電工學(xué)復(fù)習(xí)題及參考答案

第1章直流電路習(xí)題參考答案

一、填空題：

1.任何一個(gè)完整的電路都必須有電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)3個(gè)基本部分組成.具有單一

電磁特性的電路元件稱為理想電路元件，由它們組成的電路稱為電路模型。電路的作用是

對(duì)電能進(jìn)行傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；對(duì)電信號(hào)進(jìn)行傳遞、存儲(chǔ)和處理。

2o反映實(shí)際電路器件耗能電磁特性的理想電路元件是電阻元件；反映實(shí)際電路器件儲(chǔ)存

磁場(chǎng)能量特性的理想電路元件是上正元件；反映實(shí)際電路器件儲(chǔ)存電場(chǎng)能量特性的理想電路

元件是電容元件,它們都是無源二端元件。

*

3.電路有通路、開路和短路三種工作狀態(tài).當(dāng)電路中電流小、端電壓Lf=Q時(shí)，

此種狀態(tài)稱作短路,這種情況下電源產(chǎn)生的功率全部消耗在內(nèi)阻上O

4.從耗能的觀點(diǎn)來講，電阻元件為耗能元件;電感和電容元件為儲(chǔ)能元件。

50電路圖上標(biāo)示的電流、電壓方向稱為參考方向，假定某元件是負(fù)載時(shí)，該元件兩端

的電壓和通過元件的電流方向應(yīng)為關(guān)聯(lián)參考方向.

二、判斷題：

1o理想電流源輸出恒定的電流，其輸出端電壓由內(nèi)電阻決定.（錯(cuò)）

2.電阻、電流和電壓都是電路中的基本物理量.（錯(cuò)）

3o電壓是產(chǎn)生電流的根本原因.因此電路中有電壓必有電流。（錯(cuò)）

4.絕緣體兩端的電壓無論再高，都不可能通過電流.（錯(cuò)）

三、選擇題：（每小題2分，共30分）

1O當(dāng)元件兩端電壓與通過元件的電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，即為假設(shè)該元件（A）功率；當(dāng)元件

兩端電壓與通過電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，即為假設(shè)該元件（B）功率。

A、吸收；B、發(fā)出。

2.一個(gè)輸出電壓幾乎不變的設(shè)備有載運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，是指（C）

A、負(fù)載電阻增大；B、負(fù)載電阻減??；C、電源輸出的電流增大。

30當(dāng)電流源開路時(shí)，該電流源內(nèi)部（C）

A、有電流，有功率損耗；B、無電流，無功率損耗；C、有電流，無功率損耗。

40某電阻元件的額定數(shù)據(jù)為“1KQ、2.5W”，正常使用時(shí)允許流過的最大電流為（A）

A、50mA；B、205mA;C、250mA.

四、計(jì)算題

圖1.1習(xí)題1.1的圖

解：（1）在求解電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻時(shí)，應(yīng)先將電路化簡(jiǎn)并轉(zhuǎn)化為常規(guī)的直流電路。

該電路可等效化為：

嚴(yán)卜6nfa卜

a?CZkb

12Q

10Q

口

嚴(yán)卜4a6c

a□----cnb

——E10ZQJ-----

2Q10Q

a口b

10Q

口

2Q5a

a□--------CZFb

ab

圖1.1(a)的等效變松電路

(b)先將電路圖化簡(jiǎn)，并轉(zhuǎn)化為常規(guī)直流電路。

就本題而言，仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)25Q和5Q電阻被短路，則原圖可化為:

6Q4Q

a￡ZZFcnb

6a

3Q2.4Q

a￡=]——1=^b

5.4Q

aCZI-b

圖i.i(b)的等效變?nèi)陔娐?/p>

1.2根據(jù)基爾霍夫定律，求圖1。2所示電路中的電流，和

解：本題所涉及的基本定律就是基爾霍夫電流定律?；鶢柣舴螂娏鞫蓪?duì)電路中的任意結(jié)

點(diǎn)適用，對(duì)電路中的任何封閉面也適用。本題就是KCL對(duì)封閉面的應(yīng)用.

