【正文】 1 《電工電子技術(shù)》 （第二版）節(jié)后學(xué)習檢測解答 第 1 章節(jié)后檢驗題解析 第 8 頁檢驗題解答： 電路通常由電源、負載和中間環(huán)節(jié)組成。電力系統(tǒng)的電路功能是實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；電子技術(shù)的電路功能是實現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、處理與傳遞。 實體電路元器件的電特性多元而復(fù)雜，電路元件是理想的，電特性單一、確切。由理想元件構(gòu)成的、與實體電路相對應(yīng)的電路稱為電路模型。 電路中雖然已經(jīng)定義了電量的實際方向，但對某些復(fù)雜些的直流電路和交流電路來說，某時刻電路中電量的真實方向并不能直接判斷出，因此在求解電路列寫方程式時，各 電 量 前面的正、負號無法確定。只有引入了參考方向，方程式中各電量前面的的正、負取值才有意義。 列寫方程式時，參考方向下某電量前面取正號，即假定該電量的實際方向與參考方向一致，若參考方向下某電量前面取負號，則假定該電量的實際方向與參考方向相反；求解結(jié)果某電量為正值，說明該電量的 實際方向 與參考方向相同，求解結(jié)果某電量得負值，說明其實際方向與參考方向相反。電量的實際方向 是 按照傳統(tǒng)規(guī)定的客觀存在，參考 方向則是為了求解電路方程而任意假設(shè)的。 原題修改為： 在圖 15 中，五個二端元件分別代表電源或負載。其中的三個元件上電流和電壓的參考方向已標出，在參考方向下通過測量得到： I1＝－ 2A， I2＝ 6A， I3＝ 4A， U1＝ 80V， U2＝－ 120V， U3＝ 30V。試判斷哪些元件是電源？哪些是負載？ 解析： I1 與 U1 為 非 關(guān)聯(lián)參考方向，因此 P1=－ I1 U1=－ （－ 2） 80=160W， 元件 1獲得 正 功率，說明元件 1是 負載 ； I2 與 U2為關(guān)聯(lián)參考方向，因此 P2=I2 U2=6（－ 120）=－ 720W， 元件 2 獲得負功率，說明元件 2是電源 ； I3與 U3為關(guān)聯(lián)參考方向，因此 P3= I3 U3=4 30=120W， 元件 3 獲 得 正 功率，說明元件 3 是 負載 。 根據(jù)并聯(lián)電路端電壓相同可知， 元件 1 和 4 及 3 和 5 的端電壓之代數(shù)和應(yīng)等于元件 2兩端電壓，因此可得： U4=40V， 左高右低； U5=90V，左低右高 。則元件 4上電壓電流 非關(guān)聯(lián)， P4=－ 40 （ － 2） =80W，元件 4是 負載 ；元件 5 上電壓電流關(guān)聯(lián)， P5=90 4=360W，元件 5 是 負載 。 驗證： P＋ = P1+P3+ P4+ P5= 160+120+80+360=720W P－ = P2 =720W 電路中電源發(fā)出的功率等于負載上吸收的總功率，符合功率平衡。 第 16 頁檢驗題解答： 圖 15 檢驗題 4 電路圖 I1 元件 1 U1 ＋ － I2 元件 2 U2 － ＋ I3 元件 3 U3 ＋ － 元件 4 元件 5 2 電感元件的儲能過程就是它建立磁場 儲存磁能的過程，由 2/2L LIW ? 可知，其儲能僅取決于通過電感元件的電流和電感量 L，與端電壓無關(guān)，所以電感元件兩端電壓為零時，儲能不一定為零。電容元件的儲能過程是它充電建立極間電場的過程， 由2/2C CUW ? 可知 ， 電容元件的儲能只 取決于加在電容元件兩端的電壓和電容量 C，與通過電容的電流無關(guān) ，所以 電容元件中通過的電流為零 時 ，其儲能不一定等于零 。 