵敏度m m Ω5.7μm Ω105.740049850132=⨯=-=-γ，量程范围：m μ490~08.2 一种应变仪的电路如图所示，应变片的传递特性如题1图b 所示。
已知应变片的电阻R t = 500Ω时，传感器的输出电压u o 对电阻R t 的灵敏度为5mV/Ω。
试问：1. 传感器输出电压u o (mV)对变形位移d (mm)的灵敏度是多少？2. 当电桥的电源电压增至20V 时，传感器的灵敏度 将如何变化？(提示：直流电桥的输出电压信号按u o =(10V)R t / (500+R t )-5V 计算 解：⑴ mm mV 5.37ΩmV 5mm Ω5.721=⨯=⋅=γγγ，⑵ ()R R RU U U R R R u -=-+=t S S S t t 025.021∴ ΩmV 105002V205.025.0S 3=Ω⨯⨯==R U γ ∴ mm mV 75ΩmV 10mm Ω5.731=⨯=⋅=γγγ；8.4 已知：放大器的开路增益为120，输出电阻为500Ω。
试求：⑴ 当负荷电阻R L =50Ω时放大器的增益； ⑵ 放大器的增益为80%开路增益时的负荷电阻值。
解： 120iS==u u A R o =500Ω498499 500 501 100200 300 400502500 d (μm)503R t (Ω(a) 光电池特性 (b) 电阻应变片特性题1图100150200i t (μA 传感器 题2图-+u o接负载后1115050050L o L S o =+=+=R R R U U ， ⑴ 91.1011120S o i S i o ==⋅==U U U U U U K u ， ⑵ Lo L S o i S %80R R R A U U U U A +⋅=⋅=⋅， L L500120%80120R R +⨯=⨯ ，解方程得：k Ω2L =R8.5 已知某放大器具有低通频率特性。
电气工程学概论 林孔元主编 第四章部分习题解答
4.3 已知 4j 3-=IA ， 30j 220e U =V 。
试写出它们的时域表达式：?=i ，?=u 并绘出它们的相量图和波形图。
解：A )1.53sin(25))34arctan(sin(2)4(322︒-=-+-+=t t i ωω；V )30sin(2220︒+=t u ω；4.4 已知：4j 31+=I A ，3j 42-=I A ， 0j 310e I =A 。
试计算：?321=-+=i i i i 并绘出相量图。
解：57.16110j 3103j 44j 3321∠=+-=--++=-+=I I I I A)57.161(23.16A )57.161(4.47sin A)57.161sin(20︒+=︒+=︒+=t t t i ωωω；4.5 已知C L R ,,三个元件的阻抗值都是100Ω，试求下述电路的复数阻抗：⑴ 三个元件串联连接； ⑵ 三个元件并联连接； ⑶ R 和C 并联再与L 串联； ⑷ R 和L 并联再与C 串联。
解：⑴ Ω=-+=100)(j C L X X R Z ；⑵CL X X R Z j 1j 111++=，Ω=100Z ； ⑶ Ω+=+-⋅-=+-⋅-=)50j 50(100j 100j 100100100j j j j L C C X X R R X Z ；⑷ Ω-=-+⋅=-+⋅=)50j 50(100j 100j 100100100j j j j C L L X X R R X Z ；+1I题4.22图LR4.7 已知图示正弦交流电路中各电压表的读数分别为：(a) 60V V ,30V V 21== (b) 100V V 80V,V ,15V V 321===。
求电源电压的有效值。
题4.20图（a ）（b ）解：（1）U 1、U 2、U S 构成直角三角形 ∴08.672221S =+=U U U V（2）U 1、（U 3 -U 2）、U S 构成直角三角形 ∴ ()2522321S =-+=U U U U V4.8 已知图示正弦交流电路中各电流表A1、A2、A3的读数分别为：5A 、20A 、25A ，求电流表A 的读数；如果维持A1的读数不变，而把电源的频率提高一倍。
电气工程学概论 第三章部分习题解答
2 按照以下步骤求解图示电路中5Ω电阻中的电流i 。
