电路基础(第4版_王慧玲)教学资源 思考与练习10-3解答

思考与练习（10-2）
10-2-1（11-2-1）三相异步电动机有几种起动方法？不同的方法适用于什么情况？
鼠笼式电动机有直接起动和降压起动两种方法。

线绕式电动机采用加接起动电阻的方式进行起动。

电动机接通电源直接起动时起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。

所以功率小于二、三十千瓦的异步电动机才采用直接起动。

将电阻串联在定子绕组与电源之间的起动方法，是降压起动的一种方法，适合鼠笼式和绕线式电动机。

电动机的星形-三角形（Y- ）换接降压起动，其起动电流是直接起动时起动电流的1/3。

但这种方法只适合于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。

自耦变压器起动适用于容量较大的星形连接运行的鼠笼异步电动机。

10-2-2（11-2-2）三相异步电动机有几种调速方法？什么方法是平滑调速？什么方法调速性能最好？
答：三相异步电动机有变极调速、变转差率调速、变频调速三种调速方法。

变转差率调速、变频调速是平滑调速。

变频调速的调速性能最好，现在广泛应用。

10-2-3（11-2-3）三相异步电动机有几种制动方法？*不同的方法适用于什么情况？
答：三相异步电动机有反接制动和能耗制动两种制动方法。

反接制动适用于经常正、反转的机械电机。

因笼型电机转子不能外接电阻，为防止制动电流过大而烧损电机，只有小于10KW电机才能采用反接制动。

能耗制动适用于经常启动并要求能迅速准确停车的机械。

大容量笼型电机因反接制动冲击电流太大，多采用能耗制动。

高压绕线转子电机，为防止滑环上感应高压，故多采用能耗制动。

思考与练习（3-2）3-2-1（4-2-1） 对电阻电路，下列各式是否正确？如不正确，请改正。

R I P R U I R U I R U i a m m 2 (d) (c) (b) )(====&&答：（a ）错，正确的为 R u i =；（b ）错，正确的为 RU I =；（c ）错，正确的为 R U I m m &&= 3-2-2（4-2-2） 对电感电路，下列各式是否成立，如不成立，说明原因。

L L L X I P LU j I L u i c dt di L U X i u a 2 (e) (d) )( (b) )(=====ωω&& 答：（a ）错，正确的为L L L X I U = ；（b ）错，正确的为dt di L u L =；（c ）错，正确的为 LU I ω=； （d ）错，正确的为 LU j I ω&&-= 3-2-3（4-2-3）对电容电路，以下各式是否正确？(d) (c) (b) )(C jU I I jX U C U I iX u a C C ωω==-==&&&&&答：（a ）错，正确的为C IX U =C ；（b ）错，正确的为U c j I &&ω=；（d ）错，正确的为U c j I&&ω= 3-2-4（4-2-4）电阻可以不计，电感为10mH 的线圈，接在220V 、5kHz 的交流电源上，线圈的感抗是多大？线圈的电流是多少？答：线圈的感抗Ω=⨯⨯⨯=-50101010533L X ,线圈的电流A X U I L 4.450220 === 3-2-5（4-2-5）容量为0.1F 的电容元件所加电压为u =4sin100t V , u 、i 为关联方向，试写出通过电容的电流的解析式。

解：因为容抗Ω=⨯=1.01.01001C X ，电容电流A U I m m 401.041.0 ===，又因为电容电流超前电容电压90°,所以i =40sin(100+90°A。

二、判断题1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。

(×) 2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。

(√) 3．电压和电位都随参考点的变化而变化。

(×) 4．我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。

(√)三、问答题1．电路主要由哪些部分组成?它们的主要功能是什么?答：电路主要由电源、负载、导线和开关组成。

电源是提供电能的装置；负载是实现电路功能的装置。

导线是在电路中起连接作用。

开关是控制装置。

2．简述电压、电位、电动势的区别。

电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因是否一样?答：电压反映的是电场力在两点之间做功的多少，与参考点的位置无关。

电位反映的是某点与参考点的电压，与参考点的位置有关。

电动势反映的是其他形式的能转换为电能的能力。

电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因不一样。

3．什么是电流?电路中存在持续电流的条件是什么?答：电流是电荷定向移动形成的。

电路中存在持续电流的条件是：电源电动势不为〇，且电路闭合。

4．用电流表测量电流时，有哪些注意事项?答：（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。

（2）电流表必须串接到被测量的电路中。

（3）电流必须从电流表的正端流入负端流出。

（4）选择合适的量程。

四、计算题1．在5 min内，通过导体横截面的电荷量为3．6 C，则电流是多少安?合多少毫安?解: I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012（A）=12mA答：电流是0.012安，合12毫安。

