电工学第四版习题解答.docx
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电工学第四版习题解答
第1章习题解答（部分）
1.5.3有一直流电源，其额定功率PN=200W，额定电压UN＝50V，内阻只ＲN＝0.5Ω，负载电阻Ｒ0可以调节，其电路如图所示。
试求：
（1）额定工作状态下的电流及负载电阻，
（2）开路状态下的电源端电压，
分析电源的额定值有额定功率PN。
额定电压UN和额定电流IN。
三者间的关系为
PN=UNIN。
额定电压UN是指输出额定电流IN时的端电压，所以额定功率PN也就是电源额定工作状态下负载所吸收的功率。
解
（1）额定电流
负载电阻
Ω
（2）开路状态下端电压U0 等于
电源电动势E 。
U0＝E＝UN＋INＲ0＝50＋4×0.5＝52 V
1.5.6一只100V，8W的指示灯，现在要接在380V的电源上，问要串多大阻值的电阻?
该电阻应选用多大瓦数的?
分析 此题是灯泡和电阻器额定值的应用。
白炽灯电阻值随工作时电压和电流大小而变，但可计算出额定电压下的电阻值。
电阻器的额定值包括电阻值和允许消耗功率。
解 据题给的指示灯额定值可求得额定状态下指示灯电流IN及电阻只RN
串入电阻R降低指示灯电压，使其在380V电源上仍保持额定电压UN＝110V工作，故有
该电阻工作电流为IN=0.073A,故额定功率为
可选额定值为3.7kΩ,20W的电阻。
1.5.7在图1.03的两个电路中，要在12V的直流电源上使6V，50 mA 的电珠正常发光，应该采用哪 一个联接电路？
解 要使电珠正常发光，必须保证电珠
获得6V，50mA电压与电流。
此时电珠
的电阻值为Ω。
在图1.03（a）中，电珠和120Ω电阻
图1.03习题1.5.7的图
将12V电源电压平分，电珠能获得所需
的6V电压和50mA电流，发光正常。
在图1.03（b）中，电珠与120Ω电阻并联后再串联120Ω电阻。
并联的120Ω电阻产生分流作用，使总电流大于50mA，串联的120Ω电阻压降大于6V，电珠电压将低于6V，电流将小于50mA，不能正常发光。
用中学物理中学过的电阻串并联知识，或教材第二章中2．1节的方法可计算如下：
结论 应采用图1.03（ａ）联接电路。
1.5.9图1.05的电路可用来测量电源的电动势E和内阻R0。
图中，R1＝2.6Ω，R2＝5.5Ω。
当将开关S1闭合时，电流表读数为2A，断开S1，，闭合S2后，读数为1A。
试求E和R0。
解据题意有两个未知量，可列出两个电压
方程式求解之。
当开关S1闭合时有
E－I1Ｒ0=I1Ｒ1①
当开关S1断开,S2闭合时有
E－I2Ｒ0=I2Ｒ2②
代入数据联立求解。
图1.0５习题1.5.９的图
E－2×Ｒ0=2×2.6=5.2
E－1×Ｒ0=1×5.5=5.5
可得E=5.8V，Ｒ0=0.3Ω
1.6.2在图1011所示的电路中，U1＝10V，E1＝4V，E2＝4V，R1＝4Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，1，2两点处于开路状态，试计算开路电压U2。
解根据基尔霍夫电压定律，电路左边回路
电流为
对电路右边回路有
IR1＋E1＝E2＋U1
所以U2＝IR1＋E1－E2＝1×4＋4－2＝6V
1.7.4在图1.15中，求A点电位VA。
解将图1.15改成图解1.13所示电路。
根据基尔霍夫电流定律有
I1－I2－I3＝0
根据基尔霍夫电压定律，对左边回路有
E1－I1R1＝VA
得
对右边回路有
E2＋VA＝I2R2
得
又VA＝I3R3，I3＝VA/R3
将各电流代入，并加以整理得
