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1.大型电力系统能带来那些技术经济效益：①提高供电的可靠性②减少系统装机容量③减少系统备用容量④采用高效率大容量的发电机组⑤合理利用资源，充分发挥水电在系统中的作用。
2.⑴电力系统的主要特点：①电能不能大量储存②暂态过程十分短暂③地区性特点较强④与国民经济密切相关。
⑵对电力系统的要求：①为用户提供充足的电力②保证供电的安全可靠③保证良好的电能质量④提高电力系统运行经济性3.简述衡量电能质量的主要指标，并举例说明其重要性。
①电压：电热装置消耗的功率与电压的平方成正比，过高的电压将损坏设备，过低的电压则达不到所需要的温度。
②频率：频率降低将使电动机的转速下降，影响生产效率和电机的寿命；频率增高会使转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。
③波形：影响电机的正常运行和效率，危害电气设备的安全运行，例如谐波放大或谐振过电压烧坏变电站中无功补偿电容器。
4.为什么要规定电力系统额定电压？简述发电机变压器和电力线路的额定电压与电力系统额定电压之间的关系。
①对一个国家来说不可能建设一条输电线路就确定一个电压等级，这样会造成设备通用性差，备用设备增加，网络连接和管理都困难。
因此为了使电力系统和电气设备制造厂的生产标准化系列化和统一化，电力系统的电压等级应有统一的标准。
②发电机比系统额定电压高5%。
变压器一次绕组和系统额定电压相等，二次绕组比系统额定电压高10%。
电力线路的额定电压和系统额定电压相等。
5.①互感器的分类：电压互感器和电流互感器。
②原理：电磁感应原理③作用：电压互感器是一种电压变换装置，有电压变换和隔离两重作用，它将高电压转变为低电压（一般为100V），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。
电流互感器是一种电流变换装置，有电流变换和隔离两重作用，它将大电流转变为低压小电流（一般为5A），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。
④使用注意事项：电流互感器工作时二次侧不能开路，电压互感器工作时二次侧不能短路。
2.3 用电流表测量电路中的电流时，必须将电流表串联在被测电路中（在测量处断开电路再接入电流表）。
为了尽可能减少电流表接入对电路原有工作状态的影响以保证足够的测量精度，所以电流表的内阻都很小。
有学生误将电流表并联在电路中（如图示），试分析此时所发生的情况。
假定电流表的内阻Ω=1.00R 。
⑴ 此时流过Ω4电阻上的电流是多少？⑵ 此时流过电流表的电流会达到多大的数值？ ⑶ 这种错误会造成什么后果？应如何纠正之？解： ⑴ 5.1464==ΩI A ；⑵ 601.06A==I A; ⑶ 过大的电流经过电流表，会损坏电流表，也会损坏6V 电压源。
应将电流表串入被测支路。
2.5 试求图中各电路的电压U ，并讨论其功率平衡解2.6 某电源具有线性的外特性，当输出电流为0A 和400mA 时，其端电压分别为1.48V 和1.39V 。
请给出该电源的电压源模型和电流源模型及其相应的参数。
解：线性外特性为：I R U u S S -=⎩⎨⎧-==S S 4.048.139.1 48.1R U 解得： ⎪⎩⎪⎨⎧Ω=-== 225.04.039.148.1V 48.1SS R U ⎪⎩⎪⎨⎧==Ω=A 58.6225.0S S S S R U I R电流源模型+ _U电压源模+_2A=2Ω 6A=2Ω 由KCL 得：I =8A ，所以U =2*I =16VP R =I 2 R =128W 消耗 P I S = -I S *U = -96W 供出P U = -2*U = -32W 供出P 供出=P 消耗1=2ΩR 2=2由KCL 得：I = 4A ，所以 U =2*I =8V P R =I 2 R =32W 消耗 P I S = I S *U = 16W 消耗 P U = -2*U = -48W 供出 P 供出=P 消耗 由KVL 得：U = 4A ，所以 U =10V P R 1=P R 2 =22 *R 1=8W 消耗 P I S = -2*U = -20W 供出 P U S = 2*2 = 4W 消耗 P 供出=P 消耗I S2.8 考察图示几个电路的特点，用最简单的方法计算电路中各个支路的电流、各个元件上的电压和功率。