（1）将右侧支路等效成一个电阻之路后；用网孔电流法求解3Ω电阻中的电流； （2）用分流公式求解电流i 。
解：（1）网孔电流法：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--480136612II I i i ； ⎩⎨⎧=+-=-4813602II I II I i i i i A 4.2I =i A 8.4II =i （2）分流公式：A 4.221II ==i i3用网孔电流法求解图示电路中的电压U o 。
解：网孔电流()()⎩⎨⎧-=⨯-++-=⨯--++5010340104013683404082II I II I i i i i⎩⎨⎧-=+-=-2050401604050II I II I i i i i A 8I =i ，A 6II =i ， ()V 8040II I o =⨯-=i i U7用节点电压法求解图示电路中各支路电流。
解：节点电压法⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-⎪⎭⎫ ⎝⎛++221211011021215111221U U U U⎪⎩⎪⎨⎧=-=-221106102110171221U U U U V 111001=U V 111202=U A 9.01=i A 9.02-=i A 82.1513==U i A 9.101024==Ui题3-2图Ω 4题3.3图50V题 3.7 图2 A11 求图示电路在ab 端口的戴维南等效电路。
解：方法1：()V515100cbdc ad abK =⨯-++=++=U U U UΩ=+=105201.R方法2：利用电源等效替换求戴维南等效电路原电路 ⇒⇒⇒13 在图示电路中，试问：（1）电阻R 为多大时，它吸收的功率最大？试求出最大功率。
（2）在a 、b间并联一理想电流源，以使R 中的电流为0，试求该理想电流源的方向和参数。
解：(1) 原电路的戴维南等效电路如图（a ）所示： 可通过网孔电流法和节点电压法求取U abK ，其中：节点电压法：2020//205020502020//201201201c ++=⎪⎭⎫⎝⎛+++U V 4125c =U ，V 5.37V 275abK a ===U U网孔电流法()⎩⎨⎧-=+++-=-502020//202020502040II III I i i i i A 85I -=i ，A 1615II =i ，V 5.375020II abK =+=i U等效电阻： R ab = [20//20+20//20] // 20 = 10Ω 当R =R ab =10Ω时，它的吸收功率最大，W 16.3510 205.372max=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=P3-11图b ada babababb 题3-13图(a)3.15 应用叠加原理求解电路中的电压u 。
电气工程学概论 林孔元主编 第十七章部分习题解答
17.1 晶体管的静态偏置电路如图所示，其中β=99，R c =2.5k Ω，R E =2.5k Ω。
⑴ 试求U E ，I E ，I B ，I C ，U CE 并判断晶体管的静态工作点是否位于线性放大区（设U BE ＝0.7V ）；⑵ 保持晶体管电流放大系数β及电阻R E 不变，试确定使晶体管工作于线性放大区的电阻R C 的取值范围。
解：⑴ ∵ U B =3.2V ； ∴发射结正偏， U E = U B -0.7=2.5V ；A10 mA,99.01 mA,1k 5.25.2CB EC E E E μβββ===+====I I I I R U I 5.125.299.01515C C C =⨯-=-=I R U V ；V 025.1015E E C C CE =--=R I R I U ；∴ 集电结反偏，晶体管工作于线性放大区。
⑵ 设U CES =0.3V ， ∴当Ω=--≤k 3.12CCESE E CC C I U R I U R 时，晶体管工作于线性放大区。
17.2 晶体管共集电极放大电路如图所示，设U BE ＝0.7V 。
