电工基础经典习题册及部分章节答案..
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. 电工基础经典习题集 第一章 电路基础知识 §1—1 电流和电压 一、填空题 1．电流流通的路径称为电路，通常电路是由电源、导线、负载和开关组成。 2．习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此，电流的方向实际上与电子移动的方向相反。 3．金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向相反。 4．电流分直流和交流两大类，凡电流的大小和方向都随时间的变化而变化的电流称为交流电流，简称交流；凡大小和方向恒定不变的电流称为直流电流，简称直流。 5．若3 min通过导体横截面的电荷量是1.8 C，则导体中的电流是0.01A。 6．测量电流时，应将电流表串联接在电路中，使被测电流从电流表的正（+）接线柱流进，从负（-）接线柱流出；每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。 7．电压是衡量电场力做功能力的物理量；电动势表示电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力。 8．电路中某点与参考点的电压即为该点的电位，若电路中a、b两点的电位分别为Ua、Ub，则a、b两点间的电压Uab=Ua-Ub；U ba= Ub- Ua。 9．参考点的电位为0，高于参考点的电位取正值，低于参考点的电位取负值。 10．电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。 11．测量电压时，应将电压表和被测电路并联，使电压表接线柱的正负和被测两点的电位一致。 12．如图1—1所示，电压表的a应接电阻的C端，b应接电阻的d端。电流表的a应接电阻的c端。 . . c+aIR11kΩd_VbIc-aAR21kΩd+b 二、判断题 1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。 (×) 2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。 (√) 3．电压和电位都随参考点的变化而变化。 (×) 4．我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。 (√) 三、问答题 1．电路主要由哪些部分组成?它们的主要功能是什么? 答：电路主要由电源、负载、导线和开关组成。电源是提供电能的装置；负载是实现电路功能的装置。导线是在电路中起连接作用。开关是控制装置。 2．简述电压、电位、电动势的区别。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因是否一样? 答：电压反映的是电场力在两点之间做功的多少，与参考点的位置无关。电位反映的是某点与参考点的电压，与参考点的位置有关。电动势反映的是其他形式的能转换为电能的能力。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因不一样。 3．什么是电流?电路中存在持续电流的条件是什么? 答：电流是电荷定向移动形成的。电路中存在持续电流的条件是：电源电动势不为〇，且电路闭合。 4．用电流表测量电流时，有哪些注意事项? 答：（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。 （2）电流表必须串接到被测量的电路中。 （3）电流必须从电流表的正端流入负端流出。 （4）选择合适的量程。 . . 四、计算题 1．在5 min内，通过导体横截面的电荷量为3．6 C，则电流是多少安?合多少毫安? 解: I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012（A）=12mA 答：电流是0.012安，合12毫安。 2．在图1--2中，当选c点为参考点时，已知：Ua=-6 V，aeUb=-3 V，Ud=-2 V，Ue=-4 V。求Uab、Ucd各是多少?若选d点为参考点，则各点电位各是多少? bd解：∵选c点为参考点时Uc=0V Uab= Ua- Ub=（-6）-（-3）=-3V Ucd= Uc – Ud =0-（-2）=2V cUbd= Ub – Ud =（-3）-（-2）=-1V Ued= Ue – Ud =（-4）-（-2）=-2V 图1-2选d点为参考点 Ud=0 运用电压不随参考点变化的特点 ∵Ucd= Uc – Ud = Uc –0=2V ∴Uc=2V ∵Ubd= Ub – Ud = Ub –0=-1V ∴Ub=-1V ∵Ued= Ue – Ud = Ue –0=-2V ∴Ue=-2V ∵Uab= Ua – Ub = Ua –（-1）=-3V ∴Ua=-4V 答： Uab=-3V，Ucd=2V当选d点为参考点时Ua=-4V，Ub=-1V，Uc=2V，Ud=0，Ue=-2V。 §1—2 电 阻 一、填空题 1．根据导电能力的强弱，物质一般可分为导体、半导体和绝缘体。 2．导体对电流的阻碍作用称为电阻。 3．均匀导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，与材料性质有关，而且还与环境温度有关。 4．电阻率的大小反映了物质的导电能力，电阻率小说明物质导电能力强，电阻率大说明物质导电能力弱。 5．电阻率的倒数称为电导，它表示电流通过的难易程度，其数值越大，表示电流越容易通过。 6．一般来说，金属的电阻率随温度的升高而增大，硅等纯净半导体和绝缘体的电阻率则随温度的升高而减小。 二、选择题 1．一根导体的电阻为R，若将其从中间对折合并成一根新导线，其阻值为( C )。 A．R／2 B．R C．R／4 D．R／8 . . 2．甲乙两导体由同种材料做成，长度之比为3：5，直径之比为2：1，则它们的电阻之比为( B )。 A .12：5 B．3：20 C．7：6 D．20：3 3．制造标准电阻器的材料一定是( D )。 A．高电阻率材料 B．低电阻率材料 C．高温度系数材料 D．低温度系数材料 4．导体的电阻是导体本身的一种性质，以下说法错误的是(C)。 A．和导体截面积有关 B．和导体长度有关 C．和环境温度无关 D．和材料性质有关 5．用万用表测量电阻的刻度，下列说法正确的是(C)。 A．刻度是线性的 B．指针偏转到最右端时，电阻为无穷大 C．指针偏转到最左端时，电阻为无穷大 D指针偏转到中间时，电阻为无穷大 6．关于万用表的使用方法，下列说法错误的是( A )。 A．在测量过程中，应根据测量量的大小拨动转换开关，为了便于观察，不应分断电源 B．测量结束后，转换开关应拨到交流最大电压挡或空挡 C．测量电阻时，每换一次量程都应调一次零 三、问答题 1．根据物质导电能力的强弱，可分为哪几类?它们各有什么特点? 答：根据物质导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三类。它们的特点是导体电阻率小，容易导电。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。绝缘体的电阻率大，不容易导电。 2．在温度一定的情况下，导体电阻的大小由哪些因素决定?写出导体电阻大小的表达式。 答：在温度一定的情况下，导体电阻的大小由导体的材料、长度和横截面积l决定，其表达式为：R=ρ S3．用万用表测电阻时，应注意哪几点? 答：（1）准备测量电路中的电阻时应先切断电源，且不可带电测量。 （2）首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零，即将两表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。 （3）测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。 （4）测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。 四、计算题 一根铜导线长l=2 000 m，截面积S=2 mm2，导线的电阻是多少?(铜的电阻. . 率ρ=1.75×108 Ω·m)若将它截成等长的两段，每段的电阻是多少?若将它拉长为原来的2倍，电阻又将是多少? l-8 2000解：∵R=ρ ∴R=1.75×10× =17.5Ω S2×10-6若将它截成等长的两段，每段的电阻是R、=17.5 =8.75Ω 2若将它拉长为原来的2倍，电阻R``=17.5×4=70Ω 答：导线的电阻是17.5Ω，若将它截成等长的两段，每段的电阻是8.75Ω，若将它拉长为原来的2倍，电阻又将是70Ω。 §1--3欧姆定律 一、填空 1．导体中的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 2．闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比。 3．全电路欧姆定律又可表述为：电源电动势等于内电压与外电压之和。 4．电源端电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性。 5．电路通常有通路、开路（断路）和短路三种状态。 6．两个电阻的伏安特性如图1-3所示，则Ra比Rb大(大小)，Ra=10Ω，Rb=5Ω。 7．如图1-4所示，在U=0.5 V处，R1=R2(>、=、<)，其中R1是非线性电阻，R2是线性电阻。 8．已知电炉丝的电阻是44 Q，通过的电流是5 A，则电炉所加的电压是220V。 9．电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.5Ω，负载电阻R=4Ω，则电路中的电流I=1A，端电压U=4V。 10．一个电池和一个电阻组成了最简单的闭合回路。当负载电阻的阻值增加到原来的3倍时，电流变为原来的一半，则原来内、外电阻的阻值比为1：1。 11．通常把通过小电流的负载称为小负载，把通过大电流的负载称为大负载。 . . 二、判断题 1．导体的长度和截面都增大1倍，则其电阻值也增大1倍。 ( × ) 2．电阻两端电压为10 V时，电阻值为10Ω；当电压升至20 V，电阻值将变为20Ω。 ( × ) 3．导体的电阻永远不变。 ( × ) 4．当电源的内阻为零时，电源电动势的大小就等于电源端电压。 ( √ ) 5．当电路开路时，电源电动势的大小为零。 ( × ) 6．在通路状态下，负载电阻变大，端电压就变大。 ( √ ) 7．在短路状态下，端电压等于零。 ( √ ) 8．在电源电压一定的情况下，电阻大的负载是大负载。( × ) 9．负载电阻越大，在电路中所获得的功率就越大。 ( × ) 三、选择题 1．用电压表测得电路端电压为零，这说明( B )。 A．外电路断路 B．外电路短路 C．外电路上电流比较小 D．电源内电阻为零 2．电源电动势是2 V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时，电路中的电流和端电压分别是( A )。 A．O、2 V B．20 A、2 V C．20 A、O D．0、0 3．上题中当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是( B )。 A．20 A、2 V B．20 A、O C．0、2 V D．0、0 四、计算题 1．有一灯泡接在220 V的直流电源上，此时电灯的电阻为484Ω，求通过灯泡的电流。 U220解：I= = =0.45（A） R484答：通过灯泡的电流为0.45A。 2．某太阳能电池板不接负载时的电压是600μV，短路电流是30μA，求这块电池板的内阻。 