《电工技术基础》作业

本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题)1.电路如图1-67所示，流过电阻的电流I为().(B)－2A2.在图示1-71电感电路中，电压与电流的正确关系式应是()。(B)3.电路如图1-75所示，已知电源电压U=9V，电阻R=3，R1=6，R2=3，则电流I值为()。(D)-3A4.电路如图1-81所示，试计算电流源IS提供的功率为()。(D)12W5.已知某电路的正弦电压与正弦电流的相位差为，电路呈容性，则电压与电流的相位关系为（）。(A)滞后相位6.图3-63所示正弦交流电路中，已知，，V，则电压源有效值约为()。(A)283V7.电路如图5-49所示，换路前电路处于稳态，在时开关S闭合，则电路的初始值电流为（）。(A)0A8.电路如图5-53所示，换路前电路处于稳态，在时开关S闭合，则电路的初始值电流为（）。(D)4A9.电路如图5-55所示，在时开关S闭合，则换路后电路的时间常数为（）。(D)15C10.把图2-59a所示的电路用图2-59b所示的等效电压源替代，则等效电压源的参数为()。(D)US=18V，R=3二、主观题(共10道小题)11.试用电源的等效变换法求如图2-73所示电路中的电流I。参考答案：解题指南：电源等效变换法就是利用电压源串电阻与电流源并电阻之间对于外电路而言，可以进行等效替换。合理利用它们间的等效替换可以简化电路结构，有利于求解等效变换以外的电路部分的电压或电流（含待求参数部分电路不能参与变换）。本题中，根据待求电流I位置及电路结构，可将除电流I所在支路除外的电路进行等效变换化简电路。解：根据电路结构，逐步进行电源的等效变换，如图所示所以，电流本题小结：电源等效变换法（变换公式及等效电源的方向），变换技巧（分析电路结构，使变换后的电路逐渐简化）。12.试用电源的等效变换法求如图2-76所示电路中的电流I和电压UAB。参考答案：解题指南：本题可先采用电源等效变换法求出电流I，然后根据虚拟回路的电压方程求解电压UAB。解：（1）用电源等效变换法求出电流I。（含未知电流I支路不变，将其余电路部分等效变换等电压源，整个电路将变成单回路电路）等效变换化简如图所以，电流由原电路，有本题小结：同2.2题。13.试用叠加定理求解题2.7中的电流I，并检验电路的功率平衡。参考答案：解题指南：线性电路均可采用叠加原理分析，本题共有3个独立源共同作用，可先计算每个电源单独作用结果，最后将结构进行叠加。不作用的独立源需要‘置零’（即：电压源用‘短路’替换，电流源用‘断路’替换）。解：运用叠加原理，每个电源单独作用时的电路及参数如下（1）8V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流（2）10V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流(3)2V电压源单独作用时的电路如图所示有，电流所以，由叠加原理，有本题小结：掌握叠加原理，叠加原理只适用于线性电路，独立源的‘置零’。14.试用戴维南定理求如图2-79所示电路中的电流I。参考答案：解题指南：同2.20题。解：第一步：找出二端网络将待求电流I所在的支路移去，二端网络如图第二步：求二端网络的开路电压UAB易知，电压第三步：求等效电阻RO对应无源二端网络如图故，等效电阻第四步：求待求参数电流I4Ω3VAB2ΩI10V画出戴维南等效电路，如图所以，电流本题小结：同2.20题。15.已知图5-62所示电路中电感，试分析题5.1中当时电路的、和，并画出电流的波形图。参考答案：解题指南：采用‘三要素法’可求出当时电路的、和的表达式，注意时间常数求解：（电感电路）；（电容电路），为换路后的电路中去掉电感或电容后的二端网络的等效电阻。根据表达式即可画出波形。解：‘三要素法’（1）求初始值由题5.1的解可知初始值（2）求稳态值t=∞(∞)(∞)(∞)换路后的稳态电路如下图所示由图可得其中：为换路后的电路中去掉电感L后的二端网络的等效电阻。所以本题小结：掌握‘三要素法’三个要素的求解方法、作波形图。波形图如下图：（3）求时间常数由换路后的电路，有16.如图5-70所示电路中，已知，，，，换路前电路已处于稳态，时开关S闭合，试求时路中的和。参考答案：解题指南：同5.8题。解：‘三要素法’（1）求初始值根据换路前的稳态电路（电容断路），有时刻的等效电路如图所示由图可得（2）求稳态值t=∞换路后的稳态电路如下图所示由图可得（3）求时间常数由换路后的电路，有所以本题小结：同5.8题。17.使异步电动机自己转动起来的基本条件是什么？简述异步电动机的转动原理。参考答案：异步电动机自己转起来的基本条件是：（1）、定子绕组通入三相交流电流，在气隙中产生旋转磁场；（2）、转子绕组自成回路。异步电动机的转动原理是：定子三相对称绕组通入三相对称交流电流时，在气隙将产生圆形旋转磁场。旋转磁场旋转时，与转子绕组有相对运动，因此将在转子绕组中产生感应电势。由于转子绕组是闭合绕组，在感应电势的作用下将在绕组中流过三相短路电流。此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，从而产生电磁转矩使转子转动起来。这就是异步电动机的基本转动原理。异步电动机只有当其转子转速低于气隙旋转磁场的转速（称为“同步转速”）才能产生电磁转矩；也就是说，自己不能达到“同步转速”，所以称为“异步”电动机。18.异步电动机在满载起动或者空载起动时，起动电流和起动转矩是否一样大？为什么?参考答案：异步电动机在满载和空载起动时，起动的瞬间，起动电流和起动转矩都是一样的，由于两种情况，起动瞬间转子的速度为零，定子磁场以同步转速切割转子，在转子中产生较大且相等电流，与其平衡的定子电流也很大并相等，起动转矩也相等。但是满载的异步电动机比较起轻载的异步电动机，其加速达到额定转速的时间更长，长时间的比较大的起动电流，使电动机绕组承受较大的电磁力并发热，时间越长发热越严重，使电动机的绝缘加速老化，缩短使用寿命。19.在图3-77所示电路中，已知：，，。试用戴维南定理求电路中电流。参考答案：解题指南：正弦交流电路的分析需采用相量分析法。相量分析法的解题步骤如下：1、画出对应的相量电路模型图，保持电路结构不变，元件参数用对应的复数阻抗替换，，电路中的基本物理量用对应的相量来表示，；2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图；3、用复数符号法或相量图求解；4、将结果变换成要求的形式。只要将正弦交流电路用相量模型表示后，电路的分析可采用第二章介绍的所以电路分析方法。本题已经给出了相量模型图，用戴维南定理分析。解：戴维南定理求解（1）找出二端网络移去包含待求电流的支路，即得有源二端网络，如下图（2）求开路电压采用叠加定理求解开路电压。单独作用时单独作用时单独作用时根据叠加定理，有（3）求等效复数阻抗（4）求待求电流画出戴维南等效电路如下图根据戴维南等效电路，有本题小结：掌握复杂的正弦交流电路的分析方法，用戴维南定理分析正弦交流电路的相量模型电路。20.试求如图1-96所示电路中的电流I、电压U及元件X的功率，并说明是吸收功率还是提供功率。参考答案：解题指南：同1.14题，本题采用基尔霍夫定律列写KCL、KVL方程求解。解：（基氏定律）作如图假设，易知由结点B，有由结点A，有故由回路KVL方程，有本题小结：同1.14题。