《电工电子技术》(第二版)节后检测学习解答

1《电工电子技术》（第二版）节后检测学习解答第1章节后检测题解析第8页检验题解答：1、电路通常由电源、负载和中间环节组成。电力系统的电路功能是实现电能的传输、分配和转换；电子技术的电路功能是实现电信号的产生、处理与传递。2、实体电路元器件的电特性多元而复杂，电路元件是理想的，电特性单一、确切。由理想元件构成的、与实体电路相对应的电路称为电路模型。3、电路中虽然已经定义了电量的实际方向，但对某些复杂些的直流电路和交流电路来说，某时刻电路中电量的真实方向并不能直接判断出，因此在求解电路列写方程式时，各电量前面的正、负号无法确定。只有引入了参考方向，方程式中各电量前面的的正、负取值才有意义。列写方程式时，参考方向下某电量前面取正号，即假定该电量的实际方向与参考方向一致，若参考方向下某电量前面取负号，则假定该电量的实际方向与参考方向相反；求解结果某电量为正值，说明该电量的实际方向与参考方向相同，求解结果某电量得负值，说明其实际方向与参考方向相反。电量的实际方向是按照传统规定的客观存在，参考方向则是为了求解电路方程而任意假设的。4、原题修改为：在图1-5中，五个二端元件分别代表电源或负载。其中的三个元件上电流和电压的参考方向已标出，在参考方向下通过测量得到：I1＝－2A，I2＝6A，I3＝4A，U1＝80V，U2＝－120V，U3＝30V。试判断哪些元件是电源？哪些是负载？解析：I1与U1为非关联参考方向，因此P1=－I1×U1=－（－2）×80=160W，元件1获得正功率，说明元件1是负载；I2与U2为关联参考方向，因此P2=I2×U2=6×（－120）=－720W，元件2获得负功率，说明元件2是电源；I3与U3为关联参考方向，因此P3=I3×U3=4×30=120W，元件3获得正功率，说明元件3是负载。根据并联电路端电压相同可知，元件1和4及3和5的端电压之代数和应等于元件2两端电压，因此可得：U4=40V，左高右低；U5=90V，左低右高。则元件4上电压电流非关联，P4=－40×（－2）=80W，元件4是负载；元件5上电压电流关联，P5=90×4=360W，元件5是负载。验证：P＋=P1+P3+P4+P5=160+120+80+360=720WP－=P2=720W电路中电源发出的功率等于负载上吸收的总功率，符合功率平衡。第16页检验题解答：图1-5检验题4电路图I1元件1U1＋－I2元件2U2－＋I3元件3U3＋－元件4元件521、电感元件的储能过程就是它建立磁场储存磁能的过程，由2/2LLIW可知，其储能仅取决于通过电感元件的电流和电感量L，与端电压无关，所以电感元件两端电压为零时，储能不一定为零。电容元件的储能过程是它充电建立极间电场的过程，由2/2CCUW可知，电容元件的储能只取决于加在电容元件两端的电压和电容量C，与通过电容的电流无关，所以电容元件中通过的电流为零时，其储能不一定等于零。2、此电感元件的直流等效电路模型是一个阻值等于12/3=4Ω的电阻元件。3、根据dtdiLuL可知，直流电路中通过电感元件中的电流恒定不变，因此电感元件两端无自感电压，有电流无电压类似于电路短路时的情况，由此得出电感元件在直流情况下相当于短路；根据dtduCiCC可知，直流情况下电容元件端电压恒定，因此电容元件中没有充放电电流通过，有电压无电流类似于电路开路情况，由此得出电容元件在直流情况下相当于开路。4、电压源的内阻为零，电流源的内阻无穷大，无论外加负载如何变化，它们向外供出的电压和电流都能保持恒定，因此属于无穷大功率源，无穷大功率源是不能等效互换的。实际电压源模型和电流源模型的内阻都是有限值，因此随着外接负载的变化，电压源模型供出的电压和电流源模型供出的电流都将随之发生变化，二者在一定条件下可以等效互换。