E600×10-6600×10-6解：短路电流I= = =30×10-6 r= =20Ω rr 30×10-6答：这块电池板的内阻为20Ω。 3．已知某电池的电动势为1．65 V，在电池的两端接有一个阻值为5Ω的电阻，测得电路中的电流为300 mA，求电池的端电压和内阻。 . . 解：由I=EE-IR1.65-300×10-3×5 得r= = =0.5Ω r+RI 300×10-3U=IR=300×10-3×5=1.5V 答：电池的端电压为1.5V，内阻为0.5Ω。 4．如图1—5所示，已知E=10 V，r=0.1Ω，R=9·9Ω。试求开关S在不同位置时电流表和电压表的读数。 S1解：开关S在1位置时电路处于通路状A态，电流表和电压表的读数为： 32E10I= = =1（A） r+R0.1+9.9UR=I*R=1×9.9=9.9（V） 开关S在2位置时电路处于开路状态电流表和电压表的读数 EI= =0（A） r+∞图1-5VrRUR=E =10（V） 开关S在3位置时电路处于短路状态电流表和电压表的读数 E10I= = =100（A） r0.1UR=0（V） 答：开关S在不同位置时电流表和电压表的读数：1位置U=9.9V，I=1A；2位置U=10V，I=0A；3位置U=0V，I=100A。 5．某电源的外特性曲线如图1—6所示，求此电源的电动势E及内阻r。 解：由I=E 得E=IR+Ir=U+Ir 有图可得方程组： r+RE=11+2r E=10+4r 解得：E=12V，r=0.5Ω 答：此电源的电动势E=12V及内阻r=0.5Ω。 五、实验题 图1—7所示为一个用电流表和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的实验电路，图中R是电阻箱电阻。(1)简要说明实验步骤，写出电动势E和内电阻r的计算公式。(2)某同学在实验时记录了以下数据：第一次，R1=9.4Ω，I1=0.2 A；第二次，R2=4.4Ω，I2=0.4 A。根据这些数据，计算电动势和内电阻的测量值。R(3)考虑一下，还可以设计出哪几种测量电动势和内电A阻的方法?画出实验电路图。 解：（1）实验步骤 . SE图1-7r. 1) 按图连接好电路，将电阻箱电阻调节到一个特定值，接通开关s，从电流表读出电流值后断开开关。 2) 将电阻箱电阻调节到另一个特定值，接通开关s，从电流表读出电流值后断开开关。 3) 根据测量数据计算：由I=E r+R1E r+R2E 得r+RSA12rI1= I2=解得VRI2R2-I1R1r= E=I1r+I1R1 I1-I2(2) 根据实验数据计算： r=I2R2-I1R10.4×4.4-0.2×9.4 = =0.6Ω I1-I20.2-0.4图1-7-1E=I1r+I1R1=0.2×0.6+0.2×9.4=2V （3）测量电动势和内电阻的实验电路图如1-7-1 S断开时从电压表读出的电压值就是电动势E，s闭合后测出电流，根据电阻R的值，由I=E 算出内阻r r+R§1—4 电功和电功率 一、填空题 1．电流所做的功，简称电功，用字母W表示，单位是焦耳（J）；电流在单位时间内所做的功，称为电功率，用字母P表示，单位是瓦特（W）。 2．电能的另一个单位是度，它和焦耳的换算关系为1度=3.6×106J。 3．电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应，所产生的热量用字母Q表示，单位是焦耳（J）。 4．电流通过一段导体所产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与时间成正比。 5．电气设备在额定功率下的工作状态，叫做额定工作状态，也叫满载；低于额定功率的额定状态叫轻载；高于额定功率的工作状态叫过载或超载，一般不允许出现过载。 6．在4 s内供给6Ω电阻的能量为2 400 J，则该电阻两端的电压为60V。 7．若灯泡电阻为24Ω，通过灯泡的电流为100 mA，则灯泡在2 h内所做的功是1728J，合4.8×10-4度。 8．一个220 V／100 W的灯泡，其额定电流为0.45A，电阻为484Ω。 . . 二、判断题 1．负载在额定功率下的工作状态叫满载。 (√) 2．功率越大的电器电流做的功越大。 (×) 3．把25 W／220 V的灯泡接在1 000 W／220 V的发电机上时，灯泡会烧坏。 (×) 4．通过电阻上的电流增大到原来的2倍时，它所消耗的功率也增大到原来的2倍。 (×) 5．两个额定电压相同的电炉，R1>R2，因为P=I2R，所以电阻大的功率大。 ( × ) 三、选择题 1．为使电炉上消耗的功率减小到原来的一半，应使( C )。 A．电压加倍 B．电压减半 C．电阻加倍 D．电阻减半 2．12 V／6 W的灯泡，接入6 v电路中，通过灯丝的实际电流是( C )A。 A．1 B．0.5 C．0.25 D．0.125 3．220 V的照明用输电线，每根导线电阻为1Ω，通过电流为10 A，则10 min内可产生热量(B )J。 A．1×104 B．6×104 C．6×103 D．1×103 4．1度电可供220 V／40 W的灯泡正常发光( D )h。 A．20 B．40 C．45 D. 25 四、问答题 1．为什么灯在夜深人静时要比在晚上七、八点钟时亮? 答：因为用户的照明灯具均为并联，供电变压器的内阻r可以认为不变，由U=E-Ir可知，在晚上七、八点钟为用电高峰，电流I最大，则U最小，由P=U2/R，并联灯泡的实际功率减小，亮度降低。而在夜深人静时，用电低峰，电流较小，变压器端电压较高，并联灯泡的实际功率增大，亮度就高。 2．有人说“电流大功率就大”，这种说法正确吗?试举出一个例子证明。 答：不准确。因为P=UI当I很大时，U却很小，则P也不大。如电流互感器。 五、计算题 1.一个电阻为1 210Ω的电烙铁，接在220 V的电源上，使用2 h能产生多少热量? 解：Q=U22202 t= ×2×3600=2.88×105（J） R1210答：使用2 h能产生2.88×105热量 . . 2．如图1—8所示，E=220 V，负载电阻R为219Ω，电源内阻r为1Ω，试求：负载电阻消耗的功率P负、电源内阻消耗的功率P内及电源提供的功率P。 E220解：I= = =1（A） r+R1+219rEP负=I2R=12×219=219（W） P内=I2r=12×1=1（W） P=EI=220×1=220（W） 图1-8答：负载电阻消耗的功率P负=219W、电源内阻消耗的功率P内=1W及电源提供的功率P=220W。 3．两个长度相同且均由圆截面铜导线制成的电阻器，接在相同的电压上，已知一种铜导线的直径为另一种铜导线直径的2倍，试求两个电阻器所消耗的功率比。 R解：∵D1:D2=2 l1l4LR=ρ S=πr2= πD2 R=ρ =ρ S41πD2 πD24R1:R2=1:4 由因为电压U相同 P=U2/R 所以P1：P2=4：1 答：两个电阻器所消耗的功率比4：1。 4．如图1—9所示，灯HLl的电阻为5Ω，HL2的电阻为4Ω，S1合上时灯泡HLl的功率为5 W，S1分断、S2合上时灯泡HL2的功率为5.76 W，求E和r0。 解：因为P=I2R S1合上时P1=I12R1 5= I12×5 I1=1A 同理S1断开S2合上时P2=I22R2 5.76= I22×4 I2=1.2A HL1HL2由I=E 得方程组如下： r+RE r+R1Er0S1S2 I1=图1-9EI2= r+R2解得：r=I2R2-I1R11.2×4-1×5 = =1Ω I1-I21-1.2E=I1R1+I1r=1×5+1×1=6V 答：E=6V和r0=1Ω 5．一电解槽两极间的电阻为0.1Ω，若在两极间加25 V的电压，通过电解槽的电流为10 A，求：(1)1 min内，电解槽共从电路吸收多少电能?(2)其中转化为热能的电能有多少? 解：电解槽共从电路吸收电能 W=UIt=25×10×1×60=15000（J） 其中转化为热能的电能有 Q=I2Rt=102×0.1×1×60=600(J) . . 答：1 min内，电解槽共从电路吸收15000J电能，其中转化为热能的电能有600J。 第二章、直流电路 2—1串联电路 一、 填空题 1.在电阻串联电路中，各电阻上的电流 ；电路的总电压的关系为 ；电路的等效电阻与分电阻的关系为 。 2.电阻串联可获得阻值 的电阻，可限制和调节电路中的 ，可构成 ，还可扩大电表测量 的量程。 3.有两个电阻R1和R2，已知R1:R2=1:2,若他们在电路中串联，则两电阻上的电压比UR1:UR2= ;两电阻上的电流比IR1:IR2= ;它们消耗的功率之比PR1:PR2= 。 4.如图2—1所示，R1=2R2，R2=2R3，R2两端的电压为10V，则电源电动势E= V（设电源内阻为零）。 图2—1 5.如图2—2所示，R2=R4,UAD=120V,UCE=80V,则A、B间电压UAB= V。 如图2—2 6.当用电器的额定电压高于单个电池的电动势时，可以用 电池组供电，但用电器的额定电流必须 单个电池允许的最大电流。 7.如图2—3所示，电压表内阻很大，每个电池的电动势为1.5V，内电阻为0.3Ω，则电压表的读数是 ，电池组的内阻是 。 图2—3 二、 选择题 1.灯A的额定电压为220V，功率为40W，灯B的额定电压为220V，功率是100W，若把它们串联接到220V电源上，则（ ） A.灯A较亮 B.灯B较亮 C.两灯一样亮 2.标明100Ω/40W和100Ω/25W的两个电阻串联时，允许加的最大电压是（ ）V。 A.40 B.100 C.140 3.如图2—4所示，开关S闭合与打开时，电阻R上电流之比为3：1，则R的阻值为（ ）Ω。 A.120 B.60 C.40 图2—4 . . 4.给内阻为9KΩ、量程为1V的电压表串联电阻后，量程扩大为10V，则串联电阻为（ ）KΩ。 A.1 B.90 C.81 D.99 三、计算题 1. 3个电阻R1=300Ω，R2=200Ω，R3=100Ω，串联后接到U=6V的直流电源上。试求：（1）电路中的电流；（2）各电阻上的电压降；（3）各个电阻所消耗的功率。 2.如图2—5所示，R1=100Ω，R2=200Ω，R3=300Ω，输入电压Ui=12V，试求输出电压UO的变化范围。 图2—5 3.一台1KW/220V小型电炉，需要串联一只电阻器调节炉温，要求功率调节范围为250W～1KW，试选择变阻器的阻值变化范围。 四、问答与实验题 1.在6个灯泡串联的电路中，除2号灯不亮外，其它5个灯都亮。当把2号灯从灯座上取下后，剩下5个灯仍亮，问该电路中有何故障？为什么？ 2.电动机在启动时的启动电流比正常工作时的电流要大许多倍，为限制启动电流，常采用在电动机的启动电路中串联电阻的办法进行启动。试解释其工作原理。 3.根据串联电路的特点，如何应用电压表、一个定值电阻、电源、开关和导线去测定一个未知电阻的阻值？画出实验电路并简要说明实验步骤？ . . 4.有灯A 40W，灯B 60W，它们的额定电压都是110V，能否将它们串联在220v的电源上？为什么？ 5.设计分压电路，将一个电阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=1mA的电流计，改装成量程为3V的电压表。 § 2—2并联电路 1.把多个元件 地连接起来，由 供电，就组成了并联电路。 2.电阻并联可获得阻值 的电阻，还可以扩大电表测量 的量程， 相同的负载都采用并联的工作方式。 3.有两个电阻，当把它们串联起来时总电阻是10Ω，当把它们并联起来时总电阻是2..5Ω，这两个电阻分别为 Ω和 Ω。 4.有两个电阻，R1和R2，已知R1：R2=1:2.若他们在电路中并联，则两电阻上的电压比UR1:UR2= ;两电阻上的电流比IR1:IR2= ;它们消耗的功率比PR1:PR2= 。 5.两个并联电阻，其中R1=200Ω，通过R1的电流I1=0.2A，通过整个并联电路的电流I=0.6A，则R2= Ω通过R2的电流I2= A。 6.