對(duì)于節(jié)點(diǎn)a有：A+2—7=0

對(duì)封閉面有：/,+/2+2=0

解得：，=7-2=5(A)

1o3有一盞“220V60W”的電燈接到。(1)試求電燈的電阻；(2)當(dāng)接到220V電壓下工作時(shí)的

電流；(3)如果每晚用三小時(shí)，問一個(gè)月(按30天計(jì)算)用多少電？

解：由題意：

①根據(jù)R=U2/P得：

電燈電阻R=U2/P=220760=807(Q)

②根據(jù)l=U/R或P=UI得：

l=P/U=60/220=0.273(A)

③由W=PT得

W=60X60X60X3X30

二1。944X107(J)

在實(shí)際生活中，電量常以“度”為單位，即“千瓦時(shí)”。

對(duì)60W的電燈，每天使用3小時(shí)，一個(gè)月(30天)的用電量為：

W=60/1000X3X30=5.4(KWH)

1o4根據(jù)基爾霍夫定律求圖1。3圖所示電路中的電壓，、力和5。

圖1.3習(xí)題1.4的圖

解：根據(jù)基爾霍夫電壓定律，沿任意回路繞行一周，回路中各元件上電壓的代數(shù)和等于零。

則對(duì)abcka回路：

2—U2—2=0

UFO

對(duì)cdpkc回路:

—4-U1+U2-O

U尸一4(V)

對(duì)eghce回路:

-5—10+5+5=0

&二一5(V)

1.5已知電路如圖1。4所示，其中￡二15V,￡=65V,Rk5Q,將二用二10Q。試用支路電流法求R、

總和吊三個(gè)電阻上的電壓。

圖1.4習(xí)題1.5圖

解：在電路圖上標(biāo)出各支路電流的參考方向，如圖所示，選取繞行方向。應(yīng)用KCL和KVL

列方程如下

/1+/2-/3=0

+，3?3=E]

/2/?2+/3/?3=E2

代入已知數(shù)據(jù)得

/,+/2-/3=0

57)+10/3=15

10/2+10/3=65

解方程可得

/F-7/4(A),4=33/8(A),/3=19/8(A)。

三個(gè)電阻上的電壓電流方向選取一至，則三個(gè)電阻上的電壓分別為:

2x5

/閡=-4=-35/4(V)

33

—xlO

3/而8=165/4(V)

19s

—x10

〃=/3兄=8=38/4(V)

1o6試用支路電流法，求圖1.5所示電路中的電流，、心、/3、〃和Ao(只列方程不求解)

解：在電路圖上標(biāo)出各支路電流的參考方向，如圖所示，三回路均選取順時(shí)針繞行方向。應(yīng)

用KCL和KVL列方程如下

2一73=0

/2+/4-/5=0

5/,+/3R1=瑪

+，5&-，3居

-I5R3-15I4^-E2

如給定參數(shù)，代入已知，聯(lián)立方程求解即可得到各支路電流。

5c：Ia]?15a

n-l=FO——

4h____

A%h

Eib硼&k

12Q

DC

圖1.5習(xí)題1.6的圖圖1.6習(xí)題1.7圖

1.7試用支路電流法，求圖1。6電路中的電流6

解：此圖中有3支路，2節(jié)點(diǎn)，但有一支路為已知，所以只需列兩個(gè)方程即可。外回路選取順時(shí)針

繞行方向。應(yīng)用KCL和KVL列方程如下

乙+右一八=0

6人+12/3=24

/2=5(A)所以：/尸一2(A),4=3(A)

1.8應(yīng)用等效電源的變換，化簡(jiǎn)圖1.7所示的各電路。

54)