第21页检验题解答：1、两电阻相串时，等效电阻增大，当它们的阻值相差较多时，等效电阻约等于阻值大的电阻，即2RR；两电阻相并时，等效电阻减小，当它们的阻值相差较多时，等效电阻约等于阻值小的电阻，即1RR。2、图（a）电路中ab两点间的等效电阻：56//)46//3(2R图（b）电桥电路中，对臂电阻的乘积相等，因此是一个平衡电桥，电桥平衡时桥支路不起作用，因此ab两点间的等效电阻：75.3)32//()96(R图（c）电路由于ab两点间有一短接线，因此其等效电阻：0R3、负载获得最大功率的条件是：电源内阻等于负载电阻，即LSRR4、三电阻相并联，等效电阻1060//20//30R；若R3发生短路，此时三个电阻的并联等效电阻等于零。5、额定熔断电流为5A的保险丝熔断时，熔丝两端的电压不能按照这个电流乘以熔丝电阻来算，因为熔断这个电压只是反映了熔丝正常工作时的最高限值。熔丝熔断时的端电压应等于它断开时两个断点之间的电压。6、要在12V直流电源上使6V、50mA的小灯泡正常发光，应该采用图1-23（a）所3示电路连接。7、白炽灯的灯丝烧断后再搭接上，灯丝因少了一截而电阻减小，因此电压不变时电流增大，所以反而更亮。只是这样灯丝由于在超载下工作，很快不会烧掉。8、电阻炉的炉丝断裂，绞接后仍可短时应急使用，但时间不长绞接处又会被再次烧断，其原因类同于题7。第23页检验题解答：1、选定C为参考点时，开关断开时电路中无电流0CDBVVV，V4AV；开关闭合时电路中的0CABVVV，V4DV。2、电路中某点电位等于该点到电路参考点的路径上所有元件上电压降的代数和，数值上等于某点到参考点的电压，其高低正负均相对于电路参考点而言，电路中若没有设立参考点，讲电位是没有意义的。电压等于两点电位之差，其大小仅取决于两点电位的差值，与电路参考点无关，是绝对的量。电压是产生电流的根本原因。若电路中两点电位都很高，这两点间的电压并不见得就一定很高，因为当这两点间电位差很小或为零时，则两点间的电压就会很小或等于零。3、（1）当S闭合时，VA=0，VB=[12/(26+4)]×4=1.6V（2）S断开时，VB=12－（12+12）26/(26+4+2)=－7.5V第25页检验题解答：1、叠加定理仅适用于线性电路的分析与计算。因此，无论是直流、交流及任何电路，只要是线性的，都可以用叠加定理进行分析和计算。反之，电路结构再简单，只要是非线性的，叠加定理则不再适用。2、电流和电压是一次函数，为线性关系，因此叠加定理适用于其分析和计算，功率是二次函数，不具有线性关系，因此不能用叠加定理进行分析和计算。3、从叠加定理的学习中，我们懂得了线性电路具有叠加性：线性电路中，由多个电源激发的任一支路电流和电路中任意两点间电压，都可以看作是各个电源单独作用时所产生的支路电流和任意两点间电压的叠加。第27页检验题解答：1、具有两个向外引出端子的电路均可称为二端网络。当二端网络含有电源时叫做有源二端网络，如电压源模型和电流源模型都是有源二端网络；二端网络中不含有电源时称为无源二端网络。2、应用戴维南定理求解电路的过程中，求解戴维南等效电路的电压源（即二端网络的开路电压）时，与电压源相并联的元件不起作用，和电流源相串联的元件也不起作用；求解戴维南等效电路的内阻（即无源二端网络的入端电阻），对有源二端网络除源时，有源二端网络内所有电压源均短路处理，所有电流源均开路处理。3、应用戴维南定理的目的是简化复杂电路的分析与计算。当一个复杂电路只需求解4某一支路电流或某两点间电压时，应用戴维南定理显然对电路的分析和计算可起到简化的作用。如果复杂电路的求解时需求多条支路电流或多个电压，则戴维南定理不再适用。4、把一个复杂电路中的待求支路断开，就会得到一个有源二端网络。对这个有源二端网络的开路电压UOC进行求解，UOC=US；再令有源二端网络内所有电压源为零，所有电流源开路，即可得到一个无源二端网络，对其求解入端电阻RAB，则RAB=R0。