电工电子技术基础-第3章
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《电工与电子技术基础》教材复习知识要点第一章:直流电路及其分析方法复习要点基本概念:电路的组成和作用;理解和掌握电路中电流、电压和电动势、电功率和电能的物理意义;理解电压和电动势、电流参考方向的意义;理解和掌握基本电路元件电阻、电感、电容的伏-安特性,以及电压源(包括恒压源)、电流源(包括恒流源)的外特性;理解电路(电源)的三种工作状态和特点;理解电器设备(元件)额定值的概念和三种工作状态;理解电位的概念,理解电位与电压的关系。
基本定律和定理:熟练掌握基尔霍夫电流、电压定律和欧姆定理及其应用,特别强调Σ I=0和Σ U=0时两套正负号的意义,以及欧姆定理中正负号的意义。
分析依据和方法:理解电阻的串、并联,掌握混联电阻电路等效电阻的求解方法,以及分流、分压公式的熟练应用;掌握电路中电路元件的负载、电源的判断方法,掌握电路的功率平衡分析;掌握用支路电流法、叠加原理、戴维宁定理和电源等效变换等方法分析、计算电路;掌握电路中各点的电位的计算。
基本公式:欧姆定理和全欧姆定理Rr E I R U I +==0, 电阻的串、并联等效电阻212121,R R R R R R R R +=+=串串 KCL 、KVL 定律0)(,0)(=∑=∑u U i I 分流、分压公式U R R R U U R R R U I R R R I I R R R I 2122211121122121,;,+=+=+=+= 一段电路的电功率ba ab I U P ⨯= 电阻上的电功率R U R I I U P 22=⨯=⨯= 电能tP W ⨯=难点:一段电路电压的计算和负载开路(空载)电压计算,注意两者的区别。
常用填空题类型:1.电路的基本组成有电源、负载、中间环节三个部分。
2.20Ω的电阻与80Ω电阻相串联时的等效电阻为 100 Ω,相并联时的等效电阻为 16 Ω。
3.戴维南定理指出:任何一个有源二端线性网络都可以用一个等效的 电压 源来表示。
习题3.1 某三相同步发电机,三相绕组连接成星形时的线电压为10.5kV ,若将它连接成三角形,则线电压是多少?若连接成星形时,B 相绕组的首末端接反了,则3 个线电压的有效值 U AB 、U BC 、U CA 各是多少?解:三相绕组连接成星形时U L =3U P ,线电压为10.5kV ,则每相绕组的电压为6.06kV ,若连接成三角形U L =U P ,则线电压为6.06kV 。
若连接成星形时,B 相绕组的首末端接反了,则B 相相电压的相位与原来的相差1800, 根据相量计算可得U AB =6.06 kV 、U BC =6.06 kV 、U CA =10.5 kV 。
3.2 题3.2 图所示的三相对称电路,线电压U L =380V ,每相负载Z = 6+j8Ω,试求相电压、相电流和线电流,并画出电压和电流的相量图。
题3.2 图解:由题意:负载作星接U l =3U p 因U l =380V ,则U a =U b =U c = = 220 (V )设U a = 220/0°(V )因相电流即线电流,其大小为:.220/0°I A == 22/−53°(A) 6 + j 8.I B = 22/−173ο(A).I C = 22/67°(A) 此时的相量图略。
3.3 有一电源和负载都是星形连接的对称三相电路,已知电源相电压为220V ,负载每相阻抗Z = Ω10 ,试求负载的相电流和线电流。
3 380第3 章三相交流电路习题解答77解:负载的相电压等于电源的相电压:U p = 220(V)U P 220(A)I l = I p = = = 22Z 103.4 已知星形联接的对称三相负载,每相阻抗为40∠25°(Ω);对称三相电源的线电压为380V。
求: 负载相电流,并绘出电压、电流的相量图。
解:UAB =380VZ=40∠25°Ω(1)三相对称电源接入三相对称负载令U A =220∠0°V则相线电流I A =U A /Z=5.5∠-25°VI B =5.5∠-145°VI c =5.5∠95°V(2) 矢量图如图所示。
第二部分《电工与电子技术基础》(第三版)练习题参考答案第一章直流电路1§ 1电路的基本概念一、填空题1.电流、电源、负载、控制装置、连接导线2.电源、负载、车架、电动机、金属机体3.电路原理、方框、印刷电路4.原理图、连接关系、实际大小、相互之间的位置关系5.矩形框、箭头、直线6.印刷电路7.搭铁二、判断题1.√2.√三、选择题1.( B) 2 .( A)四、名词解释(本答案仅作参考)1.通路也称闭路,它是指电流从电源的正极沿着导线经过负载最终回到电源的负极,电流形成闭合路径。