3

1o9試用電源等效變換的方法，求圖1。8所示電路中的電流/。

解：利用電源等效變換解題過程如下：

3。2A口6a2AH

2a2。

012V

今口2aH依he2A口la[]2Q0|2AniQ

^-=2.86

-+1

由分流公式可得：/=5x3(A)

1o10試計(jì)算題1.9圖中的電流/o

2a￡

D-

圖1.8習(xí)題1.9的圖圖1.9習(xí)題1.1。的圖

解：由于題目中沒有要求解題方法，所以此題可用電壓源與電流源等效變換、支路電流

法、疊加原理、戴維南定理等方法進(jìn)行求解，下面用戴維南定理求解.

(1)先計(jì)算開路電壓，并將電流源化成電壓源，如下圖.

12-6_2

=3+6=3(A)

ZZF-2+12-6X2/3=6(V)

⑵再求等效電阻依

將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。

(3)由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源，如圖。

I=----=1

4+2(A)

1.11已知電路如圖1.10所示。試應(yīng)用疊加原理計(jì)算支路電流/和電流源的電壓〃

解：(1)先計(jì)算18V電壓源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓，電路如圖所示。

18

=6

2+1(A)

U，=lx6=6(V)

(2)再計(jì)算6A電流源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓，電路如圖所示。

I"x6=2

2+1(A)

U"=6x*

+2x2=16

圖1.10習(xí)題1.11的圖

(3)兩電源同時(shí)作用的電流和電壓為電源分別作用時(shí)的疊加。

/=Z,-Zff=6-2=4(A)

。=。'+。=6+16=22(V)

1o12電路圖1.11所示，試應(yīng)用疊加原理，求電路中的電流，、4及36Q電阻消耗的電功

率P。

解：(1)先計(jì)算90V電壓源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓，電路如圖所示。

,,9090

1.=-----------=——=o

'/12x3615

6+

12+36(A)

36'4

/；=6x-------=4.5

12+36(A)

12=1.5

；=6x

12+36(A)

圖1.11習(xí)題1.12的圖

(2)再計(jì)算60V電壓源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓，電路如圖所示。

I"=6°-35

2-6x36'

12+------

6+36(A)

36

3.5x=3

6+36(A)

6

/；'=3.5x=0.5

6+36(A)

(3)兩電源同時(shí)作用的電流和電壓為電源分別作用時(shí)的疊加.

人=/；-/：=6-3=3(A)

，2=-3.5+3=-1(八)

，3=/；+/"=1.5-0.5=2(A)

(4)36Q電阻消耗的電功率為

P==22x36=144

1o13電路如圖1.8所示，試應(yīng)用戴維南定理，求圖中的電流/

解：(1)先計(jì)算開路電壓，并將12A、6。電流源化成電壓源，如下圖。

2Q2a

()12VQ12V(54V

Uoc3

由于此電路仍為復(fù)雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計(jì)算方法計(jì)算，現(xiàn)用支路電流

法進(jìn)行求解，設(shè)各支路電流及參考方向如圖所示。

由KCL和KVL得：

/I+/,+=0

37,-67,=12-12=0

6/2-4/3=12-4=8

解得：4=8/9(A),/2=4/9(A),/3=—4/3(A)

U"=4.2/3=4-2X(T)=?(V)

(2)再求等效電阻他

將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖.

3x6

Rab=(+2)2=

3+6//

(3)由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源，如圖.

20

-^-=型=2.86

47

+1

3(A)

1.14電路如圖1。12所示，試應(yīng)用戴維南定理，求圖中的電流/。

解：(1)先計(jì)算開路電壓，并將3A、6Q電流源化成電壓源，如下圖。

4al

3A6Q

O[]LUo；J

TQ居

由于此電路仍為復(fù)雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計(jì)算方法計(jì)算，現(xiàn)用支路電

流法進(jìn)行求解，設(shè)各支路電流及參考方向如圖所示.

