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7.线路上负载并联的越多,其等效电阻越小,因此取用的电流也越少。
(错)
8.负载上获得最大功率时,电源的利用率最高。
9.电路中两点的电位都很高,这两点间的电压也一定很大。
10.可以把1.5V和6V的两个电源相串联后作为7.5V电源使用。
三、选择题:
(每小题2分,共20分)
1.当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时,假设该元件(A)功率;
当元件两端电压与通过元件的电流取非关联参考方向时,假设该元件(B)功率。
A.吸收B.发出
2.一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指(C)
A.负载电阻增大B.负载电阻减小C.电源输出的电流增大
3.电流源开路时,该电流源内部(C)
A.有电流,有功率损耗B.无电流,无功率损耗C.有电流,无功率损耗
4.某电阻元件的额定数据为“1kΩ、2.5W”。
正常使用时允许通过的最大电流为(A)。
A.50mAB.2.5mAC.250mA
5.有“220V、100W”和“220V、250W”白炽灯两盏,串联后接入220V交流电源,其亮度情况是(B)。
A.100W灯泡最亮B.25W灯泡最亮C.两只灯泡一样亮
6.已知电路中A点的对地电位是65V,B点的对地电位是35V,则UBA=(B)。
A.100VB.-30VC.30V
7.图1-37中安培表内阻极低,伏特表内阻极高,电池内阻不计,如果伏特表被短接,则(C)。
A.灯A将被烧毁B.灯D特别亮C、安培表被烧
8.图1-37中如果安培表被短接,则(C)。
A.电灯不亮B.电灯将被烧C.不发生任何事故
9.如果图1-37所示电路中电灯丝被烧断,则(B)。
A.安培表读数不变,伏特表读数为零
B.伏特表读数不变,安培表读数为零
C.安培表主伏特表和读数都不变
10.如果图1-37电路中伏特表内部线圈烧断,则(D).
A.安培表被烧B.电灯不亮C.电灯特别亮D.以上情况都不发生
四、简述题:
(每小题3分,共24分)
1.将一个内阻为0.5Ω,量程为1A的安培表误认为成伏特表,接到电压源为10V,内阻为0.5Ω的电源上,试问此时安培表中通过的电流有多大?
会发生什么情况?
你能说说使用安培表应注意哪些问题吗?
答:
安培表中通过的电流为:
10÷
(0.5+0.5)=10A是其额定电流的10倍,安培表会因过流而烧毁。
使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中。
2.在四盏灯泡串联的电路中,除2号灯不亮外,其他3盏灯都亮。
当把2号灯从灯座上取下后,剩下3盏灯仍亮,电路中出现了什么故障?
为什么?
2号灯出现了短路情况。
被短路的灯不起作用不会亮,取下后也不会影响其他灯。
3.如何理解电路的激励和响应?
当电感元件和电容元件向外释放能量时,能否将它们看作是电路激励?
电路中的激励是向电路提供能量的独立电压源和电流源,是产生电压、电流的原因,响应是在激励下产生的电压、电流。
当电感元件和电容元件向外释放能量时,可以看作是电路激励。
4.两个数值不同的电压源能否并联后“合成”一个向外供电的电压源?
两个数值不同的电流源能否串联后“合成”一个向外电路供电的电流源?
两个数值不同的电压源是不能并联合成一个电源向外供电的,因为这样连接在它们内部将引起环流而造成损失;
两个数值不同的电流源也不能串联后合成一个电源向外供电,因为,把它们串联时将造成小电流电源的过流现象。
5.何谓二端网络?
有源二端网络?
无源二端网络?
对有源二端网络除源时应遵循什么原则?
对外只有两个引出端钮的电路为二端网络。
二端网络内部含有独立源时称为有源二端网络,如果不含电源时称为无源二端网络。
有源二端网络除源时应遵循的原则:
电压源短路处理,保留内阻;
电流源开路处理。
6.什么叫一度电?
一度电有多大作用?