戴维南定理的实质就是：将一个复杂电路中不需要进行研究的有源二端网络用戴维南等效电路来代替，从而简化一个复杂电路中不需要进行研究的有源部分，而且有利于有源二端网络其余部分的分析计算。第2章节后检验题解析第34页检验题解答：1、正弦量的最大值、角频率和初相称为正弦交流电的三要素。其中最大值（或有效值）反映了正弦量的“大小”和做功能力；角频率（频率或周期）反映了正弦量时间变化的快慢程度；初相确定了正弦量计时始的位置。2、两个正弦量频率不同，因此它们之间的相位差无法进行比较。即相位差的概念仅对同频率的正弦量有效。3、交流有效值为180V，其最大值约等于255V，由于最大值超过了该电容器的耐压值220V，所以不能用在有效值为180V的正弦交流电源上。第36页检验题解答：1、1.531086j9.1261086j1.531086j9.1261086j2、35.3535.354550j43.4243.424560j30180303、通过上述两题求解可知，在相量的代数形式化为极坐标形式的过程中，一定要注意相量的幅角所在的相限，不能搞错；在相量的极坐标形式化为代数形式的过程中，同样也是注意相量的幅角问题，其中模值前面应为正号，若为负号，应在幅角上加（减）180º。第44页检验题解答：1、电容的主要工作方式是充放电。电容接于直流电路上时，充电时间很短，一旦充电结束，即使电源不断开，电容支路也不再会有电流通过，这就是所谓的“隔直”作用；电容接于交流电路上，由于交流电大小、方向不断随时间变化，因此电容会不断地充放电，好象始终有一个交变的电流通过电容，这就是所谓的“通交”作用。2、“只要加在电容元件两端的电压有效值不变，通过电容元件的电流也恒定不变”5的说法是不对的。因为，正弦交流电路中的电容支路电流CUICC，其大小不仅与电源电压的有效值有关，还与电路的频率有关，对C值一定的电容元件来讲，电压有效值不变，但电路频率发生变化时，通过电容元件的电流也会随着频率的变化而发生改变。3、在储能元件的正弦交流电路中，无功功率的大小反映了储能元件与电源之间能量交换的规模。只是在这种能量交换的过程中，元件上不消耗电能。不耗能即不做有用功，从这个角度上来看，为区别于耗能元件上“既交换又消耗”的有功功率，才把储能元件上的“只交换不消耗”称为无功功率。“无功”反映了不消耗，并不能理解为“无用之功”。如果没有这部分无功功率，电感元件无法建立磁场，电容元件无法建立电场。4、有功功率代表了交流电路中能量转换过程不可逆的那部分功率，无功功率代表的是交流电路中能量转换过程可逆的那部分功率。为区别两者，把有功功率的单位定义为“瓦特”，无功功率的单位定义为“乏尔”。5、根据元件上电压、电流的瞬时值关系，电阻元件上的电压、电流任一瞬间均符合欧姆定律的即时对应关系，因此称为即时元件；电容元件和电感元件上的电压、电流，任一瞬间均遵循微分或积分的动态关系，所以称为动态元件。根据元件上的功率关系：电阻元件在能量转换过程中只消耗有功功率，因此称为耗能元件；电感和电容元件在能量转换过程中不消耗、只交换，所以称为储能元件。6、电阻、感抗和容抗都反映了元件对正弦交流电流的阻碍作用，单位都是欧姆。所不同的是：电阻的阻碍作用表现在发热上（消耗能量）；感抗和容抗的阻碍作用都反映在元件的频率特性上：电路频率越高，电感元件的自感能力越强，阻碍正弦电流的作用越大；而容抗与电路频率成反比，电路频率越高，电容元件充放电电流越大，对正弦电流呈现的阻碍作用越小。第50页检验题解答：1、接到工频电压为220V的电源上时，接触器对正弦电流呈现的阻抗为：23002292200)3.7314(20022222L2XRZ线圈中的电流：A0957.02300/220/ZUI如果误将此接触器接到220V的直流电源上，则线圈中通过的电流为：A1.1200/220/RUI若线圈允许电流为0.1A时，直流情况下通过线圈的电流将是其额定值的11倍，线圈会因过流而烧毁。2、串联可以分压，串联元件上通过的电流相同。电动机上通过的