电工学第三版第5章答案PPT课件
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电工学导论 第五章_PPT课件
磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁 感应强度和导磁率之比。
H B
H的单位：安／米
的单位：亨／米
矢量
安培环路定律（全电流定律）：
磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通 过这个闭合路径内电流的代数和.即
HdlI
I2 I1
电流方向和磁场强度的方向
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
I3
H
在无分支的均匀磁路（磁 路的材料和截面积相同，各 处的磁场强度相等）中，如 环形线圈，安培环路定律可 写成：
x Hx
I
•一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为 该物质的相对磁导率 r
r
0
或
r
H B 0H B0
r 1非磁性材料
r 1磁性材料
返回
5.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料的磁性能
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
一、高导磁性
指磁性材料的磁导率很高， r>>1，使其具有 被强烈磁化的特性。
H1＝500A／m H1 l1＝195A
空气隙中的磁场强度为 H0＝B0／ 0＝0.9／（4 10－7）＝7.2105A/m
H0＝7.2 105 0.2 10-2＝1440A 总磁通势为 NI＝（H l）＝H1 l1＋H0
＝195＋1440＝1635 线圈匝数为 N＝NI／I＝1635
结论
若要得到相等的磁感应强度，采用磁导率高的铁 心材料，可使线圈的用铜量大为降低。
目录
• 5.1 磁路的基本概念 • 5.2 变压器 • 5.3 电动机 • 5.4 继电接触控制系统
5.1.1 磁场的基本物理量
磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、磁 磁导率等几个物理量表示。
电工学chapter5
分别计算各线电流
IA IB
U A URAB RB
220 0 A 44 0A 5
220 120 A 22 120 10
A
中性线I电C 流 URCC
220
120 A 20
11
120 A
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .710 127 V
UC IR C 12 .7 20 254 V
负载对称时,中性线无电流,
可省掉中性线。
UL 3UP
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例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。 负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
U1
W1
– + u3– – u2
中性点
–
U12
––
+
U2 +
–
V1
U +
3
+ U–
23
N 中性线(零线、地线)
U 31
L2
+
在低压系统,中 性点通常接地， 所以也称地线。
电工学简明教程第三版整套教学课件
最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素 法分析暂态过程。
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参
R 考方向相反 。
R0
在电路图中所标电压、电流、电动
电工学简明教程第三版
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电源的两种模型及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参
R 考方向相反 。
R0
在电路图中所标电压、电流、电动
电工学简明教程第三版
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电源的两种模型及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
电工学课件第5章
思考：
衔铁吸合前后的电磁吸力有什么不同？
分析：
衔铁吸合前后的电流不变，磁路的磁通势不变。
衔铁吸合前磁阻大于吸合后磁阻,
因而吸合前的磁通小于吸合后的磁通，
故吸合前的电磁吸力也小于吸合后的电磁吸力。
3. 结构特点
直流电磁铁的铁心一般用整块的钢铁制成，为加工方