由KCL和KVL得:

/,+/2-Z3=0

67,-4Z2=18-8=10

M+12A=8

解得：/F4/3(A),/2=-1/2(A),/3=5/6(A)

t/oc=472=4x(--)=-2(V)

(2)再求等效電阻尺b

將恒壓源除去，得電路如圖.

+

2Vi

2Q

尺b=4〃6〃12=2(Q)

(3)由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源，如圖。

-2

I=——=-0.4

2+3(A)

1o15電路如圖1。11所示，試應(yīng)用戴維南定理，求圖中的電壓兒

解：(1)先計(jì)算開路電壓，如下圖。

^-―1X16+1=-15(V)

(2)再求等效電阻尺b

將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖.

儡=1(Q)

(3)由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源，如圖.

-1515.

(A)

ZA4/=4X(-3)=-12(V)

1.16電路如圖1。11所示，如果/3=1A,試應(yīng)用戴維南定理，求圖中的電阻用.

90Vo6W()

Uoc

今106Q

+

80V()

4?[|

,,90-605

'="2=6+12=3(A)

""=909=90—6*1=80”)

⑵再求等效電阻RAB

將恒壓源除去，得電路如圖。

n6x12,

R=-----------=4

lh6+121(Q)

(3)由戴維南定理可知，有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個(gè)電壓源，如圖。

衛(wèi)二1

當(dāng)/3=1A時(shí)，則&+4

所以用=80-4=76(Q)

1.17電路如圖1。14所示，已知15歐電阻的電壓降為30V,極性如圖1.14所示。試計(jì)算

電路中??的大小和B點(diǎn)的電位。

解：設(shè)斤電阻上的電壓和電流如圖所示。

由KCL可知

h=2+5=7(A),\=\2-2—3=2(A),(A)

由KVL得，(繞行方向選順時(shí)針方向)

U—100+30+5八=0

3100-30-35=35(V)

A寧春=17.5

旺B

3A

50rI+

150；

30V□U

TR

+100VT

s

1o18試計(jì)算圖1.15中的A點(diǎn)的電位：（1）開關(guān)S打開；（2）開關(guān)S閉合。

解：（1）當(dāng)開關(guān)S打開時(shí)，將電位標(biāo)注的電路復(fù)原為一般電路，如圖（a）所示。

3kQ—LA3kQ—A

(a)12V(b)12V

由KVL得

(3+3o9+20)X/=12+12

/=0o892(mA)

?=-20/+12=—5。84(V)

(2)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，將電位標(biāo)注的電路復(fù)原為一般電路，如圖(b)所示。

由KVL得

(3。9+20)X/=12

/=0o502(mA)

〃=-20/+12=1.96(V)

