电工学简明教程(第二版)_秦曾煌_第1章

第14章晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。

晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。

2．晶体管的电流分配关系晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下：C B I I β≈(1)E B C B I I I I β=+=+C C BB I I I I ββ∆==∆3．晶体管的特性曲线和三个工作区域 〔1〕晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线反映了当UCE 等于某个电压时，B I 和BE U 之间的关系。

晶体管的输入特性也存在一个死区电压。

当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现B I ，且B I 随BE U 线性变化。

〔2〕晶体管的输出特性曲线：晶体管的输出特性曲线反映当B I 为某个值时，C I 随CE U 变化的关系曲线。

在不同的B I 下，输出特性曲线是一组曲线。

B I =0以下区域为截止区，当CE U 比较小的区域为饱和区。

输出特性曲线近于水平部分为放大区。

〔3〕晶体管的三个区域：晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。

此时，C I =b I β，C I 与b I 成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。

晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。

此时，B I =0，C I =CEO I 。

晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即CE U 很小时，晶体管工作在饱和区。

此时，C I 虽然很大，但C I ≠b I β。

即晶体管处于失控状态，集电极电流C I 不受输入基极电流B I 的控制。

14．3 典型例题例14．1 二极管电路如例14．1图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压值。

设二极管导通电压D U =0.7V 。

25610VD1(a)(b)(c)(d)例14.1图解：○1图〔a 〕电路中的二极管所加正偏压为2V ，大于DU =0.7V ，二极管处于导通状态，则输出电压0U =A U —D U =2V —0.7V=1.3V 。

第14章晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。

晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。

2．晶体管的电流分配关系晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下：C B I I β≈(1)E B C B I I I I β=+=+C C BB I I I I ββ∆==∆3．晶体管的特性曲线和三个工作区域 （1）晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线反映了当UCE 等于某个电压时，B I 和BE U 之间的关系。

晶体管的输入特性也存在一个死区电压。

当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现B I ，且B I 随BE U 线性变化。

（2）晶体管的输出特性曲线：晶体管的输出特性曲线反映当B I 为某个值时，C I 随CE U 变化的关系曲线。

在不同的B I 下，输出特性曲线是一组曲线。

B I =0以下区域为截止区，当CE U 比较小的区域为饱和区。

输出特性曲线近于水平部分为放大区。

（3）晶体管的三个区域：晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。

此时，C I =b I β，C I 与b I 成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。

晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。

此时，B I =0，C I =CEO I 。

晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即CE U 很小时，晶体管工作在饱和区。

此时，C I 虽然很大，但C I ≠b I β。

即晶体管处于失控状态，集电极电流C I 不受输入基极电流B I 的控制。

14．3 典型例题例14．1 二极管电路如例14．1图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压值。

设二极管导通电压D U =0.7V 。

25610VD1(a)(b)(c)(d)例14.1图解：○1图（a ）电路中的二极管所加正偏压为2V ，大于DU =0.7V ，二极管处于导通状态，则输出电压0U =A U —D U =2V —0.7V=1.3V 。

图3-1 t rad f /3145014.322=⨯⨯==πωAt i Vt u )90314sin(2)45314sin(310︒-=︒+=︒=︒--︒=-=135)90(45i u ψψϕs T x 0075.0501360135360135=⨯︒︒=︒︒=25A t i i t A t t i f ）（，时，）（︒+=∴︒=∴===+=+⨯===3040sin 10305sin 10040sin 10)40sin(225402πψψψπψπππω︒∠=∠︒∠=︒∠=︒∠⨯︒∠=⋅+=+-+=-+=+++=+1.877.145657.51.53101.9857.5645657.51.531042)44()86(1210)44()86(21212121A A A A j j j A A j j j A A 2121)2(;)60sin(10,)sin(5)1(i i i A t i A t i +=︒+==ωω︒∠=︒∠+︒∠=+=︒∠=︒∠=∙∙∙∙∙89.4023.13601005)2(;6010,05)1(2121m m m m m I I I A I A I A I A I V U 25,10,22021===第三章习题3-1 已知正弦电压和正弦电流的波形如图3-1所示,频率为50Hz ，试指出它们的最大值、初相位以及它们之间的相位差，并说明哪个正弦量超前，超前多少度？超前多少时间？解： u 、i 的表达式为即：u 比i 超前135°，超前2-1 某正弦电流的频率为20Hz ，有效值为 A ，在t =0时，电流的瞬时值为5A ，且此时刻电流在增加，求该电流的瞬时值表达式。