便常做成圆柱形。
(二)交流电磁铁
1.交流铁心线圈电路
压
220V
器
器
▲ 输电距离、输电功率与输电电压的关系:
输电电压
110kV
220kV
500kV
输电功率
5×104 kW
(20 ~30)×104 kW
100×104 kW
输电距离
50 ~150km
200 ~ 400km
≥500km
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2）在电子线路中，变压器除了用作电源变压器外，
还可以变换阻抗，用来耦合电路，传递信号，实现
下一页
铁心
Φ
+
+
u1
–
一次
绕组
绕组
变压器
–
N2
N1
单相变压器
一次绕组
二次绕组
由高导磁硅钢片叠成
铁心
Z
厚0.35mm 或 0.5mm
二次
绕组
变压器的电路
变压器的磁路
5.4 变压器的工作原理
Φ
+
+
u1
–
–
一次
绕组
Z
N2
N1
i1 ( i1 N1)
单相变压器
dΦ
e1 N 1
电工学第五章
1 0 1 1 0 0 . 0 1 1 =（54.3）8
② 八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进 制数表示。
(374.26)8=(0 1 1 1 1 1 1 0 0 . 0 1 0 1 1 0)2
4）二进制数和十六进制之间的转换 ① 二进制数转换为十六进制数：将二进制数由小数点
开始，整数部分向左，小数部分向右，每4位分成一组， 不够4位补零，则每组二进制数便对应一位十六进制数。
14 15
各种数制之间的转换
二进制数 八进制数
0000
0
0001
1
0010
2
0011
3
0100
4
0101
5
0110
6
0111
7
1000
10
1001
11
1010
12
1011
13
1100
14
1101
15
1110
16
1111
17
十六进制数
0 1 2 3
4 5 6 7 8 9 A B C D
E F
把下列二进制数转换成八进制数。
数字电路中用到的主要元件是开关元件，如二极管、双极
型三极管和单极型MOS管等。
二极管的开关作用
相当于
S 开关闭合
截止 导通
D
3V 0V
3V R 0V
R
S
相当于 开关断开
R
二极管正向导通时，管子对电流呈现的电阻近似为零 ，可视为接通的电子开关；
二极管反向阻断时，管子对电流呈现的电阻近似无穷大 ，又可视为断开的电子开关。
二进制有0和1两个数码，因此二进制的基数是2；十进制 有0~9十个数码，所以十进制的基数是10；八进制有0~7八个数 码，八进制的基数是8；十六进制有0~9、A、B、C、D、E、F 十六个数码，所以十六进制的基数是16。
② 八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进 制数表示。
(374.26)8=(0 1 1 1 1 1 1 0 0 . 0 1 0 1 1 0)2
4）二进制数和十六进制之间的转换 ① 二进制数转换为十六进制数：将二进制数由小数点
开始，整数部分向左，小数部分向右，每4位分成一组， 不够4位补零，则每组二进制数便对应一位十六进制数。
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各种数制之间的转换
二进制数 八进制数
0000
0
0001
1
0010
2
0011
3
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15
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16
1111
17
十六进制数
0 1 2 3
4 5 6 7 8 9 A B C D
E F
把下列二进制数转换成八进制数。
数字电路中用到的主要元件是开关元件，如二极管、双极
型三极管和单极型MOS管等。
二极管的开关作用
相当于
S 开关闭合
截止 导通
D
3V 0V
3V R 0V
R
S
相当于 开关断开
R
二极管正向导通时，管子对电流呈现的电阻近似为零 ，可视为接通的电子开关；
二极管反向阻断时，管子对电流呈现的电阻近似无穷大 ，又可视为断开的电子开关。
二进制有0和1两个数码，因此二进制的基数是2；十进制 有0~9十个数码，所以十进制的基数是10；八进制有0~7八个数 码，八进制的基数是8；十六进制有0~9、A、B、C、D、E、F 十六个数码，所以十六进制的基数是16。
电工学第五章
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒉ 电源绕组的三角形接法 特点：将三相绕组的始 末端依次相连， 特点：将三相绕组的始、末端依次相连， 个点引出3条火线 从3个点引出 条火线。 个点引出 条火线。
Ul = U p
位形图： 位形图：
A
& U AB
