电工与电子技术课后习题答案.docx
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电工与电子技术课后习题答案
2-2试用电压源与电流源等效变换的方法计算题图2・2中3Q电阻中的电流I。
6A
40|2Q-k20\\
、40
）
—11—
II
13Q[
bc
f
5O
I
解题图12（。
解题图12（b）
|]4Q40
UJ
（严20乂
）4°[
3n[J
d
I
解题图12（c）
I
解题图12（e）
解题图12（f）
□<7
C）?
v
5Q
CZI-1
3q[J
解题图12（h）
解题图12（g）
|I
Gj2nhsoh
1A
I
解：
根据题目的要求，应用两种电源的等效变换法，将题图2・2所示电路按照解题图12所示的变换顺序，最后化简为解题图12（j）所示的电路，电流I为
2
1=——=0.2A
2+8
注意：
（1）一般情况下，与理想电流源串联的电阻可视为短路、而与理想电压源并联的电阻可视为开路。
故题图2-2所示电路最左边支路中的2Q电阻可视为0；
（2）在变换过程中，一定要保留待求电流I的支路不被变换掉：
（3）根据电路的结构，应按照a-b、c-d、e-f的顺序化简，比较合理。
2-3计算题图2・3中1Q电阻上的电压Uabo
a0.2Q
6Q
0.60
a92P
4Q
+
15V
+
15V
Jin（52V
510
解题图13Q）
解题图13（c）
解题图13（b）
□—
0.18Q
2.8V
IQ
解题图13（e）
解：
该题采用两种电源的等效变换法解题比较简便。
按照解题图13的顺序化简，将题图2・3所示的电路最后化简为解题图13（e）所示的电路，根据电阻串联电路分压公式计算电压Uxb为
ab
2.8
0.18+1
=2・37V
2-5应用支路电流法计算题图2-5所示电路中的各支路电流。
70V
10Q
-CZh
10Q
解：
首先对于题图2・5所示电路的三条支路电流分别确定参考方向，如解题图15所示。
然后应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律定律列出下列三个方程：
fl1+I2-I3=O
<70=101]+613+101]=201]+6I3
45=2I:
+6I3+3I2=5I,+6I3
解之，得
I】=2A
I2=5A
I?
=3A
0.40
o.sQijr
（）12oK）M6V
2-6应用支路电流法计算题图2-6所示电路中的各支路电流。
rr^-T-
O120V▼（）116V
10A
击h0啣0.8GT啣0.4C丫
解题图16
b
解：
如题图2・6所示，电路中的四条支路均为并联，其中一条支路电流为己知，根据支路电流法可知，只需列出三个独立方程即可求解。
为看图方便，将电路中4Q电阻支路改画到解题图16所示的地方，应用基尔霍夫电流定律对结点a列出一个电流方程，再应用基尔霍夫电压定律对电路左边回路和中间回路列出两个电压方程，即
11-1+12+10=0-120=0.8^+41
116=0.41,+41
■■
解之，得
I】=9・38A
I2=8.75A
1=28.13A
2-8电路如题图2・8所示，试用结点电压法计算图中电阻Rl两端电压U,并计算理想电流源的功率。
7|4A[J4Q
Rl
8Q
解：
由于计算负载电阻Rl的电压U,与理想电流源串联的4Q电阻和与理想电压源并联的8Q电阻的存在与否无关，因此，这两个电阻的作用可被忽略，如解题图17所示，那么
16
U=-一=12.8V
—+—+-
448
然而，在计算理想电流源的功率时，理想电流源两端的电压值是由与之并联的外电路所确定，因此,与理想电流源串联的4Q电阻的作用就不能被忽略。
此时，必须根据题图2-8所示电路解题才正确，理想电流源两端的电压应用电路最外围大回路计算比较方便，其功率为
Pi=4x（4x4+12.8）=4x2&8
=115.2W
2-9应用叠加定理计算题图2・9所示电路中1Q电阻支路的电流I。
解：
