2022年电工与电子技术之电工技术第三章习题答案.docx

《2022年电工与电子技术之电工技术第三章习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年电工与电子技术之电工技术第三章习题答案.docx（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品学习资源第 3 章 正弦沟通电路的稳态分析本章的主要任务是学习正弦量、正弦沟通电路和相量法的基本概念、正弦沟通电路的稳态分析与运算、正弦沟通电路功率的概念和运算；在此基础上懂得和把握功率因数提高的意义，和谐振的概念；本章基本要求(1) 正确懂得正弦量和正弦沟通电路概念；(2) 正确懂得相量法引入的意义；(3) 正确懂得有功功率和功率因数的概念；(4) 把握相量法；(5) 把握电路定律的相量形式和元件约束方程的相量形式；(6) 分析运算正弦稳态电路；(7) 明白功率因数提高的意义；(8) 明白谐振的概念；本章习题解读3-1 已知正弦电压和电流的三角函数式，试用有效值相量表示它们，并画出它们的

2、相量图；（ 2） i82 sin t20 A， u120 2 sin t45 V（ 3） i52 sin t30 A， u100 2 sin t90 V解1 I1020A， U15060 V，相量图如图 3-1（a）所示；2 I10 20 A， U120 45 V，相量图如图 3-1（b）所示（ 1） i102 sin t20 A， u150 2 sin t60 V530 A， U10090 V，相量图如图 3-1（c）所示j+jU+jUI+1IIU3 I+欢迎下载精品学习资源（ a+1（ b（ c+1欢迎下载精品学习资源图 3-13-2 已知电压、电流的相量表示式，试分别用三角函数式、波形图

3、及相量欢迎下载精品学习资源图表示它们；（1） U30j 40V ， I3j 4 A（2） U100 V ， I3j 4 A（3） U100e j 45V ， I4j 4A解 1U30j 405053.13 = 50 cos 53.13j 50 sin 53.13，VI3j 4553.13 = 5 cos 53.13j 5sin 53.13，A波形图相量图如图 3-2（a）所示；2 U100 =100 cos 0j100 sin 0， VI3j 45 53.13 = 5 cos 53.13 j 5 sin53.13 ，A波形图相量图如图 3-2（b）所示；3 U100e j 45 =100 co

4、s 45j100 sin 45u,i，V+jU0I（ a）+1u,i+j0wtU+1Iu,i（ b）+jU0wt（ c）I图 3-2+1欢迎下载精品学习资源I4j 45.6645 = 5.66 cos 45j 5.66 sin 45， A欢迎下载精品学习资源波形图相量图如图 3-2（c）所示；欢迎下载精品学习资源3-3 已知电 感元件的电压U220e j 45 V，电感 L100mH ，电源频率欢迎下载精品学习资源f50 Hz；求电流的瞬时表达式 i. ，并画出电压 U 和电流 I 的相量图；解 电流相量欢迎下载精品学习资源IU220ej 457.01 45 A欢迎下载精品学习资源jLj 25

5、0 100 10 3+j欢迎下载精品学习资源瞬时值 i7.012 sin314t45 AU欢迎下载精品学习资源相量图如图 3-3 所示；+1I图 3-3欢迎下载精品学习资源3-4 已知电容元件的电容 C0.1F ，当电容两端加上频率为300 Hz 电压欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源时，产生的电流 I10e j 45mA；求电容电压的瞬时值表达式u = . 并画出电压 U欢迎下载精品学习资源和电流 I 的相量图；+j欢迎下载精品学习资源解 角频率2 f电容电压2 3.143001884 rads-1U+1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I10ej 45U10 3653.08 4

6、5 V欢迎下载精品学习资源jCj18840.1 10I欢迎下载精品学习资源相量图如图 3-4 所示；3-5 电路如图 3-5 所示，Ra1k，且已知电源电压 u 和图 3-4Ra 两端电压uR 的欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源波形如下列图，并设电源电压u102 sin 628tV ；试求该无源网络在此特定频欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源率 f+uR_A 无+Ra源u_网u R7.07Tu14.14ms欢迎下载精品学习资源B 络（ a）3 /02.87（b）欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源的等效阻抗；解 设uR 和u 的相位差T图ra3d-5=6280.8 10 30

7、.16= 28.8欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源如电源电压相量 U100V，无源网络的等效阻抗 Z1RjX ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源就 U R7.07228.8 528.8 V欢迎下载精品学习资源而 Ra1k，欢迎下载精品学习资源所以 整个电路的电流 IU RRa5 28.8 mA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源就ZUR1000jX102000 28.8 欢迎下载精品学习资源I5 10 3 28.8 欢迎下载精品学习资源1753j964 欢迎下载精品学习资源 Z1753j 964 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-6 图 3-6 为测 量感 性负

