第5、6章_习题

第5、6章_习题第5章习题解答 5.1 在图5.1所示电路中，，试求：（1）S闭合瞬间，各支路电流及各元件端电压的值；（2）S闭合后到达稳定状态时中各电流和电压的值；（3）当用电感元件L=1H替换电容元件后再求（1），（2）两种情况下各支路的电流及各元件端电压的值。解：（1）S闭合瞬间，由于电容的电荷，所以，即可视为短路，被短接，。此时（2）S闭合后，电路达到稳定状态时，由于为直流电动势，所以视为开路，则（3）当用电感元件替换电容元件后，S闭合瞬间，由于S闭合前电感中电流为零，即 ...

第5章习题解答 5.1 在图5.1所示电路中，，试求：（1）S闭合瞬间，各支路电流及各元件端电压的值；（2）S闭合后到达稳定状态时中各电流和电压的值；（3）当用电感元件L=1H替换电容元件后再求（1），（2）两种情况下各支路的电流及各元件端电压的值。解：（1）S闭合瞬间，由于电容的电荷，所以，即可视为短路，被短接，。此时（2）S闭合后，电路达到稳定状态时，由于为直流电动势，所以视为开路，则（3）当用电感元件替换电容元件后，S闭合瞬间，由于S闭合前电感中电流为零，即，且电感元件中电流不能跃变，所以电感在S闭合瞬间L视为开路，所以此时 S闭合后，且电路达到稳定状态时，在直流电动势作用下，电感元件视为短路，则被短路。所以， 5.2 在图5.2所示电路中，已知。当电路稳定后，在t =0时将两个开关同时闭合。求换路后C和L中电流的初始值和稳态值。解：在开关闭合前，C可视为开路，L视为短路，等效电路如图(b)所示。因此可求得t=0_的稳态值,即因此，当开关接通瞬间，即t=0+，根据换路定律得到初始值为当t=∞时，等效电路如图（c）所示，所以可求得稳态值为 5.3 在图5.3所示电路中，开关S原先合在1端，电路已处于稳态，在t =0时将S合到2端，试求换路后及值。解：由于开关S原先合在1端，电路在直流电压源作用下已处于稳态，此时电感元件视为短路，则开关S换路前一瞬间电路中，，当S由1端合到2端（换路）的初始瞬间电路中，电感中电流不能跃变，则当开关S在2端稳定之后，即，电感L等效为短路，所以，，则 5.4 在图5.4所示电路中，换路前开关S断开，原已达稳定，已知 EMBED Equation.DSMT4 。试求开关S闭合后瞬间各支路的电流。解：换路前电容器可看成断路，电感看成短路，则有开关闭合瞬间，电感电流和电容电压都不能突变，等效电路见图（b），故由于短路，电容开始放电，则放电的电流为因为R1被S短路，所以根据KCL得到 5.5 图5.5电路中，在开关S闭合前电容元件未储能，当t =0时开关接通，试求：（1）的变化规律表达式并画出波形图；（2）上升到3.6V所需要的时间。解：应用三要素法求解（1）开关闭合前 S闭合瞬间（t=0+）则 S闭合达到稳定后（t=∞），电容充电结束，其电压为根据三要素法可知，时间常数，其中等效电阻R为则时间常数由三要素法的一般公式得到由上述分析，可画出uC的变化曲线（波形），如下图所示。（2）求上升到3.6V所需要的时间，由上述波形看出，在t=τ时，uC达到0.632U，显然电容电压达到3.6V的时间t,可以近似按以下公式计算得到则 5.6 如果上题5.5中RC电路达到稳定状态后，又断开开关S，试写出的表达式并画出波形图。解:参考上题解法，得到 5.7 在图5.6中，，，，开关长时间闭合。当开关断开后，试分析电流源两端电压的变化规律。解：电容器在开关断开前的初始储能电压在开关断开瞬间(t=0+) 在开关断开稳定之后(t=∞)), 5.8 在图5.7所示中，开关S未断开前电路已达到稳定状态。当t =0时开关断开，试求电容两端电压和通过电阻电流的表达式。解： 5.9 图5.8所示电路原已稳定。当t =0时开关S由位置1打到位置2，试求换路后电容两端电压的表达式。解： V 5.10 在图5.9所示电路中设电容C无初始储能，当开关S在t =0时断开，而又在t =2μS 时接通，试求输出电压的表达式。解：开关断开后由于所以则故开关闭合2 后，输出电压为 5.11 图5.10（a）所示电路中设电容C原未充电，当输入如图5.10（b）所示的电压的波形时，求输出电压，并画出波形图。解：因为τ<5s后,电容器放电,所以因此,可画出输出端的波形,见图(c)所示。 5.12 图5.11（a）所示电路中开关S原先闭合。如果S按图5.11（b）给出的情形断开和接通，试画出输出电压的波形。（参数不够）解： S断开时，电容C两端所加电压为，S闭合时，电容C两端所加电压为（1） 5.13 电路如图5.12所示，在换路前已稳定。当t =0时开关S由位置1打到位置2，试求和的变化规律，并画出变化曲线。解：这是一个一阶电路，由三要素法求解。换路前电路已处于稳态，所以，电感视为短路，则由分流公式，当开关S合到位置2时，由换路定律，当时，电感视为短路，电路时间常数：其中所以电阻两端的电压为通过电阻的电流为所以和变化曲线见图所示。（见《新编电工学题解》刘明主编P225题6.5.2）当时，，时，。 5.14 电路如图5.13所示，在换路前已稳定。试求当t =0时，开关S闭合后和的表达式。解： 5.15 在图5.14所示电路中，电流继电器线圈由电阻R和电感L构成。当电路电流为30A时，继电器动作而切断电源。设负载电阻和线路电阻分别为和，直流电源电压，，。试问当负载被短路后，需经过多少时间继电器才能将电源切断？