& UC
－
A
+
B
+ － U + &B
& UA － B
& U CA
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒈ 电源绕组的星形接法 ⑵ 对称三相电源线电压和相电压的关系 位形图（ 4(b)所示 所示） ② 位形图（图5-2-4(b)所示）
特点：电路图中各个点的电位在位形图中 特点：电路图中各个点的电位在位形图中 各个点的电位 均有其对应点。 均有其对应点。 对应点 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。 优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。
§5.3.1 三相负载的星形连接法
几个术语： 几个术语： ① 星形接法 相电流： ② 相电流：
A + & UA － － － & UB + B & IA N & IB & IC & Z IN A ZC & Ic & Ia ZB & Ib
& UC + C
通过各相负载的电流。 通过各相负载的电流。
线电流：各相线中的电流。 ③ 线电流：各相线中的电流。 I l = I p 中线电流：中性线上的电流。 ④ 中线电流：中性线上的电流。
两端的电压。 两端的电压。
+ & EA & EC － + － － & EB + + & UA A
第五章第三版-PPT精选文档
sm R2 X 20
' 2
n n0
n
A B
稳定工 作区
N
不稳定 工作区
0
T TN Ts Tmax
1 电动机的机械特性曲线 T maxkU 2X20
定义：过载能力
T max TN
Ts k
'
起动转矩Ts（n＝0、s＝1时的转矩）
Ts
旋转磁场的转速
n 60 f ( r /min ） 0
同步转速
电源频率
一对磁极
电源频率
P对磁极
60f n0 (r/m in） p
同步转速 磁极对数
旋转磁场的方向 旋转磁场的方向取决于通入定子绕组的三相电流的相序
i1
i2
i3
t
i1
i3
i2
t
Im
Im
n0
顺相序
n0
逆相序
换接定子绕组的两相会改变磁场的旋转方向
cos 2
R 2
2 2 R X 2 2 S
R 2
2 2 R ( sX ) 2 20
0 1 结论：转差率s增加(转速n减小)时，I2增加，转子绕组漏磁通
2 减小。 增加，转子绕组漏感抗也增加，导致 cos
由分析可知转子电路中的各个物理量都与s有关，也就是与转子转速n有关
2、电磁转矩特性和T-s曲线
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与转子电流 i2 相互作用产生的。
T k Φ I cos m 2 2
I2 sE 20
2 2 R ( sX ) 2 20
cos 2
R2
2 R2 ( sX 20
2 sR U T k' 2 2 2 R ( sX ) 2 20
' 2
n n0
n
A B
稳定工 作区
N
不稳定 工作区
0
T TN Ts Tmax
1 电动机的机械特性曲线 T maxkU 2X20
定义：过载能力
T max TN
Ts k
'
起动转矩Ts（n＝0、s＝1时的转矩）
Ts
旋转磁场的转速
n 60 f ( r /min ） 0
同步转速
电源频率
一对磁极
电源频率
P对磁极
60f n0 (r/m in） p
同步转速 磁极对数
旋转磁场的方向 旋转磁场的方向取决于通入定子绕组的三相电流的相序
i1
i2
i3
t
i1
i3
i2
t
Im
Im
n0
顺相序
n0
逆相序
换接定子绕组的两相会改变磁场的旋转方向
cos 2
R 2
2 2 R X 2 2 S
R 2
2 2 R ( sX ) 2 20
0 1 结论：转差率s增加(转速n减小)时，I2增加，转子绕组漏磁通
2 减小。 增加，转子绕组漏感抗也增加，导致 cos
由分析可知转子电路中的各个物理量都与s有关，也就是与转子转速n有关
2、电磁转矩特性和T-s曲线
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与转子电流 i2 相互作用产生的。
T k Φ I cos m 2 2
I2 sE 20
2 2 R ( sX ) 2 20
cos 2
R2
2 R2 ( sX 20
2 sR U T k' 2 2 2 R ( sX ) 2 20
电工技术-第5章讲稿.ppt
Ul U p
注：此种接法如一 相接反，将造成严 重后果。
UC + －
A
+ UA －
B + UB －
C
U BC
U CA
U AB
7
5.2 负载星形联接的三相电路
三相电路中负载的连接方法有2种----星形联接和
三角形联接。
A+
相电流：负载中的电流。 UC －
U A
－
IA
N
线电流：火线中的电流。+
C
Il I p
