电工与电子技术课后习题答案
2-9应用叠加定理计算题图2-9所示电路中1Ω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 和 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
依据解题图18(a)、(b)所示电路,分别求解出 和 为
解:
题图3-16
3-17在图题3-17电路中,已知 , ,Z1=jXL。试求在 和 同相位时, 的值及 表达式。
解:
当 同相位时有: 题图3-17
或:
3-18有一RLC串联的正弦交流电路,已知 , , , ,试求电路总电流 ,有功功P,无功功率Q和存在功率S。
解:
3-19电路如图3-19所示,已知电路有功功率P=60W,电源电压 ,功率因素 , ,试求电流I,电阻R及XL。
3-22在题图3-22中,已知 V,在两个电感性负载中Z1的有功功率P1=2200W, , ,当 与 的相位差为60°时,求Z2。
解:根据阻抗与电压的关系有:
而
而 其中
感性负载: 题图3-22
3-23已知电感性负载的有功功率为200kW,功率因数为=0.6,当电源电压为220V,f=50Hz。若要使功率因数提高到=0.9时,求电容器的无功功率和电容C的值。
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
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
和
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4Ω电阻中的电流I。
解:应用戴维宁定理,题图2-13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
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(a)所示
的电路求得
等效电源的内阻R0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
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9Ω电阻上的电流I。
于是
2-16应用戴维宁定理计算题图2-16所示电路中的电流I。
解:应用戴维宁定理,题图2-16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
等效电源的内阻R0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
于是
2-17电路如题图2-17所示,应用戴维宁定理计算图中电流I。
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可由解题图21(a)、(b)和(c)所示的电路,利用叠加定理求得
依据解题图21(b),可求得
再依据解题图21(c),可求得
,于是
等效电源的内阻(即有源二端网络的除源内阻)R0可由解题图21(d)所示的电路求得。对于a、b两端而言,两个16Ω的电阻已被短接,只剩8Ω电阻作用,因此
,最后依据解题图21(e)求出
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
依据解题图22(c)所示的电路,由于8Ω被短接,2A电流全部流过短路线ab,因此
于是
等效电源的内阻R0可依据解题图(d)求得
(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1Ω电阻上的电压Uab。
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Uab为
解:
为感性支路
相位超前 设
总功率因素:
3-26已知一RC高通滤波电路中, ,C=1000 pF,试求电路的下限截止频率fL及f=2fL时,传递函数的幅值 和相位角 。
解: , ,由 高通滤波电路的特征频率有:下限截止频率为:
当 时
3-27已知一RC低通滤波电路中, , ,试求其通频带的宽度 。
解: 低通滤波的通带宽度为
解: 已知 ,由有功功率知:
题图3-19
3-20有一日光灯电路如题图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f=50Hz的电路中,测得灯管电压为110V。试求:
(1)灯管的等效电阻RL、镇流器的电阻R和电感L;
(2)电路的总功率因素;
解: 因为串联,则电路阻抗:
为:
有效值灯管电压为:
镇流器电阻为:
3-11有RC串联电路,电源电压为u,两个元件上的电压分别为uR和uC,,已知串联后的阻抗为1000,频率为50Hz,并设电源电压u与电容uC之间的相位差为30o,试求R和C,并指出uC与u的相位关系(即超前还是滞后)。
解: ∵串联,∴设 则
等效电源的内阻R0依据解题图28(d)所示的电路求得
于是,利用分流公式
3-4某电路的电流如题图3-4所示,已知 A, A,求电流i1的有效值。
解:根据基尔霍夫电流定律及图可知: 。
又 的有效值相量分别为
题图3-4
则
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A0或电压表V0的值数(即有效值)。
解:设 因为 与 并联,
则 , 又
作相量图可知
题图3-9
则
3-10某日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R1=200,镇流器的电阻和电感分别为R2=15和L=2H,电源电压为U=220V,频率f为50Hz,试求电路中的电流I0、灯管电压以及镇流器两端电压的有效值。
解之,得
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。
解:由于计算负载电阻RL的电压U,与理想电流源串联的4Ω电阻和与理想电压源并联的8Ω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
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4Ω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
(a) (b)
(c) (d)
题图3-5
解:∵接直流电源时, ,则电感上电压为0。
∴R上电压为20V,
当接交流电源时, ,则:
此时
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R和电感L。
解:∵线圈串联连接
∴电流相同
解:应用戴维宁定理,题图2-18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(a)所示
的电路求得
等效电源的内阻R0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6Ω和4Ω电阻短接),因此
,于是
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
又∵功率、电压额定已知
∴
电炉电阻为:
串联后总电阻为:
总阻抗为:
由阻抗三角形有
3-7已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,接于220V、50Hz的交流电源上。试求线圈感抗XL,电流I和线圈电压UL。
解:当 时,因为并联,所以电压相同
当 时,R=100 ,
3-9在图3-9所示电路中,I1=10,I2= A,U=200V,R=5,R2=XC,试求I、XC、XL和R2。
(3)若将功率因素提高到0.9应并多大电容C?
解:(1)
则:
题图3-20
而U1=I1RL
又:
则:
(2)
(3)根据并联电容改善功率因素的方法有总电压和功率不变:
由公式有:
3-21电路如题图3-21所示,已知 V, , ,求电路总的有功功率P,无功功率Q和视在功率S。
解:电路和总阻抗:
题图3-21
因为阻抗并联,所以求各电流方便;
3-13在题图3-13中,已知u的频率f=1000Hz,R=1000。若要使uC的相位滞后u的相位45o,求C的值。
解:在串联电路中设: ,则
又
即:
题图3-13
3-14在题图3-14中,已知正弦电压的频率f=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
则又
,即uC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:
则
3-12在题图3-12所示的移相电路中,已知电压U1=100mV,f=1000Hz,C=0.01F,当u2的相位比u1超前60°时,求电阻R和电容U2的值。解: ∵串联,
∴设:
则
题图3-12
U2=IR=Ucos60°= R=50mV
闭合前:
S闭合后: 题图3-14
∵有效值相等:(电表读数为有效)
即:
3-15已知题图3-15的正弦交流电路中,U=10V,f=50Hz,XL=50,当S闭合前后电流不变时,求C和电流I各是多少?
解:设
当S断开时:
当S闭合时: 题图3-15