解：3-3 已知复数A 1=6+j8Ω，A 2=4+j4Ω，试求它们的和、差、积、商。

解：3-4 试将下列各时间函数用对应的相量来表示。

解：3-5 在图3-2所示的相量图中，已知 ，它们的角频率是ω，试写出各正弦量的瞬时值表达式及其相量。

第一章习题答案A 选择题（A ） （C ） （C ） （B ） （B ） （B ） （B ）（B ） （B ） （B ） （B ） （B ） (B) (B) (B) B 基本题（1）略 （2）元件1和2为电源 ，元件3，4和5为负载（3）（-560-540+600+320+180）*w=0 平衡380/(2110/8+R)=8/110，所以R ≈Ω，W R =（8/110）2×≈20W 电阻R=U/I=6/50*310-=120Ω，应选者（a ）图. 解：220/（R1+315）=，得R1≈314Ω.220/（R2+315）=， 得R2≈0Ω.并联R2前，I1=E/( 0R +2R e +1R )=220/（++10）≈.并联R2后，I2=E/( 0R +2R e +1R ∥2R )≈50A.(2)并联R2前，U2=R1*I1=212V,U1=(2R e +1R )*I1=216V. 并联R2后，U2=(1R ∥2R )*I1=200V,U1=2R e +1R ∥2R =210V. (3)并联R2前，P=212*=.并联R2后，P=200*50=10KW.I3=I1+I2=ｕA ，I4=I5-I3=，I6=I2+I4=ｕA.因为电桥平衡，所以不管S 断开还是闭合 abR =5R ∥（1R +3R ）∥（2R +4R ）=200 .解： aU =1U =16V,bU =＜[(45+5) ≈]+45＞×16/＜[(45+5) ∥] ∥+45＞≈. cU =（45+5）∥×bU /总R ≈bU /10=，同理dR ≈cU /10=.解：当滑动端位于上端时，2U =（R1+RP ）1U /（R1+RP+R2）≈. 当滑动端位于下端时，2U =R2*1U /（R1+RP+R2）≈. 所以输出范围为解：等效电路支路电流方程：IL=I1+I2E2-RO2*I2+RO1*I1-E1=0 RL*IL+RO2*I2-E2=0 带入数据得I1=I2=20A,IL=40A解：先利用叠加定理计算R 1上的电流 分成两个分电路① U 1单独作用：解A 5212111R )//R (R R U I 43211'1=++=++=② I S 单独作用：分流A R 545.0112*1稩)//(R R R R I S32144''1=++=++=所以A 56I I I ''1'11=+=,A53I *0.5I 13==解：根据KCL 得 则1A 1-2I -I I 123===40V2*1020I R U U 20V,1*20I R U 2212311=+=+====1A 电流源吸收的功率:20W 1*20I U P 111=== 2A 电流源吸收的功率:-80W2*-40I -U P 222===R 1电阻吸收功率:20W 1*20I R P 2231R1===R 2电阻吸收功率:40W 2*10I R P 2222R 2===解：将电流源转换成电压源，如下图则(1//1)1121I 1+++=,53I 3=A解：将两个电压源转换成电流源再合并为一个1A 21122-8I =+++=解：设E 单独作用u ab’ = E/4 = 1/4 ×12 = 3V则两个电流源作用时u ab’’ = u ab - u ab’=10-3=7V解：设1Ω电阻中的电流为I（从上到下）U o c=4×10－10 = 30VR eq=4ΩI=30/(4+1)= 6A 解：先利用电源等效变换得下图：AR U I R V U OCOC 124682eq eq =+=Ω==+-=则解：先利用网孔电流法解出21,I IAR U I R V I I U A I AI I I I I OCOC 510050410205512014101501020eq eq 21212121-=+=∴=-=--=∴⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧-=+-=-解：先用网孔法求出1I114228102471028224)43(1212221I R R R I R U U A I I I A I A I I U I R I R R EQOC 的电流从下到上为该Ω===-=-==⇒⎩⎨⎧=-=⇒⎩⎨⎧===-+解：设有两个二端口网络等效为则（a ）图等效为有U 1=E 1=4V（b ）图等效为有I1=2E1/2R1=4/R1=1A =>R1=4ΩI=4/4+1=4/5A解：V AV B VAV AV C V B解：1.开关第一次动作uc(0+)=uc(0-)=10v从1-72后, uc(--)=0, t放=RC=10ms Uc(t)=10exp(-100t)V(0<=t<= )Uc(t)=10exp(-1)v=2.开关第二次动作Uc(t+)=uc(t-)=Uc(--)=10, t充=10/3msUc(t)=(-300)vUc(2*10E-2s)=(-3)v=3.开关第三次动作Uc+)=uc=uc(--)=0 t=10msuc(t)=(-100)解： i(0+)=i(0-)=-6/5A I(--)=6/5A T=i/R=9/5sI(t)=6/5-12/5exp(-5/9t)A 利用叠加法得： i(t)=9/5-8/5exp(-5/9t)A解：VX UA S VX UA 212209.23128.51220209.3324S =+-=-=+++-=闭合时，断开时， 解： 利用叠加定理计算7/100'''7200)3//2(2)50(3//2''v 50.27100)3//2(1503//2'v 50.1-=+=∴-=+-=-=+=VA VA VA R R R X R R VA R R R X R R VA 单独作用单独作用解：（a ）i(0+)=i(0-)=0,i(∞)=3A（b ）i(0+)= i(0-)=0,i(∞)=（c）i(0+)= i(0-)=6A,i(∞)=0（d）i(0+)= i(0-)=,i(∞)=1A 解: uc(0+)=uc(0-)=R3I=60VUc(∞)=0τ=RC=[(R2∴∞τ∴j2∏fL（a）图：当Ui ≥E时，D导通，则Uo = E = 5 v。