当用电器的额定电流比单个电池允许通过的最大电流大时，可采用 电池组供电,但这时用电器的额定电压必须 单个电池的电动势。 二、选择题 1.R1>R2>R3，若将此三只电阻并联接在电压为U的电源上，获得最大功率的电阻将是（ ）。 A.R1 B.R2 C.R3 2.标明100Ω/16W和100Ω/25W的两个电阻并联时两端允许加的最大电压是（ ）V。 A.40 B.50 C.90 3.用图2—6所示电路将内阻为Rg=1KΩ,最大电流Ig=100uA的表头改为1mA电流表，则R1为（ ）Ω。 A.100/9 B.90 C.99 D.1000/9 图2—6 4.图2—7所示电路中，电阻R为（ ）Ω。 A1 B.5 C.7 D.6 图2—7 . . 三、 计算题 1. 在220V电源上并联接入两只白炽灯，他们的功率分别为100W和40W，这两只灯从电源取用的总电流是多少？ 2. 如图2—8所示电路中，Uab=60V，总电流I=150mA，R1=1.2KΩ。试求：（1）通过R1、R2的电流I1、I2的值；（2）电阻R2的大小。 图2—8 四、 问答与实验题 1. 在6个灯泡并联的电路中，除2号灯不亮外，其他5个灯都亮。当把2号灯从灯座上取下后，剩下5个灯仍亮，问该电路中有何故障？为什么？ 2. 接地保护的作用是防止电气设备发生碰壳漏电时对工作人员造成触电伤害，通常电气设备的外壳都要进行接地保护。接地装置的电阻要求越大越好，还是越小越好？ 3. 根据并联电路的特点，如何应用电流表、一个定值电阻、电源、开关和导线去测定一个未知电阻的阻值？画出实验电路并简要说明实验步骤。 4. 设计一个分流电路，要求把5mA的电流表量程扩大5倍，已知电流表内阻为1KΩ，求分流电阻阻值。 5. 图2—9所示是一个多量程多用电表的电路示意图，电流、电压、电阻各有两个量程。试问：开关S调到哪两个位置上，多用电表测量的电流？调到那两个位置上，测量的是电压？调到那两个位置上，测量的是电阻？在测量电流和电压时两个位置中，那个位置的量程比较大（在识别电阻档和电压档电路时，可以把虚线框内的电路当成一个电流表）？ . . 图2—9 §2—3 混联电路 一、填空题 1.电路中元件既有 又有 的连接方式称为混联。 2.电阻R1=6Ω,R2=9Ω,两者串联起来接在电压恒定的电源上，通过R1、R2的电流之比为 ，消耗的功率之比为 。若将R1、R2并联起来接到同样的电源上，通过R1、R2的电流之比为 ，消耗的功率之比为 。 3.电阻负载串联时，因为 相等，所以负载消耗的功率与电阻成 比。而电阻负载并联时，因为 相等，所以负载消耗的功率与电阻成 比。 4.如图2—10所示电路中，流过R2的电流为3A，流过R3的电流为 A,这时E为 V。 图2—10 5.如图2—11所示，当开关S打开时，c、d两点间的电压为 V;当S合上时，c、d两点间的电压又为 V。50Ω电阻的功率为 W。 图2—11 二、选择题 1.如图2—12所示，已知R1=R2=R2=12Ω,则A、B两点间的总电阻应为（ ）Ω。 Ａ.１８ Ｂ.４ Ｃ.０ Ｄ.３６ 图２—１２ ２.图２—１３所示电路中，当开关Ｓ合上和断开时，各白炽灯的亮度变化是（ ） 图２—１３ Ａ.没有变化 Ｂ.Ｓ合上时各灯亮些，Ｓ断开时各灯暗些 . . Ｃ.Ｓ合上时各灯暗些，Ｓ断开时各灯亮些 Ｄ.无法回答，因为各灯的电阻都不知道 ３.如图２—１４所示，电源电压是１２Ｖ，四只瓦数相同的灯泡工作电压都是６Ｖ，要使灯泡正常工作，接法正确的是（ ）。 Ａ. Ｂ. Ｃ. Ｄ. 图２－１４ 三、计算题 1.如图所示2—15所示，已知R1=1Ω。R2=2Ω,R3=3Ω，R4=4Ω，试就下述几种情况算出它们的总电阻。 （1）电流由A流进，由B流出； （2）电流由A流进，由C流出； （3）电流由A流进，由D流出； （4）电流由B流进，由C流出； （5）电流由B流进，由D流出； (6) 电流由C流进，由D流出； 图2—15 2.如图2—16所示，已知电源电动势E=30V，内电阻不计，外电路电阻R1=10Ω，R2=R3=40Ω。求开关S打开和闭合时流过R1的电流。 图2—16 3. 如图2—17所示，E=10V，R1=200Ω。R2=600Ω，R3=300Ω，求开关接到1和2以及3位置时的电压表读数。 图2—17 四、问答与实验题 1.分析图2—18所示电路，回答：（1）A、B两点间的电阻将怎样变化？（2）各支路中的电流将怎样变化？（3）电压表的读数是增大还是减小？为什么？ . . 图2—18 2.给出下列器材：一个电源、一个电铃、两个按钮开关和若干导线。设计一个电路，使一个电铃可供两个房子共同使用。 3在楼梯处安装一只电灯，楼梯上、下各装一个开关，设计一个电路，使人上楼或下楼时拨动一个开关灯就亮；通过楼梯后拨动另一个开关就灯灭。画出电路图。 4. 要测定一个小电阻的额定功率，已知其额定电压为6V，现有一个10V的电源（内电阻不计），还需要哪些仪器？画出电路并简要说明实验步骤。 2—4 一、 填空题 直流电桥 1.电桥的平衡条件是 ，电桥电路平衡时的重要特征是 。 2.如图2—19所示，AC是1m长粗细均匀的电阻丝，D是滑动触头，可沿AC移动。当R=5Ω，L1=0.3m时，电桥平衡，则RX= .若R=6Ω，RX=14Ω时，要使电桥平衡，则L1= m，L2= m。 图2—19 二、 计算题 1.如图2—20所示的电桥处于平衡状态，其中R1=30Ω，R2=15Ω。R3=20Ω，r=1Ω，E=19V，求电阻R4的值和流过它的电流的值。 图2—20 2.求如图2—21所示电桥电路中R5上的电流和总电流 . . 图2—21 2—5 一、 填空题 基尔霍夫定律 1.不能用电阻串、并联化简的电路称为 . 2.电路中的 称为支路， 所汇成的焦点称为节点，电路中 都称为回路。 3.基尔霍夫第一定律又称为 ，其内容是： ，数学表达式为： 。 4. 基尔霍夫第二定律又称为 ，其内容是： ，数学表达式为： 。 二、选择题 1.某电路有3个节点和7条支路，采用支路电流法求解各支路电流时，应列出电流方程和电压方程的个数分别为（ ） A.3、4 B.4、3 C.2、5 D.4、7 2.如图2—22所示，其节点数、支路数、回路数及网孔数分别为（ ）。 A.2、5、3、3 B.3、6、4、6 C.2、4、6、3 图2—22 3.如图2—23所示，I=（ ）A。 A.2 B.7 C.5 D.6 图2—23 4.如图2—24所示，E=( )V. A.3 B.4 C.－4 D.－3 图2—24 5.图2—25所示电路中，I1和I2的关系为（ ） A.I1I2 C.I1=I2 D.不正确 . . 图2—25 三、判断题 1.每一条支路中的元件，仅是一只电阻或一个电源。（ ） 2.电桥电路是复杂直流电路,平衡时又是简单直流电路。（ ） 3.电路中任何一网孔都是回路。 （ ） 4.电路中任一回路都可以称为网孔。 ( ) 5.基尔霍夫电流定律是指沿回路绕行一周，各段电压的代数和一定为零。 （ ） 四、计算机 1.如图2—26所示，求I1和I2的关系。 图2—26 2.图2—27所示电路中，已知E1=E3=5V，E2=10V，R1=R2=5Ω，R3=15Ω，求各支路电流及A、B两点间的电压UAB。 图2—27 3.图2—28所示电路中，已知E1=8V，E2=6V，R1=R2=R3=2Ω，试用支路电流法求：（1）各支路电流；（2）电压UAB；（3）R3上消耗的功率。 图2—28 2—6 一、 填空题 叠加原理 1.在电源电路中，电流总是从电源的 极出发，经由外电路流向电源的 极。 2.叠加原理只适用于 电路，而且叠加院里只能用来计算 和 ，不能直接用于计算 。 3.图2—29所示电路中，已知E1单独作用时，通过R1、R2、R3的电流分别是－4 A 、2A、－2A;E2单独作用时，R1、R2、R3的电流分别是3A、2A、5A，则各支路电流I1= A，I2= .A，I3= ，A。 图2—29 二、计算题 . . 1.如图2—30所示，已知E1=E2=17V，R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω，用叠加原理求各支路电流I1、I2和I3。 . 图2—30 2.如图2—31所示，已知电源电动势E1=48V，E2=32V，电源内阻不计，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，R3=16Ω，试用叠加原理求通过R1、R2和R3的电流。 图2—31 3.图2—32所示电路中，已知开关S打在位置1时，电流表读数为3A，求当开关打在位置2时，电流表读数为多少？ 图2—32 §2—7 电压源与电流源的等效变换 一、填空题 1.为电路提供一定 的电源称为电压源，如果电压源内阻为 ，电源将提供 ，则称之为恒压源。 2.为电路提供一定 的电源称为电流源，如果电流源内阻为 ，电源将提供 ，则称之为恒流源。 3.电压源等效变换为电流源时，IS= ，内阻r数值 ，电路由串联改为 。 二、判断题 1.内阻为零的电源是理想电源。 （ ） 2.理想电压源与理想电流源可以等效变换。 （ ） 3.电源等效变换仅对电源内部等效。 ( ) 4.恒压源输出的电压是恒定的，不随负载变化（ ） 5.电压源和电流源等效变换前后，电源对外是不等效的。 （ ） 三、计算题 1.将图2—33所示的电压源等效变换成电流源。 图2—33 2.将图2—34所示的电流源等效变换成电压源。 图2—34 33.用电源等效变换的方法求图2—35所示电路中的U和I。 . . 2—35 四、实验题 图2—36所示验证电流源及电压源等效变换的实验电路，补充表中的实验数据，并从功率的角度说明，变换前后电源对外电路是等效的，而对电源内部是不等效的。 项目 PV1 读数 1V PV2 5V PA1 1A PO′ PL′ PA2 5A PA3 1A PV3 5V PV4 5V PO” PL” 图2—36 §2—8 戴维南定理 一、填空题 1.任何具有 的电路都可称为二端网络。若在这部分电路中含有 ，就可以称为有源二端网络。 2.戴维南定理指出：任何有源二端网络都可以用一个等效电压源来代替，电源的电动势等于二端网络的 ，其内阻等于有源两端网络内 。 3.负载获得最大功率的条件是 ，这时负载获得的最大功率为 。 4.无线电技术中，把 与 相等时，称为负载与电源匹配。 5.如图2—37所示，电源输出最大功率时，电阻R2= Ω。 图2—37 二、选择题 1.一有源二端网络，测得其开路电压为100V，短路电流为10A，当外接10Ω负载时，负载电流为（ ）A。 A.5 B.10 C.20 2.直流电源在端部短路时，消耗在内阻上的功率是400W，电流能供给外电路的最大功率是（ ）W。 A.100 B.200 C.400 3.若某电源开路电压为120V，短路电流为2A，则负载从该电源获得的最大功率是（ ）W A.240 B.60 C.600 4.图2—38所示的有源二端网络的等效电阻RAB . . A.1/2 B.1/3 C.3 图2—38 4.图2—39所示的电路，当A、B间接入电阻，R为( ) Ω时，其将获得最大功率。 A.4 B.7 C.8 图2—39 三、 计算题 1.求图2—40所示电路中有源二端网络的等效电压源。 图2—40 2.如图2—41所示电路中，已知E1=12V，E2=15V，电源内阻不计，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，试用戴维南定理求流过R3的电流I3及R3两端的电压U3。 图2—41 四、 实验题 戴维南定理的验证实验电路如图2—43所示。（1）在实验中，未接R3时，用万用表直流电压档测量a、b两端，这时测出的数值应为等效电压源的 ；在取下GB1、GB2并用导线代替，改用万用表欧姆挡测量a、b两端，这时测出的数值应是等效电压源的 。 （2）按原图重新接好，把万用表（电流挡）串入R3支路，这时测得的数值为 。 图2—43 第三章 电容器 3-1 电容器与电容量 一、填空题 1、两个相互绝缘又靠的很近的导体组成一个电容器。