根据叠加定理知，题图2・9电路中的电流I可以看成是由解题图18（a）和（b）所示两个电路的电流I’和r叠加起来的。
列电流方程前，先对上面三幅电路图设定电流的参考方向，如图所示，那么
i=r-r
依据解题图18（a）、（b）所示电路，分别求解出I'和I"为
4r=——X1O=8A
1+4
r=—=2a
1+4
于是
I=I，—I"=8—2=6A
2-10应用叠加定理计算题图2-10所示电路中的电流I。
10。
5Q
I—czzi-
+
（）30V
10Q
]90vO=C）30Vt
10Q5G10Q_1i_I
r
10Q
10Q
5Q
10Q
~Ii~
pi_M
~Ii~
+
10Q
10Q
90V（
on
J
（b）
解：
根据叠加定理知
i=r-r
依据解题图19（a）,应用分流公式可得
3010
x
10+[10//（5+10//10）]10+（5+107/10）
=1A
3010
一x一
1520
依据解题图19（b）,应用分流公式町得
9010
x
10+[10〃5+（10//10）]10+（5+10〃10）
=6xI=3A
9010
=——x一
1520
于是
i=r_r=i_3=-2A
2-11应用叠加定理计算题图2J1所示电路中的电流I。
r=x—
6//6+6//62
181
=—x—
62
=1・5A
”181
6//6+6//62
=1.5A
由此可得
I=r+I”=1.5+1.5=3A
2-12电路如题图2J2所示，分别用戴维宁定理和诺顿定理计算24Q电阻中的电流I。
24Q
8Q
QRo
24C
b
解题图21
解：
应用戴维宁定理，题图2-12所示的电路可化为解题图21（e）所示的等效电路。
等效电源的电动势E町由解题图21（a）.（b）和（c）所示的电路，利用叠加定理求得
E=U°=U；+U；
依据解题图21（b）,可求得U；
U；=32+Ue=32V
再依据解题图21（c）,可求得U；
U；=Ucb=-2x8=-16V,于是
E=U0=U；+U；=32-16=16V
等效电源的内阻（即有源二端网络的除源内阻）Ro可由解题图21（d）所示的电路求得。
对于a、b两端而言，两个16Q的电阻已被短接，只剩8Q电阻作用，因此
R0=8Q,最后依据解题图21（e）求出
解题图22
应用诺顿定理，题图2-12所示的电路可化为解题图22（e）所示的等效电路。
等效电源的电流Is可由解题图22（a）、（b）和（c）所示的电路利用叠加定理求得
32
I：
=—=4A
s8
依据解题图22（c）所示的电路，由于8Q被短接，2A电流全部流过短路线ab,因此
I；=2A
于是
Is=K_I：
=4-2=2A
等效电源的内阻Ro可依据解题图（d）求得
Ro=80
最后依据解题图22（e）所示电路，应用分流公式求出电流I,即
Ro
1=——丄=x2=0.5A
R°+2478+24
结果检验，根据一个电源的两种电路模型相互间是等效的，由于
F1«
E=R0I3=8x2=16V和13=—=—=2A
R08
所以计算结果正确。
2-13应用戴维宁定理计算题图2・13所示电路中4Q电阻中的电流I。
解：
应用戴维宁定理，题图2J3所示的电路可化为解题图22（c）所示的等效电路。
等效电源的电动势E依据解题图22（a）所示的电路求得
E=U°=5+5=-16-24=-4（^
等效电源的内阻Ro依据解题图22（b）所示电路求得
Ro=Rab=8+6//12=12Q
40
（c）
于是
土亠75A
R0+412+4
2-14应用戴维宁定理计算题图2-14所示电路中6Q电阻两端的电压Uo
解：
应用戴维宁定理，题图2J4所示的电路可化为解题图23（c）所示的等效电路。
等效电源的电动势E依据解题图23（a）所示的电路求得
E=U0=4x10+20=60V
等效电源的内阻Ro依据解题图23（b）所示的电路求得汀
nR一
R。
叽"。
V6』U
于是Of|■
_b
66
U=E=——x60=36V（c）
R0+64+6
2-15在题图2・15中，己知1=1A,应用戴维宁定理求电阻R。
（c）
解：