⑴求晶体管静态工作点（I B ，I E ，U CE ），并判断晶体管的工作状态； ⑵ 设R B 为可调电阻，当希望进一步调高静态工作点时，应如何调节R解： ⑴ 设I B ≈0， 则13.2V V 8.17.05.2CE E ==-≈U U ，∴ 晶体管的工作在放大区； ∵ 2.5=I B R B +U BE +(1+β)I B R E∴ I B =25.46μA I C = βI B =2.546 μA U CE =15-I E R E =13.23V [ I E =(1+β)I B =2.57 μA ] ⑵ ∵ 调高静态工作点∴ ↓↑↑→→BB C R I I ；17.3 将固定分压式共射极放大电路的输入侧进行戴维南等效变换，得到图示电路，设R B1=1.2k Ω，R B2=1.2k Ω，β =99，U BE =0.7V 。
电气工程学概论 林孔元主编 第十九章部分习题解答
19.21 将交流铁心线圈接到电压为200V ，频率为50H Z 的正弦交流电源上，测得其消耗的功率为68.0cos W,25011==ϕP ，若将此铁心抽出再接到同一电源上，则消耗功率05.0cos W,10022==ϕP ，试求该线圈具有铁心时的铁损耗、铜损耗和电流。
解：抽出铁心后，可得线圈的电阻Ω=⨯===1100)05.0200()cos (222222P U P U R R ϕ，无论有无铁心，线圈的电阻不变。
带铁心线圈视在功率1111cos I U P S ⋅==ϕ，838.168.0200250cos 1111=⨯===ϕU P U S I A ， 所以有铁心时的铁损耗、铜损耗分别为：W 37938381221Cu ..R I P ===W 622463832501Fe ..P P P Cu =-=-=；19.22 将一铁心线圈接在U 1=20V 的直流电源上，测得I 1=10A 。
然后接在U 2=200V 、f =50H Z 的正弦交流电源上，测得I 2=2.5A 、P 2=300W ，试求该线圈具有铁心时的铁损耗、铜损耗和线圈的功率因数。
解：加直流电源，可得线圈的电阻Ω===2102011I U R ，加交流电源，有铁心时的铁损耗、铜损耗为：W 512252222Cu ..R I P =⨯==W 52875123002Fe ..P P P Cu =-=-=6.05.2200300cos 2222=⨯===I U Pϕλ19.24有一台变压器容量为10 kV A 的单相变压器，电压为3300V/220V ，变压器在额定状态下运行，试求：⑴ 原、副边额定电流；⑵ 副边可接40W 、220V 的白炽灯（1cos =ϕ）多少盏？⑶ 副边改接40W 、220V 、 0.44cos =ϕ的日光灯，可接多少盏？(镇流器损耗不计)解：⑴ 两个原边并联，两个副边并联152********===U U K ，03.333001010311=⨯==U S I A ， 45.452201010322=⨯==U S I A ， ⑵ 一盏灯的电流 1802204001.U P I ===' A ， 可接灯 2501804545121=='=..I I n 盏，∙2无铁心线圈模型有铁心线圈模型交流电源线圈模型直流电源线圈模型⑶ ϕcos '22I U P = ，一盏灯的电流 4104402204022..cos U P I =⨯=='ϕ A ，可接灯 1104104545222=='=..I I n 盏，19.25有一音频电压器，原边连接一个信号源，其电动势Ω==72V,5.80R E 电阻,变压器副边接扬声器，其电阻Ω=8L R 。
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X X R 100
X
X R ( jXC ) X R jX C
jX L
50
j50
j100
50
j50
X
X R ( jX L ) X R jX L
jX C
50
j50
j100
50
j50
注意不要漏写单位
4.7 已知题4.7图所示正弦交流电路中，各电压表的读数 分别为：图(a)中，V1的读数为30V，V2的读数为 60V；图(b)中，V1的读数为15V，V2的读数为80V， V3的读数为100V，求电源电压的有效值。
4.16 对于题4.16所示电路 (1)列出网孔电流法的方程组和矩阵表示形式 (2)列出节点电压法的方程组和矩阵表示形式
(3)用上述较为简便的方法求解电路中的电流i2 解：（1）标注网孔电流正方向如图所示，则有
4 j2 4
4
4 j2 4
化简为
.