这两个导体称为电容器的两个极板，中间的绝缘材料称为电容器的介质。 2、使电容器带电的过程称为充电；充电后电容器失去电荷的过程称为放电。 . . 3、电容的单位是法拉（F），比它小的单位是微法（μF）和皮法（pF），它们之间的换算关系612为：1F=10μf=10 pF。 4、电容是电容器的固有属性，它只与电容器的极板正对面积、极板间距离以及极板间电介质的特性有关，而与外加电压大小、电容器带电多少等外部条件无关。 二、判断题 1、只有成品电容元件中才具有电容。（×）。 2、平行板电容器的电容与外加电压的大小成正比。（×） 3、平行板电容器相对极板面积增大，其电容也增大。（√） 4、有两个电容器，且C1>C2，如果它们两端的电压相等，则C1所带的电荷较多。（√） 5、有两个电容器，且C1>C2，若它们所带的电量相等，则C1两端的电压较高。（×） 三、问答题 1、有人说：“电容器带电多电容就大，带电少电容就小，不带电则没有电容。”这种说法对吗？为什么？ 答：这种说法不对。因为电容器的电容是它的固有属性，它只与他的结构有关，电容器的结构不改变则电容就不会变。所以以上说法是不正确的。 2、在下列情况下，空气平行板电容器的电容、两极板间电压、电容器的带电荷量各有什么变化？ （1）充电后保持与电源相连，将极板面积增大一倍。 （2）充电后保持与电源相连，将极板间距增大一倍。 （3）充电后与电源断开，再将极板间距增大一倍。 （4）充电后与电源断开，再将极板面积缩小一倍。 （5）充电后与电源断开，再将两极板间插入相对介电常数εr=4的电介质。 εSQ答：由C= 和C= 可得 dU（1） 空气平行板电容器的电容C增大1倍、两极板间电压不变、电容器的带电荷量增大1倍。 （2） 空气平行板电容器的电容C减小1倍、两极板间电压不变、电容器的带电荷量Q减小1倍 （3） 空气平行板电容器的电容C减小1倍、两极板间电压增大1倍、电容器的带电荷量Q不变 （4） 空气平行板电容器的电容C减小1倍、两极板间电压增大1倍、电容器的带电荷量Q不变 （5） 空气平行板电容器的电容C增大4倍、两极板间电压减小4倍、电容器的带电荷量Q不变 . . 3-2 电容器的选用与连接 一、填空题 1、电容器额定工作电压是指电容器在电路中能长期可靠工作而不被击穿的直流电压，又称耐压。在交流电路中，应保证所加交流电压的最大值不能超过电容器的额定工作电压。 2、电容器串联之后，相当于增大了两极极板间的距离，所以总电容小于每个电容器的电容。 3、电容器串联后，电容大的电容器分配的电压小，电容小的电容器分配的电压大。当两只电容器C1、C2串联在电压为U的电路中时，它们所分配的电压U1=C2C1U, U2=U。 C1+C2C1+C24、电容器并联后，相当于增大了两极板的面积，所以总电容大于每个电容器的电容。 二、计算题 1、如图3-1所示电路中，C1=15μF，C2=10μF，C3=30μF，C4=60μF，求A、B两端的等效电容。 C1C3 A15µF30µF C2C410µF60µF B 图 3-1 C3C430×60解：C3C4串联则C34===20(μf) C3+C430+60C34与C2并联C234=C34+C2=20+10=30(μF) C1C23415×30C234与C1串联 C1234===10(μf) C1+C23415+30CAB=C1234=10μf 答：A、B两端的等效电容为10μf。 2、两只电容器C1和C2，其中C1=2μf，C2=6μF，将它串联到U=80V的电压两端，每只电容器两端所承受的电压是多少？若将它们并联接到U=80V的电压两端，每只电容器所储存的电量是多少？ C2解：由 串联电容器分压公式U1=×U 得 C1+C26C12U1=×80=60(V) U2=×U =×80=20(V) 2+6C1+C22+6两个电容并联时：每个电容器的端电压相同，则有Q=CU得 -6-4Q1=C1U=2×10×80=1.6×10（C） -6-4Q2=C2U=6×10×80=4.8×10（C） 答：将它串联到U=80V的电压两端，每只电容器两端所承受的电压是60V、20V。将它-4-4们并联接到U=80V的电压两端，每只电容器所储存的电量是1.6×10C、4.8×10C。 3、有若干个2μf、3μf的电容，怎样组成10μF的电容？（要求用两种方法，且使用电容数量最少） . . AC=10μfC12µFC22µFC33µFC43µFB题 3-2-2-3（方法1）AC92µFC=10μfC52µFC63µFC73µFC83µFB题 3-2-2-3（方法2） 三、实验题 做实验时，第一次需要耐压50V、电容是10μF的电容器；第二次需要耐压10V、电容是200μF的电容器；第三次需要耐压20V、电容是50μF的电容器。如果当时手中只有耐压10V、电容是50μF的电容器若干个，那么怎样连接才能满足实验需求？试画出设计电路图。 C150µFC250µFC350µFC450µFC550µF等效电容C=10μf 耐压 U=50VC650µFC750µFC850µFC950µF等效电容C=200μf 耐压 U=10VC1050µFC1250µFC1150µFC1350µF等效电容C=50μf 耐压 U=20V . . 3-3电容器的充电和放电 一、填空题 1、图3-2所示电路中，电源电动势为E，内阻不计，C是一个电容量很大的未充电的电容器。当S合向1时，电源向电容器充电，这时，看到白炽灯HL开始较亮，然后逐渐变暗，从电流表A上可观察到充电电流在减小，而从电压表可以观察到电容器两端电压增大。经过一段时间后，HL不亮，电流表读数为0，电压表读数为E。 J2XMM1Key = SpaceX112 V XMM2C1V112 V 0.047F 2．在电容器充电电路中，已知电容C=lμF，在时间间隔0.01s内，电容器上的电压从2V升高到12 V，在这段时间内电容器的充电电流为0.001A；如果在时间间隔0.1 s内，电容器上电压升高10 V，则充电电流为0.0001A。 3．将50 μF的电容器充电到100V，这时电容器储存的电场能是0.25J；若将该电容器若将该电容器继续充电到200V，电容器内又增加了0.75J 电场能。 4．电容器是储能元件，它所储存的电场能量与电容和电压的平方成正比，电容器两端的 电压不能突变。 5.R和C的乘积称为RC电路的时间常数，用τ表示，单位是s。 图3-2二、问答题 1．当用万用表R×lk挡位检测较大容量的电容器时，出现下列现象，试判断故障原因。 (1)测量时表针根本不动。 故障原因：电容器内部断路或容量很小，充电电流很小，不足以使指针偏转。 (2)测量时表针始终指在0的位置，不回摆。 故障原因：电容器内部短路。 (3)表针有回摆，但最终回摆不到起始位置，即“∞”位置。 故障原因： 电容器漏电量很大。此时读数为漏电电阻值。 2．时间常数和哪些因素有关？时间常数的物理意义是什么？ 答：时间常数与R和C的大小有关。时间常数的物理意义是：电容器的充、放电的快慢由时间常数τ决定。τ越大，过渡过程越长；τ越小，过渡过程越短。一般认为， t=（3~5）τ时，过渡过程基本结束，进入稳定状态。 . . 三、计算题 1．一个电容为100μF电容器，接到电压为100 V的电源上，充电结束后，电容器极板上所带电量是多少？电容器储存的电场能是多少？ -6解：Q=CU=100×10×100=0.01（C） 121-62Wc=CUc= ×100×10×100 =0.5(J) 22答：电容器极板上所带电量是0.01C，电容器储存的电场能是0.5J。 -62．一个电容为10μF的电容器，当它的极板上带36×10 C电量时，电容器两极板间的电压是多少？电容器储存的电场能是多少？ Q36×10解：由C=Q/U U==-6=3.6(V) C10×10 121Q1(36×10)-5Wc=CUc= ×= ×-6=6.48×10(J) 22C210×10-52-62-6答：电容器两极板间的电压是3.6V，电容器储存的电场能是多少6.48×10J。 第四章磁场与电磁感应 一、填空题 1,某些物体能够_______________________的性质称为磁性.具有_______的物体称为磁体，磁体分为__________和___________两大类. 2.磁体两端___________________的部分称磁极.当两个磁极靠近时,它们之间也会产生相互作用力,即同名磁极相互___________异名磁极相互__________. 3.磁感线的方向定义为，在磁体外部由_____指向______,在磁体内由_______指向_____。磁感线是______曲线. 4.在磁场的某一区域里,如果磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线,这一区域称为_______. 5.磁感线上任意一点的磁场方向,就是放在该点的磁针_________极所指的方向. 6.____________________的现象称为电流的磁效应. 7.电流所产生的磁场的方向可用__________来判断. 8.如图4-1所示,导体ab的磁感应强度B的方向为N极穿出纸面,导体的电流方向是_______. 图4-1 二.判断题 1.每个磁体都有两个磁极,一个叫N极,另一个叫S极,若把磁体分成两端,则一段为N极,另一段叫S 极.( ) 2.磁场的方向总是由N极指向S极.( ) 3.地球是一个大磁体.( ) 4.磁场总是由电流产生的.( ) 5.由于磁感线能形象地描述磁场的强弱和方向,所以它存在于磁极周围的空间里.( ) 三,选择题 1.在条形磁铁中,磁性最强的部位在( ) . . A. 中间 B. 两极 c.整体 2.磁感线上任意点的( )方向,就是该点的磁场方向. A.指向N极的 B.切线 c.直线 3.关于电流的磁场,正确说法是( ) A. 直线电流的磁场只分布在垂直于导线的某一平面上 B. 直线电流的磁场是一些同心圆,距离导线越远,磁感线越密. C. 直线电流,环形电流的磁场方向都可用安培定则判断 四.综合分析题 1.有两位同学,各自在铁棒上绕一些导线制成电磁铁,照后按照从右段流入,从左段流出的顺序通入电流.甲同学制成的电磁铁,左端是N极,右端是S极;而乙同学制成的电磁铁,恰好左端是S 极,右端是N极.那么,它们各自是怎样绕导线的?请用简图表示出来. 2.判断图4-2中各小磁针的偏转方向. 图4-2 §4—2磁场的主要物理量 一.填空题 1.描述磁场在空间某一范围内分布情况的物理量称为______________,用符号__________表示,单位为____________;描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量称为__________,用符号____________表示,单位为_____________,在均匀磁场中,两者的关系可用公式__________表示. 2.用来表示媒介质导磁性的物理量叫______________,用符号_______表示,单位是________,为了方便比较媒介质对磁场的影响,又引入了_____________的概念,他们之间的关系表达式为________________________. 3.根据相对磁导率的大小,可把物质分为_____________、______________和________________三类. 4.磁场强度用______________表示,单位是____________,它是_________量,在均匀媒介中,他的方向和_____________方向一致. 5.磁场强度的数值只与___________及____________有关,而与磁场媒介的___________无关. 二、判断题 1.磁感应强度和磁场强度一样,都是矢量. ( ) 2.穿过某一截面积的磁感线数叫磁通,也叫磁通密度. ( ) 3.如果通过某一截面上的磁通为零,则该截面上的磁感应强度也为零. ( ) 4.通电线圈插入铁心后,它所产生的磁通大大增加 ( ) . . 三、选择题 1.