这是电路的正常工作状态。
2.断路也称开路,它是指电路某处因某种需要或发生故障而断开,不能构成回路,此时电路中的电流为零。
3.指电路中的某元器件因内部击穿损坏或被导线直接短接等原因,电流未经该元器件或负载,直接从电源正极到达负极的现象。
短路通常是一种不正常现象,应尽量避免。
五、简答题1.电路图是指将电路中各元器件用图形符号表示,并用引线连接而成的关系图。
2.电路图能让我们简洁、直观地表达和了解电路的组成,便于分析电路的工作原理和1性能,便于电路的设计和安装。
现在,人们更可以借助计算机辅助设计,或进行虚拟的电路实验,更是极大地提高了工作效率。
3.从根本上说,方框图也是一种原理图。
不过它不是像原理图那样详细地绘制了电路中全部的元器件符号以及它们之间的连接方式,而只是简单地将电路按照功能划分为几个部分。
各部分用一个方框来代表,在方框中加上简单的文字或符号说明,方框间用直线或带箭头的直线连接,表示各个部分之间的关系。
1§ 2电流、电压及其测量一、填空题1.电荷有规则的定向移动称为电流。
2.电荷量、安培、安、 A3.直流、直流、DC4.稳恒直流5.脉动直流6.交变、交流、 AC7.直流电流表、直流电流、+、-8.交流电流表、交流电流、直流电流表、直流电流、串9.电压、 Uab10.伏特、 V11.电位、大地12.电动势、 E、伏特13.交流电压表、交流电压、直流电压表、直流电压14.化学能、电能、直15. 200 ~ 60016.存在于燃料与氧化剂中二、判断题1.×2.√3.√4.√5.×6.×2三、选择题1.(A) 2 .(C) 3 .(A) 4 .(B)四、简答题1.电源的作用与水泵相似,它不断地将正电荷从电源负极经电源内部移向正极,从而使电源的正、负极之间始终保持一定的电位差(电压),这样电路中才能有持续的电流。
第3章电路的暂态过程一、思考题解答3.1 思考题【思3.1.1】电路在换路前储能元件没有储能,则在t=0-和t=0+的电路中,可将电容元件视为短路,电感元件视为开路。
如果换路前储能元件已有储能,且电路已处于稳态,则在t=0-电路中,电容元件视为开路,电感元件视为短路。
在t=0+电路中,电容元件可用一理想电压源代替,其电压为u C(0-);电感元件可用一理想电流源代替,其电流为i L(0-)。
【思3.1.2】根据换路定律可知,开关S断开瞬间电容器的电压值不能突变,则在t=0+时的等效电路可简化为如图3-2所示的电路。
u C(0+)=u C(0-)=112+×6=2V,i2(0+)=0,i1(0+)=i C(0+)=622-=2A【思3.1.3】根据换路定律可知,开关S断开瞬间电感的电流值不能突变,则在t=0+时的等效电路可简化为如图3-3所示的电路。
i L(0+)=i L(0-)=42=2A,U V=R V×i L(0+)=-2500×2=-5kV图3-2 思考题3.1.2的0+电路图图3-3 思考题3.1.3的0+电路图【思3.1.4】根据换路定律可知,开关S闭合瞬间电容器的电压值不能突变,则在t=0+时的等效电路可简化为如图3-4(a)所示的电路。
(1) i1(0+)=0,i(0+)=i2(0+)=100Au R1(0+)=100×1=100V,u R2(0+)=u C(0+)=0第3章 电路的暂态过程• 1 •1(2) i (∞)=i 1(∞)=100199+=1A ,i 2(∞)=0 u R1(∞)=1×1=1V ,u R2(∞)=u C (∞)=99×1=99 V(3) 根据换路定律可知,当S 闭合瞬间电感的电流值不能突变,则在t =0+时的等效电路可简化为如图3-4(b)所示的电路。
i 2(0+)=0,i (0+)=i 1(0+)=100199+=1A u R1(0+)=1×1=1V ,u R2(∞)=u L (0+)=99×1=99 V S 闭合后电路达到稳态时,i 1(∞)=0,i (∞)=i 2(∞)=1001=100A u R1(∞)=100×1=100V ,u R2(∞)=u C (∞)=(a) (b) 图3-4 思考题3.1.4的0+电路图【思3.1.5】i L (0+)=i L (0-)=013E R R R ++=12222++=2Au C (0+)=u C (0-)=2×2=4Vt =0+时的等效电路如图3-5所示,可得12=2×[2+i C (0+)]+2×i C (0+)+4 所以,i C (0+)=124422--+=1A ,u L (0+)=12-2×(2+1)-2×2=2V【思3.1.6】(1) 根据换路定律可知,开关S 闭合瞬间电容器可视为短路,各电感可视为开路。
