清华大学电工与电子技术作业习题

1第1章电路理论及分析方法习题(共9题)（注：英文习题采用美国电路符号）1.1（直流电源功率）图1.1所示电路，求各电流源的端电压和功率，并判断出哪个电流源输出功率，哪个电流源吸收功率。已知：IS1=1A,IS2=3A,R1=5,R2=10。（答案：US1=-10V,US2=40V,PS1=10W,PS2=-120W）1.2图1.2所示电路，求8电阻两端的电压UR和恒流源的端电压US各是多少。（答案：UR=-32V，US=-40V）1.3图1.3所示电路，求2A恒流源的功率。（答案：P=-24W）1.4(仿真习题)用仿真的方法求图1.4所示电路中的I1和I2。（答案：I1=0.5A、I2=2A）说明：1、要求自己下载Multisim仿真软件，可以是Multisim2001、V7~V10等版本中的任一种。2、自学第10章Multisim电路仿真有关内容。3、仿真题作业要求有仿真电路图和仿真的数据结果，图和数据结果可以打印也可以手写。图1.1习题1.1的图R2R1IS2IS1++I1US2US1图1.4习题1.4的图12V-+102020I118V-+I2201010图1.2习题1.2的图+20V+8+-12V64+US--4AUR图1.3习题1.3的图62A+4-10V+88V+6V-8V+21.5(电源模型的等效互换法)UsesourcetransformationstofindthevoltageUacrossthe2mAcurrentsourceforthecircuitshowninFigure1.5.(Answer:U=1.8V)1.6(戴维宁定理)UsingThevenin’stheorem,findthecurrentIthroughthe2VvoltagesourceforthecircuitshowninFigure1.6.（Answer：I=5A）1.7（戴维宁定理，结点电位法）图1.7所示电路，已知R1=1k,R2=2k,R3=6k,R4=2k,R5=4k,。用戴维宁定理和结点电位法两种方法求电流I3。（答案：0.5mA）1.8（解题方法任选）如图1.8所示电路，当恒流源IS为何值时，它两端的电压US＝0。（答案：1.5A）1.9(仿真习题)图1.9所示电路，用仿真方法求电流I，用直流工作点分析法求A、B、C三个结点电位（答案：I=2.6A，VA=7.8V，VB=2.8V，VC=10V）2V5A+14527IFigure1.6图1.7习题1.7的图R5+12V24VR2R4R1R3I3+6V图1.8习题1.8的图+++US+IS2A4436V44V24V122436+-600140030002mA-+6mAU1.4VFigure1.5+14B图1.9习题1.9的图112V4A31A3IAC3第2章正弦交流电路习题（12题）2.1已知电流。求出各电流的频率，有效值，初相位，并在同一坐标内画出i1、i2的相量图，比较它们相位领先与落后的关系。2.2将下列各相量所对应的瞬时值函数式写出来（设f=50Hz）。2.3判断下列表达式是否正确，若不正确，请说明原因，并写出正确的表达式。1）2）3）4）2.4已知(答案)2.5(复杂交流电路,戴维宁定理)UsingThevenin’stheorem,FindthevoltageuabbetweenaandbforthecircuitofFigure2.5.（Answer：uab=28.8sin(5t+111.3o)V)2.6(复杂交流电路，结点电位法)如图2.6所示电路，已知：。用结点电位法求1k电阻两端的电压，并求虚线部分电路的平均功率、无功功率和视在功率，并根据计算结果说明该部分电路的性质（感性、容性、电阻性）。（答案：,S=6.38mVA,P=6.3mW,Q=1.03mvar）2.7（复杂交流电路，相量图）如图2.7所示电路，已知I=IL=I1=4A，=1000rad/s,电路的有功功率P=120W。求电路参数R、L、C。（答案：10，8.66mH，57.7F）2.8（仿真习题）如图2.8所示电路，已知us=10sin(5000t+45o)V,is=2sin(5000t+60o)A,求电流i的有效值和电容电压uC的瞬时值表达式。[注意：(1)要区分电源的RMS-有效值与PK-最大值即峰值，(2)iS、uS的初相位应该设置为-60o和-45o]（答案：I=4.133A，uC=8.68sin(5000t-79o)V）图2.6习题2.6的图j2k1kj3.6kj6k3k++图2.7习题2.7的图LRuCiCiLiRi+i1Figure2.58+2.4H2H0.1F5sin5tV5cos5tAuabab+_图2.8习题2.8的图+2iuS0.4mH100FuC+iS2A)20t1000sin(30i,A)30t1000sin(220io2o1V)8j6(U,A)3j3(I,V)8j6(U21)V(30100)30t314sin(100uooA)36tsin(i)A(361Ioo)V(30100U)30t314sin(100uoo)A(303IA)30tcos(3iomo?i,III求,s/rad314),A(603I),A(304I21o2o1)A(8.4277.6I,A)8.42t314sin(57.9iooUI1RUmA901I,V010Uoo1RU)V(9.6903.3Uo1R42.9（串联谐振）如图2.9所示电路中，已知u=40sin10t(V),i=5sin10t(A),R=3,L=4H。求网络内的等效串联电路的元件参数值。（答案：5，2.5mF）2.10（谐振电路计算）如图2.10所示电路，已知R=20,C=0.1µF,=5×105rad/s。当u和i同相位时Uab=Ubc。