图1: 习题1.5.1图I1 = −4A U1 = 140V U4 = −80V I2 = 6AU2 = −90V U5 =30VI3 = 10AU3 = 60V电工学秦曾煌课后答案全解 doc格式1 电路的基本概念与定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。

电流和电压的参考方向如图中所示。

今通过实验测量得知1 试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。

2 判断哪些元件是电源？哪些是负载？3 计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？[解]:2 元件1，2为电源；3，4，5为负载。

3 P1 = U1I1 = 140 ×(−4)W = −560WP2 = U2I2 = (−90) ×6W = −540WP3 = U3I3 = 60 ×10W = 600W P4 = U4I1 = (−80) ×(−4)W = 320W P5 = U5I2 =130 ×6W = 180WP1 + P2 = 1100W负载取用功率P = P3+ P4 + P5 = 1100W 两者平衡电源发出功率PE=1.5.2在图2中，已知I1= 3mA,I2 = 1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端电压U3，并说明它是电源还是负载。

校验整个电路的功率是否平衡。

2[解] 首先根据基尔霍夫电流定律列出图2: 习题1.5.2图−I1 + I2 −I3= 0−3 + 1 −I3= 0可求得I3= −2mA, I3的实际方向与图中的参考方向相反。

根据基尔霍夫电流定律可得U3 = (30 + 10 ×103 ×3 ×10−3 )V = 60V 其次确定电源还是负载：1 从电压和电流的实际方向判定：电路元件380V元件30V元件电流I3从“+”端流出,故为电源;电流I2从“+”端流出，故为电源；电流I1从“+”端流出，故为负载。

第 14章晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。

晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。

2．晶体管的电流分配关系晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下：I C I BI E I B I C (1 )I BI C I CI B I B3．晶体管的特性曲线和三个工作区域（1）晶体管的输入特性曲线：晶体管的输入特性曲线反映了当UCE 等于某个电压时，I B和U BE之间的关系。

晶体管的输入特性也存在一个死区电压。

当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现 I B，且 I B随U BE线性变化。

（2）晶体管的输出特性曲线：晶体管的输出特性曲线反映当I B为某个值时， I C随 U CE变化的关系曲线。

在不同的 I B下，输出特性曲线是一组曲线。

I B=0以下区域为截止区，当 U CE比较小的区域为饱和区。

输出特性曲线近于水平部分为放大区。

（3）晶体管的三个区域：晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。

此时，I C= I b， I C与 I b成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。

晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。

此时，I B=0， I C= I CEO。

晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即 U CE很小时，晶体管工作在饱和区。

此时， I C 虽然很大，但 I C I b。

即晶体管处于失控状态，集电极电流 I C不受输入基极电流I B的控制。

14． 3 典型例题例 14． 1 二极管电路如例14． 1 图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压值。