一个千瓦小时称作一度电。
100瓦的电灯在额定电压下使用10小时耗电一度;
1000瓦的电动机在额定电压下使用1小时耗电一度;
25瓦的电灯使用40小时耗电一度。
7.如何测量某元件两端电压?
如何测量某支路电流?
测量某元件两端电压时,应把电压表并联在待测元件两端;
测量某支路电流时,应将电流表串接在待测支路中。
8.直流电路是否都是线性电路?
线性电路的概念应如何正确表述?
直流电路并不都是线性电路,例如直流情况下的二极管电路。
线性电路的概念:
电路中各元件均为线性元件(线性元件的特性曲线均为直线),即元件上的电压、电流受欧姆定律的约束,且满足叠加原理的电路称为线性电路。
五、分析计算题:
(共26分)
1.在图1-38所示电路中,已知电流I=10mA,I1=6mA,R1=3kΩ,R2=1kΩ,R3=2kΩ。
求电流表A4和A5的读数是多少?
(8分)
解:
对a点列KCL方程:
I2=I-I1=10-6=4mA
对左回路列KVL方程可得:
I3=(I2R2-I1R1)/R3=-14/2=-7mA
对b点列KCL方程:
I4=I1-I3=6-(-7)=13mA
对c点列KCL方程:
I5=-I2-I3=-4+7=3mA
2.在图1-39所示电路中,有几条支路和节点?
Uab和I各等于多少?
电路中有3条支路2个节点,由于ab支路上无电流,所以Uab=0,I=0。
3.分别用叠加定理和戴维南定理求解图1-40所示电路中的电流I3,设US1=30V,US2=40V,R1=4Ω,R2=5Ω,R3=2Ω,(10分)
用叠加定理求解:
当US1单独作用时,
US2单独作用时,
则I3=I3’+I3”=3.94+4.21≈8.15A
用戴维南定理求解:
将待求支路断开,求有源二端网络的开路电压和无源输入电阻
即:
UOC=US2-IR2=40-[(40-30)/(4+5)]*5≈34.41VR0=R1//R2=4//5≈2.22Ω
将待求支路在断开处接上,应用全电路欧姆定律:
I3=UOC/(Ro+R3)=34.41/4.22≈8.15A
第2章检测题(共100分,120分钟)
1.正弦交流电的三要素是最大值、角频率和初相。
有效值可用来确切反映交流电的作功能力,其值等于与交流电热效应相同的直流电的数值。
2.已知正弦交流电压
,则它的最大值是380
V,有效值是380V,频率为50Hz,周期是0.02s,角频率是314rad/s,相位为314t-60°
,初相是60度,合π/3弧度。
3.实际电气设备大多为感性设备,功率因数往往较低。
若要提高感性电路的功率因数,常采用人工补偿法进行调整,即在感性线路(或设备)两端并联适当电容。
4.电阻元件正弦电路的复阻抗是R;
电感元件正弦电路的复阻抗是jXL;
电容元件正弦电路的复阻抗是-jXC;
多参数串联电路的复阻抗是R+j(XL-XC)。
5.串联各元件上电流相同,因此画串联电路相量图时,通常选择电流作为参考相量;
并联各元件上电压相同,所以画并联电路相量图时,一般选择电压作为参考相量。
6.电阻元件上的伏安关系瞬时值表达式为i=u/R,因之称其为即时元件;
电感元件上伏安关系瞬时值表达式为
,电容元件上伏安关系瞬时值表达式为
,因此把它们称之为动态元件。
7.能量转换过程不可逆的电路功率常称为有功功率;
能量转换过程可逆的电路功率叫做无功功率;
这两部分功率的总和称为视在功率。
8.电网的功率因数越高,电源的利用率就越充分,无功功率就越小。
9.只有电阻和电感元件相串联的电路,电路性质呈感性;
只有电阻和电容元件相串联的电路,电路性质呈容性。
10.当RLC串联电路发生谐振时,电路中阻抗最小且等于电阻R;
电路中电压一定时电流最大,且与电路总电压同相。
1.正弦量的三要素是指其最大值、角频率和相位。
(错)
2.正弦量可以用相量表示,因此可以说,相量等于正弦量。
3.正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和。
4.电压三角形、阻抗三角形和功率三角形都是相量图。
5.功率表应串接在正弦交流电路中,用来测量电路的视在功率。
6.正弦交流电路的频率越高,阻抗就越大;
频率越低,阻抗越小。
7.单一电感元件的正弦交流电路中,消耗的有功功率比较小。
8.阻抗由容性变为感性的过程中,必然经过谐振点。
(对)
9.在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数。
10.电抗和电阻由于概念相同,所以它们的单位也相同。
(错)
1.已知工频正弦电压有效值和初始值均为380V,则该电压的瞬时值表达式为(B)
A.