三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC。
3
二、三相电源的联接
A
星形连接：3个末端X,Y,Z连接 在一起引出中性线或称零线； 由3个首端A,B,C引出3条相线 或称为火线。
UC － +
+
U A
－
－ UB +
N B
相线与中性线之间的电压称为
C
相电压，UA,UB,UC,有效值用U p
表示。
两相线间电压称为线电压， UAB,UBC,UCA,有效值用Ul表示。
三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3 个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端 分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相， 所产生的三相电压分别为：
uA 2U p sin t uB 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
第5章 三相电路
本章要求： 1.掌握三相电动势的特点； 2.重点掌握三相电源的星形连接，负载星 形连接和三角形连接的三相电路； 3.掌握三相功率的计算。
1
5.1 三相电压
一、 三相电源
注：此种接法如一 相接反，将造成严 重后果。
UC + －
A
+ UA －
B + UB －
C
U BC
U CA
U AB
7
5.2 负载星形联接的三相电路
三相电路中负载的连接方法有2种----星形联接和
三角形联接。
A+
相电流：负载中的电流。 UC －
U A
－
IA
N
线电流：火线中的电流。+
C
Il I p
三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC。
3
二、三相电源的联接
A
星形连接：3个末端X,Y,Z连接 在一起引出中性线或称零线； 由3个首端A,B,C引出3条相线 或称为火线。
UC － +
+
U A
－
－ UB +
N B
相线与中性线之间的电压称为
C
相电压，UA,UB,UC,有效值用U p
表示。
两相线间电压称为线电压， UAB,UBC,UCA,有效值用Ul表示。
三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3 个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端 分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相， 所产生的三相电压分别为：
uA 2U p sin t uB 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
第5章 三相电路
本章要求： 1.掌握三相电动势的特点； 2.重点掌握三相电源的星形连接，负载星 形连接和三角形连接的三相电路； 3.掌握三相功率的计算。
1
5.1 三相电压
一、 三相电源
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5.8.1 某三绕组变压器，三个绕组的额定电压和容量 分别为：220 V 和 150 V·A， 127 V 和 100 V·A，36 V 和 50 V·A。求这三个绕组的额定电流。
（
） N1 2
N2’
RL2
=（NN12
）2
RL1
√ √ NN12’=
（ ） N1 2 RL1
N2 RL2
=
（28300 ）2 ×
8 4
= 4.07
N2’ =4N.017 =42.3007 ≈ 56
返 回练习题题集 上一题 下一题
5.3.4 电阻值为 8 Ω 的扬声器，通过变压器接到 E = 10 V、R0 = 250 Ω 的信号源上。设变压器一次绕组的匝 数为 500，二次绕组的匝数为 100。求：(1) 变压器一次侧的 等效阻抗模 | Z | ；(2) 扬声器消耗的功率。
= 137 516 W
返 回练习题题集 上一题 下一题
5.7.1 一自耦变压器，一次绕组的匝数 N1= 1 000，接到 220 V 交流电源上，二次绕组的匝数 N2= 500，接到 R = 4 Ω、 XL = 3 Ω 的感性负载上。忽略漏阻抗压降。求：(1) 二次侧电 压 U2 ； (2) 输出电流 I2 ；(3) 输出的有功功率 P2 。
S=
P
cos
=
40 0.5
V·A = 80 V·A
因而可装日光灯数为
SN S
= 10×103 80
= 125
返 回练习题题集
上一题 上一页 下一题
5.5.1 某三相变压器 SN = 50 kV·A，U1N /U2N = 10 000/440 V，Y,yn 接法。求高、低压绕组的额定电流。
【解】
I1N
【解】变压器二次侧的额定电流为
I2N
=
SN √3 U2N
=
180×103 √3 ×0.4×103