设二极管导通电压U D=0.7V。

256A B A BD +D+R2V R Uo 10VUo5V- -(a)(b)D1 D1A1 B1D2 D2A2 B B2 A+ + R R12VUo10VUo 9V 15V- -(c)(d)例 14.1 图解：○1 图（ a）电路中的二极管所加正偏压为2V ，大于U D =0.7V ，二极管处于导通状态，则输出电压 U 0=U A— U D=2V—0.7V=1.3V。

第1章直流电路习题参考答案二、判断题：1. 理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。

（×）2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。

（×）3. 电压是产生电流的根本原因。

因此电路中有电压必有电流。

（×）4. 绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流。

（×）四、计算题1.8 应用等效电源的变换，化简图1.7所示的各电路。

解：1.9试用电源等效变换的方法，求图1.6所示电路中的电流I。

解：利用电源等效变换解题过程如下：由分流公式可得：I =5⨯86.213434=+(A)1.10 试计算题1.9图中的电流I 。

解：由于题目中没有要求解题方法，所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行求解，下面用戴维南定理求解。

（1）先计算开路电压，并将电流源化成电压源，如下图。

3263612=+-=I (A)U OC =-2+12-6×2/3=6(V)（2）再求等效电阻R ab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。

4116363=+++⨯=ab R (Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。

1246=+=I (A)1.11 已知电路如图1.10所示。

试应用叠加原理计算支路电流I 和电流源的电压U 。

解：（1）先计算18V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。

61218=+='I (A)661=⨯='U (V) （2）再计算6A 电流源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。

26121=⨯+=''I (A)162263636=⨯++⨯⨯=''U (V)（3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。

426=-=''-'=I I I (A)22166=+=''+'=U U U (V)1.12 电路图1.11所示，试应用叠加原理，求电路中的电流I 1、I 2及36Ω电阻消耗的电功率P 。

8-3习题解答A选择题.1.1有一准确度为级的电压表，其最大量程8为50 V，如用来测量实疼值为25 V的电压时，则相对测量误差为（）。

(1) 士0. 5⑵士2% (3) 士0. 5%【解1⑵8.1.2有一电流表，其最大量程为30A。

今用来测量20 A的电流时，相对衡量误差为±1. 5%，则该电流表的准确度为（）。

(1)1级（2)级（3)级【解】⑴8.1.3有一准确度为 2.5级的电压表，其最大量程为100 V，则其最大基本误差为（）。

(1) ±2. 5 V (2) ±2.5(3)±2. 5%【解】⑴8.1.4使用电压表或电流表时，要正确选择量程，应使被测值（）。

小于满标的-"半左右⑵超过满标值的一半以上(3)不超过满标值即可【解】⑵交流电压表的读数是交流电压的（）。

(1)平均值（2)有效值（3)最大值【解】（2)*2-2测量交流电压时，应用（）。

_(1)磁电式仪表或电磁式仪表8.在多量程的电压表中，量程愈大，则其倍压器面值()oo(2) 电磁式仪表或电动式仪表(3) 电动式仪表或磁电式仪表L 董程的电流表中’量程愈大,则其分流器的阻值((1)愈大（2)愈小【解】⑵8.4.1(1)愈大（2)愈小（3)不变 【解】⑴8.6.1在三相三线制电路中,通常采用（）来测量三相功率。

(1)两功率表法（2)三功率表法（3) 一功率表法【解】⑴基本题8.1. 5电源电压的实际值为220 V ,今用准确度为 1. 5级、满标值为250 V 和准确度为级、满标值为500 V 的两个电压表去测量，试问哪个读数比较准确【解】用级、250 V 电压表测量：最大基本误差 A U m - 士 1. 5% X 250 75 V相对测量误差r =^^X 100% = 士 %用级、500 V 电压表测量：最大基本误差 A U m = 士 %X 500 V= 士5 V相对测量误差r =_|x i 00% = ±%显然，前者较为准确。