I
0 . 80o
i 0.2 2 sin(103t 20.71o)A
(100)2 252 66.14V 2
R UR 66.14 330.7 I 0.2
=0.283sin(103t 20.71o)A
解题说明：1）结果表示为有理数； 2）注意相量与瞬时量的区别；3） 方法不唯一，此题功率因数角>0
I&C1 I& I&R I&L I&C1
U&R
I&R
I&L
2）维持A1读数不变，则UR不 变，而电源频率提高一倍，
则：
X
' L
2XL
X
' C
1 2
XC
A2表读数为：20/2=10A A3表读数为：25×2=50A
•
••
•
I IR IL IC1 5 j10 j50 5 j40A
I
I
2 R
(IC 1
I L
)2
52 (50 10)2 40.31A
4.9 已知电路由电压源 us 100sin(103t), 串R,联L组 成0.1，25电H感端电压的有效值 为25V，用相量法求该电路电流的时间域表达式。
解: 由题意可知
则：
X L L 103
US UR UL UC UC
4.8 已知题4.8图所示正弦交流电路中，表A1,A2,A3的读数分 别为5A,20A, 25A，求电流表A的读数。如果维持A1的读 数不变，而把电源的频率提高一倍，再求电流表A的读数。
.
R
IR
.
.
I
IL
A1
C2
A
.
I C1
L
A2
A3
C1
解:设
则 •
UR UR0 V
60o V
2
+
i 无源
•
I
10
0o A
2
u
二端口
-
网络
•
U Z= •
1060o
I
Y 1 0.1 60o S Z
解题说明：1）相角的表示；2）复 功率计算公式（共轭复数）；3）用 有效值计算；4）功率单位
S%
•
U
•
I
50
260o *5
2 0o
250W j433 var
•
•
•
IR IR0 A, IL IL 90 A, IC1 IC190 A
••
•
•
I I R I L I C1 5 j20 j25 5 j5A
注意电感与电容中电流 与电阻电流的相位关系
I
I
2 R
(IC1
IL
)2
52 (25 20)2 5 2 7.07A
电工学习题解答
2011年4月
4.5 已知R，L，C三个元件的阻抗值都是100Ω，试求下述
电路的复数阻抗：
1)三个元件串联连接；
2)三个元件并联连接；
3)R和C并联再与L串联； 4)R和L并联再与C串联
解:1) 2) 3) 4)
X X R jX L jXC 100
1 1 1 1 X X R jX L jX C
+
V3
us
C
-
I UR
(b)
解:(b)设
•
R UR0 V,UL UL90 V,UC UC 90 V
•
•
•
•
US U R U L U C 15 j80 j100 15 j20V
US
U
2 R
(UL
UC )2
152 (80 100)2 25V
+
V1
R
us -
(a)
解:(a)设
•
I
I则0 A
•
•
UR UR0 V,UL UL90 V
L
V2
•
•
•
US U R U L 30 j60V
US
U
2 R
U
2 L
302 602 67.08V
UL
US
说明：其中电流的相位可以根
据需要设定，但以简化计算为
目的，因此取为0°，画相量
I& U& 0.2 20.7oA 0.2 2 sin(103t 20.71o)A R jX L
4.10 已知题4.10图所示的无源二端网络中 u 100sin(t 60o)V i 10s，in(试t计)A算该网络的复阻抗Z，复导纳Y和复功率S。
解:
•
U
100
解：（2）设图中所示电压参考点
2 f 0.125 125
103
rad/s，U&S
100 2
0o V
I& U&S U&S Z R jX L
50 20o 330.7 j125
•
•
•
US URU L
U R
U
2 S
U
2 L
70.710o 0.2 20.7oA 353.520.7o
4
I 30o
0
4 j2
4
8
4 j
2
.
I
.
I
80o 120o
解题说明：1）正方向标注（网孔电 流和电压参考点）；2）矩阵及向量 维数；3）直接列写矩阵形式；4） 保留原始矩阵形式（先用阻抗表示， 后代入数值）
图则更为直观
I
UR
4.7 已知题4.7图所示正弦交流电路中，各电压表的读数 分别为：图(a)中，V1的读数为30V，V2的读数为 60V；图(b)中，V1的读数为15V，V2的读数为80V， V3的读数为100V，求电源电压的有效值。
V1
V2
R
L
UL
串联电路设电流参考相 位为0 ，并联电路则设
电压参考相位为0