《电气工程概论》第一章电机与电器基础（第3节）课堂笔记及练习题主题：第一章电机与电器基础（第3节）学习时间： 2015年10月26日--11月1日内容：我们这周主要学习第一章第三节电机的部分内容，即直流电机部分，要了解直流电机的工作原理、基本结构、励磁和损耗及效率。
第一章电机与电器基础第三节电机电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，实现电能和机械能相互转化的电磁装置。
按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。
按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。
按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最常见三相电机。
按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微型电机。
1.3.1 直流电机直流电机是电机的主要类型之一。
一台直流电机既可作为发电机使用，也可以作为电动机使用。
直流发电机可以用来得到直流电源，但目前大部分被整流电源所替代，主要用作电力系统中同步发电机的励磁机。
直流电动机用来输出转矩，它具有良好的启动、调速性能，所以在调速要求较高的场所应用广泛。
1．直流发电机工作原理原动机带动线圈abcd逆时针旋转，根据右手定则，ab边和cd边均产生感应电动势e，经过换向器1、2和电刷A、B把电动势e引出来，得到直流电。
当在转速一定的情况下，电动势的大小与切割导体的磁通密度有关系，而直流电机气隙处的磁通密度分布并不均匀，所以输出的电动势波形具有脉动成分。
2．直流电动机工作原理电源通过电刷1、2和换向片A、B向线圈供直流电，根据左手定则，线圈ab边产生向左力f，线圈cd边产生向右力f，线圈在f的作用下以n的转速逆时针旋转。
由此可知，（1）电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行。
（2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与电刷的直流电压、电流之间的转化。
3．直流电机的结构直流电机主要包括转子和定子两大部分。
8.1 已知：图a 是某光电池的传递特性，图b 电阻应变片的传递特性。
(1) 分别指出两个传感器的类型；(2) 试求：它们的灵敏度和量程。
（提示：光电池灵敏度用μA/ fc 表示；电阻应变片的灵敏度用Ω/μm 表示）。
解：(1) a 图所示传感器为直接转换型；b 图所示传感器为间接转换型 (2) 图a 光电池灵敏度f c μA 5.6231501==γ， 量程范围：fc 25~0 图b 应变片灵敏度m m Ω5.7μm Ω105.740049850132=⨯=-=-γ，量程范围：m μ490~08.2 一种应变仪的电路如图所示，应变片的传递特性如题1图b 所示。
已知应变片的电阻R t = 500Ω时，传感器的输出电压u o 对电阻R t 的灵敏度为5mV/Ω。
试问：1. 传感器输出电压u o (mV)对变形位移d (mm)的灵敏度是多少？2. 当电桥的电源电压增至20V 时，传感器的灵敏度 将如何变化？(提示：直流电桥的输出电压信号按u o =(10V)R t / (500+R t )-5V 计算 解：⑴ mm mV 5.37ΩmV 5mm Ω5.721=⨯=⋅=γγγ，⑵ ()R R RU U U R R R u -=-+=t S S S t t 025.021∴ ΩmV 105002V205.025.0S 3=Ω⨯⨯==R U γ ∴ mm mV 75ΩmV 10mm Ω5.731=⨯=⋅=γγγ；8.4 已知：放大器的开路增益为120，输出电阻为500Ω。
试求：⑴ 当负荷电阻R L =50Ω时放大器的增益； ⑵ 放大器的增益为80%开路增益时的负荷电阻值。
解： 120iS==u u A R o =500Ω498499 500 501 100200 300 400502500 d (μm)503R t (Ω(a) 光电池特性 (b) 电阻应变片特性题1图100150200i t (μA 传感器 题2图-+u o接负载后1115050050L o L S o =+=+=R R R U U ， ⑴ 91.1011120S o i S i o ==⋅==U U U U U U K u ， ⑵ Lo L S o i S %80R R R A U U U U A +⋅=⋅=⋅， L L500120%80120R R +⨯=⨯ ，解方程得：k Ω2L =R8.5 已知某放大器具有低通频率特性。