8、载功 率的 电路 ； 已知R1k， I 10.4A ，欢迎下载精品学习资源I 20.1A， I 30.35A ；求负载的有功功率、无功功率及其等效参数；欢迎下载精品学习资源解 设负载 ZRLjX L = Z，UU0I 1I 3A 1A 3欢迎下载精品学习资源U由 I 2=0.1, R1k+I 2A 2欢迎下载精品学习资源R得 U =100V，即 U1000 VU负_R载欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源由 I 3U =0.35 ，得Z100Z0.35=285.71 图 3-6欢迎下载精品学习资源就 I 30.35欢迎下载精品学习资源由 KCLI 1I 2I 30.10.35 cosj 0

9、.35sin欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源得I 10.10.35 cos 20.35 sin 20.4欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源解得 cos0.4364.62欢迎下载精品学习资源所以 Z285.7164.62 122.46j 258.13 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源PZUI 3cos1000.350.4315W欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源QZUI 3 sin1000.35sin 64.6231.62 var欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-7 已知负载电压 U30j 40V ，电流 I8j 6A，求它们之间的相位差欢迎下载精品学习资源

10、以及负载电阻、电抗的数值，阻抗是感抗仍是容抗？解U30j 405053.13 VI8j 61036.87 A欢迎下载精品学习资源电压和电流之间的相位差53.1336 .8716.26欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源负载 ZU I感抗5053.13 1036.87 516.26 4.8j1.4 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-8 电 路如图 3-7 所示， 已知正弦 沟通 电源 的电压 U100e j 30 V ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源R16， R22， X15， X 22， X 32， X 41；试运算电路欢迎下载精品学习资源的总阻抗ZAB ，并求电路中

11、AC 两点间的电压U AC及瞬时值表达式uAC ；欢迎下载精品学习资源R1R2A+j X1j X2UC欢迎下载精品学习资源_-j X4B图 3-7-jX3欢迎下载精品学习资源解 如图 3-7 总阻抗欢迎下载精品学习资源Z ABR1jX 1R2jX 2jX 3jX 4欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源=62j 52218j 48 .9426.57 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Z ACR1jX 1R2jX 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源=62j 528j 710.6341.19 欢迎下载精品学习资源 U ACZ AC U Z AB= 10.638.9441.19 26

12、.57 10030 118.944.62 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源瞬时值u AC118.92 sint44.62 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-9 两个复阻抗分别为Z120j10， Z115j10；假如将他们串联欢迎下载精品学习资源后接在电压为 U220e j 30 V的电源上，求电路的等效阻抗和电流I ；假如将它欢迎下载精品学习资源们并联后接在上述电源，求电路的等效阻抗和电流I ；解 串联 ZZ1Z 2 =20+j10+15-j10=35欢迎下载精品学习资源电流IU Z220e j 30356.2930 A欢迎下载精品学习资源并联 Z Z1Z 220j101

13、5j 1011.52 7.12 欢迎下载精品学习资源Z1Z 220j1015j10欢迎下载精品学习资源电流I U220e j 3019.137.12 A欢迎下载精品学习资源Z 11.52 7.12 欢迎下载精品学习资源3-10 已知条件见图 3-8，利用相量图运算各电路中安培表的读数；解（a）如图 3-8（a） -1 所示设I 220 A，相量图如（ a） -2 所示欢迎下载精品学习资源就 UU0 ，即U 和I 2 同相，I 1 滞后U 90o欢迎下载精品学习资源 I 2 、 I 1 和I 构成直角三角形欢迎下载精品学习资源安培表的读数 A：即 II 1I 25.39 A欢迎下载精品学习资源2

14、2（ b）如图 3-8（ b） -1 所示设 I 140 A，相量图如（ b）-2 所示欢迎下载精品学习资源就 UU0 ，即 U 和 I 1 同相，I 2 超前U 90o欢迎下载精品学习资源 I 2 、 I 1 和I 构成直角三角形欢迎下载精品学习资源221 安培表的读数 A：即 I 2II3 A（c）如图 3-8（c）-1 所示设 I 130 A，相量图如图（ c）-2 所示欢迎下载精品学习资源就 UU90 ，即 U 超前I 1 90o，I 2 超前U 90o欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源IA+I 15AUj XL1_I 22A R2I 2UIII 12欢迎下载精品学习资源I+ 5

15、A（ a） -1AI 1I 24A（a） -2I 1I 2欢迎下载精品学习资源UR-j XC_（ b） -1II 1U（ b） -2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I+I 1I 2 3AUA3A欢迎下载精品学习资源Uj XL_（ c）-1-j XCI 2图 3-8I 1（ c） -2欢迎下载精品学习资源 I 2 和 I 1 反相，而大小都为 3A 安培表的读数 A：即 I0 A123-11 电 路 如 图 3-9所 示 ， 已 知 R20， X LX L10，欢迎下载精品学习资源12XCX C30， u1202 sin 314tV，试求：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（1）