B.
C.
V
2.一个电热器,接在10V的直流电源上,产生的功率为P。
若把它改接在正弦交流电源上,使其产生的功率为P/2,则正弦交流电源电压的最大值为(A)
A.7.07VB.5VC.14VD.10V
3.提高供电线路的功率因数,下列说法正确的是(D)
A.减少了用电设备中无用的无功功率
B.可以节省电能
C.减少了用电设备的有功功率,提高了电源设备的容量
D.可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗
4.已知
A,
)A,则(C)
A.i1超前i260°
B.i1滞后i260°
C.相位差无法判断
5.纯电容正弦交流电路中,电压有效值不变,当频率增大时,电路中电流将(A)
A.增大B.减小C.不变
6.在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为(B)
A.28VB.20VC.2V
7.RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到2f0时,电路性质呈(B)
A.电阻性B.电感性C.电容性
8.串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的(A)
A.电路中总电压有效值与电流有效值的乘积
B.平均功率C.瞬时功率最大值
9.实验室中的功率表,是用来测量电路中的(A)。
A.有功功率B.无功功率C.视在功率D.瞬时功率
10.其大小与频率无关的是(A)说明:
书中印刷时少了这题
A.电阻元件的电阻值B.电感元件的感抗值C.电容元件的容抗值
(每小题3分,共12分)
1.有“110V、100W”和“110V、40W”两盏白炽灯,能否将它们串联后接在220伏的工频交流电源上使用?
不能。
因为把它们串联后接在220V的交流电源上时,由于瓦数大的灯丝电阻小,瓦数小的灯丝电阻大,因此瓦数小的分压多,由于过电压易烧;
瓦数大的分压少,由于低于额定电压不能正常工作。
2.试述提高功率因数的意义和方法?
提高功率因数的意义是:
一是提高供电设备的利用率,二是可以减少线路上的功率损失。
方法有自然补偿法和人工补偿法两种:
自然补偿法就是避免感性设备的空载和尽量减少其轻载;
人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容(欠补偿)。
3.某电容器额定耐压值为450伏,能否把它接在交流380伏的电源上使用?
耐压值为450V的电容器,接于交流380V的电源上使用时,其最大值等于537V,即超过了电容器的耐压值,因此会被击穿而损坏,所以不能接在380V的电源上使用。
4.一位同学在做日光灯电路实验时,用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电压,实测路端电压为220V,灯管两端电压U1=110V,镇流器两端电压U2=178V。
即总电压既不等于两分电压之和,又不符合U2=U12+U22,此实验结果如何解释?
因为日光灯管可以作为纯电阻元件,而镇流器只能看作是RL的串联组合,它们的端电压不同相位,因此其和为相量和,而且相量和表达式中的U2也是由其不同相位的铜耗压降和电感压降构成的,正确的计算应为
。
五、计算题:
(共38分)
1.试求下列各正弦量的周期、频率和初相,二者的相位差如何?
(5分)
(1)3sin314t;
(2)8sin(5t+17°
)
(1)周期T=0.02s,f=50Hz,初相φ=0;
(2)周期T=1.256s,f=0.796Hz,初相φ=17°
二者不同频率,相位差无法比较。
2.某电阻元件的参数为8Ω,接在
V的交流电源上。
试求通过电阻元件上的电流i,如用电流表测量该电路中的电流,其读数为多少?
电路消耗的功率是多少瓦?