此電感元件的直流等效電路模型是一個阻值等于 12/3=4Ω 的電阻元件。 根據(jù)dtdiLu ?L可知，直流電路中 通過電感元件中的 電流恒定不變，因此電感元件兩端無自感電壓，有電流無電壓類似于電路短路時的情況，由此得出電感元件在直流情況下相當于短路；根據(jù) dtduCi CC ?可知，直流 情況下電容元件端電壓 恒定，因此電 容元件 中沒有充放電電流通過 ，有電 壓 無電 流 類似于電路 開 路情況，由此得出電 容 元件在直流情況下相當于 開 路 。 電壓源的內(nèi)阻為零，電流源的內(nèi)阻無窮大，無論外加負載如何變化，它們向外供出的電壓和電流都能保持恒定，因此屬于無窮大功率源，無窮大功率源是不能等效互換的。實 際電壓源模型和電流源模型的內(nèi)阻都是有限值，因此隨著外接負載的變化，電壓源模型供出的電壓和電流源模型供出的電流都將隨之發(fā)生變化，二者在一定條件下可以等效互換。 第 21 頁檢驗題解答： 兩電阻相串時，等效電阻增大，當它們的阻值相差較多時，等效電阻約等于阻值大的電阻，即 2RR? ；兩電阻相并時，等效電阻減小，當它們的阻值相差較多時，等效電阻約等于阻值小的電阻，即 1RR? 。 圖（ a） 電路中 ab 兩點間的等效電阻： ????? 56//)46//3(2R 圖（ b）電橋電路中，對臂電阻的乘積相等，因此是一個平衡電橋，電橋平衡時橋支路不起作用，因此 ab 兩點間的等效電阻： ????? )32//()96(R 圖（ c）電路由于 ab 兩點間有一短接線，因此其等效電阻： ??0R 負載獲得最大功率的條件是：電源內(nèi)阻等于負載電阻，即 LS RR ? 三電阻相并聯(lián)，等效電阻 ??? 1060//20//30R ；若 R3 發(fā)生短路，此時三個電阻的并聯(lián)等效電阻等于零。 額定熔斷 電流為 5A 的保險絲熔斷時，熔絲兩端的電壓 不能按照這個電流乘以熔絲電阻來算，因為熔斷這個電壓只是反映了熔絲正常工作時的最高限值。熔絲熔斷時的端電壓應(yīng)等于它斷開時兩個斷點之間的電壓。 要在 12V直流電源上使 6V、 50mA的小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)該采用圖 123（ a）所 3 示電路連接。 白熾燈的燈絲燒斷后 再 搭接上 ，燈絲因少了一截而電阻減小，因此電壓不變時電流增大，所以反而更亮。只是這樣燈絲由于在超載下工作，很快不會燒掉。 電阻爐的爐絲斷裂，絞接后仍可短時應(yīng)急使用，但時間不長絞接處又會被再次燒斷，其原因類同于題 7。 第 23 頁檢驗題解答： 選定 C 為參考點時，開關(guān)斷開時電路中無電流 0CDB ??? VVV ， V4A?V ；開關(guān)閉合時電路中的 0CAB ??? VVV ， V4D ??V 。 電路中某點電位等于該點到電路參考點的路徑上所有元件上電壓降的代數(shù)和，數(shù)值上等于某點到參考點的電壓，其高低正負均相對于電路參考點而言，電路中若沒有設(shè)立參考點，講電位是沒有意義的。電壓等于兩點電位之差，其 大小僅取決于兩點電位的差值，與電 路參考點無關(guān)，是絕對的量。電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。若電路中兩點電位都很高，這兩點間的電壓并不見得就一定很高，因為當這兩點間電位差很小或為零時，則兩點間的電壓就會很小或等于零。 （ 1）當 S 閉合時， VA=0， VB=[12/(26+4)]4= （ 2） S 斷開時， VB=12－ （ 12+12） 26/(26+4+2)=－ 第 25 頁檢驗題解答： 疊加定理僅適用于線性電路的分析與計算。