第二章正弦交流電路習(xí)題參考答案

一、填空題：

10表征正弦交流電振蕩幅度的量是它的最大值；表征正弦交流電隨時(shí)間變化快慢程度

的量是角頻率3;表征正弦交流電起始位置時(shí)的量稱為它的初相。三者稱為正弦量的三要

素。

2o電阻元件上任一瞬間的電壓電流關(guān)系可表示為/7?;電感元件上任一瞬間的電壓電

1二「血c

流關(guān)系可以表示為_"L二話」電容元件上任一瞬間的電壓電流關(guān)系可以表示為'C=丁。由上述

三個(gè)關(guān)系式可得，電阻元件為即時(shí)元件:電感和電容元件為動(dòng)態(tài)元件。

30在色C串聯(lián)電路中，已知電流為5A,電阻為30Q,感抗為40Q,容抗為80Q,那么電

路的阻抗為50Q,該電路為容性電路。電路中吸收的有功功率為450W,吸收的無功功率

又為600var。

二、判斷題：

1.正弦量的三要素是指最大值、角頻率和相位。（錯(cuò)）

20電感元件的正弦交流電路中，消耗的有功功率等于零。（對(duì)）

3.因?yàn)檎伊靠梢杂孟嗔縼肀硎?，所以說相量就是正弦量。（錯(cuò)）

4.電壓三角形是相量圖，阻抗三角形也是相量圖.（錯(cuò)）

5.正弦交流電路的視在功率等于有功功率和無功功率之和。（錯(cuò)）

6.一個(gè)實(shí)際的電感線圈，在任何情況下呈現(xiàn)的電特性都是感性。（錯(cuò)）

7.串接在正弦交流電路中的功率表，測(cè)量的是交流電路的有功功率。（錯(cuò)）

8.正弦交流電路的頻率越高，阻抗越大；頻率越低，阻抗越小。（錯(cuò)）

三、選擇題：

10某正弦電壓有效值為380V,頻率為50Hz,計(jì)時(shí)始數(shù)值等于380V,其瞬時(shí)值表達(dá)式為（B）

A、?=380sin314rv；B、?=537sin（314r+45°）v.口?=380sin（314r+90°）Vo

2.一個(gè)電熱器，接在10V的直流電源上，產(chǎn)生的功率為Po把它改接在正弦交流電源上,

使其產(chǎn)生的功率為夕2,則正弦交流電源電壓的最大值為（D）

A、7.07V；B、5V；C、14V;D、10Vo

3O提高供電電路的功率因數(shù)，下列說法正確的是（D）

A、減少了用電設(shè)備中無用的無功功率；B、減少了用電設(shè)備的有功功率，提高了電源設(shè)備的

容量；C、可以節(jié)省電能；D、可提高電源設(shè)備的利用率并減小輸電線路中的功率損耗。

4.已知i|=10sin（314，+90°）Aj2=10sin（628/+30°）A,則（c）

A、/；超前。60°;B、/；滯后/260°;C、相位差無法判斷。

5O電容元件的正弦交流電路中，電壓有效值不變，頻率增大時(shí)，電路中電流將（A）

A、增大；B、減??；C、不變.

6.在位.串聯(lián)電路中，“二16V,4=12V,則總電壓為（B）

A、28V；B、20V；C、2V。

7。色C串聯(lián)電路在％時(shí)發(fā)生諧振，當(dāng)頻率增加到2%時(shí)，電路性質(zhì)呈（B）

A、電阻性；B、電感性；C、電容性。

8o正弦交流電路的視在功率是表征該電路的（A）

A、電壓有效值與電流有效值乘積；B、平均功率；C、瞬時(shí)功率最大值.

四、計(jì)算題

2o1把下列正弦量的時(shí)間函數(shù)用相量表示：

（1）"=10上sin314七伏（2）/=-5sin（314t-60?）安

解：（1）0=10/0。（V）（2）乙二一5/—60。=5/180。-60。=5/120。（A）

2o2已知工頻正弦電壓以的最大值為311V,初相位為-60°,其有效值為多少？寫出其瞬時(shí)

值表達(dá)式；當(dāng)戶0。0025S時(shí)，服的值為多少？

角簞?Uabm=Uab

,-~rrUabm=~r=X311=220

???有效值J2J2(V)

瞬時(shí)值表達(dá)式為〃—=3Usin(314f—60°)(v)

U昉=311xsinl100^x0.0025-=311sin(--^71-)=-80.5

當(dāng)t=0。0025S時(shí),12(V)

2o3用下列各式表示/?C串聯(lián)電路中的電壓、電流，哪些是對(duì)的，哪些是錯(cuò)的？

UUuu

Zz

(1)/-ll⑵I=R+Xc(3)/=R-jcoC(4)/-ll

UU

(7)

