1、電工技術 II 習題電工電子教學實驗中心中南大學2011 年上學期目錄習題1電路模型和電路定律 .1習題2等效電路分析方法.4習題3支路電流法、回路電流法和結點電壓法 .8習題4電路基本定理 .11習題5正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 16習題6正弦電路的諧振22習題7三相交流電路29習題8動態(tài)電路 .32習題9二端口網絡 .32習題1電路模型和電路定律1- 1根據(jù)圖示參考方向，判斷各元件是吸收還是發(fā)出功率，其功率各為多少？解：元件1吸收10W;元件2吸收10W ;元件3發(fā)出10W;元件4發(fā)出10W ；1- 2各元件的條件如圖所示。(1) 若元件A吸收功率為10 W，求la；(2)若元件B產生功率為(10

2、 W)，求Ub；若元件C吸收功率為(一10 W)，求lc； (4)求元件D吸收的功率。解：la= -1 A;Ub = -10V;|c= -1A;P= -4mW.1- 3某直流電源的額定功率為Pn=200W，額定電壓為 Un=50V，內阻R0=0.5 Q,負載電阻R可以調節(jié)，如圖所示，試求：(1) 額定狀態(tài)下的電流及負載電阻；(2) 空載狀態(tài)下的電壓；(3) 短路狀態(tài)下的電流。占I R0+E® R解：(1) Pn= Un X In> In=4A;E= U N+ RoX l Nl n = E/(Ro+ R)(2) U = E= U n+ RoX In(3) lst=E/Ro1- 4

3、 某有源支路接在 U =230V的電源上，電路如下圖所示，'Ro=0.5 '，測得電路中的電流1=10安培。求：解:(1) 該有源支路的電動勢 E；(2) 此支路是從電網吸收電能還是向電網輸送電能？JL解:E= U + Ro X | P=U X |>0,輸送求圖示各電路中電壓源流過的電流和它發(fā)出:怦(1) 求圖(a)電路中受控電壓源的端電壓和它的功率;(2) 求圖(b)電路中受控電流源的電流和它的功率； U1 = 3X 4；12= 5/10(1)(2)1-51-6Ro* l功率。1-7 求圖示各電路中的 Uab,設端口 a、b均為開路。 解：(a) Uab= -2+4=2

4、V(b) Uab= 2+8=10V(c) i=5/10Uab= 3i+10i(d) Uab= -3+5 X 1= 2V習題2等效電路分析方法2- 1 求各電路的等效電阻Rab。解：(a) Rab= 2.5 Q(b) Rab= 1.6R(c) Rab= 2.67 Q(g) Rab= R/8(h) S打開Rab= 1.5Q, S合上電橋平衡 Rab= 1.5Q(i) 2個星型變三角形，Rab= 118/93 Q2- 2 有一滑線電阻器作分壓器使用見圖,其電阻R為500 Q,額定電流為1.8 A。若已知外加電壓 u= 500 V , R1 = 100 Q。求：(1) 輸出電壓U2；用內阻為800 Q

5、的電壓表去測量輸出電壓，如圖(b)所示，問電壓表的讀數(shù)為多大？若誤將內阻為0.5 Q,量程為2 A的電流表看成是電壓表去測量輸出電壓，如圖(c)所示，將發(fā)生什么后果？解：(1) U2= 400V(2) Rcd= 800/400, uX Rcd/ ( R1+Rcd)= 4000/11V(3) Rcd= 800/0.5, Rab= R1+ Rcd,i=u/ Rab=500/100.499A>2A,2- 3利用電源等效變換化簡各二端網絡。 解：電壓源+在a端，-在b端(a) 4V , 1.2 Q(b) -5V , 3Q(c) 8V, 4Q(d) (5/6) X 0.5V, (5/6) Q2-

6、4應用電源等效變換的方法求電路中的電流i。解：(a) i= -0.075A(b) i= -0. 5A2-5 求各電路的入端電阻Ri。何解：(a) Ri=6 Q(b) Ri=7.5 Q(c) Ri=0(d) Ri=2.1 Q習題3支路電流法、回路電流法和結點電壓法3- 1用支路電流法求各電路的電流ii,并求出圖（b）電路中電流源的功率。解：（a） ii=2A, i2=3A, i3=-1A（b） ii=-2A, i2=4A （最右邊支路，朝右）,i3=-2A （中間支路電流源變電壓源，朝下），P 發(fā)=-20W3- 2用回路電流法求電路中的ix和u。解：ix= 3Au= 22/3V3- 3用回路電流