空气、铜、铁分别属于( ). A.顺磁物质、反磁物质、铁磁物质 B.顺磁物质、顺磁物质、铁磁物质 C.顺磁物质、铁磁物质、铁磁物质 2.下列与磁导率无关的量是( ). A.磁感应强度 B.磁场强度 C.磁通 四、问答题 1.试总结磁感线的特点. 3.磁感应强度和磁通有哪些异同? §4—3磁场对电流的作用 一、填空题 1.通常把通电导体在磁场中受到的力称为_________________,也称__________,通电直导体在磁场内的受力方向可用___________定则来判断. 2.把一段通电导线放入磁场中,当电流方向与磁场方向_________时,导线所受到的电磁力最大;当电流方向与磁场方向_____________时,导线所受的电磁力最小. 3.两条相距较远且相互平行的直导线,当通以相同方向的电流时,它们______________;当通以相反方向的电流时,它们_____________. 4.在均匀磁场中放入一个线圈,当给线圈通入电流时,它就会_________,当线圈平面与磁感线平行时,线圈所产生转矩____________,当线圈平面于磁感线垂直时,转矩___________. 二、选择题 1.在均匀磁场中,原来载流导体所受磁场力为F,若电流强度增加到原来的2倍,而导线的长度减小一半,则载流导线所受的磁场力为( ). A.2F B.F C.F/2 D.4F 2图4—3所示磁场中,通电导体受力的方向为( ). A.向上 B.向下 C.向右 . . 图4—3 3将通电矩形线圈用线吊住并放入磁场,线圈平面垂直于磁场,线圈将( ). A.转动 B.向左或向右移动 C.不动 三、综合分析题 1.标出图4—4中电流或力的方向. 图4—4 2.欲使通电导线所受电磁力的方向如图4—5所示,应如何连接电源? 图4—5 四、计算题 1.把一根通有4A电流、长为30cm的导线放在均匀磁场中,当导线和磁感应线垂直时,测得所受磁场力是0.06N.求:(1)磁场的磁感应强度;(2)如果导线和磁场方向夹角为30°,导线所受到的磁场力的大小. １. 如图4—6所示,有一根金属导线,长0.4m,质量是0,02kg,用两根柔软的细线悬挂在均匀磁场中,当导线中通以2A电流时,磁场的磁感应强度为多大?磁场方向如何才能抵消悬线的张力? 图4—6 §4—4铁磁物质 一、填空题 1____________________________的过程称为磁化.只有____________才能被磁化. 2.铁磁物质的_____________随______________变化的规律称为磁化曲线.当线圈通入交变电流时,所得到的闭合曲线称为______________. 3.铁磁材料根据工程上的用途不同,可分为__________________、_______________和____________. . . 二.判断题 1.铁磁物质在反复磁化的过程中,H的变化总是带后于B的变化. ( ) 2.铁磁物质的磁导率为一常数. ( ) 3.软磁性材料常被做成电机、变压器、电磁铁的铁心. ( ) 三、问答题 1.铁磁材料可分为哪几类?它们的磁化曲线各有什么特点?各有什么用途? 2.平面磨床的电磁工作台,在工件加工完毕后,应采取什么措施才能将工件轻便地取下?为什么? §4—5电磁感应 一、填空题 1.楞次定律的内容是:_______________________产生的磁通总是______________磁通的变化.当线圈中的磁通增加时,感应磁场的方向与原磁通的方向____________;当线圈中的磁通减少时,感应磁场的方向与原磁通的方向_________. 2.在磁感应中,用____________定律判别感应电动势的方向,用_____________定律计算感应电动势的大小,其表达式为______________. 二、判断题 1.当磁通发生变化时,导线或线圈中就会有感应电流产生.( ) 2.通过线圈中的磁通越大,产生的感应电动势就越大.( ) 3.感应电流产生的磁通总是与原磁通的方向相反.( ) 4.左手定律即可以判断通电导体的受力方向,又可以判断直导体感应电流方向.( ) 三、选择题 1.法拉第电磁感应定律可以表述为:闭合电路中感应电动势的大小________________. A.与穿过这一闭合电路的磁通变化率成正比 B.与穿过这一闭合电路的磁通成正比 C.与穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 D.与穿过这一闭合电路的磁通变化量成正比 2.如图4—7所示,在均匀磁场中,两根平行的金属导轴上放置两条平行的金属导线ab、cd,,假定它们沿导轨运动的速度分别为v1和v2,且v2>v1,现要使回路中产生最大的感应电流,且方向由a→b,那么ab、cd的运动情况应为_______________. A.背向运动 B相向运动. . . C.都向右运动 D.都向左运动 3.如图4—8所示,当导体ab在外力作用下,沿金属导轨在均匀磁场中以速度v 向右移动时,放置在导轨右侧的导体cd 将 _____________________. A.不动 B.向右移动 C.向左移动 图4—8 4.运动导体在切割磁感应线而产生最大感应电动势时,导体与磁感应线的夹角为______________. A.0° B.45° C.90° 5.下列属于电磁感应现象是( ). A.通电直导体产生的磁场 B.通电直导体在磁场中运动 C.变压器铁心被磁化 D.线圈在磁场中转动发电 四、综合分析题 1.什么是电磁感应?电磁感应的条件是什么?线圈中有磁通是否就一定有感应电动势? 2用线圈吊起一铜圆圈,如图4—9所示,现将条形磁铁插入铜圆圈中,铜圆圈将怎样运动? 图4—9 3.如图4—10所示,导体或线圈在均匀磁场中按图示方向运动,是否会产生感应电动势?如可以产生,其方向如何? . . 图4—10 4.如图4—11所示,箭头表示磁铁插入和拔出线圈的方向,试根据楞次定律标出电流计的偏转方向. 图4—11 5.金属框ABCD在束集的磁场中摆动,磁场方向垂直纸面向外,如图4—12所示.(1)判断金属框从右向左摆动过程中分别在位置I、II、III时是否产生感应电流?若产生电流,标出感应电流的方向;(2)金属框在摆动过程中振幅将怎样变化?为什么? 图4—12 五、计算题 1.均匀磁场的感应强度为0.8T.直导体在磁场中有效长度为20cm,导体运动方向与磁场方向夹角为a,导线以10m/s的速度做匀速直线运动,如图4—13所示,求a分别为0°、30°、90°时直导上感应电动势的大小和方向. 图4—13 2.有一1000匝的线圈,在0.7s内穿过它的磁通从0.02wb增加到0.09wb，线圈的电阻是10Ω，当它跟一个电阻为990Ω的电热器串联成回路时,求电热器的电流.。 3.如图4—14所示,均匀磁场的感应强度B=2T,方向垂直纸面向里,电阻R=0.5Ω,导体AB、CD在平面框上分别向左或向右均匀滑动,v1=5m/s,v2=4m/s,AB和CD的长度都是40cm求(1)导体AB、CD上产生的感应电动势的大小;(2)电阻R中的电流大小和方向. . . 图4—14 §4—6自感 一、填空题 1.自感现象是____________的一种,它是由线圈本身___________而引起的.自感电动势用________表示,自感电流用___________表示. 2.自感系数用符号________表示,它的计算式为________,单位为_______. 3.电感的大小不但与线圈的____________和____________有关,还与线圈中的___________有很大关系. 4.电感线圈和电容器相似,都是__________元件,电感线圈中的__________不能突变. 二、判断题 1.线圈中的电流变化越快,则其感系数就越大. ( ) 2.自感电动势的大小与线圈的电流变化率成正比. ( ) 3.当结构一定时,铁心线圈的电感是一个常数. ( ) 三、选择题 1.当线圈中通入( )时,就会引起自感现象. A.不变的电流 B.变化的电流 C.电流 2.线圈中产生的自感电动势总是( ). A.与线圈内的原电流方向相同 B.与线圈内的原电流方向相反 C.阻碍线圈内原电流的变化 D.上面三种说法都不正确 四、综合分析题 1.什么是电感?一个无铁心的圆柱形线圈的电感与哪些因素有关? 2.如图4—15所示,试分析开关S断开瞬间灯泡的发光情况. 图4—15 3.如图4—16所示, 试分析开关S合上的瞬间两个灯泡的发光情况,并解释其原因 . . 图4—16 4.分别用万用表欧姆挡来测量阻值较大的电阻器、电容器、电感线圈三种元件时,指针的偏转情况各有什么不同? 五、计算题 1.电感L＝500mH的线圈,其电阻忽略不计,设在某一瞬间线圈的电流每秒增加5A,此时线圈两端的电压是多少? 2.在一自感线圈中通入如图4—17所示电流,前2s内产生的自感电动势为1V,则线圈的自感系数是多少?第3s、第4s内线圈产生的自感电动势是多少?第5s内线圈产生的自感电动势是多少? 图4—17 §4—7互感 一、填空题 1.由于一个线圈中的电流产生变化而在____________中产生电磁感应的现象叫互感现象. 2.当两个线圈相互_________时,互感系数最大,当两个线圈相互___________时,互感系数最小. 3.由于线圈的绕向___________而产生感应电动势__________的端子叫同名端. 二、综合分析题 1.标出图4—18中各线圈的同名端. 图4—18 2.如图4—19所示,当开关S断开瞬间,电压表指针如何偏转? . . 图4—19 3.在如图4—20所示电路中,把变阻器R的滑动片向左移动使电流减弱时，确定这时线圈A和B中感应电流的方向. 图4—20 4.补画出图4—21中判别L1、L2的同名端的实验电路并说明判别方法. 图4—21 §4—8磁路欧姆定律 一、填空题 1.___________所通过的路径称为磁通.磁路可分为_________________和_____________. 2.我们把全部在磁路内部闭合的磁通称为____________________,部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为______________________. 3.磁通势用__________________表示,单位是__________________;磁阻用______________表示,单位是__________________. 4.磁路中的磁通、磁通势和磁阻之间的关系,可用磁路欧姆定律来表示,即______________. 5.在电路与磁路的对比中,电流对应于______________,电动势对应于____________,电阻对应于____________. 6.实际应用的电磁铁一般由__________________、_________________和______________三个主要部分组成. 二、判断题 1.铁磁性物质的磁阻小,所以可以尽可能的将磁通集中在磁路中. ( ) 2.磁路欧姆定律可以用来分析和计算磁路. ( ) 3.磁通势的单位是伏特. ( ) 4.气隙对直流电磁铁和交流电磁铁的影想是相同的. ( ) 三、问答题 . . 1.磁路欧姆定律为什么一般只用做磁路的定性分析,而不宜在磁路中用来计算? 2.气隙对交流电磁铁和直流电磁铁的影响有何不同? 四、计算题 1.有一环状铁心线圈,流过的电流为5A,要使磁通势达到2000A,试求线圈的匝数. *2.有一圆环型螺旋线圈,外径为60cm,内径为40cm.线圈匝数为1200匝,通有5A的电流,求线圈内分别为空气隙和软铁时的磁通. 第五章 单相交流电路 §5-1 交流电的基本概念 一、填空题 1．直流电的方向不随时间的变化而变化；交流电的方向随时间的变化而变化，正弦交流电则是大小和方向按正弦规律变化。 2．交流电的周期是指交流电每重复变化一次所需的时间，用符号T表示，其单位为秒（S）；交流电的频率是指交流电在1秒内重复变化的次数，用符号f表示，其单位为赫兹（Hz）。