18.4 简单齐纳二极管稳压电路如图所示，设输入电压i u 的波动范围为11V ～13V ，负载电阻的波动范围为100～1000，齐纳二极管最小稳压电流mA 10Zm =I ，稳压值V 10Z =U 。
求齐纳二极管的最大功率损耗。
解：(1) Lmax CCmin min Z i i i -=LminZLmax dmax CCmin min CC R U i R U U i Z =-= Ω=--=∴09.9 10010101101.0 R R(2)W 2.3100001009.91013 10 Lmax max i Z Zmax Z Zmax =⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--==R U R U U U i U P Z Z 18.7 有两个特性完全相同的齐纳二极管反向串联，设其理想特性曲线如图a 所示(1) 试画出电压2u 与电流i 之间的关系曲线（理想）；(2) 如果t t u ωsin 220)(1=V ，试画出图b 电路中输出电压2u 的波形。
18.8 图示电路能够向负载R L (=2850)提供直流电压，其脉动量小于0.5V ，最大输出电流4.5mA ，t u 314sin 22201=V 。
(1) 试求变压器的匝数比k 和电容参数C 。
(2) 画出u i1，u i2及u o 的波形。
解：V 83.122850105.43L omax omax =⨯⨯=⨯=-R i u ，ωt10-u 22u /Vu 1u 2i10-10题18.7图u 1ui1k Ω - 10 Vu 2( a )( b )ui题18.8图u i1Ci u i2kR Lu o+ + + 题18.4图 u iiR-+U Z R LV 07.92omaxi2==u U ，2507.9220i2i1===U U k F 1805.03142105.45.03omax μπ=⨯⨯==∆∆=-T I V Q C 18.9如图所示电路，请分析： (1) 若其中的D 2击穿（短路），会出现什么问题；(2) 若其中的D 2烧断（断路），又会出现什么问题。
4.3 已知 4j 3-=IA ， 30j 220e U =V 。
试写出它们的时域表达式：?=i ，?=u 并绘出它们的相量图和波形图。
解：A )1.53sin(25))34arctan(sin(2)4(322︒-=-+-+=t t i ωω；V )30sin(2220︒+=t u ω；4.4 已知：4j 31+=I A ，3j 42-=I A ， 0j 310e I =A 。
试计算：?321=-+=i i i i 并绘出相量图。
解：57.16110j 3103j 44j 3321∠=+-=--++=-+=I I I I A)57.161(23.16A )57.161(4.47sin A)57.161sin(20︒+=︒+=︒+=t t t i ωωω；4.5 已知C L R ,,三个元件的阻抗值都是100Ω，试求下述电路的复数阻抗：⑴ 三个元件串联连接； ⑵ 三个元件并联连接； ⑶ R 和C 并联再与L 串联； ⑷ R 和L 并联再与C 串联。
解：⑴ Ω=-+=100)(j C L X X R Z ；⑵CL X X R Z j 1j 111++=，Ω=100Z ； ⑶ Ω+=+-⋅-=+-⋅-=)50j 50(100j 100j 100100100j j j j L C C X X R R X Z ；⑷ Ω-=-+⋅=-+⋅=)50j 50(100j 100j 100100100j j j j C L L X X R R X Z ；+1I题4.22图LR4.7 已知图示正弦交流电路中各电压表的读数分别为：(a) 60V V ,30V V 21== (b) 100V V 80V,V ,15V V 321===。
求电源电压的有效值。
题4.20图（a ）（b ）解：（1）U 1、U 2、U S 构成直角三角形 ∴08.672221S =+=U U U V（2）U 1、（U 3 -U 2）、U S 构成直角三角形 ∴ ()2522321S =-+=U U U U V4.8 已知图示正弦交流电路中各电流表A1、A2、A3的读数分别为：5A 、20A 、25A ，求电流表A 的读数；如果维持A1的读数不变，而把电源的频率提高一倍。