7、法求圖示電路中的電流i。解：i=2A注：潘P55第2-7題3- 4用結點分析法求圖示電路中的u和i。解：（a） u=7V, i=3A（b） u=8V, i=1A3-5電路如圖所示，參考結點點已經選取，用結點電壓法求電流 i和受控源 的功率。解:習題4電路基本定理10Q 10QHI3i5Q4-1用疊加定理求各電路中的解：u2= -1+9=8V4A '4-2當開關S在位置“ F ”時：毫安表讀數(shù)為 4處mA ;當開關S在位置“ 2”時，毫安 “ 3”時，毫安表的讀數(shù)為多少 ？表讀數(shù)為60 mA。問：開關S在位置k1us k2 040解：ka k2 460I3 k1us k2( 6)40 2

8、5 ( 6)190mA5Q4-3已知I S1= 2A,I S2= 2A,E1 = 5V,呂=5V,Ri=R2 =5 Q，求圖中所示電路在a、b端口的戴維寧等效電路或諾頓等效電路。解:4-4解:解:R1電壓源+在a端，-在b端Uoc=-5V, Req=10Q a用戴維寧定理求下圖所示電路中的電流Uoc=0，I=04-5（a）開路電壓+4QReq=2 Qr-分別用戴維南定弓理和諾頓定土理求加壓求流法計；4 Q效電阻Is1R26Q(b)注：潘 P77 題 3-4c21000打 丁+任、/+R加壓求流法2934- 6 電路如圖示，問：Rx為何值時，Rx可獲得最大功率？此最大功率為何值？解:i 3i3V

9、isc3ARi1Pmax2.25W習題5正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析5-1 已知電流相量 丨16 j8A,l26 j8A,l36 j8A, I46 j8A。試寫出其極坐標形式和對應的瞬時值表達式。設角頻率為COo解：I110 53.13 A , i110 .、2cosO t 53.13 )A5- 2 已知圖(a)、(b)中電壓表V1的讀數(shù)為30 V, V2的讀數(shù)為60 V ;圖©中電壓表 V1、V2和V3的讀數(shù)分別為 15 V、80 V和100 V o(1)求三個電路端電壓的有效值 U各為多少(各表讀數(shù)表示有效值)； 若外施電壓為直流電壓(相當于3=0)，且等于12 V，再求各表讀數(shù)。解：注：

10、邱P218習題8-10(1)(2)(a) 表1讀數(shù)為12V，表2讀數(shù)為0 °(b) 表1讀數(shù)為12V，表2讀數(shù)為0 °(c) 表1讀數(shù)為0,表2讀數(shù)為0，表3讀數(shù)為12V °5- 3 如圖所示電路，電流表 A和A的讀數(shù)分別為l1=6A, |2=8A,(1) 設乙=尺Zz=-jXc,此時電流表 A的讀數(shù)為多少？(2) 設乙=R,問Z2為何種參數(shù)才能使電流表A0的讀數(shù)最大？此時的讀數(shù)為多少?(3) 設乙=jXl, Z2為何種參數(shù)時，才能使電流表的讀數(shù)最小？，此時的讀數(shù)為多大？ 解：(1)JuR (Ul Uc)2 JuR (Ul U2)2 Us JuR Ul2 Ui解得

11、：Ul 50 V, Ur 86.6Vif(1212 (l2 J8-5和習題8-11僅參數(shù)不同。5-5在下圖所示正弦交流電路中，已知電流表 Al的讀數(shù)為40mA，A2的讀數(shù)為 80mA，A3的讀數(shù)為50mA，求電流表A的讀數(shù)。保持A1的讀數(shù)不變，電源的頻 率增加一倍，求此時電流表 A的讀數(shù)。解: ( 1) I(2) I .1注：與邱例5- 6 已知Xc= 10Q , R=5 Q , Xl=5 Q ,電表指示為有效值。試求A0及V0的讀數(shù)。解：設5100 0 V，則5-7圖示電路中，并聯(lián)負載Z1、Z2的電流分別為11=10 A，12=20 A，其功率因數(shù)分別為1 cos 10.8( 10), 2

12、cos 20.6( 20)，端電壓 U=100 V， 3=1000 rad/s。(1)求電流表、功率表的讀數(shù)和電路的功率因數(shù)$若電源的額定電流為 30A，那么還能并聯(lián)多大的電阻？并聯(lián)該電阻后功率表的讀數(shù) 和電路的功率因數(shù)變?yōu)槎嗌伲咳绻乖娐返墓β室驍?shù)提高到Q0.9，需并聯(lián)多大的電容？解：潘P103例題4-7(1)設U1000 V，則(2)(18Ir)211.322302(3)C26.03F5-8圖示網絡中，已知 U1(t)=10sin(1000t+30° ) V, U2(t)=5sin(1000t 60° ) V，電容器的阻抗Zc= j10Q。試求網絡 N的入端阻抗和所吸