1它们的关系是T= 。 f3．我国动力和照明用电的标准频率为50Hz，习惯上称为工频，其周期是0.02s，角频率是314rad/s。 4．正弦交流电的三要素是最大值（有效值）、频率（周期、角频率）和初相角。 最大值5．有效值与最大值之间的关系为有效值= ，有效值与平均值之间的关系为有效值2 . . =1.11平均值。在交流电路中通常用有效值进行计算。 2 π6．已知一正弦交流电流i=sin (314t- )A，则该交流电的最大值为1A，有效值为 A，42π频率为50HZ，周期为0.02S，初相位为- 。 47．阻值为R的电阻接入2V的直流电路中，其消耗功率为P，如果把阻值为R的电阻接到最大值为2V的交流电路中，它消耗的功率为P/2。 二、判断题 1．用交流电压表测得交流电压是220 V，则此交流电压的最大值是380 V。 (× ) 2．一只额定电压为220 V的白炽灯，可以接到最大值为311 V的交流电源上。 ( √ ) 3．用交流电表测得交流电的数值是平均值。 ( × ) 三、选择题 1．交流电的周期越长，说明交流电变化得( B )。 A．越快 B．越慢， C．无法判断 02．已知一交流电流，当t=0时的值i0 =1 A，初相位为30，则这个交流电的有效值为(B)A。 A．0.5 B．1. 414 C．1 D．2 3．已知一个正弦交流电压波形如图5-1所示，其瞬时值表达式为(C)V。 ππA．u=10sin (ωt- ) B．u=-10sin (ωt- ) C．u=10sin (ωt+π) 22u(V)π20π3π22πωt(s)-10图5-1 ππ4．已知u1=20sin sin (314t+ )V，u2=40sin (314t- )V，则( C )。 63A．Ul比U2超前30 B．Ul比U2滞后30 0C．Ul比U2超前90 D．不能判断相位差 005．已知i1=10sin (314t-90)A,i2=10sin(628t-30)A,则( D )。 A．i1比i2超前600 B．i1比i2滞后600 . 00. C．i，比/。超前900 D．不能判断相位差 四、问答题 1．让8A的直流电流和最大值为10 A的交流电流分别通过阻值相同的电阻，在相同时间内，哪个电阻发热最大？为什么？ 答：8A的直流电流发热最大，因为10 A的交流电流的有效值为10/2 =7.07A<8A。 2．一个电容器只能承受1000 V的直流电压，能否将它接到有效值为1000 V的交流电路中使用？为什么？ 答：不能。因为有效值为1000 V的交流电的最大值为：10002 =1414.2V>1000V，会击穿。 π3．有三个交流电，它们的电压瞬时值分别为u1=311sin 314t V, u2=537sin (314t+ )V，2πu3=156sin (314t- )V。 2 (1)这三个交流电有哪些不同之处？又有哪些共同之处？ (2)在同一坐标平面内画出它们的正弦曲线。 (3)指出它们的相位关系。 答：(1)这三个交流电有最大值、初相位不同。频率相同。 (3)指出它们的相位关系。u2超前u1为90°，u3滞后u1为90°。 五、实验题 1．手电钻的电源是单相交流电，为什么用三根导线？它们各有什么作用？ 答：手电钻的电源是单相交流电，它用了一根相线，一根零线，一根地线。相线和零线构成. . 用电回路，保障手电钻的正常工作。地线为保护接地，保障用电安全。 2．某用户将电冰箱的三芯插头接粗脚的导线与一根接细脚的导线连接起来，通电后，发现冰箱带电，这是为什么？ 答：三芯插头粗脚为接地脚，若与相线相接，则送电后，若插座有接地线，则直接短路；若插座没有地线，则冰箱外壳直接带有220V电压；若和零线相连，则冰箱送电后，通过用电器使冰箱外壳带电。 六、计算题 1．图5-2所示为一个按正弦规律变化的交流电流的波形图，试根据波形图指出它的周期、频率、角频率、初相、有效值，并写出它的解析式。 解：由图可见:T=0.2S f=1/T=5Hz ω=2πf =2×3.14×5=31.4rad/s φ0=90° Im=10A I=Im/2 =10/2 =7.07A ∴i=10sin(31.4t+90°)A 答：它的周期为0.2S、频率为5Hz、角频率31.4rad/s、初相为90°、有效值为7.07A，它的解析式为：i=10sin(31.4t+90°)A。 02．已知一正弦电动势的最大值为220 V，频率为50 Hz，初相位为30，试写出此电动势的解析式，绘出波形图，并求出t=0. 0l s时的瞬时值。 解：此电动势的解析式为：e=220sin(314t+30°)V . . t=0. 0l s时的瞬时值 e=220sin(314×0.01+30°)= 220sin(3.14+30°)= 220sin(π+30°)=-110（V） 答：此电动势的解析式e=220sin(314t+30°)V，t=0. 0l s时的瞬时值为-110V。 3．某正弦交流电的最大值为100 mA，频率为50 Hz，初相角为零，求：(1)电流在经过零值后多长时间才能达到50 mA?(2)电流在经过零值后多长时间达到最大值？ 解：i=100sin(2π×50t) mA -1(1) 50=100sin(2π×50t) t=(sin(0.5))/( 2π×50)=1/600(s)=0.0017s (2)sin(2π×50t)=1时，即φ=90°2π×50t=π/2 t=0.005S 答：电流在经过零值后0.0017s时间才能达到50 mA；电流在经过零值后0.005S时间达到最大值。 . . §5-2正弦交流电的相量图表示法 一、填空题 1．常用的表示正弦量的方法有波形图、相量图和瞬时值表达式，它们都能将正弦量的三要素准确地表示出来。 2．作相量图时，通常取逆（顺、逆）时针转动的角度为正，同一相量图中，各正弦量的频率应相同。 3．用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则进行。 一、选择题 1．图5-3所示相量图中，交流电压Ul和U2的相位关系是( A )。 0A．ul比u2超前75 0B．ul比u2滞后75 0C．ul比u2超前30 D．无法确定 .u130°45°u2. 2．同一相量图中的两个正弦交流电，( C )必须相同。 A．有效值 B．初相 C．频率 图5-3三、计算题 1．试分别画出下列两组正弦量的相量图，并求其相位差，指出它们的相位关系。 ππ(1) u1=20sin (314t+ )V, u2=40sin (314t- )V 63ππ(2) (2)i1=4sin (314t+ ) A,i2=8sin (314t- ) A 22解：（1）u1、u2正弦量的相量图如下： . . u1.30°60°u1比u2超前90°。（2）i1、i2正弦量的相量图如下： I190°90°xu2. . i1比i2超前180°，i1与i2反相。 ππ2．已知正弦交流电流i1=32 sin (100πt+ )A,i2=42 sin (100πt- )A，在同一坐标上63画出其相量图，并计算i1+i2和i1-i2。 解：在同一坐标上画出其相量图如下： I1-I2I2...-I2.I183.1°30°60°23°.x i1+i2的相位角=60-tan（4/3）=83.1° -1i1-i2的相位角=30+tan（3/4）=23° -1I2.I1+I2..i1+i2的有效值=i1-i2的有效值=3+4 =5 i1+i2=52 sin（100π-23°）A i1-i2=52 sin（100π+83°）A。 22. . §5-3纯电阻电路 一、填空题 U1．纯电阻正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为I= ，电压与电流在相R位上的关系为同相。 02．在纯电阻电路中，已知端电压u=311sin (314t+30)V，其中R=l000Ω，那么电流i=0.311 sin (314t+300)A，电压与电流的相位差φ=0°，电阻上消耗的功率P=48.4 W。 3．平均功率是指交流电一个周期内消耗的功率的平均值，平均功率又称有功功率。 二、选择题 1．正弦电流通过电阻元件时，下列关系式正确的是( B )。 UUUUmA. Im= B．I= C．i= D．I= RRRRπ2．已知一个电阻上的电压u=10 2 sin (314t- )V，测得电阻上所消耗的功率为20 W，2则这个电阻的阻值为( A )Ω。 A．5 B．10 C．40 三、计算题 2π1．一个220 V／500 W的电炉丝，接到u=220 2 sin (ωt- )V的电源上，求流过电炉3丝的电流解析式，并画出电压、电流相量图。 U220解：R= = =96.8Ω P5002202π2πi= × 2 sin (ωt- )V=2.32 sin (ωt- )A 96.83322I.02π3x.U 02．一个220 V／25 W的灯泡接在u=2202 sin (314t+60)V的电源上，试求：(1)灯泡的工作电阻；(2)电流的瞬时值表达式；(3)电压、电流的相量图。 U220解：(1)灯泡的工作电阻 R= = =1936Ω P2522. . 22000(2)电流的瞬时值表达式为：u= ×2 sin (314t+60)=0.1142 sin (314t+60)A 1936(3)电压、电流的相量图如下： .UI.60°0. x . §5—4纯电感电路 一、填空题 U1．在纯电感正弦交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为I= ，电压与电流在XL相位上的关系为电压超前电流90°。 2．感抗是表示电感对电流的阻碍作用的物理量，感抗与频率成正比，其值XL=2πfL，单位是Ω；若线圈的电感为0.6 H，把线圈接在频率为50 Hz的交流电路中，XL=188.4Ω。 3．在纯电感正弦交流电路中，有功功率P=0W，无功功率QL与电流I、电压UL感抗XL的关系22为：QL=UI=U/XL=IXL。 4．一个纯电感线圈若接在直流电源上，其感抗XL=0Ω，电路相当于短路。 5．在正弦交流电路中，已知流过电感元件的电流I=10 A，电压u=202 sin(1 000t)V，则电流i=102 sin(1 000t-90°)A，感抗XL=2Ω，电感L=0.002H，无功功率QL=200var。 二、选择题 1．在纯电感电路中，已知电流的初相角为- 60，则电压的初相角为( A )。 0000A．30 B．60 C．90 D．120 2．在纯电感正弦交流电路中，当电流i=2 Isin( 314t)A时，则电压(C)V。 πππA．u=2 Isin (314t+ ) B．u=2 IωLsin (314t- ) C．u=2 IωLsin (314t+ ) 2223．在纯电感正弦交流电路中，电压有效值不变，增加电源频率时，电路中电流( B )。 A．增大 B．减小 C．不变 4．下列说法正确的是( C )。 A．无功功率是无用的功率 B．无功功率是表示电感元件建立磁场能量的平均功率 C．无功功率是表示电感元件与外电路进行能量交换的瞬时功率的最大值 0三、问答与计算题 1．在纯电感电路中U/I=XL，Um/Im=XL，为什么u/i≠XL? 答：因为纯电感的瞬时电流和电压相位相差90°，所以u/i≠XL。 02．已知一个电感线圈通过50 Hz的电流时，其感抗为10 Ω，电压和电流的相位差为90。试问：当频率升高至500 Hz时，其感抗是多少？电压与电流的相位差又是多少？ 解：XL=ωL L= XL /ω =10/(2π×50)=1/10π（H） 频率升高至500 Hz时XL=2πfL=2π×500×1/10π=100(Ω) 电压与电流的相位差为90°。 答：当频率升高至500 Hz时，其感抗是100Ω，电压与电流的相位差是90°。 3．一个L=0.5 H的线圈接到220 V、50 Hz的交流电源上，求线圈中的电流和功率。当电源. . 频率变为100 Hz时，其他条件不变，线圈中的电流和功率又是多少？ UL 解：I=UL/XL= 2πfLUL 220 50 Hz的交流电源上时：I= = =1.4(A) QL=ULI=220×1.4=308(var) 2πfL2π×50×0.5UL 220 当电源频率变为100 Hz时: I= = =0.7(A) QL=ULI=220×0.7=154(var) 2πfL2π×100×0.5答：略。 π4．把电感为10 mH的线圈接到u=141sin (314t- )V的电源上。试求：(1)线圈中电流的有6效值；(2)写出电流瞬时值表达式；(3)画出电流和电压相应的相量图；(4)无功功率。 解： (1)线圈中电流的有效值：U=Um/2 = 141/1.41=100V 100 100 I= = =31.85(A) ωL314×0.012π(2)写出电流瞬时值表达式为:i=31.852 sin (314t- )A 3(3)画出电流和电压相应的相量图: xπ32π3I.U. (4)无功功率。 QL=ULI=100×31.85=3185(var) 答：略。 . . §5—5纯电容电路 一、填空题 U1．在纯电容交流电路中，电压有效值与电流有效值之间的关系为I= ，电压与电流在相XC位上的关系为电压滞后电流90°。 2．容抗是表示电容对电流的阻碍作用的物理量，容抗与频率成反比，其值XC=61 ，单位2πfC是Ω；100 pF的电容器对频率是l0 Hz的高频电流和50 Hz的工频电流的容抗分别是1.5937×10Ω和_3.18×10Ω。 223．在纯电容正弦交流电路中，有功功率P=0W，无功功率QC=UI=U/XC=IXC。 4．一个电容器接在直流电源上，其容抗XC=∞，电路稳定后相当于断路。 5．在正弦交流电路中，已知流过电容元件的电流I=10 A，电压u= 20 2 sin（1 000t）V，π-4则电流i=10 2 sin（1 000t+ ）A，容抗XC=2Ω，电容C=5×10F，无功功率QC=200var。 2二、选择题 1．在纯电容正弦交流电路中，增大电源频率时，其他条件不变，电路中电流将( A )。 A．增大 B．减小 C．不变 π2．在纯电容交流电路中，当电流iC=2 Isin (314t+ )A时，电容上电压为(C)V。 21πA. uc= 2 IωCsin (314t+ ) B．uc=2 IωCsin (314t) C．uc=2 I sin (314t) 2ωCπ3．若电路中某元件两端的电压u=36sin (314t- )V，电流i=4sin (314t)A，则该元件是( C )。 2A．电阻 B．电感 C．电容 π4．加在容抗为100 Ω的纯电容两端的电压uc=100sin (ωt- )V，则通过它的电流应是(B)A。 3ππA．ic=sin（ωt+ ） B．ic=sin（ωt+ ） 36ππc．ic= 2 sin (ωt+ ) D．ic= 2 sin (ωt+ ) 36三、计算题 1．把一个电容C=58.5μF的电容器，分别接到电压为220 V、频率为50 Hz和电压为220 V、频率为500 Hz的电源上。试分别求电容器的容抗和电流的有效值。 . . 解： XC= 1 UC I= =2πfCUC 2πfCXC1 1 =-6 =54.4（Ω） 2πfC2π×50×58.5×10-6电压为220 V、频率为50 Hz时：XC= I= 2πfCUC=2π×50×58.5×10×220=4.04（A） 1 1 压为220 V、频率为500 Hz的电源上时：XC= =-6 =5.44（Ω） 2πfC2π×500×58.5×10I= 2πfCUC=2π×500×58.5×10×220=40.4（A） 答：略。 π2．电容器的电容C=40 μF，把它接到u=2202 sin (314t - )V的电源上。试求：(1)电3容的容抗；(2)电流的有效值；(3)电流瞬时值表达式；(4)作出电流、电压相量图；(5)电路的无功功率。 1 1 解：(1)电容的容抗：XC= =-6 =79.6（Ω） ωC314×40×10UC -6(2)电流的有效值：I= =ωCUC=314×40×10×220=2.76（A） XCπ(3)电流瞬时值表达式：i=2.762 sin (314t + )A 6(4)作出电流、电压相量图 -6π6π3I.x (5)电路的无功功率：QC=UI =220×2.76=607.2（var） 答：略。 U.. . §5-6 RLC串联电路 一、填空题 1．一个电感线圈接到电压为100 V的直流电源上，测得电流为20 A，接到频率为50 Hz、电压为200 V的交流电源上，测得电流为28.2 A，则线圈的电阻R=5Ω，电感L=16mH。 2．在RL串联正弦交流电路中，已知电阻R=6Ω，感抗XL=8 Ω，则电路阻抗Z=10Ω，总电压π超前电流的相位差φ=53.1°，如果电压u=202 sin (314t+ )V，则电流i=22 sin 6(314t-23.1°)A，电阻上电压UR=12V，电感上电压UL=16V 3．在RC串联正弦交流电路中，已知电阻R=8Ω，容抗Xc=6 Ω，则电路阻抗Z=10Ω，总电压π滞后电流的相位差φ=37°，如果电压u=202 sin (314t+ )V，则电流i=22 sin 6(314t+67°)A，电阻上电压UR=16V，电容上电压UC=12V。 π4．已知某交流电路，电源电压u=1002 sin（ωt- ）V，电路中通过的电流i=102 Isin 6ππ(ωt- )A，则电压和电流之间的相位差是 ，电路的功率因数cosφ=0.5，电路中消耗的有23功功率P=500W，电路的无功功率Q=5003 var，电源输出的视在功率S=1000V•A。 二、选择题 1．白炽灯与电容器组成如图5-4所示的电路，由交流电源供电，如果交流电的频率减小，则电容器的( C )。 A．电容增大 B．电容减小 C．容抗增大 D．容抗减小 图5-4 2．白炽灯与线圈组成如图5—5所示的电路，由交流电源供电，如果交流电的频率增大，则线圈的( C )。 A．电感增大 B．电感减小C．感抗增大 D．感抗减小 图5-5 . . 3．两只同规格的无铁心线圈，分别加上220 V的直流电压与220 V的交流电压，我们可以发现( D )。 A．由于是同一元件，U直=U交，所以发热一样快 B．无法比较两线圈发热快慢 C．加交流电压时发热快 D．加直流电压时发热快 4．如图5-6所示，三个灯泡均正常发光，当电源电压不变、频率f变小时，灯的亮度变化情况是( D )。 A．HL1不变，HL2变暗，HL3变暗 B．HL1变亮，HL2变亮，HL3变暗 C．HL1、HL2、HL3均不变 D．HL1不变，HL2变亮，HL3变暗 HL1HL2HL3URXLXC图5-6 b．在图5—7所示RL串联电路中，电压表PV1的读数为10 V，PV2的读数也为10 V，则电压表V的读数应为( C )V。 A．0 B．10 C．14.1 D．20 RVPV1VPVLVPV2 图5-76．在图5-8所示电路中，当交流电源的电压大小不变而频率降低时，电压表的读数将( B )。 A．增大 B．减小 C．不变 Ru图5-8LVPV 7．四个RLC串联电路的参数如下，其中只有( A )属电感性电路。 A．R=5 Ω，XL=7Ω，Xc=4Ω B．R=5Ω，XL=4Ω，Xc=7Ω C．R=5Ω，XL=4Ω，Xc=4Ω D．R=5Ω，XL=5Ω，XC=5Ω . . 三、计算题 π1．把一个电阻为20Ω、电感为48 mH的线圈接到u=2202 sin (314t+ )V的交流电源上。2求：(1)线圈的感抗；(2)线圈的阻抗；(3)电流的有效值；(4)电流的瞬时值表达式；(5)线圈的有功功率、无功功率和视在功率。 -3解：(1)线圈的感抗：XL=ωL=314×48×10=15.072Ω (2)线圈的阻抗：Z=R+XL =20+15 =25Ω (3)电流的有效值：I=U/XL=220/25=8.8A XL15(4)电流的瞬时值表达式:φ=arctan = arctan =37° R20 i=8.82 sin (314t+53°)A (5)线圈的有功功率、无功功率和视在功率： P=IUcosφ=220×8.8×cos37°=1546W) Q= IUsinφ=220×8.8×sin37°=1165(var) S=UI=220×8.8=1936(V•A) 答：略。 2．把一个线圈接到电压为20 V的直流电源上，测得流过线圈的电流为0.4 A，当把它改接到频率为50 Hz、电压有效值为65 V的交流电源上时，测得流过线圈的电流为0.5 A，求线圈的参数R和L。 解：线圈接到电压为20 V的直流电源时：I=U/R R=U/I=20/0.4=50Ω 接到频率为50 Hz、电压有效值为65 V的交流电源上时: RL串联电流Z=U交/I交=65/0.5=130Ω XL=Z-R =130-50 =120Ω XL120XL=2πfL L= = =0.382(H) 2πf2π×50答：略。 π3．把一个60 Ω的电阻器和容量为125 μF的电容器串联后接到u=1102 sin (100t+ )V2的交流电源上。求：(1)电容的容抗；(2)电路的阻抗；(3)电流的有效值；(4)电流的瞬时值表达式；(5)电路的有功功率、无功功率和视在功率；(6)功率因数；(7)若将RC串联电路改接到110 V直流电源上，则电路中电流又为多少？ 11解：(1)电容的容抗：XC= =-6 =80Ω ωC100×125×10(2)电路的阻抗: Z=R+XC =60+80 =100Ω U110(3)电流的有效值:I= = =1.1A Z100XC80(4)电流的瞬时值表达式:电流超前电压φ=arctan =arctan =53° R60φi-φu=53° φi=53°+90°=143° i=1.12 sin (100t+143°)A (5)电路的有功功率、无功功率和视在功率 P=UIcosφ=110×1.1×cos53°=72.8(W) 222222222222. . Q= IUsinφ=110×1.1×sin5°=96.6(var) S=UI=110×1.1=121(V•A) (6)功率因数: cosφ= cos53°=0.6 (7)若将RC串联电路改接到110 V直流电源上，则电路中电流为0A。 答：略。 4．一个线圈和一个电容器相串联，已知线圈的电阻R=4Ω，XL=3Ω，外加电压u=2202 sin π(314t+ )V，i=442 sin(314t+84°)A。试求：(1)电路的阻抗；(2)电路的容抗；(3) UR、4UL及UC，并作出相量图；(4)有功功率、无功功率和视在功率。 解：(1)电路的阻抗：Z=U/I=220/44=5Ω (2)电路的容抗: Z=R+(XL-XC) XC= =Z-R +XL=5-4 +3=6Ω (3) UR、UL及UC，并作出相量图 UR=IR=44×4=176(V) UL=I XL=44×3=132(V) UC=I XC=44×6=264(v) 2 22 22 2..ULU84°45°.x UR...U-ULCUC(4)有功功率、无功功率和视在功率 φ=45°-84°=-39° P=UIcosφ=220×44×cos-39°=7522.77(W) Q= IUsinφ=220×44×sin-39°=6091.82(var) S=UI=220×44=9680(V•A) 答：略。 四、实验题 1．怎样测出一个实际线圈的电阻与电感？（设计测试电路，器材自选） 信号发生器RALVPV 器材：信号发生器、直流电流表、直流电压表、交流电流表、交流电压表、限流电阻 测试方法：1、将信号发生器调整为合适的直流输出，连接直流表，测出直流电流和电压后，算出R=U/I。 2、接入交流电表，并将信号调整为100Hz的交流电压，然后按图连接线路，测出交流电压、电流值。计算阻抗Z=U交/I交， . . 223、根据公式Z=R+XL 和XL=2πfL计算L。 4、测试结束，关闭信号发生器电源，拆除线路。 2．