《电路与模拟电子技术》习题解答教学内容.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。电路与模拟电子技术习题解答-第1章电阻电路1.1正弦交流电交流电1.2电流电压功率1.3电压电流功率1.4幅值相位频率1.5幅值相位频率1.61.7相电压线电压220V380V1.8星型三角形1.931.10超前滞后同相1.111.121.25FFTTFFTFFTTFTT1.26答:(1)固定电阻器可分为碳膜电阻器、金属氧化膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器和贴片式电阻器等。碳膜电阻器:碳膜电阻器以碳膜作为电阻材料,在小圆柱形的陶瓷绝缘基体上,利用浸渍或真空蒸发形成结晶的电阻膜(碳膜)。电阻值的调整和确
2、定通过在碳膜上刻螺纹槽来实现;金属氧化膜电阻器:金属氧化膜电阻器的电感很小,与同样体积的碳膜电阻器相比,其额定负荷大大提高。但阻值范围小,通常在200K以下;金属膜电阻器:金属膜电阻器的工作稳定性高,噪声低,但成本较高,通常在精度要求较高的场合使用;线绕电阻器:线绕电阻器与额定功率相同的薄膜电阻相比,具有体积小的优点贴片式电阻器:贴片式电阻器的端面利用自动焊接技术,直接焊到线路板上。这种不需引脚的焊接方法有许多优点,如重量轻、电路板尺寸小、易于实现自动装配等。(2)电位器根据电阻体的材料分有:合成碳膜电位器、金属陶瓷电位器、线绕电位器、实心电位器等合成碳膜电位器:分辨率高、阻值范围大,滑动噪声
3、大、耐热耐湿性不好;金属陶瓷电位器:具有阻值范围大,体积小和可调精度高(0.01%)等特点;线绕式电位器:线绕式电位器属于功率型电阻器,具有噪声低、温度特性好、额定负荷大等特点,主要用于各种低频电路的电压或电流调整;微调电位器:微调电位器一般用于阻值不需频繁调节的场合,通常由专业人员完成调试,用户不可随便调节。贴片式电位器:贴片式电位器的负荷能力较小,一般用于通信、家电等电子产品中。1.27解:由公式可知最大电压为34.28V最大电流为0.0073A1.28解:电阻阻值为56102(15%)5.6(15%)k电阻阻值为10(15%)10(15%)1.29解:由图可知:a点的电位高1.30解:(
4、1)开关S断开时,该电路是断路,Uab12V,Ubc0V,I0A(2)开关S闭合时,该电路是通路,Uab0V,Ubc11.2V,I2A1.31解:当开关S断开时,测得的开路电压即是电源电动势E12V,当开关S闭合时,mA,解得RS0.841.32解:(2)U1、U2是电源,U3、U4、U5是负载;(3)U1的功率是P1=140(4)560WU2的功率是P2906540WU3的功率是P36010600WU4的功率是P480(4)320WU5的功率是P5306180W电源发出的功率是P发1100W,负载吸收的功率是P吸1100W由此可知:P发P吸(功率平衡)1.33解:由题意可知:灯的电阻为120
5、(a)图:灯和120电阻是串联关系,因此灯上分得的电压为6V,故采用该电路;(b)图:灯和120电阻先串联,再和一个120电阻并联,因此灯上分得的电压小于6V,故不能正常工作。1.34解:由图可知,UA6VUABRBIB270k0.02mA5.4V,UBUAUAB0.6VUACRCIC2k1mA2V,UCUAUAC4V由KCL方程可知:IEIBIC1.02mA1.35解:(a)图:由图可知,Ua6V,Uc0V,由欧姆定律知;电路中总电流I1A,UR14k1mA4V,即Uab4V,UbUaUab2V,UR22k1mA2V,(b)图:由图可知,Ub0V,由欧姆定律知;电路中总电流I1A,UR14k
6、1mA4V,即Uab4V,UaUbUab4V,UR2=2k1mA2V,即Ubc2V,UcUbUbc2V,1.36解:(1)回路abca中,由KVL可知:UabUbcUca0,UcaUabUbc5(4)1V(2)回路abcda中,由KVL可知:UabUbcUcdUda0,UcdUabUbcUda5(4)(3)2V1.37解:不能节省电能。由公式可知,电热水器的电阻为48.4加热时间为7min时,消耗的电能为:W1=1000116.67J加热时间为9min时,电热水器的工作功率是745.87W消耗的电能为:W2=745.87111.88J加热时间为5min时,电热水器的工作功率是1190.08W消
7、耗的电能为:W31190.0899.17J1.38解:当开关断开时,灯头不带电,开关的a端带电,b端不带电;如果开关接在零线上,当开关断开时,灯头带电,开关的a端不带电,b端带电;1.39解:电源的负载电阻是越小,负载是加重了,电源输出的电流是增大了1.40解:(1)灯1的电阻为1210灯2的电阻为484(2)流过灯1的电流为0.182A流过灯2的电流为0.455A电源输出的电流为II1I20.637A(3)两个灯的亮度都会变暗,因为两个灯都不会正常工作。1.41解:(a)图:由图可知,电路的电流0.04mA500k上分得的电压为U15001030.0410319.96V1k上分得的电压为U2