第1章电路的基本知识1.1电路的概念 (1) 略(2) 电路通常由电源、负载和中间环节(导线和开关)等部分组成。
A •电源的作用:将其他形式的能转换成电能。
B •负载的作用:将电能转换成其他形式的能。
C •中间环节的作用:传递、分配和控制电能。
1.2电路中的主要物理量 (1) 零、负电位、正电位 (2) 3、1.5、3、1.5、0、3 (3) -7,-5 1.3电阻 (1) 3: 4 (2)查表1.3,知锰铜合金的电阻率 J =4.4 10亠」m1.4欧姆定律 (1)电动势、内压降(2)当R= R 时,电路处于开路状态,其特点是电路中电流为零,电源端电压等于电 源电动势;当R=0时,电路处于短路状态,其特点是短路电流极大,电源端电压等于。
由于I =0.22A=220mA . 50mA ,故此人有生命危险。
1.5电功与电功率P 40(2)略(3) W 二Ult =220 0.2 7200 = 316800J思考与练习一、 判断题1" 2. X 3. V 4. X 5. V 6. X 7. X 8. V 9. X 二、 选择题1. C2. C3. B4. B5. B6. B7. C8. B根据t ,得1RS 3 0.21 10 P 4.4如0二=1.43 m(3)U 220R "1000= 0.22 A(1)t=W 二空£=25h三、填空题1 •正、相反;2•参考点;3•负极、正极; 4 •高、低、低、高; 5•材料、长度、横截面积、 R - ; 6• 1800、土 5%; 7. 220S四、计算题1 • U ab =V a -V b =10 - 5 = 5VU bc *b-V c =5-(-5) =10 V U ac 二V a-V c =10 -(-5) =15V U ca - —U ac - - 15VR = U420门I0.2 220100 10(2)U =IR =2 100=200V(3) U r =lr =2 10 =20V 4.( 1)P =UI = 220 4 =880W(2)W 二 Pt =880 1800 =1584000J2 2(3) Q =l Rt =4 0.5 1800 =14400J(4) E =W -Q =1584000 -14400 =1569600 J第2章直流电路的分析与计算2.1电阻的连接(1) I mb =0.5AR 1 4U 2 = IR 2 =0.5 20 =10V U U U 2 =210 =12VR 2故 P 2』P 二10 28 =14WR 2 202. I24 120= 0.2A 3・(1)(2)由于P P 2 R 1 U 2 R 2 R 1WORD 格式整理10(3) (a ) R ab(b) R ab(R R)RR 」R 3(R R) R (c) R ab=R=1门R (2 R)RR(汀)R32 —Q 52.2基尔霍夫定律 (1) 5、3、6、3 (2) 假设I 2、I 3的方向和回路绕行方向如图 I 1 R 1 1 3R 3 = E 1 12 R 2 T 3 R 3 = E2 0.008 I 2 =丨3 0.008 50 8OI3 =3 I 丨2艮 +8013 =12解得 =0.0245 A=24.5mA =0.0325 A=32.5mA R 2 = 384门2.3电压源与电流源的等效变换 (1) I s =—、不变、并、E — I s r 、不变、r (2) ( a )把两个电压源等效变换为电流源,如图- ----1Q0Q200 n 10¥ a -O rn,evO匸(a)2.2( a )所示。
第1章习题1-1 判断题1.电荷的定向移动形成电流。
(√)2.直流电路中,电流总是从高电位流向低电位。
(√)3.电阻的体积越大,其额定的耗散功率越大。
(√)4.电阻的额定功率越大,它消耗的电能就越大。
(×)5.电阻串联时,各电阻上消耗的功率与其电阻的阻值成反比。
(×)6.电流表必须串联在电路中应用,而电压表则必须并联在电路中应用。
(√)7.在选择电器时,电器的额定电压一定要等于电源的额定电压。
(√)8.额定功率越大的电器,其消耗的电能一定多。
(×)9.电压源和电流源是同一电源的两种不同的等效模型。
(√)10.电容器和电阻器虽然结构不同,其实是同一类型的电气元件。