解：负载被短路前电路的电流短路后电流的稳态值短路开始瞬间电流的初始值电路时间常数短路后电路电流的变化规律当时 EMBED Equation.DSMT4 5.16 在图5.15所示电路中，电机励磁绕组的参数，，接在的直流电源上。要求断电时绕组两端的电压不超过正常工作电压的2.5倍，并使电流在0.05s内衰减到初始值的5%，试求并联放电电阻为多大？（注：图中D为理想二极管，在导通时可视为短路，相当于开关接通一样；不导通时视为开路，相当于开关断开）。（找不到答案）第6章习题 6.1 有一线圈的匝数N =1000，将它绕在由铸钢制成的闭合铁心上，铁心截面积S =20 cm2，铁心的平均长度 cm 。如果在铁心中需要产生磁通为Φ = 0.0002 Wb，试求出通入线圈的直流电流值，并计算铁心的磁阻。解：查铸钢的磁化曲线可得由可得 6.2 上题铁心中若含有一段长度为 cm 的空气隙(与铁心垂直)，为使铁心保持与上题相同的磁感应强度，试求出此时通入线圈的直流电流值，并计算出空气隙的磁阻。解：空气中的磁场强度为由公式 EMBED Equation.DSMT4 有 6.3 试分析在下列情况下，交流铁心线圈的磁通、励磁电流和铜损如何变化。 (1) 线圈匝数增加一倍，电压值和频率保持不变； (2) 电压值增加一倍，频率减半； (3) 电压值不变，频率增加一倍； (4) 铁心的截面积加倍，线圈电阻和匝数及电压值不变。注：上述各种情况的铁心为截面均匀的闭合体，工作点都设在磁化曲线的直线段，电源电压与感应电动势在数值上近似相等，且忽略磁滞损耗和涡流损耗。（自做）解: (1) ,所以磁通减小一半，减小一半；在磁化曲线线性段减小一半，，减小为原来，电流减小为原来；铜损减小为原来的。（2） ,所以磁通为原来4倍，也为原来4倍；在磁化曲线线性段增至原来4倍，，增至原来4倍，电流增至原来4倍；铜损变为原来16倍。（3） ,所以磁通减为原来一半，也为原来一半；在磁化曲线线性段为原来一半，，为原来一半，电流减至原来一半；铜损为原来倍。（4） ,所以磁通不变，为原来一半；在磁化曲线线性段为原来一半，，减小为原来一半，电流减小为原来一半；铜损减小为原来。 6.4 一个空心线圈，测得电阻为10Ω，将它接在220V，50Hz的电源上，测得电流有效值为15A；然后在线圈中插入铁心，测得电流有效值为2A。试求这两种情况下的电感量。解： 6.5 一个40W的日光灯镇流器，铁心截面积为4.5cm2 ，匝数为1400，工作时端电压为165V，电源频率为50Hz，铁心中有一段空气隙面积为0.4mm2，试求出铁心中磁通密度的最大值。解： 6.6 某单相小容量变压器一次绕组为733匝，二次绕组为60匝，铁心截面积为13 cm2，一次绕组电压为220V，频率50Hz，试求：（自做） (1)变压比k及二次绕组电压U2 ； (2)铁心中磁通密度的最大值。解：（1）变压比二次绕组电压（2）由公式，初级和二级绕组线圈相等可知 6.7 某单相变压器一次绕组匝数为460，接在220V市电上，空载电流忽略不计。二次绕组需要110V、36V和6.3V三种电压，对应的电流分别为0.2A、0.5A和1A。负载均为电阻性，试求： (1) 三个二次绕组的匝数各为多少？ (2) 变压器一次绕组电流和变压器容量。解：（1）由公式得 110V的二次绕组匝数为：匝 36V的二次绕组匝数为：匝 6.3V的二次绕组匝数为：匝（2）因空载电流忽略不计，所以二次绕组所分配功率和为变压器容量变压器容量变压器一次绕组电流 6.8 一台额定容量为10KVA，3300/220V的单相变压器，试求： (1) 负载为220V、40W的白炽灯，满载时可接几盏白炽灯？ (2) 负载为220V、40W、功率因数为0.5的日光灯，满载时可接几盏的日光灯？（自做）解：（1）盏（2）盏 6.9 一台额定容量为150VA的单相变压器，一次绕组额定电压为220V，二次绕组有两个，额定电压分别为127V和36V。容量分配为36V绕组负担50VA，127V绕阻负担100VA。试求出这三个绕阻的额定电流。（自做）解：一次绕组额定电流 36V二次绕组额定电流 127V二次绕组额定电流 6.10 一台额定容量为10KVA的单相变压器，铁损为280W，铜损为340W。试求出下列情况下变压器的效率。 (1) 在满载情况下向功率因数为0.9(感性)的负载供电； (2) 在75%负载下向功率因数为0.8(感性)的负载供电。（自做）解：（1）满载时，向负载供应的功率为（2）75%负载时，向负载供应的功率为 6.11 在图6.1所示电路中，变压器的，负载电阻，信号源 V，内阻，试求出负载所获得的功率(变压器损耗忽略不计)。（自做）解：将负载折算到变压器原边的值为 6.12 某扩音机的输出变压器，一次绕阻匝，二次绕阻匝，且接阻抗为16Ω的扬声器。若二次绕组改接阻抗为8Ω的扬声器时，要求变压器一次绕组的等效阻抗保持不变，试求出这时二次绕阻的匝数。解：将16 负载扬声器阻抗折算到变压器原边的值为要使扬声器变化后等效阻抗不变，有匝 6.13 同一台变压器的两个一次绕阻的额定电压都为110V，但不知道他们的同极性端，现把两绕阻任意串联起来，再和额定电压为220V的灯泡串联，然后接到220V交流电源上，如图6.2所示。试说明如何根据灯的亮暗情况来判断其同极性端。