题 4 图225.3 图示电路中的Ω=100R ，mH 1=L ，μF 1=C 。
请分别绘出该电路阻抗的模和辐角随激励信号频率变化的曲线。
解：θωω∠=-+=Z CL R Z )1(j ，2634221010101⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ωωωωC L R Z , ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--ωωωωωωθ45631010arctan 10010110arctan 1arctan R C L ，4463010162.31010101011⨯==⨯==--LC ω；kHz 03.5200==πωf0=ω， ∞=Z ，︒-=90θ；∞=ω， ∞=Z ， ︒=90θ；krad/s 6.31101040==ω，100==R Z ， ︒=0θ；5.4 以 )(|)j (|ωθω∠H 的形式写出下列电路的传递函数。
解：⑴()⎪⎭⎫ ⎝⎛--∠+=-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒∠+=+==∙∙L R LR LR R L L R LL R LU U H ωωωωωωωωωarctan )(11j11arctan 90)(j j j 22212；⑵ ()⎪⎭⎫⎝⎛-∠+=+==∙∙R L L R RRL RU U H ωωωωarctan )(j j 2212；5.6 在图示的无线电接收电路中，Ω=10R 。
当电容调谐到1000pF 时，接收到720kH 电台的信号，试计算该电路中所配备的电感L 的值。
解：该电路的传递函数：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛--∠⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=+-==+==∙∙L R RC L C R L C R L LC R L C L R C L U U H ωωωωωωωωωωωωωωarctan 1111j 11j 1j j 1//j j 1//j j 22212题 3 图Lω1-ω题 6 图当电容调谐到1000pF 时，接收到720kHz 的信号，电容C 与电感L 发生并联谐振，即：C L X X =C L ωω1=，LCf 12==πω；()0489.010101072014.321)2(1123232=⨯⨯⨯⨯⨯==-C f L π mH ；5.7 图示电路中的︒∠=30100U 伏，50=R 欧；Ω==3211C L X X ；Ω==4822C L X X 。
17.1 晶体管的静态偏置电路如图所示，其中β=99，R c =2.5k Ω，R E =2.5k Ω。
⑴ 试求U E ，I E ，I B ，I C ，U CE 并判断晶体管的静态工作点是否位于线性放大区（设U BE ＝0.7V ）；⑵ 保持晶体管电流放大系数β及电阻R E 不变，试确定使晶体管工作于线性放大区的电阻R C 的取值范围。
解：⑴ ∵ U B =3.2V ； ∴发射结正偏， U E = U B -0.7=2.5V ；A10 mA,99.01 mA,1k 5.25.2CB EC E E E μβββ===+====I I I I R U I 5.125.299.01515C C C =⨯-=-=I R U V ；V 025.1015E E C C CE =--=R I R I U ；∴ 集电结反偏，晶体管工作于线性放大区。
⑵ 设U CES =0.3V ， ∴当Ω=--≤k 3.12CCESE E CC C I U R I U R 时，晶体管工作于线性放大区。
17.2 晶体管共集电极放大电路如图所示，设U BE ＝0.7V 。
⑴求晶体管静态工作点（I B ，I E ，U CE ），并判断晶体管的工作状态； ⑵ 设R B 为可调电阻，当希望进一步调高静态工作点时，应如何调节R解： ⑴ 设I B ≈0， 则13.2V V 8.17.05.2CE E ==-≈U U ，∴ 晶体管的工作在放大区； ∵ 2.5=I B R B +U BE +(1+β)I B R E∴ I B =25.46μA I C = βI B =2.546 μA U CE =15-I E R E =13.23V [ I E =(1+β)I B =2.57 μA ] ⑵ ∵ 调高静态工作点∴ ↓↑↑→→BB C R I I ；17.3 将固定分压式共射极放大电路的输入侧进行戴维南等效变换，得到图示电路，设R B1=1.2k Ω，R B2=1.2k Ω，β =99，U BE =0.7V 。