若电源的频率增大一倍,电压有效值不变又如何?
I=U/R=220/8=27.5A,纯电阻电路ui同相,所以:
A;
电流表测量的是有效值27.5A,电路消耗的功率P=UI=220×
27.5=6050W;
纯电阻电路与频率无关,所以当频率增大一倍、电压有效值不变时电路消耗的功率不变。
3.某线圈的电感量为0.1亨,电阻可忽略不计。
接在
试求电路中的电流及无功功率;
若电源频率为100Hz,电压有效值不变又如何?
写出电流的瞬时值表达式。
ωL=314×
0.1=31.4ΩQ=2202/31.4=1541Var;
当电源频率增加一倍时,电路感抗增大一倍,即2ωL=2×
314×
0.1=62.8ΩQ′=2202/62.8=770.7Var;
I=U/2ωL=220/62.8≈3.5Ai=4.95sin(314t-90°
)A
4.利用交流电流表、交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量。
设加在线圈两端的电压为工频110V,测得流过线圈的电流为5A,功率表读数为400W。
则该线圈的电感量为多大?
(9分)
R=P/I2=400/25=16Ω|z|=110/5=22Ω(ωL)2=222-162=228L=48.1mH
5.如图2-22所示电路中,已知电阻R=6Ω,感抗XL=8Ω,电源端电压的有效值US=220V。
求电路中电流的有效值I。
|z|=
=10Ω
I=U/|z|=220/10=22A
第3章检测题(共100分,120分钟)
一、填空题(每空0.5分,共20分)
1.对称三相交流电是指三个最大值相等、角频率相同、相位上互差
的三个单相正弦交流电的组合。
2.三相四线制供电系统中,负载可从电源获取线电压和相电压两种不同的电压值。
其中线电压是相电压的
倍,且相位上超前与其相对应的相电压
3.由发电机绕组首端引出的输电线称为火线,由电源绕组尾端中性点引出的输电线称为零线。
火线与火线之间的电压是线电压,火线与零线之间的电压是相电压。
电源绕组作Y接时,其线电压是相电压的
倍;
电源绕组作Δ接时,线电压是相电压的1倍。
对称三相Y接电路中,中线电流通常为零。
4.有一对称三相负载Y接,每相阻抗均为22Ω,功率因数为0.8,测出负载中的电流是10A,那么三相电路的有功功率等于1760W;
无功功率等于1320Var;
视在功率等于2200VA。
假如负载为感性设备,其等效电阻是17.6Ω;
等效电感量是42mH。
5.实际生产和生活中,工厂的一般动力电源电压标准为380V;
生活照明电源电压的标准一般为220V;
36V伏以下的电压称为安全电压。
6.三相三线制电路中,测量三相有功功率通常采用二瓦计法。
7.有功功率的单位是瓦特,无功功率的单位是乏尔,视在功率的单位是伏安。
8.保护接地适用于系统中性点不接地的低压电网;
保护接零适用于系统中性点直接接地的电网。
9.根据一次能源形式的不同,电能生产的主要方式有火力发电、水力发电、风力发电和核能发电等。
10.三相负载的额定电压等于电源线电压时,应作Δ形连接,额定电压约等于电源线电压的0.577倍时,三相负载应作Y形连接。
按照这样的连接原则,两种连接方式下,三相负载上通过的电流和获得的功率相等。
二、判断题(每小题1分,共10分)
1.三相四线制当负载对称时,可改为三相三线制而对负载无影响。
2.三相负载作Y形连接时,总有
3.三相用电器正常工作时,加在各相上的端电压等于电源线电压。
4.三相负载做Y接时,无论负载对称与否,线电流总等于相电流。
5.三相电源向电路提供的视在功率为:
6.人无论在何种场合,只要所接触电压为36V以下,就是安全的。
7.中线的作用就是使不对称Y接三相负载的端电压保持对称。
8.三相不对称负载越接近对称,中线上通过的电流就越小。