应用戴维宁定理，题图2J5所示的电路可化为解题图24（c）所示的等效电路。
因此
I=
R°+R
根据题目的要求，可将上式改写成
I
依据解题图24（町所示的电路，可求得等效电源的电动势E为
E=U0=Va一乂=10+4x10-10=4OV
依据解题图24（b）所示的电路，可求得等效电源的内阻Ro为
R0=10Q
于是
40—10x1
1
=300
2-16应用戴维宁定理计算题图2・16所示电路中的电流I。
150\（）
IhlOQC了riOQT4Q—II—1~~——
20V
10Q
—II—
►
I
002-16
120V
120V
解题图25Q）
（C）
解：
应用戴维宁定理，题图2J6所示的电路可化为解题图25（c）所示的等效电路。
等效电源的电动势E依据解题图25（a）所示的电路求得
E=U0=20-150+120=-10V
等效电源的内阻Ro依据解题图25（b）所示的电路求得，由于a、b间电阻全被短路，因此
R°=0
于是
E
-10
IRo+10
==_1A
0+10
2-17电路如题图2J7所示，应用戴维宁定理计算图中电流L
30
b
（b）
解：
应用戴维宁定理，题图2-17所示的电路可化为解题图26（c）所示的电路。
等效电源的电动势E依据解题图26（町所示的电路求得
E=U0=3x5-3x2=9V
等效电源的内阻Ro依据解题图26（b）所示的电路求得，由于求解a、b间无源二端网络的等效电阻时两理想电流源开路，因此
于是
r°=3+3=6G
R0+6
_2_=2=o.75A
6+64
2-18用戴维宁定理和诺顿定理分别计算题图2-18所示桥式电路中9Q电阻上的电流L
00027（a）
解：
应用戴维宁定理，题图2」8所示的电路可化为解题图27（c）所示的电路。
等效电源的电动势E依据解题图27（町所示的电路求得
E=U°=10-4x2=2V
等效电源的内阻Ro依据解题图27（b）所示的电路求得，由于
求解a、b间无源二端网络的等效电阻时理想电流源开路、理想电压源短路（将6Q和4Q电阻短接），因此
R0=4Q,于是
E2
1==——=0.154A
R0+94+9
（c）
应用诺顿定理，题图2・18所示的电路可化为解题图28（e）所示的等效电路。
等效电源的电流Is可由解题图28（a）.（b）和（c）所示的电路利用叠加定理求得
I=1?
_II=__2=2・5_2=0・5A
sss4
等效电源的内阻Ro依据解题图28（d）所示的电路求得
Ro=40
于是,利用分流公式
1=R°x0.5=0.154A
R0+9“4+9
3-4某电路的电流如题图3-4所示，已知L=8VIsin（M+30。
）A,心"Vising+60。
）A,求电流k的有
效值。
解：
根据基尔霍夫电流定律及图可知：
人=・+?
；。
又j』；的有效值相量分别为人=8/30。
工=4/60。
题图3-4
则
/1=/2+/3=8/30。
+4/60。
=8cos30°+4cos60°+<7（8sin30°+4sm60°）=8.94-J7.5
/.=Vs.92+7.52=8x—+4x-4-j8x-+4x—=11.64
12222
\/
3-5在题图3-5所示的各电路中，每一支条路中的电量为同频率的正弦量，图中已标的数值为正弦量的有效值，试求电流表A。
或电压表Vo的值数（即有效值）。
xL=0,则电感上电压为0。
解：
•••接直流电源时,
•••R上电压为20V,
红20/2
当接交流电源时，Xl=cdL,贝ij：
Z=R+jXL
|Z|=J用+X；XL=>JZ2-R2
此时囚=匕=空25/2
11Z0.8
・・・XL=>/252-202=V225=15X2
15
w
2x3.14x1000_2AmH
3-6将一个电感线圈接到20V直流电源时，通过的电流为1A,将此线圈改接于1000Hz,20V的交流电源时，电流为0.8A,求线圈的电阻/?
和电感厶
接于220V、
=200/2
解：
.••线圈串联连接
・•・电流相同
又T功率、电压额定己知
电炉电阻为:
串联后总电阻为：
/?