A = 259.8 A
U2 = ( 1－△U% ) U2N = ( 1－4.5% ) × 0.4×103 = 382 V
P2N = √3 U2 I2N cos2
= (√3 × 382×259.8 ×0.8 ) W
A = 0.3636 A
返 回练习题题集
上一题 下一页
下一题
因而可装日光灯数为
I2N I
=
45.45 0.3636
≈ 125
解法2：通过视在功率求解。
每只白炽灯的视在功率为
S=
P
cos
=
60 1
V·A = 60 V·A
因而可装白炽灯数为
SN S
= 10×103 ≈ 166 60
每只日光灯的视在功率为
【解】
(1) U2 =（NN12 ）U1
= 500 1000
×220 V = 110 V
(2) ZL = R + j XL = ( 3 + j 4 )Ω = 5 36.87o Ω
I2
=
|
U2 ZL
|
=
110 5
A = 22 A
(3) P2 = R I22 = ( 4×222 ) = 1 936 W
返 回练习题题集 上一题 下一题
【解】解法1：通过电流求解。
变压器二次绕组的额定电流为
I2N
=
SN U2N
=
10×103 220
A = 45.45 A
每只白炽灯的电流为
P
I = U cos
=
60 220×1
A = 0.273 A
因而可装白炽灯数为
I2N I
=
45.45 0.273
≈ 166
每只日光灯的电流为
P
I = U cos
=
40 220×0.5
【解】
U1Np
=
U1N √3
= 35 kV = 20.2 kV √3
I1N
=
I1Np
= SN √3 U1N
=
800 √3 ×35
A = 13.2 A
U2Np = U2N = 10.5 kV
I2N
=
SN √3 U1N
=
√3
800 ×10.5
A = 44 A
I2Np
=
I2N √3
= 44 A = 25.4 kV √3
=
SN √3 U1N
I2N
=
SN √3 U2N
=
50×103 √3 ×10000
=
50×103 √3 ×400
A = 2.9 A A = 72.2 A
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5.5.2 某三相变压器的容量为 800 kV·A，Y,d 接法， 额定电压为 35 / 10.5 kV。求高压绕组和低压绕组的额定相 电压、相电流和线电流。
5.1.1
5.3.3 某收音机的输出变压器，一次绕组的匝数为 230， 二次绕组的匝数为 80，原配接 8 Ω的扬声器，现改用 4 Ω的 扬声器，问二次绕组的匝数应改为多少？
【解】 本题目是为了熟悉变压器的阻抗变换作用。
改用 4 Ω 的扬声器后应当保证一次侧的等效电阻仍与 用 8 Ω 扬声器时相同，故
（ P2 = RL I22 = RL
N1 N2
I1）2 =
8（
500 100
×0.022）2 =
0.097
W
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5.3.7 某单相变压器容量为 10 kV·A，额定电压为 3 300/220 V。如果向 220V、60 W 的白炽灯供电，白炽灯能 装多少盏？如果向 220 V、40 W、功率因数为 0.5 的日光灯 供电，日光灯能装多少盏？
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5.5.3 某三相变压器的容量为 75 kV·A，以 400 V 的线 电压供电给三相对称负载。设负载为星形联结，每相电阻 为2 Ω ，感抗为 1.5 Ω 。问此变压器能否负担上述负载？
【解】 变压器二次侧的额定电流为
I2N
=
SN √3 U2N
=
75×103 √3 ×400
A = 108.3 A
负载的工作电流为
I2
=
U2Np | Z|
= U2N /√3 √R2 + XL2
=
400
A = 92.4 A
√3 ×√22 + 1.52
由于I2＜I2N ，故此变压器能负担上述负载。
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5.5.4 有一台三相变压器 SN = 150 kV·A，U1N = 6.3 kV， U2N = 0.4 kV，负载的功率因数为 0.8（电感性），电压变化 率为 4.5 %。求满载时的输出功率。
【解】 本题目的仍是为了熟悉变压器的阻抗变换作用。 (1) 一次侧的等效阻抗模 | Z | 即一次侧的等效电阻 R， 故
|
Z
|
=
R
=（
N1 N2
）2RL
=（510000
）2 ×8Ω=来自200Ω(2)
I1
=
E R0 +R
=
10V (250+200) Ω
= 0.022 A
扬声器消耗的功率为：
P2 = R I12 = ( 200×0.0222 ) W = 0.097 W 或