（自做）解：若b,c为同极性端，此时将使变压器原绕组的两个磁通势的作用相互抵消，也即两绕组磁通之和为零。设两绕组的总电阻为R，此时流过原绕组的电流为由于R很小，所以灯泡几乎为正常工作状态。若b,c不为同极性端，则此时原绕组将产生感应电动势，阻碍原电流的变化，所以励磁电流很小，灯泡很暗。综上所述，当灯泡很亮时b,c为同极性端；当灯泡很暗时，b,c为异极性端。 t=0 I R2 S t=0 C t=0 iL(0_) S L E i2 S R1 C t=0 E i i1 q0=0 图5.2 题5.2的电路图5.1 题5.1电路图5.3 题5.3电路 R1 uL S t=0 8V iL i1 i2 2Ω 4Ω 4Ω i3 图5.4 题5.4电路 R2 IS t=0 S i4 i1 i2 i3 uC(0+) u R3 R1 R1 S 10 C uC t=0 R2 R2 E=12V 6kΩ 图5.5 题5.5电路 R1 I S C t=0 u 图5.6 题5.7电路 R1 R2 i3 R1 S E uC C t=0 图5.2(b) t=0_的等效电路 UC(0_) S 100Ω 图5.7 题5.8电路 E 2 U1 R1 S 1 uC t=0 2.5 C 2 t/s U2 12V 20Ω 1 0 图5.8 题5.9电路图5.10 题5.11电路 (a) 0 Ui /V t/s 2.5 5 (b) R1 C 10kΩ uO ui 12V US S 9V uO t=0 US R3 C 0.05F 10kΩ R R2 5kΩ 图5.9 题5.10电路图5.11 题5.12电路 t 0.2ms 0.2ms S断开 S接通 (b) S R1 C uO +12V (a) S R2 uO t=0 US L LLLLL R1 2kΩ 10V 4kΩ 2H i 图5.13 题5.14电路 S 1 t=0 2 1Ω 2Ω 3V 3V 图5.12 题5.13电路 1Ω 3H i iL 图5.15 题5.16电路 S R U L t=0 D RS Rl U R，L RL 图5.14 题5.15电路图6.1 习题6.11的电路 N1 N2 RL RS � EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� 图6.2 习题6.13的电路 d a b c ～220V 220V � EMBED Equation.DSMT4 �� EMBED Equation.DSMT4 �� EMBED Equation.DSMT4 �� EMBED Equation.DSMT4 �� 100Ω R1 100Ω R2 R3 i2 10μF 100V i1 R2 S I t=0 iL(∞) UC(∞) R2 R1 S 1 S I E 图5.2(c) t=∞的等效电路 2 R3 L i2 C IS i1 i4 S t=0+ R2 图5.4（b） t=0+的等效电路 ——、、+ + iL(0+) 4kΩ 6kΩ 10μF � EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� 7.2� EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 ��的变化曲线 V� EMBED Equation.3 �� ms 110 86 62 48 24 R2 100Ω 2kΩ 0.1μF 5 60Ω R3 30Ω R2 R3 5kΩ 50μF � EMBED Equation.3 ��放电随时间变化曲线 τ 0．368U � EMBED Equation.3 �� 7.2 O 100PF � EMBED Equation.3 �� V � EMBED Equation.3 �� EMBED Equation.3 �� 10 -10 Uo /V (c) _1237181663.unknown _1237186096.unknown _1237190954.unknown _1237213825.unknown _1237224874.unknown _1237225448.unknown _1237226628.unknown _1237226947.unknown _1237227125.unknown _1237226849.unknown _1237225668.unknown _1237225035.unknown _1237225298.unknown _1237224954.unknown _1237214443.unknown _1237215404.unknown _1237216165.unknown _1237224792.unknown _1237215687.unknown _1237215282.unknown _1237213954.unknown _1237214180.unknown _1237213856.unknown _1237193379.unknown _1237193922.unknown _1237213558.unknown _1237193567.unknown _1237191082.unknown _1237191176.unknown _1237191666.unknown _1237191009.unknown _1237186602.unknown _1237190071.unknown _1237190262.unknown _1237187223.unknown _1237187301.unknown _1237187292.unknown _1237186991.unknown _1237186241.unknown _1237186322.unknown _1237186128.unknown _1237182501.unknown _1237183041.unknown _1237183582.unknown _1237185748.unknown _1237185842.unknown _1237183621.unknown _1237183400.unknown _1237182601.unknown _1237182863.unknown _1237182551.unknown _1237181889.unknown _1237182123.unknown _1237182461.unknown _1237182003.unknown _1237181804.unknown _1237181831.unknown _1237181759.unknown _1222973867.unknown _1237138847.unknown _1237140434.unknown _1237141063.unknown _1237141188.unknown _1237181550.unknown _1237141149.unknown _1237140601.unknown _1237140999.unknown _1237140586.unknown _1237139084.unknown _1237139157.unknown _1237140396.unknown _1237139146.unknown _1237138984.unknown _1237139011.unknown _1237138938.unknown _1237138954.unknown _1237138862.unknown _1222973990.unknown _1222976277.unknown _1222977326.unknown _1223018354.unknown _1223021035.unknown _1223021768.unknown _1223021906.unknown _1223021629.unknown _1223019012.unknown _1223019212.unknown _1223018572.unknown _1223018588.unknown _1223018362.unknown _1223018329.unknown _1223018343.unknown _1223018303.unknown _1222976614.unknown _1222976848.unknown _1222976569.unknown _1222975316.unknown _1222975703.unknown _1222976033.unknown _1222975482.unknown _1222974875.unknown _1222974914.unknown _1222974101.unknown _1222973936.unknown _1222973963.unknown _1222973976.unknown _1222973948.unknown _1222973911.unknown _1222973919.unknown _1222973902.unknown _1220190087.unknown _1220936166.unknown _1221770576.unknown _1221787855.unknown _1221977431.unknown _1222972257.unknown _1222972707.unknown _1222973845.unknown _1222973857.unknown _1222973835.unknown _1222972456.unknown _1222971296.unknown _1221978987.unknown _1221857330.unknown _1221870084.unknown _1221871481.unknown _1221873374.unknown _1221977367.unknown _1221961866.unknown _1221871496.unknown _1221871069.unknown _1221871205.unknown _1221870262.unknown _1221857339.unknown _1221857350.unknown _1221857379.unknown _1221857343.unknown _1221857335.unknown _1221855428.unknown _1221855706.unknown _1221856989.unknown _1221857272.unknown _1221855836.unknown _1221855531.unknown _1221854731.unknown _1221854912.unknown _1221854966.unknown _1221854743.unknown _1221786455.unknown _1221786660.unknown _1221787432.unknown _1221786478.unknown _1221786620.unknown _1221786080.unknown _1221786290.unknown _1221786347.unknown _1221786429.unknown _1221786194.unknown _1221786009.unknown _1221769069.unknown _1221769460.unknown _1221769612.unknown _1221769081.unknown _1220949354.unknown _1220949385.unknown _1221764842.unknown _1220948947.unknown _1220882800.unknown _1220897966.unknown _1220898008.unknown _1220898059.unknown _1220898138.unknown _1220898034.unknown _1220897990.unknown _1220885791.unknown _1220885845.unknown _1220897951.unknown _1220885800.unknown _1220885756.unknown _1220190946.unknown _1220192690.unknown _1220197979.unknown _1220197980.unknown _1220197977.unknown _1220197978.unknown _1220193133.unknown _1220191558.unknown _1220192667.unknown _1220191021.unknown _1220190565.unknown _1220190595.unknown _1220190116.unknown _1220108230.unknown _1220117051.unknown _1220117335.unknown _1220190032.unknown _1220117122.unknown _1220116080.unknown _1220116777.unknown _1220116992.unknown _1220116667.unknown _1220116079.unknown _1220116078.unknown _1145362151.unknown _1220104948.unknown _1220104990.unknown _1220108186.unknown _1220104966.unknown _1220104570.unknown _1220104617.unknown _1145454934.unknown _1145455005.unknown _1145456869.unknown _1145531255.unknown _1165072181.unknown _1145456900.unknown _1145456846.unknown _1145454961.unknown _1145452737.unknown _1145454546.unknown _1145454604.unknown _1145453969.unknown _1145452678.unknown _1137241451.unknown _1145175006.unknown _1145262155.unknown _1145286290.unknown _1145362113.unknown _1145286247.unknown _1145262091.unknown _1145262136.unknown _1145175563.unknown _1145259607.unknown _1137241729.unknown _1145101005.unknown _1145102700.unknown _1145021731.unknown _1137241803.unknown _1137241511.unknown _1137241541.unknown _1137241466.unknown _1124625757.unknown _1137221642.unknown _1137241137.unknown _1137241147.unknown _1137223917.unknown _1124890545.unknown _1137221060.unknown _1124626164.unknown _1124537997.unknown _1124625451.unknown _1124537805.unknown _1124537732.unknown

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第5、6章_习题

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