=尺+忌=10+4=14/2
总阻抗为：
Z=R+jX
v/|Z|=220
220
/.|Z|=—=22/2由阻抗三角形有
2-/?
2=V222-142=17/2
（//=ZXz=10x17=170/2
3-7己知电阻炉的额定电压为100V,功率为1000W,串联一个电阻值为4。
的线圈后,50Hz的交流电源上。
试求线圈感抗Xl，电流/和线圈电压S。
解：
当f=50Hz时，因为并联，所以电压相同
X,=血厶=100x3.14x318xl0・'=100/2
X=]=!
=]=]00Q
£_6X7_100x3.14x3.ISxIOxIO-6_W2'…
当/=100比时，R二100OXL=2^xl00x318xW3=2x314x318x10
X=—==—=0.5X102Q=50X2
ccoC2^x100x31.8x10^2x107
Rloo
/=——=0・〉4
•200
•5x1050
3-9在图3-9所示电路中，A=10,Z2=10V2A,U=200V,R=5O,R、=Xc，试求/、Xc、Xl和心。
解：
设UL=UJ_#因为心心与X,并联，念仝和
则人=人/—90。
又R2=Xc
・・・人=人/45。
作相量图可知
.-./=/1+/2=^702=10/024
题图3-9
人=104
"=/r=10x5=50V
（?
=50/0¥
:
.50+Ur=200
=500-50=1507
=7.5>/2
R2=Xc=7.5/2
・•・U=Uf+U1=（5O+Ul）=U0
3-10某口光灯管与镇流器串联后接到交流电压上，可等效为R、L串联的电路。
已知灯管的等效电阻Ri=200Q,镇流器的电阻和电感分别为R：
=15Q和L=2H,电源电压为t/=220V,频率/■为50H乙试求电路中的电流I。
、灯管电压以及镇流器两端电压的有效值。
解：
因为串联，则电路阻抗：
为：
Z=R[+R2+jXL=200+15+jXL
XL=2龙九=100^x2=200如
/.|Z|=（215'+（200龙）‘=664/2
有效值灯管电压为:
匕=人•尽=0.33x200=66U
镇流器电阻为：
Z2=R2+jX
|Z2|=Jr；+X；=a/152+（200^）2=628.5/2
U2=Z0|Z2|=0.33x628.5=207V
3-11有RC串联电路，电源电压为“，两个元件上的电压分别为"r和心已知串联后的阻抗为1000Q,频率为50Hz,并设电源电压"与电容必之间的相位差为30。
，试求R和C,并指出"c与"的相位关系（即超前还是滞后）。
解：
•・•串联，.••设2=7/02则（pc=-90°
则又・・・仇一段=30。
（pu=30。
+0=30°-90°=-60°,即“c滞后u作相量图：
所以阻抗三角形与电压三角形的相似关系：
0=（pit—（p.=-60°-0°=-60°
/./?
=|Z|-cos60°=500r?
Xc=Zsm60°=500>/3/2
则宀―67"
3-12在题图3T2所示的移相电路中，己知电压t/i=100mV,戶1000Hz,血超前6（r时，求电阻/?
和电容s的值。
解：
•••串联，
C=0・01pF,当小的相位比
•••设：
0=0°
C
■If
・•・久=一60。
题图3-12
/?
=|Z|cos60°
Xc=zsin60°
sm60°
・cos60°=ctan60°=
2兀fC
2x3.14x1000x0.01x10-^血"°
2x3.14x0.01xW36taU60_92K
U：
i=IR=Ucos60°=
/?