因此，無論是直流、交流及任何電路，只要是線性的，都可以用疊加定理進行分析和計算。反之，電路結(jié)構(gòu)再簡單，只要是非線 性的，疊加定理則不再適用。 電流和電壓是一次函數(shù)，為線性關(guān)系，因此 疊加定理 適用于 其 分析和計算 ，功率是二次函數(shù)，不具有線性關(guān)系，因此不能用疊加定理進行分析和計算。 從疊加定理的學(xué)習中，我們懂得了線性電路具有疊加性：線性電路中，由多個電源激發(fā)的任一支路電流和電路中任意兩點間電壓，都可以看作是各個電源單獨作用時所產(chǎn)生的支路電流和任意兩點間電壓的疊加。 第 27 頁檢驗題解答： 具有兩個向外引出端子的電路均可稱為二端網(wǎng)絡(luò)。當二端網(wǎng)絡(luò)含有電源時叫做有源二端網(wǎng)絡(luò)，如電壓源模型和電流源模型都是有源二端網(wǎng)絡(luò)；二端網(wǎng) 絡(luò)中不含有電源時稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)。 應(yīng)用戴維南定理求解電路的過程中，求解戴維南等效電路的電壓源（即二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓）時， 與 電壓源 相并聯(lián)的元件不起作用， 和電流源 相串聯(lián)的元件也不起作用；求解戴維南等效電路的內(nèi)阻 （即無源二端網(wǎng)絡(luò)的入端電阻），對有源二端網(wǎng)絡(luò)除源時，有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電壓源均短路處理，所有電流源均開路處理。 應(yīng)用戴維南定理 的 目的是簡化復(fù)雜電路的分析與計算。當一個復(fù)雜電路只需求解 4 某一支路電流或某兩點間電壓時，應(yīng)用戴維南定理顯然對電路的分析和計算可起到簡化的作用。如果復(fù)雜電路的求解時需求多條支 路電流或多個電壓，則戴維南定理不再適用。 把一個復(fù)雜電路中的待求支路斷開，就會得到一個有源二端網(wǎng)絡(luò)。對這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 UOC進行求解， UOC=US；再令有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電壓源為零，所有電流源開路，即可得到一個無源二端網(wǎng)絡(luò)，對其求解入端電阻 RAB，則 RAB=R0。 戴維南定理的實質(zhì)就是：將一個復(fù)雜電路中不需要進行研究的有源二端網(wǎng)絡(luò)用戴維南等效電路來代替，從而簡化一個復(fù)雜電路中不需要進行研究的有源部分，而且有利于有源二端網(wǎng)絡(luò)其余部分的分析計算。 第 2 章節(jié)后檢驗題解析 第 34 頁檢驗題解答： 正 弦量的最大值、角頻率和初相稱為正弦交流電的三要素。其中最大值（或有效值）反映了正弦量的“大小”和做功能力；角頻率（頻率或周期）反映了正弦量時間變化的快慢程度；初相確定了正弦量計時始的位置。 兩個正弦量頻率不同，因此它們之間的相位差無法進行比較。即相位差的概念僅對同頻率的正弦量有效。 交流有效值為 180V，其最大值約等于 255V，由于最大值超過了該電容器的耐壓值 220V，所以不能用在有效值為 180V的正弦交流電源上。 第 36 頁檢驗題解答： ???? j ????? 261086 j ???? j ?????? j j???? j????? 3018030 ???? 