(×)11.电容器并联总电容量增加;电容器串联总电容量减小。
(√)12.对于同一个电容器,两端的电压越高其储存的电场能量越小。
(√)1-2 计算题1 一直流电流流过导体,已知在1min内通过导体横截面的电荷量为6000C,问该电流有多大?如果在1s内通过导体横截面的电荷量为6000C,问该电流有多大?解:根据I=Q/t, 有(1)I=6000C/60s=100A(2)I=6000C/1s=6000A2 试在图1-30中标出电流、电动势、电压的实际方向,并问通过电流表A1和A2的电流是否相等?B、C、D各点的电位谁高谁低?图1-30 题2图解:因为A1、A2是串联关系,流过的电流相等;电位的排序为:B>C>D3 有两条长度为1 km 、截面积为2 mm 2的导线,一条是铝线,一条是铜线,这两条导线在常温下的电阻各为多少?要想使铝导线的电阻与铜导线的电阻相同,铝导线的截面积应增加为多大?解:(1)铝导线常温下的电阻:=⨯⨯⨯==--63610210100283.0S l R 铝铝ρ14.15Ω (2)铜导线常温下的电阻:=⨯⨯⨯==--63610210100175.0S l R 铜铜ρ8.75Ω (3)铝导线的电阻与铜导线的电阻相同时铝导线的截面积为:2636m m 23.31073.810100283.0=⨯⨯⨯=--铝S 4 有两只灯泡,额定功率都为40 W ,一只额定电压为36V ,另一只额定电压为12V ,两只灯泡工作时的电阻各为多少?如果将两只灯泡串联后接于48V 的电源上,哪只灯泡的电压超过了额定电压?将会有什么现象发生?解:(1)工作电压为36VR =U 2/P =32.4Ω (2)工作电压为12VR =U 2/P =3.8Ω(3)串联接于48V 电源上 两电阻之和为R =32.4+3.8=36.2Ω 根据串联电阻分压公式有2.4348364.3211=⨯==U R R U V U 2=48-43.2=4.8V额定电压为36V 的灯泡过压,灯丝会烧断。
第3章晶体三极管及其放大电路3.1 测得放大电路中的晶体三极管3个电极①、②、③的电流大小和方向如图3.1所示,试判断晶体管的类型(NPN或PNP),说明①、②、③中哪个是基极b、发射极e、集电极c,求出电流放大系数 。
图3.1 习题3.1图解:(a) ①-c ②-b ③-e PNP β=1.2/0.03=40(b) ①-b ②-e ③-c NPN β=1.5/0.01=1503.2 试判断图3.2所示电路中开关S放在1、2、3哪个位置时的I B最大;放在哪个位置时的I B最小,为什么?+V CC图3.2 习题3.2图解:在①时,发射极相当于一个二级管导通,此时I B就等于此导通电流。
在②时,三极管相当于两个并联的二极管,此时I B等于两个二级管导通电流之和,所以此时的电流最大。
在③时,发射极导通,集电结反偏,集电结收集电子,所以I B电流下降,此时电流最小。
3.3.测得某放大电路中晶体三极管各极直流电位如图3.3所示,判断晶体管三极管的类型(NPN或PNP)及三个电极,并分别说明它们是硅管还是锗管。
解:(a) ①-e ②-c ③-b 硅NPN(b) ①-b ②-c ③-e 锗PNP(c) ①-b ②-e ③-c 锗PNP图3.3 习题3.3图3.4 用万用表直流电压挡测得晶体三极管的各极对地电位如图3.4所示,判断这些晶体管分别处于哪种工作状态(饱和、放大、截止或已损坏)。
2.7V(a)(b)-5V--0.6V(c)-(d)9V-6V(e)0V(f)图3.4 习题3.4图解:(a) 截止 (b) 饱和 (c) 放大 (d) 饱和 (e) 截止 (f) 损坏3.5 某晶体管的极限参数为I CM = 20mA 、P CM = 200mW 、U (BR)CEO = 15V ,若它的工作电流I C = 10mA ,那么它的工作电压U CE 不能超过多少?若它的工作电压U CE = 12V ,那么它的工作电流I C 不能超过多少?解:)V (1510200,15min ,min C CM (BR)CEO CE =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=I P U U )mA (67.1612200,20min ,min CE CM CM C =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=U P I I3.6 图3.5所示电路对正弦信号是否有放大作用?如果没有放大作用,则说明理由并将错误加以改正(设电容的容抗可以忽略)。