=50mV
3-13在题图3・13中，已知"的频率尸1000Hz,R=1000Q°若要使"c的相位滞后"的相位45。
，求C的值。
解：
在串联电路中设：
0=0°,则
（Pltc=-90°又乞-％=45。
-90。
=-45。
即：
（p7=（pi（-（p.=-45°-0°=-45°
Xc=|Z|sm45°=R=R=R=1000/2题图3-13
c11cos45°cos45°
\z\=—^—
IIcos45°
・・・C=一i一=i=J_xKT5=0.318//F
2x3.14x1000x10002龙
3-14在题图3J4中，已知正弦电压的频率戶50Hz,L=0.05H,若要使开关S闭合或断开时，电流表的读数不变，求C的数值。
解：
•••并联：
设（pit=0°
uu
・・・S闭合前：
/=人+仁=/〃一90。
+人/0。
=—/・——+-
X乙R
S闭合后：
i'=ii+・+人=人/一90。
+。
/90。
+人/0。
•••有效值相等：
（电表读数为有效）
3
r
+
（u
u}
xj
即:
J__1_
%7_
=405“尸
1_1
兀f27rfL龙‘2/2x0.05
3-15已知题图3・15的正弦交流电路中，U=10V,戶50Hz,Xl=50Q,当S闭合前后电流不变时，求C和电流/各是多少？
解：
设=0°
・u
当S断开时：
/=ZC=//9O2=J—-X。
•・UU
当S闭合时：
I=Ic+1{=J^-+—/-^>ZIA
题图3-15
s闭合时有•效值为:
（UU・）sm冷
当S闭合前后Ao相等，即有效值相等
cos©
则:
u_y
cos（p：
\+sill%）—2•sin0z=o
爭丄sm^=l
Ac
X。
=2|ZJsm冷=2=2X2龙.亿=亠coC
••C=2coXL=2x50x2^x8=2龙X,=2x2/50x8=1叫尸
/=£=^=0-6254
3-16在题图3J6所示电路中，己知R=1Q,Z严j20O,Zi=30+j40Q,7=10/30°A，求人，I2和
Z\
Z]+Z2
Z=Z]+
题图3-16
20/-90°
/1=1°—30+j（40-20）30+J20
200/-60。
2些攣=56/-93.7。
36/33.7
…竺器36/33.70
型型1=13.9/49.3。
=10/20o.fl+50/53°-20^^
36/33,7°丿
我叫+呼氓
=10/30°（l+27.8cos70.7-/sm70,7）=10/30^（10.2-726.2）=10/30°2&1/一6&7。
=2817-38,7°
3-17在图题3・17电路中，己知/?
=Xc=10G,U=220V,乙=必“试求在〃和/同相位时，XL
的值及〃。
表达式。
100/-90°
=JXL+第/-90。
+45。
=jXL+5-J5
当“/同相位时有：
jXL-jS=0
题图3-17
・・・Xz=5/2
・・・・z、220UC=U-UL=220/02-l（jXj=220型-—•5/90。
=220-44x5/90。
=220-J220=22072/-45°
7芈/-45。
或：
Uc=U•说=22。
竺—=22"疋垄=22亜a
3-18有一RLC串联的正弦交流电路，已知1〃=220型，/?
=10Q,XL=8/2,XC=4X2,试求
电路总电流有功功P,无功功率0和存在功率S。
220/0°
解：
•••Z=/?
+y（XL-Xc）=10+/4=10,8/21,8°/2/=—=亠=20.4/-21.8%
Z10.8/21.8°
P=Wcos°=厂R=220x20.4xcos21・8。
=4161W0=Wsin0=220X20.4sin21.8。
=1667Var
S=y]P2+Q2=UI=220x20.4=4488V64
3-19电路如图3-19所示，已知电路有功功率P=60W,电源电压U=220/02,功率因素cos^=0.8,Xr=50/2，试求电流人电阻/?
及Xl。
解：
•.•已知/l=cos0=O.8,由有功功率知:
Ucos©
60
220x0.8
=0.344
IJ
题图3-19
P=U1cos（p
匕=Ucos0=220X0.8=176V
Ux=Usin0=220xsm36.8°=220x0.6=132
Up
132
X—X：
I
--388/2
034
Xz=X+Xr=388+50=438/2
3-20有一口光灯电路如题图3-20报示，已知灯管功率为30W,工作时呈电阻特性;镇流器功率为4W,
与灯管串接于电源电压为220V,频率戶50Hz的电路中，
（1）灯管的等效电阻&、镇流器的电阻R和电感厶；
（2）电路的总功
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