通過上述兩題求解可知，在相量的代數(shù)形式化為極坐標形式的過程中，一定要注意相量的幅角所在的相限，不能搞錯；在相量的極坐標形式化為代數(shù)形式的過程中，同樣也是注意相量的幅角問題，其中模值前面應(yīng)為正號，若為負號，應(yīng)在幅角上 加（減）180186。 第 44 頁檢驗題解答： 電容的主要工作方式是充放電。電容接于直流電路上時，充電時間很短，一旦充電結(jié)束，即使電源不斷開，電容支路也不再會有電流通過，這就是所謂的“隔直”作用；電容接于交流電路上，由于交流電大小、方向不斷隨時間變化，因此電容會不斷地充放電，好象始終有一個交變的電流通過電容，這就是所謂的“通交”作用。 “只要加在電容元件兩端的電壓有效值不變，通過電容元件的電流也恒定不變” 5 的說法是不對的。因為，正弦交流電路中的電容支路電流 CUI C??C ， 其大小 不僅與電源電壓的有效值有關(guān)，還與電路的頻率有關(guān)，對 C 值一定的電容元件來講，電壓有效值不變，但電路頻率發(fā)生變化時，通過電容元件的電流也會隨著頻率的變化而發(fā)生改變。 在儲能元件的正弦交流電路中，無功功率的大小反映了儲能元件與電源之間能量交換的規(guī)模。只是在這種能量交換的過程中，元件上不消耗電能。不耗能即不做有用功，從這個角度上來看，為區(qū)別于耗能元件上“既交換又消耗”的有功功率， 才 把儲能元件上的“只交換不消耗”稱為無功功率。 “無功”反映了不消耗，并不能理解為“無用之功”。如果沒有這部分無功功率，電感元件無法建立 磁場，電容元件無法建立電場。 有功功率代表了交流電路中能量轉(zhuǎn)換過程不可逆的那部分功率，無功功率代表的是交流電路中能量轉(zhuǎn)換過程可逆的那部分功率。為區(qū)別兩者，把有功功率的單位定義為“瓦特”，無功功率的單位定義為“乏爾”。 根據(jù)元件上電壓、電流的瞬時值關(guān)系，電阻元件上的電壓、電流任一瞬間均符合歐姆定律的即時對應(yīng)關(guān)系，因此稱為即時元件；電容元件和電感元件上的電壓、電流，任一瞬間均遵循微分或積分的動態(tài)關(guān)系，所以稱為動態(tài)元件。根據(jù)元件上的功率關(guān)系：電阻元件在能量轉(zhuǎn)換過程中只消耗有功功率， 因此稱為耗能元件；電感和 電容元件在能量轉(zhuǎn)換過程中不消耗、只交換，所以稱為儲能元件。 電阻、感抗和容抗都反映了元件對正弦交流電流的阻礙作用，單位都是歐姆。所不同的是：電阻的阻礙作用表現(xiàn)在發(fā)熱上（消耗能量）；感抗和容抗的阻礙作用都反映在元件的頻率特性上：電路頻率越高，電感元件的自感能力越強，阻礙正弦電流的作用越大；而容抗與電路頻率成反比，電路頻率越高，電容元件充放電電流越大，對正弦電流呈現(xiàn)的阻礙作用越小。 第 50 頁檢驗題解答： 接到工頻電壓為 220V的電源上時，接觸器對正弦電流呈現(xiàn)的阻抗為： ????????? 23002292200)(200 22222L2 XRZ 線圈中的電流： A0 9 5 3 0 0/2 2 0/ ??? ZUI 如果誤將此接觸器接到 220V的直流電源上，則線圈中通過的電流為： 0 0/2 2 0/ ??? RUI 若線圈允許電流為 ，直流情況下通過線圈的電流將是其額定值的 11 倍，線圈會因過流而燒毀。 串聯(lián)可以分壓，串聯(lián)元件上通過的電流相同。電動機上通過的電流是： ????? ZUI 6 其中 ???U ???U 所以，串聯(lián) 線圈上應(yīng)分的電壓為： V4814510622039。 22L ????U 所串聯(lián)的線圈電感量為 : 314 39。L ??? IUL，線圈不消耗功率。 如果用電阻代替串聯(lián)線圈，則串聯(lián)電阻分壓： 0 61 4 52 2 039。 22R ????U 串聯(lián)電阻的阻值為： ???