(5)〃孫〃(6)U-UR+UC(8)i-j(oc

z—《

解：在R、C串聯(lián)電路中,總阻抗

而|z|=ylR2+Xc

z氏="U=-jIXc

2

U=UR+UC=UR+UC

所以（1）、（2）、（3）、（5）、（7）、（8）均是錯(cuò)的，（4）、（6）是對(duì)的。

2O4圖2。1中，〃二40V,〃=30V,/=10sin314tA,則〃為多少？并寫出其瞬時(shí)值表達(dá)式。

解：由電路圖可知，電壓為與電流/同方向，而電壓/超前電流/90°,所以

U=則+U；=A/302+402=50（V）

U,3

(p=arctan—1=arctan—=36.9°

?.?電壓”超前電流/的電度角54

AM=5()72sin(31.4/+36.9°)(v)

2o5圖2。2所示電路中，已知w=100sin(314i+309)伏，/=22O36sin(314Z+19.7e)安,

/2=10sin(314什83.13。)安，試求：/；、Z、Z并說明Z、Z的性質(zhì)，繪出相量圖。

解：由題知，乙=22.36g(A)"0/83.13。(A)=100/302(v)

所以"=2。/—6.87。(A)

即4=20sin(314z-6.87°)(A)

100/30°

50/38.67°

Z,兀

27-8.67°(Q)

Z2L

(Q)

為感性負(fù)載，Z2為容性負(fù)載.

2.6圖2.3所示電路中，%=%=用并已知電流表A的讀數(shù)為3A,試問A?和A3的讀數(shù)為多少？

解：由圖可以看出，電容與電感并聯(lián)連接，由于電容電流落后兩端電壓90°,而電感電流超前

兩端電壓90°,因?yàn)椋?尢，所以通過電容的電流與通過電感的電流大小相等，方向相反，故而電流

表A2的讀數(shù)為OAo

由上分析可知，電壓u的有效值為3R,故電感兩端電壓亦為3R。因?yàn)閄ER,所以電流表A3

的讀數(shù)為3Ao

2.7有一/?、L、C串聯(lián)的交流電路，已知廬尢％H0Q,/nA,試求電壓〃、服〃、〃和電路

總阻抗團(tuán)。

解：UR=/?/=10x1=10（V）

ULI/X/]/=10x1=10（V）

Uc=\~jX（\l=10x1=10（V）

Z=R+/XL-/XC=H=10（Q）

U=|Z|/=10xl=10（V）

2o8電路如圖2。4所示，已知3=2rad/s,求電路的總阻抗1°。

解:*/(ji)=2rad/s

1

Xc-前2

XL=(OL=2(Q)(Q)

Z.=2+JXL+2//(-/Xc)=2+2/+二^-=2+2j+=空上@-=3+j

'2-/2(2-J2)(2+J2)(Q)

十+

oc=F

圖2.6習(xí)題2.10的圖

2.9電路如圖2.5所示，已知e20Q,/.-10/OgA,%=10Q,3的有效值為200V,求不。

解：由題意可知：

200/90°

4x

U2=Ri2=200竺(V)~JcXc⑷

L.="+in=迎婆+1。饗

Xc（A）

UL=jXLxiL=J10X(200絲+10/02)=2000^^+100/900

xcxc(V)

2000/180°_2000刀

5=3+3+100/90。+200/0°200+0G

X。Xc(V)

又因"=200

(200—9)2+100222

200=即200-=±7200-100

故有X。

2000

絲上=200土173.22000

X。

Xc200±173.2

則得：Xc=5o36(Q),或Xc=74.6(Q)

2.10圖2。6所示電路中,g0sin314W,后=2Q,尼=1Q"=637mH,3637RF,求電流/；,

。和電壓Uc。

解：3=314rad/s

X]=a)L=314x637=200(Q)

11

X「=----=-----------------5（Q）

3c314x637x10-6

@+1000-/5

-J-5.13

4R+jX-jX1+J195

2Lc(Q)

Z=R|+4=2-/5.13(Q)

%10/Q2

=1.816/68.7°

”"-Z-2-J5.13