8、11030.041030.04V(b)图:由图可知,电路的总电阻R10k105k10009.98电路的电流1.998006mA10k上分得的电压为U1101031.99800610319.98006V10上分得的电流为1.994mA5k上分得的电流为0.003998mA1.42解:(a)图:由图可知,等效电路图为:故ab间的等效电阻路为:Rab88+636(b)图:由图可知,等效电路图为:故ab间的等效电阻路为:Rab(44+1010)73.51.43解:(1)当RP取值为0时,输出电压取最大值U2max8.41V当RP取值为RP时,输出电压取最小值U2min5.64V1.44解:由KCL列方
9、程:I1I2I3由KVL列方程:R1I1+R3I3E1R2I2+R3I3E2解方程组得:I14A,I26A,I310A1.45解:(1)当电路中只有电源E1时,电路的等效电路为:电流1.53A电阻R3上分得的电流为0.118A电阻R3上电压为120.1181.412V(2)当电路中只有电源E2时,电路的等效电路为:电流0.882A电阻R3上分得的电流为0.176A电阻R3上电压为120.1762.118V故,电阻R3上的电流为=0.118A+0.176A0.294A电阻R3上的电压为=1.412V+2.118V3.53V1.47解:我国民用照明电的频率为50Hz,周期为0.02ms,电压的有效
10、值为220V,幅值为311V,u220sint当t5ms时,u220sin(3145103)311sin1.573110.02748.521V1.48解:先计算电流的有效值,2.75A电流的瞬时表达式为:i=2.75sin311tA消耗的电能为:WUIt2202.75100013018.15度1.49解:电熨斗的电阻为96.8电熨斗的电流为2.273A消耗的电能为:WPt500100013015度,如果电源的频率改为60Hz,计算值不变。1.50解:将用户的负载接在三相电源的相线与中线之间。1.53解:(1)星型连接时:每相负载电压Up380220V由电阻电压与电流的关系得Ip39.286A由
11、IpIl得IlIp39.286A三角形连接时:由UpUl得每相负载的电压Up380V由电阻电压与电流的关系得Ip67.857A由IpIl得IlIp67.857117.532A(2)星型连接时:PUlIl38039.28625857.23W三角形连接时:PUlIl380117.53277357.13W第2章电容电路2.1之和2.2容抗XC欧姆2.3超前9002.4无功功率2.510V2.62.13FTTFFTTT2.14解:常用的固定电容器有电解电容器、瓷介电容器、有机薄膜介质电容器、金属化纸介电容器和贴片电容器等。(1)电解电容器:其特点是电容量大、耐压较高,但是误差大、漏电大(绝缘电阻小)、
12、稳定性差,通常在电源电路或中频、低频电路中用于电源滤波、交流旁路、移相等,要求不高时也可用于信号耦合。(2)瓷介电容器:类电介质瓷介电容器主要用于高频、甚高频、特高频等电路,最大容量不超过1000pF;类、类电介质瓷介电容器又称铁电陶瓷电容器,容量相对较大,性能低于类电介质瓷介电容器,主要用于中、低频电路的耦合、旁路和滤波等(类只能用于低频电路);(3)有机薄膜介质电容器涤纶电容器:涤纶电容器的特点是体积小、电容量大、耐高压、漏电小、耐高温、耐潮湿、稳定性较好,具有正温度系数,容量范围为1000pF0.5F,耐压范围为63V630V。在各种中、低频电路中,涤纶电容器一般适宜做旁路、隔直流电容,
13、聚丙烯电容器:聚丙烯电容器的特点是电容量大、绝缘性能好、损耗低、性能稳定,具有负温度系数。聚丙烯电容器的容量范围为0.001F0.47F,耐压范围为63V630V,一般用于各种中、低频电路或作为电动机的启动电容器,聚苯乙烯电容器:聚苯乙烯电容器的特点是绝缘电阻大、损耗低、性能稳定、有较高的精度,但体积大、耐热性差,具有负温度系数。聚苯乙烯电容器的容量范围为3pF1F,耐压范围为63V250V,可以用于音响电路和高压脉冲电路,但不能在高频电路中使用聚四氟乙烯电容器:聚四氟乙烯电容器的特点是绝缘电阻大、耐高压、耐高温、高频损耗小,具有负温度系数。聚四氟乙烯电容器的容量范围为0.5pF5.1pF,耐
14、压为160V。由于成本较高,主要用于高温高绝缘,高频的场合,(4)金属化纸介电容器:其特点是体积小、电容量较大、击穿后能自愈。金属化纸介电容器的容量范围为0.01F100F,耐压范围为63V400V,一般用在低频电路中(5)贴片电容器:贴片钽电容器耐高温、准确度高、滤除高频谐波性能极好,但容量较小、耐电压和电流能力相对较弱,常用于小容量的低频滤波电路。贴片铝电解电容器容量较大,可达300F1500F,主要用于有电流要求的低频滤波和稳压电路。2.15解:影响电容器电容量的因素有:极板的面积、两极板之间的距离、电介质(绝缘材料)的类型等。极板面积大,电容量大;面积小,电容量小。两极板之间的距离小,