16、） S断开时，U AB.写出瞬时值表达式u AB ；j XL1I 1欢迎下载精品学习资源（2） ） S 闭合时，I 、 I和 I 各为多少？R-j XC2D欢迎下载精品学习资源12A+7 / 27U_IjXL2BI 2S-j XC1欢迎下载精品学习资源解如图 3-9 所示， U（1） S 打开时，1200 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源U ABRj X L 2X C2 U欢迎下载精品学习资源R=20j X L1j 10X L 230XC 2 120151.7718.43 V欢迎下载精品学习资源20j 101030欢迎下载精品学习资源 u AB151.772 sin315t18.43

17、 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（2） S 闭合时，IU120120欢迎下载精品学习资源Rj X L 2XC 2 jX L1 jX L1jX C1 jX C120j 1030j10j10j 30j 3020j 5欢迎下载精品学习资源5.8214.04 8.735.8214.04 2.91=508214.04 A欢迎下载精品学习资源jXI 1jX L1C1IjX C1j10j30j 3014.04 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源IjX L11Ij10 165.96 A欢迎下载精品学习资源jX L1jX C 1j10j30欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-12 电

18、路如图 3-10 所示，已知电压表V2 的读数 U 2100V，电流表A2 的欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源读数 I 210A；求A1 表和 V1 表的读数；I 1A 1 +U L _欢迎下载精品学习资源解 设U 21000 V+2UU 1j5I8 3V 1I 2-j XC8V 2欢迎下载精品学习资源X由于 I 2 =10A，得82210CI 2_j6A 2欢迎下载精品学习资源 XC6 图 3-10欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 I 210arctan 681036.87 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 I 31036.87 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学

19、习资源由 KCL I 1I 2I 3 =210 cos 36.8716 A欢迎下载精品学习资源A1 的读数： 16AU Lj 5I 1j 808090 V8 / 27欢迎下载精品学习资源U 1U LU 2100j 80128.0638.66 V欢迎下载精品学习资源A1 的读数： 128.06V欢迎下载精品学习资源3-13 电路如 图 3-11 所示，设 RX L20， X CX L1XC 130，欢迎下载精品学习资源U100V ；求：欢迎下载精品学习资源（1） S 断开时的 I 、 I 和 I ；jXL1I 1欢迎下载精品学习资源12R-j XCab欢迎下载精品学习资源（2） S 闭和时的 I

20、 、 I 1和 I 2 ；+U_j XLI 2IS-j XC1欢迎下载精品学习资源解 如图 3-11 所示 设U 2（ 1） S断开1000 V图 3-11欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源IU1003.54 45 A欢迎下载精品学习资源Rj X LXCX L1 20j203030 I3.54 AI 13.54 A， I 2 =0欢迎下载精品学习资源（ 1） S闭合IRj X LU XC jX L1 jX L1jX C 1 jX C110020j 20300欢迎下载精品学习资源并联谐振， I0欢迎下载精品学习资源1IUjX L1I1002j 303.33 90 A欢迎下载精品学习资源 I

21、 2I 33.33A3-14 电路如图 3-12 所示，已知 u 为工频正弦沟通电压，电路未接电容前各欢迎下载精品学习资源表读数为P90W， I 1I 01A， U220V；求当并联电容C100F 后，各欢迎下载精品学习资源表的读数为多少？*I 0W*A 0+I 1jLUV1RjC_A 1欢迎下载精品学习资源图 3-129 / 27欢迎下载精品学习资源解 如图 3-12 所示欢迎下载精品学习资源并联电容前 PRI 2得 RP9090 欢迎下载精品学习资源1而电感线圈阻抗模IR 2112L 2U I 1220欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 L2202902200.75 欢迎下载精品学习

22、资源并联电容后 V 、W、A1 的读数均不变，仅 A0 变化；欢迎下载精品学习资源设 U就ZC2201jC0Vj3141100 10 6j 31.85 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源U I 2ZC220j 31.856.9190 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源IU1RjL22090j 200.751 65.85 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 I 0I 1I 2j 6.911 65.85 0.41j 66.0186.09 A欢迎下载精品学习资源A0 的读数： 6.01A欢迎下载精品学习资源3-15 电 路 如 图 3-13所 示 ， 已 知 电 压 u1002

23、 sin314t60 V ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源RX LX C10；求功率表读数、电路总功率因数及电压U ab ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I 1*+*WRI 3I 2R-jX C欢迎下载精品学习资源UajX L_+ U ab_bR欢迎下载精品学习资源图 3-13欢迎下载精品学习资源解 如图 3-13 所示 U10060 V欢迎下载精品学习资源IU10060 160 A欢迎下载精品学习资源1RRjX L RjX C 100100j100100j100欢迎下载精品学习资源RjX LRjX C100j100100j100欢迎下载精品学习资源功率表的读数即PUI 1