求R1和L的值。（答案：R1=10,L=20µH）2.11（谐振电路计算）如图2.11所示电路，当U=10V、=1000rad/s时u与i同相位，而且IR=IL=。求电路参数R、L、C的值。（答案:R=10,L=10mH,C=200µF）2.12（功率因数提高）如图2.12所示电路，已知,R=6,L=25.5mH。（1）计算该电路的电流IR-L、电路的有功功率P及功率因数cosφ；（2）欲使电路的cosφ提高到1，需并联多大的电容C。并联电容后，电流I的值为多少，电路的有功功率P是否有变化？（答案：IR-L=22A,P=2904W,cosφ=0.6,C≈255µF,I=13.2A）第3章三相电路习题（4题）3.1（三相Y接负载）图3.1所示电路，在线电压为380V、频率为50Hz的三相电源上接入了一组Y形接法负载，（1）当Z1=Z2=Z3=10时，求各线电流和中线电流的大小，并求负载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；（2）当，Z2=Z3=10时，求各线电流和中线电流的大小，并求负载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；(答案：（1）IA=IB=IC=22A,I0=0,P=14520W,S=14520VA；（2）IA=IB=IC=I0=22A,P=12100W,S=14520VA)图2.10习题2.10的图abRCu+-R1ciL图2.9习题2.9的图网络u+-RiLRLiC图2.12习题2.12的图+CiR-Liu图2.11习题2.11的图RLu+-iiLiRCuR+-uC+-A2)V(t314sin2220u)(35j5Z1图3.1习题3.1的图Z2NZ3BZ1CAAIBI0ICI53.2（多组三相对称负载）AbalancedloadandabalancedYloadareconnectedinparallelasinFigure3.2.,R1=54.85,R2=13.35,L=0.04H.DeterminethelinecurrentiAΔ，iAYandiAL.(Answer:，，）3.3（三相功率）380V、50Hz的三相电源对Y接对称感性负载提供50kVA的视在功率和38.3kW的有功功率。求每相负载的复数阻抗Z。（答案：）3.4（仿真习题）图3.4所示三相对称电路，已知r=1，R=100，L=0.318H，。用仿真的方法（1）观察三相电源波形；（2）求线电流iAL和相电流iA’B的有效值。[注意：1、三相电源用Y接（3PHY）类型，要将中线接地，其标称电压值是相电压的最大值（相序从上到下依次是A、B、C）；2、观察电源电压波形时用四通道的虚拟示波器，有一个通道可以不用。]（答案：IAL=4.6A，IA’B’=2.66A）第5章暂态分析习题（6题）5.1图5.1所示电路，已知IS=10mA,R=2k,R1=1k,C=1µF。uC(0-)=4V。t=0时开关闭合，用三要素法求换路后的电流i，i1，及电压uAB，并画出电压及电流随时间变化的曲线。(答案：i(t)=10-7.2e-200t(mA),i1(t)=7.2e-200t(mA),uAB(t)=-20+21.6e-200t(V))ACB图3.2习题3.2的图R1LR2uABiALiAYiA+uABSRC图5.1习题5.1的图+iIS+uCi1RR1AB图5.2习题5.2的图+USS0.5A50F8+iCC18VuCR2ISR112V)30t314sin(2380uoABA)t314sin(212iAA)3.43t314sin(212ioAYA)6.21t314sin(23.22ioALo409.2ZV)30t502sin(2380uoABiALrrriA’B’+uAB-ABCA’B’C’RLRRLL图3.4习题3.4的图65.2图5.2所示电路在开关S断开前已处于稳态，在t=0时S断开，求S断开后的uC和iC。（答案：uC(t)=-6+24e-1000tV，iC(t)=-1.2e-1000tA）5.3图5.3所示电路在开关闭合前已处于稳态，US=24V，在t=0时S闭合，求t0时的i1(t)。(答案：i1(t)=3-2e-50t(mA))5.4图5.4所示电路，电压us波形如图所示，是一个周期性连续脉冲波形，T=5mS,R=5k,C=0.1µF。写出0~2T和2T~3T时的uC和uo的表达式，并画波形图。（答案：t=0~2T时，，；t=2T~3T时，，。其中=0.5ms）5.5图5.5所示电路，一个电路盒子中由独立直流电源和电阻组成，测量a、b两端的开路电压Uo=20V(见图a)，测量a、b两端的短路电流Io=1mA(见图b)。若在a、b两端接一未充电的电容C(见图c)，在t=0时开关闭合，要求开关闭合后10秒电容上的电压达到10V，求应接入多大的电容。（答案：C=721F）5.6（仿真习题：利用仿真的方法学习RL电路的暂态分析）电感线圈（如直流电机电枢绕组、直流继电器线圈）在断电时，在线圈两端会产生一个高电压。用图5.6所示电路,仿真这个过程，r为线圈内阻，U=1V。（1）用示波器同时检测uR和ur的波形，测量当开关断开时uR的最大值。其中ur的波形与iL的波形相似，因此用ur的波形代表iL的波形。（2）接入续流二极管D，再重复上述实验。由此仿真得出什么结论。2kSC图5.3习题5.3的图+i1US+uCR4R3R2R13k6k4k10FI0(a)电路盒子ab-+U0电路盒子ab(b)电路盒子ab-+uCt=0SC(c)图5.5习题5.5的图)V(e1.33.0utC)V(e1.3uto)V(e1.34.3uT2tC)V(e1.3uT2to图5.4习题5.4的图C