15、电容量大;距离大,电容量小。2.16解:由题意可知,开关S断开前,电容C上已充好电,uc=4V,当开关S断开后,电容C继续充电,电源E通过电阻2向电容C充电,充电的等效电阻为2,则时间常数为:RC20.11060.2us2.17解:(1)开关S闭合时,电容C被充电,充电时间常数为:1(R1/R2)C(10/5)1030.11060.33ms(1)开关S断开时,电容C在放电,充电时间常数为:2R2C51030.11060.5ms2.18解:(1)微分电路:时间常数远小于输入矩形脉冲的宽度(to),通常选择to),通常选择5to(a)电路图(b)波形图2.19解:由公式,可知:C1.67F由公式U
16、CUC1UC2,250V50V2.20解:A、B间的等效电容为:C333.33F2.21解:该图是RC低通滤波器,fC159.24Hz低通滤波器幅频特性曲线高通滤波器幅频特性曲线2.22解:该图是RC高通滤波器,fC15.924MHz2.23解:所选的中心频率为,fC15.924Hz2.24解:由相移角的计算公式得:0.836kURUicos30100.8668.66VUCUisin30100.55V故:当电阻R选择0.836k时,可实现输出与输入之间超前30的相移,并且电阻R上的电压为8.66V,电容C上的电压为5V。2.25解:(1)当工作频率为1kHz时,电容的容抗为XC3.388(2)
17、当工作频率为50Hz时,电容的容抗为XC67.76电容的电流为I3.25A电容的无功功率为QCUCI2203.25714.3Var第3章电感电路3.1感抗XL欧姆3.2电阻电容电感3.3有功功率无功功率视在功率3.4灯管启辉器3.5有效值相位角3.6滞后9003.7高阶低阶3.8电压变换电流变换阻抗变换3.93.16TTTFTFFT3.17解:根据制造材料和结构的不同,常用的固定电感器有空心电感器、磁心电感器、铁心电感器等。(1)空心电感器:多用于高频电路中,其电感量的大小由绕制匝数的多少来调整。(2)磁心电感器:广泛应用于电视机,摄像机录像机通讯设备办公自动化设备等电子电路中。(3)铁心电感
18、器:主要在电源供电电路中,用以隔离或滤波。(4)贴片电感器:主要用于MP3、移动电话等各类通讯产品,以及电脑主机板、摄像机、数码相机、电源变换器等各类电器。3.18解:由公式XL2fL得工作频率为1MHz时XL2fL23.141106471032.95k工作频率为1kHz时XL2fL23.141000471032.953.19解:由公式XL2fL得工作频率为50Hz的电源感抗XL2fL23.14500.61030.19工作频率为100kHz的微波干扰信号感抗XL2fL23.1410001030.61033.771063.20解:由题意知:电源的频率为50Hz由公式XL2fL得XL2fL23.1
19、4500.11030.0314电机电流I,由公式得7006.37A3.21解:电路的阻抗为:5第四章 电路中流过的电流为:由公式得44A(2)电路消耗的功率实际上是电阻消耗的功率,即平均功率PPURIRI234425808W(3)电源提供的功率为S:SUI220449680VA3.22解:电路的阻抗为:XL2fL23.14501.5471Z569.42由公式得,电路中的电流为:0.39A(2)灯管两端的电压UR1UR1R1I3000.39117V镇流器两端的电压ULR镇流器的等效阻抗为:Z1471.42ULRZ1I471.420.39183.86V(3)电路消耗的有功功率PPI23200.39
20、248.67W无功功率QLQLI24710.39271.64V功率因数cos:SUI2200.3985.8W0.573.23解:接于交流电源上时,灯A最暗,灯B和灯C同样亮;接于直流电源上时,灯A亮度不变,灯B不亮和灯C变最亮3.24解:负载的相电压为电源线电压的倍,为220V;每相负载的阻抗为10相电流的大小为:=22A线电流的大小为:IlI22A中线电流:I0A有功功率为:PPUPVPW3RI23822211616W无功功率为:QQUQVQW3XLI2362228712V视在功率为:14520VA3.25解:由公式XL2fL得工作频率为50Hz时XL12fL23.145031.81039.
21、9852工作频率为1kHz时XL22fL23.14100031.8103199.704由公式XC得工作频率为50Hz时XC110工作频率为1kHz时XC20.5电路的阻抗为:50301.14电路中的电流为;由公式得4.4A0.73A3.26解:(1)由题意可知:电流的有效值为I4.4A,电路的频率为f50Hz由公式XL2fL得XL2fL23.145012710340由公式XC得XC80电路的阻抗为:50(2)电阻电压:URRI304.4132V电感电压:ULXLI404.4176V电容电压:UCXCI804.4350V电路电压:UZI504.4220V电路两端电压与电流的相位差:530总电压的
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