9.为保证中线可靠,不能安装保险丝和开关,且中线截面较粗。
10.电能是一次能源。
三、选择题(每小题2分,共12分)
1.对称三相电路是指(C)
A.三相电源对称的电路B.三相负载对称的电路
C.三相电源和三相负载都是对称的电路
2.三相四线制供电线路,已知作星形连接的三相负载中A相为纯电阻,B相为纯电感,C相为纯电容,通过三相负载的电流均为10安培,则中线电流为(C)
A.30AB、10AC、7.32A
3.在电源对称的三相四线制电路中,若三相负载不对称,则该负载各相电压(B)
A、不对称B.仍然对称C.不一定对称
4.三相发电机绕组接成三相四线制,测得三个相电压UA=UB=UC=220V,三个线电压UAB=380V,UBC=UCA=220V,这说明(C)
A.A相绕组接反了B.B相绕组接反了C.C相绕组接反了
5.三相对称交流电路的瞬时功率为是(B)
A.一个随时间变化的量B.一个常量,其值恰好等于有功功率C.0
6.三相四线制中,中线的作用是(C)。
A.保证三相负载对称B.保证三相功率对称
C.保证三相电压对称D.保证三相电流对称
四、分析题(共30分)
1.某教学楼照明电路发生故障,第二层和第三层楼的所有电灯突然暗淡下来,只有第一层楼的电灯亮度未变,试问这是什么原因?
同时发现第三层楼的电灯比第二层楼的还要暗些,这又是什么原因?
你能说出此教学楼的照明电路是按何种方式连接的吗?
这种连接方式符合照明电路安装原则吗?
分析:
这个教学楼的照明电路是按三角形连接方式安装的。
当第二层和第三层所有电灯突然暗淡下来,而第一层楼电灯亮度未变时,是二层和三层之间的火线断了,二层和三层构成了串联连接,端电压为线电压。
第三层楼的灯比第二层楼的灯还亮些,是因为三层楼开的灯少,总灯丝电阻大分压多的缘故。
照明电路必须接成Y形三相四线制,显然这种连接方式不符合照明电路安装原则。
2.对称三相负载作Δ接,在火线上串入三个电流表来测量线电流的数值,在线电压380V下,测得各电流表读数均为26A,若AB之间的负载发生断路时,三个电流表的读数各变为多少?
当发生A火线断开故障时,各电流表的读数又是多少?
(6分)
若AB之间的负载发生断路时,AB间的一相负载没有电流,A和B火线上串搛的电流表读数等于相电流26/1.732=15A,C火线上串接的电流表读数不变;
当A火线断开时,A火线上串接的电流计数等于零,A、C两相构成串联并且与B相负载相并,由于负载对称,所以两支路电流相位相同,其值可以直接相加,即B、C火线上串接的电流的读数为:
15+7.5=22.5A。
3.指出图3-15所示电路各表读数。
已知V1表的读数为380V。
(a)图中:
V1表读数380V是线电压,V2表的读数是火线与零线之间的相电压220V,Y接电路中A1表读数是线电流等于A2表读数相电流220/10=22A,A3表读数是中线电流,对称情况下中线电流为零。
(b)图中:
由于电路为三角形接法,所以V1表读数=V2表读数380V,A2表读数是相电流380/10=38A,A1表读数是线电流,等于相电流的1.732倍即65.8A。
4.手持电钻、手提电动砂轮机都采用380V交流供电方式。
使用时要穿绝缘胶鞋、带绝缘手套工作。
既然它整天与人接触,为什么不用安全低压36V供电?
(4分)
虽然上述电动工具整天与人接触,但是由于它们所需动力源的功率较大,因此低电压情况下不易实现电能与机械能之间的转换,因此必须采用动力电压380V。
5.楼宇照明电路是不对称三相负载的实例。
说明在什么情况下三相灯负载的端电压对称?
在什么情况下三相灯负载的端电压不对称?
一般楼宇中的三相照明电路通常也是对称安装在三相电路中的,只要使用时保证中线可靠,三相灯负载的端电压总是对称的;
如果中线因故断开,三相灯负载又不对称时,各相灯负载的端电压就会有高有低不再对称。