24、 cos100 1cos6050 W欢迎下载精品学习资源IR2RjX LjX CRI 1jX C100100 j100j100 1001j10060 0.70715 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3IRRjX LjX LRI 1jX C100100 j100j100 1001j10060 0.707105 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源U abRI 2jX C I 31000.70715 j1000.707105 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源=70.7165 70.715 0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3-16电 路 如 图3-14如 示 ， 已

25、 知 电 阻 R1R2R310， 电 抗欢迎下载精品学习资源X1X 2X 3103，电压 u22002 sin 314tV，求：欢迎下载精品学习资源（1） 电流 i1 、i 2 和i3 的瞬时值表达式；欢迎下载精品学习资源（2） 电压u1的有效值U 1 及相量 U1 ；欢迎下载精品学习资源解 如图 3-14 所示 U 22000 V欢迎下载精品学习资源（ 1） I 1U 2R1jX 120010j10 31060 A欢迎下载精品学习资源2IU 2R2jX 220010j10 31060 A-j X2R2I 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 I 3I1=10A瞬时值I 21060 10

26、60 IU+2R1I 1U1_jX1I 3R3jX3_+U 3欢迎下载精品学习资源i1102 sin314t60 A_I欢迎下载精品学习资源i 2102 sin314t60 A图 3-14欢迎下载精品学习资源i3102 sin314t A欢迎下载精品学习资源（ 2） U 3R3jX 3 I 310j103 1020060 V欢迎下载精品学习资源 U 1U2U 320020060 300j173.21346.4130 V U 1346.41V3-17电路如图3-15所示，已知u2002 sin314tV ， R120， R280，R330， XC60， X L40；求：（1） 电流 I 1 、

27、I 2 、 I 3 和 I ；（2） 画相量图；（3） 电路总有功功率 P ；I欢迎下载精品学习资源+I 1I 2I 3R2R3I 3I 1U欢迎下载精品学习资源IUR1_jXL-j XC2欢迎下载精品学习资源图 3-15图 3-16欢迎下载精品学习资源解 如图 3-15 所示 U2000V欢迎下载精品学习资源I1（1） ）U R1IU2002010 A2002.24 A欢迎下载精品学习资源RX2222 L80240 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源IU2002.98 A欢迎下载精品学习资源RX3223 C30 260 2欢迎下载精品学习资源（2） ） 相量图如图 3-16 所示；I

28、I22（3） ）电路总的有功功率+U 1 _欢迎下载精品学习资源I2PR1 1R22R3 3+-j X1I 2I 3+欢迎下载精品学习资源=2010 280 2.24 230 2.982R2R3U 2欢迎下载精品学习资源U=2667.82W_jX2-jX3_欢迎下载精品学习资源I 1图3-173-18电路 如 图3-17所示 ， 已知 U20V，X11，R24.3，欢迎下载精品学习资源R32.35， X 27.26， X 33.07；求 I 1、 I 2 、 I 3、U 1 、 U 2 及电路的欢迎下载精品学习资源P 、Q ；欢迎下载精品学习资源解 如图 3-17 所示 U 2 IU200 V

29、20欢迎下载精品学习资源1R1jX2jX 2 R3jX 3 j1 4.3j 7.262.35j 3.07欢迎下载精品学习资源R2jX 2R3jX 34.37.262.35j 3.07欢迎下载精品学习资源=20j14.1625.42 4.2736.58 A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源U 1jX 1 I1j1 4.2736.58 4.27 53.42 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源U 2UU 1204.27 53.42 202.54j 3.4317.7911.11 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2IU 2R2jX 217.794.311.11 j 7.262.1

30、1 48.25 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3IU 2R3jX 317.792.3511.11 j 3.074.663.68 V欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源*SUI 120 4.27 36.58 85.40 36.58 68.58j 50.89 VA欢迎下载精品学习资源P68.58WQ-50.89var欢迎下载精品学习资源3-19 交 流 电 桥 电 路 如 图 3-18所 示 ， 已 知Z1R1 ，Z2R2 ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Z3R3jL3 ， Z XRXjLX ；C欢迎下载精品学习资源（ 1）试推导沟通电桥的平稳条件；Z1Z2欢迎下载精品学习资源（2）求电桥平稳时待测电感解 如图 3-18 所示（1）如电桥平稳，就LX 和电阻RX ；A Z3I 1GI 2BZx欢迎下载精品学习资源12IU s， IU sD欢迎下载精品学习资源Z1 U CDZ2Z 2 I 1Z3Z xZ X I 2_+U s图 3-18欢迎下载精品学习资源=Z 2U sZ xU s0Z1Z 2Z 3Zx欢迎下载