此题由于所求量为A点电位，VA，作未知量，而各支路电流只作为中间变量，无须求出其值。
1.7.5在图1.16中，如果15Ω电阻上的电压降为30V，其极性如图所示，试求电阻R及B点的电位VB。
解将图1重画如图解2所示，标出各支路电流及各结点名称。
根据欧姆定律有
根据基尔霍夫电流定律有
对A点：
I2＝5＋I1，则I2＝5＋2=7A，
对B点：
I2＝I3＋2＋3，则I3＝＋2A。
根据基尔霍夫电压定律得B点电位为
VB＝100－30－5×I2＝100－30－35＝35V
由此得
第2章习题解答（部分）
2.3.3计算图2.13中的电流I3。
解:
用电源等值互换法将电流源变换成电压源，将电阻R2和R3合并成电阻R23，其中
参考方向如图2.34所示。
求电路中电流I
I即为原电路中R1上流过的电流，用分流公式，可求原电路中I3
2.4.1图2.16是两台发电机并联运行的电路。
已知E1=230V,R01=0.5，E2=226V,R02=0.3,负载电阻RL=5.5，试分别用支路电流法和结点电压法求各支路电流。
解:
（1）用支路电流法：
各支路电流参考方向已画在图2.16中。
列结点电压方程
列回路电压方程
联立求解上述三各方程式组成的方程组，可得
验算：
按非独立回路方程进行
代入数据
（正确！
）
（2）用结点电压法求解：
先求端电压U，有
结果与上相同。
2.5.1试用结点电压法求图2.18所示电路中的各支路电流
解:
在原图2.18中用O和O’标明两个结点，则有
2.6.1用叠加原理计算图2.19中各支路的电流。
解:
为了求各支路电流，首先在原图2.19中标明各支路电流的参考方向。
用叠加原理将电路分解为图解2．41和图解2．42所示两个分电路，并重新标明各支路电流的参考方向，标定方向可视解题方便选取。
分别求解两个分电路中各支路电流。
分析可知，这两个电路形状相似。
都是具有丫形和Δ形电阻网络的简单电路，当然可以利用丫—Δ等效变换法加以化简而解之，但仔细分析，它们又都是平衡电桥式电路。
其四个桥臂电阻相等（均为8Ω），因此对角线电阻中无电流，两端也无电压。
对图解2．4l所示电路有
a，b两点同电位，视作短接，这样
用分流公式可得
对图解2.42所示电路有
c，d两点同电位，视做短路，这样
用分流公式可得
最后将各支路分电流进行叠加，求出各支路总电流，叠加时应该注意参考方向是否一致。
2.6.2在图2.20中，
（1）当将开关S合在a点时，
求电流I1,I2和I3
（2）当将开关合在b点时，利用
（1）的结果，用叠加原理计算电流I1,I2和I3。
解:
（1）当开关合S在a点时，电路可画成图解
2.43所示形式。
可用两种解法：
法一、用结点电压法求解：
各支路电流为
法二、用叠加原理求解，电路可分解为图解2.44和图解2.45所示两个分电路，分别求解各支路电流为
叠加：
后一种方法虽然简单，但计算工作量大。
（2）当开关合在b点时，可将电路分解为图解2．43和图解2．46所示两个电路的叠加，利用
（1）中计算结果，只需求出图解2.46所示电路中各支路电流即可。
叠加：
令总电流分别为I12,I22和I32，方向与图2.20所示相同。
2.7.4在图2.25中，已知El＝15V,E2＝13V,E3＝4V,R1=R2=R3=R4=1Ω。
c=10Ω
（1）当开关S断开时，试求电阻R5上的电压U5，和电流I5；
（2）当开关S闭合后，试用戴维宁定理计算I5。
解:
（1）当开关S断开时：
因为I5没有闭合回路，所以I5=0，而U5=I5R5=0。
（2）当开关S闭合时，R5开路时,开路电压为
等效内阻为
于是
2.7.5用戴维宁定理计算图2．26所示电路中的电流I。