10.3 一个5V 量程的数字电压表，采用10位A/D 转换器。
试问该电压表应以几位数字显示测量结果，它的满量程测量误差是多少？如果采用12位A/D 转换器，结果如何？最大转换误差是多少？解：10位A/D 转换：mV 5V 00489.012V510≈=-=∆u 满量程精度 %1.00049.0≈应采用四位数字显示测量结果，一位整数，三位小数，最大转换误差：5mV 若已知u i =2.127 V ，则二进制D=? 数字显示u o = ?()1842.43551023127.212510≈⨯=-i u,436D 10=∴ 110110100D 2=数字表显示 V 1309.210235436o =⨯=u显示2.131V.12位A/D 转换：mV 2.1V 0012.04095512V 512≈==-=∆u 满量程精度 %024.0105mV 2.13=⨯ 应采用四位显示，一位整数，三位小数，最大转换误差：1.2mV10.4 一个8位A/D 转换，最高输出时模拟输入量为10V ，若采用逐次逼近法，则4.5V 输入的实际输出D ？ 解：120V 18-=∆u 比较 115V5.4≈∆=un 次 转换成二进制D=()210.5 一个12位逐次逼近法型A/D 转换器，最大转换误差9.5mV ，试问该转换器的最高输入电压和对2.3V 电压的转换误差？解：mV 5.91212=-=∆Uu 最高输入电压：()V 9.38105.912312=⨯⨯-=-U比较 2435.9.3V2≈=n 次 输出电压：V 309.25.9243x =⨯==nK u 转换误差为：0.009V10.6 一个8位逐次逼近法型A/D 转换器最大输入电压为5V ，求电压V 2.4A =u 经转换后二进制D A ，若将D A 送入8位D/A 得到?B =u ，若B A u u ≠，两者的差别是由哪个环节造成？ 解：125V 8-=∆u 比较 2152.4≈∆=un 次 转换成二进制D A =()2 V 214.4mV 6.19215B =⨯=∆=u n u ，造成B A u u ≠差别的环节是A/D 环节。
第一章1．电气工程和电工科学的关系是什么？电气工程的理论基础是电气科学。
2．与“现代五大工程”的其他工程相比，电气工程的突出特点是什么？与其他工程相比，电气工程的特点在于：他的出现首先不是来源与文明发展的自发需要，而是来源于科学发现。
他以全新的能量形态开辟出一个人类文明的新领域。
他的发展又伴生了电子工程，从而孕育出通信，计算机，网络等工程领域，为信息时代的出现奠定了基础。
3．为什么说第二次工业革命是以电气化为主要特征的？在这一时期，发电，输电，配电已形成了一气轮机，水轮机为原动机，以交流发电机为核心，以变压器与输配电线路等组成的输配点系统为“动脉”的输电网，使电力的生产，应用达到较高的水平，并具有相当大的规模。
在工业生产，交通运输中电力拖动，电力牵引，电动工具，点加工，点加热等得到普遍应用。
4．根据自己了解，电气工程有哪些应用？多电飞机，线控汽车，全电舰船。
5．20世纪哪些科学技术的进步对电器工程的发展起到了重要作用？超导材料，半导体材料，永磁材料，超导磁体技术，电磁技术。
6.电气科学与电气工程的发展史给你哪些启发?今天电能的应用已经渗透到人类社会的生产，生活的各个领域，他不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文明的极大进步，彻底改变了人类社会生活方式，电气工程也应次被誉为“现代文明之轮”7.21世纪电器工程科学的发展趋势是什么?将电气科学与工程和近代数学，物理学，化学，生命科学，材料科学以及系统科学，信息科学等前沿融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时用信息科学的成就改造与提升本学科并开创新的研究方向。
8.为什么说21世纪电器工程与其他科学融合交叉是他的显著特点?21世纪的电气工程科学将在与信息科学，材料科学，生命科学及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展，创新和飞跃往往发生在学科的交叉点上，9电气工程科学的基础理论包括那些?电路藜芦，电磁理论，电磁计量理论等。