13、收的平均功率及功率因數(shù)。5-9電路如圖所示。試求結點A的電位和電流源供給電路的有功功率、無功功率。圖題5-8圖題5-95 8 解:5 9解：用節(jié)點電壓法5-10設負載是兩個元件的串聯(lián)組合，求負載獲得最大平均功率時其元件的參數(shù)值， 并求此最大功率。5-11為使ZL獲得最大功率，問 ZL= ?此時Pmax=?圖題5-10圖題5-115-10 解：潘 P126 題 4-115-10解：先用戴維寧定理化簡習題6正弦電路的諧振6- 1串聯(lián)諧振電路實驗中，電源電壓Us=1 V保持不變。當調節(jié)電源頻率達到諧振時，fo=1OO kHz，回路電流10=100 mA ;當電源頻率變到 fi=99 kHz時，回路電

14、流li=70.7 mA。試 求：(1)R、L和C之值；(2)回路的品質因數(shù) Q。解：6-2 R、L、C串聯(lián)電路的端電壓U 10、. 2sin(2500t15 ) V，當電容C=8門時,電路中吸收的功率為最大，且為100 W。(1) 求電感L和電路的Q值；(2) 作電路的相量圖。解：6- 3在圖示電路中，試問 C1和C2為何值才能使電源頻率為100 kHz時電流不能流過負載Rl,而在頻率為50 kHz時，流過Rl的電流最大。解：L和C1并聯(lián)諧振，L、C1和C2串聯(lián)諧振。注：潘P128題4-146- 4圖示電路中，正弦電壓 u的有效值U=200 V，電流表A3的讀數(shù)為零。求電流表 A1的讀數(shù)。圖題

15、6-3圖題6-4解：電流表 A3的讀數(shù)為零，則最右邊并聯(lián)的電感和電容發(fā)生并聯(lián)諧振，從而可求出電源的 頻率。電流表A3的讀數(shù)為零，電流表A3左邊的電路可單獨計算，從而可求出最右邊電感兩端的電壓，此電壓除以電感的阻抗就可得到電流表Ao的讀數(shù)。習題7三相交流電路7- 1已知對稱三相電路的星形負載Z=165+j84Q，端線阻抗乙=2+j1 Q,中線阻抗ZN=1+j1Q，電源線電壓 Ul=380 V。求負載的電流和線電壓，并作電路的相量圖。解：注潘P128題4-15設 Uan 220 0 V，貝U7- 2 已知對稱三相電路的線電壓Ui =380 V(電源端)，三角形負載Z=4.5+j14Q，端線阻抗乙=

16、1.5+j2Q。求線電流和負載的相電流，并作相量圖。解：三角形負載變?yōu)樾切拓撦d，參照上題求線電流，按照下式求負載的相電流7- 3圖示三相對稱電路，電源頻率為50 Hz , Z=6+j 8QO在負載端接入三相電容器組后， 使功率因數(shù)提高到 0.9,試求每相電容器的電容值。解：注潘P129題4-16化為一相計算7- 4如圖所示，正常工作時電流表的讀數(shù)是26A，電壓表的讀數(shù)是 380V，三相對稱電源供電，試求下列各情況下各相的電流：(1) 正常工作；(2) VW相負載斷路；(3) 相線V斷路。解：(1)各相的電流為 u(2)(3)7-5三相對稱感性負載接到三相對稱電源上，在兩線間接一功率表如圖所示。

17、若線電0.6,功率表讀數(shù)P=275.3 W。求線電流IAo壓Uab=380 V，負載功率因數(shù)COSo解：注潘P132題4-20 W根據(jù)負載的阻抗角和相量圖，可得Uab和Ia中間的相位差為+30 (參見教材 P311，邱關源電路)習題8動態(tài)電路本章題目采用三要素方法解題8- 4 如圖電路，原已達穩(wěn)態(tài)，t=0時，將開關S換路，試求t>0時的u(t)及i(t)。解: (a)(b)8- 5電路如圖所示，iL(0)=2 A，求 iL(t)及 u(t)，t>0解: (a)(b)8- 6 試求圖示各電路的零狀態(tài)響應UC(t)，t>0解：注潘P224題8-3105t(a) Uc(t) 9 (0 9)e Vt 00 1t(b) uc(t)12 (0 12)e V t 08- 7 圖示電路，開關 S閉合前已處于穩(wěn)態(tài)。在t=0時，S閉合，試求t >0時的UL(t)o解：8-8 圖示電路中，已知tv 0時S在“ 1”位置，電路已達穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)于t=0時刻將S扳到“ 2”位置。(1)試用三要素法求t >0時的響應