2．在图1--2中，当选c点为参考点时，已知：U a=-6 V，U b=-3 V，U d=-2 V，U e=-4 V。

求U ab、U cd各是多少?若选d点为参考点，则各点电位各是多少?解：选c点参考点时Uc=0VUab= Ua- Ub=（-6）-（-3）=-3VUcd= Uc – Ud =0-（-2）=2VUbd= Ub – Ud =（-3）-（-2）=-1VUed= Ue – Ud =（-4）-（-2）=-2V选d点为参考点 Ud=0 运用电压不随参考点变化的特点Ucd= Uc – Ud = Uc –0=2V Uc=2V∵Ubd= Ub – Ud = Ub –0=-1V ∴Ub=-1V∵Ued= Ue – Ud = Ue –0=-2V ∴Ue=-2V∵Uab= Ua – Ub = Ua –（-1）=-3V ∴Ua=-4V6．一般来说，金属的电阻率随温度的升高而增大，硅等纯净半导体和绝缘体的电阻率则随温度的升高而减小。

思考与练习（ 1-3）
1-3-1某灯泡额定电压为220V ，额定功率为40W ，求该灯泡的电阻值。

答：因为 P U 2U 22202
，所以R
P40
1210 R
1-3-2如果某一电感两端的电压为零，其储能是否一定为零；如果某一电容中的电流为零，其储能是否一定为零。

答：不一定，直流电路情况下，电感线圈相当于短路线，所以有电流没电压，其储能
W L1LI L20 。

而在直流电路的情况下，电容隔直，所以没电流有电压，其储能2
W C1CU C20 。

2
1-3-3直流情况下，电感相当于短路，则电感量L=0；电容相当于开路，则电容量C= ?答：不对，电感量和电容量是元件参数，其值是固有的与接什么电路无关。

思考与练习（9-1）9-1-1（10-1-1）什么叫磁路、磁感应强度？答：由磁性材料构成的、让磁感应线集中通过的通道称为磁路，或者说磁通经过的闭合路径叫磁路。

磁感应强度是描述磁场内各点磁场强弱和方向的物理量。

磁场内某点的磁感应强度用B 来表示，其大小为：位于该点且与磁场方向垂直的直导体，通过单位电流时在单位有效长度所受到的电磁力，即F B IL=。

9-1-2（10-1-2）什么叫磁阻、磁通势?分别写出磁阻、磁通势的公式。

磁通通过磁路时所受到的阻碍作用叫磁阻。

磁阻用符号m R 表示，即表达式为m l R S μ=。

通过线圈的电流与线圈匝数的乘积称为磁通势。

磁通势用符号F 表示，即F IN =。

9-1-3（10-1-3） 有两个同材料的铁心线圈，线圈匝数N 1=N 2，磁路平均长度l 1=l 2，励磁电流I 1=I 2，但截面积S 1>S 2，试比较两铁心中磁场强度B 1与B 2的大小，磁通Φ1与Φ2的大小。

解：已知：21μμ=, I 1=I 2，N 1=N 2，l 1=l 2，根据IN B lμ=可知, 磁场强度B 1=B 2，因为线圈截面积S 1>S 2，由BS Φ=可知，铁心中磁通Φ1>Φ2。

9-1-4（10-1-4）写出磁路欧姆定律的表达式，说明磁通与磁导体的面积、长度及磁导率有何关系？ 磁路的欧姆定律，为m F R Φ=，因为F IN =,m l R Sμ= 所以m F R Φ=S lIN μ=。

可知磁通与磁导体的面积成正比，与长度成反比，与磁导率成正比。

9-1-5（10-1-5）写出磁路的基尔霍夫第一定律和第二定律。

磁路的KCL:∑=Φ0 磁路的KVL:∑=0m U*9-1-6 写出全电流定律的表达式。

全电流定律为IN Hl =∑，即磁通势等于各段磁路的磁位差之和。

思考与练习（9-3）
9-3-1（10-3-1）交流铁心线圈的电磁关系式如何？*交流铁心线圈的功率损耗又如何？*如何降低铁心损耗？
答：交流铁心线圈的电磁关系式为U =E =4.44Nf Φm
交流铁心线圈的功率损耗有线圈电阻的铜损（P Cu ），还有铁心中的铁心损耗（P Fe ），铁心损耗包含磁滞损耗（P h ）和涡流损耗（P e ）。

降低铁心损耗中的办法是：（1）选用磁滞回线窄的磁性材料制作铁心，如硅钢片、坡莫合金等可以减小磁滞损耗。

（2）采用两种措施：一增大铁心材料的电阻率，如在钢片中掺入少量的硅（0.8%~4.8%）；二不用整块磁性材料做铁心，而是在顺着磁场方向由彼此绝缘的硅钢片叠成铁心，这样可以增加回路电阻、减小涡流。

来减小涡流及其损耗。

9-3-2（10-3-2）分别写出变压器电压变换、电流变换和阻抗变换的变比关系。

n U U =21， n I I 121=， 221Z n Z = （其中：n N N =2
1） *9-3-3（10-3-3）变压器运行时有哪些损耗?这些损耗是怎样产生的? 写出变压器工作效率表达式。

答：变压器在实际使用时，由于电流的热效应，铁心中有铁损，铁损与负载大小无关；绕组中有铜损，铜损与负载大小有关。

变压器总的功率损耗等于铁损和铜损之和，即Fe Cu P P P ∆=+
变压器的效率用η表示，21
100%P P η=⨯ （由于12P P P =+∆，所以η＜1）
*9-3-4（10-3-4）常用变压器有哪些？
答：常用变压器有小型电源变压器、自耦变压器、电流互感器、电压互感器、三相变压器等等。