解:
将ab支路断开，得有源二端网络ab。
根据基尔霍夫电压定律，取外环大回路，有
除源网络等效电阻R0=0（中间三个电阻均被短接而不起作用）。
所以得
2.7.6用戴维宁定理和诺顿定理分别计算图2．27所示桥式电路中电阻R1上的电流。
解:
（1）用戴维宁定理求解。
将R1支路断开，得有源二端网络ab如图解2.58（a）所示，求开路电压Uab0，由图可知
将有源二端网络除源，得无源二端网络如图解2.58（b）所示，求等效内阻R0为
于是可求电阻R1支路的电流为
（2）用诺顿定理求解。
将R1支路短路，得2.59所示电路，求短路电流IS。
由图可得：
于是电阻R1中电流I1为
第3章习题解答
3.7.1在图3.04所示的各个电路图中，除A0和V0外，其余电流表和电压表的读数在图上都已标出（都是正弦量的有效值），试求电流表A0或电压表的读数。
解：
对图3.04（a）所示电路有
对图3.04（b）所示电路有
对图3.04（c）所示电路有
对图3.04（d）所示电路有
对图3.04（e）所示电路有
3.7.2在图3.05中，电流表A1，和A2的读数分别为I1=3A，I2=4A。
（1）设Zl=R，Z2=－jXc，则电流表A。
的读数应为多少?
（2）设Zl=R，问Z2为何种参数才能使电流表A。
的读数最大?
此读数应为多少?
（3）设Z1=jXL，问Z2为何种参数才能使电流表A0的读数最小?
此读数应为多少?
解：
3.7.4
3.7.8解：
3.7.9无源二端网络（图3.08）输入端的电压和电流为
试求此二端网络由两个元件串联的等效电路和元件的参数值，并求二端网络的功率因数及输入的有功功率和无功功率。
解：
3.8.4
解：
作相量变换
作相量变换
3.11.5有一220V,600W的电炉，不得不用再380V的电源上，欲使电炉的电压保持在220V额定值，
（1）应和它串联多大的电阻？
或
（2）应和它串联感抗位多大的电感线圈（其电阻可忽略不计）？
（3）从效率和功率上比较上述两法。
串联电容器是否可以？
解：
（1）
（2）
（3）串联电阻时
第4章习题解答
4.2.1有一三相对称负载，其每相的电阻R=8Ω，感抗XL=6Ω。
如果将负载联成星形接于线电压Ul=380V的三相电源上，试求相电压、想电流及线电流。
解:
由于负载对称，每相相电压为
阻抗为
相电流，
线电流Il=Ip=22A
4.2.3 有一次某楼电灯发生故障，第二层和第三层的突然都暗淡下来，而第一层楼的电灯亮度未变，试这是什么原因？
这楼的电灯是如何联接的？
同事时又发现第三层楼的比第二层楼的还要暗，这又是什么原因？
画出电路图。
解:
电路如图解4.14所示，当中性线在图中“×”点断线时，接在A相的第一层楼不受影响，电灯亮度不变，而第二层与第三层在B相和C相上，无中性线时两层楼的电灯串联接在线电压上，电灯电压不足220V，故而暗淡下来。
其是第三层楼开的灯多些，总电阻RC＜RB，故第三层
楼电压＜，因此显得更暗一些。
4.2.4有一台三相发电机，其绕组联成星形，每相额定电压为
220V。
在第一次试验时，用电压表量得相电压UA＝UB
图解4.14
＝UC＝220V，而线电压则为UAB＝UCA＝220V，
UBC＝380V，试问这种现象是如何造成的？
解:
这是由于A相绕组接反所致，结果
4.3.1如将4.2.1题的负载联成Δ形接于线电压Ut=220V的电源上，试求相电压、相电流。
将所得结果与该题加以比较。
解:
阻抗Z＝8＋j6＝10。
令，即为相电压。
相电流
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