在白炽灯与镇流器串联的实验电路中，用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电压，测得的结果是：电路端电压U=220 V，白炽灯两端电压Ul=110V，镇流器两端电压U2=190 V，U1 +U2>U，怎样解释这个实验结果？ 答：因为在交流电路中，白炽灯相当于纯电阻，镇流器为电感线圈，它们的电压相位不同，它们的关系为U=UR+UL ，所以才出现U1 +U2>U的结果。 3．如图5-10所示，三个电路中的电源和灯泡是相同的，灯泡都能发光，哪种情况下灯泡亮度最大？哪种情况下灯泡最暗？为什么？ 22HLHLHLXC=10ΩR=10Ωa)XL=10Ωb)XL=10ΩC)图5-10 答：在电压相同的时候，阻抗最小的电流大，灯泡的功率也最大，c图中容抗和感抗抵消，阻抗最小，等最亮。a图中阻抗最大，电流最小，灯泡最暗。 . . §5—7 串联谐振电路 一、填空题 XLXC1．串联正弦交流电路发生谐振的条件是XL=XC。谐振时的谐振频率品质因数Q= = ，串联RR谐振又称电压谐振。 2．在发生串联谐振时，电路中的感抗与容抗相等，此时电路中阻抗最小，电流最大，总阻抗Z=R。 3．有一RLC串联正弦交流电路，用电压表测得电阻、电感、电容上电压均为10 V，用电流表测得电流为10 A，此电路中R=1Ω，P=100W，Q=0var，S=100V•A。 二、选择题 1．正弦交流电路如图5-11所示，已知开关S打开时，电路发生谐振。当把开关合上时，电路呈现( B )。 A．阻性 B．感性 C．容性 RLC2uC1S图5-11 2．正弦交流电路如图5-12所示，已知电源电压为220 V，频率f=50 Hz时，电路发生谐振。现将电源的频率增加，电压有效值不变，这时灯泡的亮度( B )。 A．比原来亮 B．比原来暗 C．和原来一样亮 HLLCu 3．在RLC串联正弦交流电路中，已知XL=XC=20 Ω，R=20Ω，总电压有效值为220 V，则电感上电压为( B )V。 A．0 B．220 C．73.3 图5-12三、实验与计算题 *1.实验器材有：低频信号发生器一台，100Ω电阻器一只，3300μH电感线圈一只，3 300 pF. . 电容器一只，电容器箱一个，交流电流表一只，交流电压表一只。 (1)画出串联谐振电路实验原理图。 (2)当电路参数固定时，需要调节频率来实现谐振；当信号源频率不变的情况下，应改变电容来实现谐振。 (3)连接好实验电路，调节信号源输出电压至2V，使其频率在40～60 kHz范围内逐渐变化，当电流表读数为最大0.02A时，电路谐振。 (4)调节信号源输出电压至2V，频率为50 Hz，改变电容器箱电容量，当电流表读数为最大0.02A时，电路谐振。 解：串联谐振电路实验原理图 低频信号发生器RALC V 2．在RLC串联电路中R=l Ω，L=l00mH，电容C=0.1μF，外加电压有效值U=l mV。试求：(1)电路的谐振频率；(2)谐振时的电流；(3)回路的品质因数和电容器两端的电压。 解：(1)电路的谐振频率：XL=XC 2πfL=1/2πfC 11f= = ≈1592（Hz） -3-62πLC2π100×10×0.1×10(2)谐振时的电流：I=U/R=0.001/1=0.001(A)=1mA (3)回路的品质因数和电容器两端的电压： XL2πfL2π×1592×100×10Q= = = =1000 RR1-311UC=×I =-6×0.001 =1（V） 2πfC2π×1592×0.1×10答：略。 . . §5—8并联谐振电路 一、填空题 1．串联谐振电路只适用于电源内阻较小的场合，而并联谐振电路则适用于电源内阻较大的场合。 12．LC并联谐振电路发生谐振时，其谐振频率fo= ，此时，电路中总阻抗最大，总电2πLC流最小。 XL3．并联电路发生谐振时，品质因数Q= ，此时，电感或电容支路电流会大大超过总电流，R所以并联谐振又称电流谐振。 二、选择题 1．在电阻、电感串联后再与电容并联的电路发生谐振时，RL支路电流( A )。 A．大于总电流 B．小于总电流 C．等于总电流 2．在电阻、电感串联后再与电容并联的电路中，改变电容使电路发生谐振时，电容支路电流( A )。 A．大于总电流 B．小于总电流 C．等于总电流 D．不一定 三、计算与问答题 1．在图5-13所示并联谐振电路中，C=10pF，电流品质因数Q=50，谐振频率f0=37 kHz。求电感L和电阻R的大小。 RuLC 111解：fo= L=22 =22-12 =1.85(H) 4πf0C4π×37000×10×102πLCXL2πfL2π×37000×1.85Q= R= = =8602（Ω） RQ50答：略。 2．比较串、并联谐振电路的特点，填写下列表格中的相关内容。 图5-13. . 项目 串联谐振 并联谐振 XL与的大小关系 XL=XC 总阻抗（等于、最大、最小） 最小 总电流（压）（等于、最大、最小） 最大 品质总电流（压）因素 与品质因素的关系 XLQ= RULQ= U谐振频率 1fo= 2πLCXL=XC 最大 最小 XLQ= RICQ= Ifo≈ 2πLC1. . §5-9周期性非正弦交流电 1．周期性非正弦电流ic=(32 sinωt+2 sin3ωt)A，其基波分量是32 sinωt，基波电流有效值Il=3A，三次谐波分量是2 sin3ωt，其有效值I3= 1A。 02．在某一电路中，已知电路两端的电压是u= [50+202 sin(ωt+20) +62 sin 000(2ωt+80)]V，电路中的电流i=[20+102 sin (ωt-10) +52 sin(2ωt+20)]A，求电压和电流的有效值以及电路消耗的平均功率。 解：U=U0+U1+U2+... =50+20+6 =54.18(V) 222222I=I0+I1+I2+... =20+10+5 =54.18(V) P=U0I0+U1I1cosφ1+ U2I2cosφ2+ U3I3cosφ3... =50×20+20×10×cos30°+6×5×cos60° =1000+200×0.866+30×0.5 =1000+173.2+15 =1188.2(W) 答：略。 π3．在一纯电阻电路中，电阻R=10Ω，外加非正弦电压u=[20 2 sin（ωt+ ）+102 sin 6π(3ωt+ )]V，求电流i(t)。 10ππ解：i（t）=[20 2 sin（ωt+ ）+102 sin (3ωt+ )]/10 610ππ=[2 2 sin（ωt+ ）+2 sin (3ωt+ )]（A） 610ππ答：电流i(t)= [2 2 sin（ωt+ ）+2 sin (3ωt+ )]（A）。 610222222第六章 三相交流电路 §6-1 三相交流电源 一、填空题 1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源按一定方式的组合。 2．由三根相线和一根中性线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。 3．三相四线制供电系统可输出两种电压供用户选择，即线电压和相电压。这两种电压的数值关系是U线=3 U相，相位关系是U线超前U相30°。 . . π4．如果对称三相交流电源的U相电动势eu=Em sin (314t+ )V，那么其余两相电动势分别6为ev= Em sin (314t-90°)V，ew =Em sin (314t+150°) V。 二、判断题 1．一个三相四线制供电线路中，若相电压为220 V，则电路线电压为311 V。 ( × ) 2．三相负载越接近对称，中线电流就越小。 ( √ ) 3．两根相线之间的电压叫相电压。 ( × ) 4．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。 ( × ) 三、选择题 1．某三相对称电源电压为380 V，则其线电压的最大值为( A )V。 3802A．3802 B．3803 c．3806 D． 32．已知在对称三相电压中，V相电压为uv=2202 sin(314t+π)V，则U相和W相电压为(B)V。 ππA. Uu=2202 sin (314t+) uw=2202 sin (314t-) 33ππB．uu=2202 sin (314t-) uw=220 2 sin (314t+) 332π2πC.uu=2202 sin (314t+) uw=2202 sin (314t-) 333．三相交流电相序U-V-W-U属( A )。 A．正序 B．负序 C．零序 4．在如图6-1所示三相四线制电源中，用电压表测量电源线的电压以确定零线，测量结果U12=380 V，U23 =220 V，则( B )。 A．2号为零线 B．3号为零线 C．4号为零线 1234图6-1 05．已知某三相发电机绕组连接成星形时的相电压uu=2202 sin (314t+30)V，uv=2202 00sin(314t - 90)V，uw=2202 sin (314t+150)V，则当t=10 s时，它们之和为(B)V。 3802A．380 B．0 c．3802 D． 3. . 四、问答与计算题 1．如果给你一个验电笔或者一个量程为500 V的交流电压表，你能确定三相四线制供电线路中的相线和中线吗？试说出所用方法。 答：可以，用验电笔分别测试每根导线，试电笔的氖泡较亮的为相线，较暗的为中线。 方法2：用交流电压表分别测量每线之间的电压，电压380V的为相线，电压为220V的有一根为中线，需要和其他线测量，若仍为220V，则这根线为中线，另一根为相线。 2．发电机的三相绕组接成星形，设其中某两根相线之间的电压uuv=3802 sin (ωt-30)V，0试写出所有相电压和线电压的解析式。 解：∵u0uv=3802 sin (ωt-30)V ∴ u2 sin (ωt-1500vw=380)V u2 sin (ωt+900wu=380)V 在三相四线制中线电压超前对应的相电压30°，U线=3 U相∴u0u=2202 sin (ωt-60)V u0v=2202 sin (ωt-180)V u0w=2202 sin (ωt+60)V. 相=380/3 =220V U. §6—2三相负载的连接方式 一、填空题 1．三相对称负载作星形连接时，U Y相= 3 UY线，且IY相=1IY线，此时中性线电流为0。 32．三相对称负载作三角形连接时，U△线=1U△相，且I△线=3 I△相，各线电流比相应的相电流滞后30°。 3．不对称星形负载的三相电路，必须采用三相四线制供电，中线不许安装熔断器和开关。 4．三相对称电源线电压UL=380V，对称负载每相阻抗Z=10Ω，若接成星形，则线电流I线=22A;若接成三角形，则线电流I线=66A。 5．对称三相负载不论是连成星形还是三角形，其总有功功率均为P=3 U线I线cosφ，无功功率Q=3 U线I线sinφ，视在功率S=3 U线I线。 6．某对称三相负载，每相负载的额定电压为220 V，当三相电源的线电压为380 V时，负载应作Y（星形）连接；当三相电源的线电压为220 V时，负载应作（三角形）连接。 7．在电源不变的情况下，对称三相负载分别接成三角形和星形时，有I相= 3 IY相，I线=3IY线，P△=3PY。 8．如图6-2所示三相对称负载，若电压表Vl的读数为380 V，则电压表V2的读数为220V；若电流表Al的读数为10 A，则电流表A2的读数为10A。 L1PA1AVPV1VPV2PA2L2L3A图6-2 103 A。 39．如圈6-3所示三相对称负载，若电压表PV1的读数为380 V，则电压表PV2的读数为_380V；若电流表PA1的读数为10 A，则电流表PA2的读数为PA1L1L2L3AVPV1PA2AVPV2图6-3 . . 二、判断题 1．三相对称负载的相电流是指电源相线上的电流。 ( × ) 2．在对称负载的三相交流电路中，中性线上的电流为零。 ( √ ) 3．三相对称负载连成三角形时，线电流的有效值是相电流有效值的3 倍，且相位比相应0的相电流超前30。 ( × ) 4．一台三相电动机，每个绕组的额定电压是220 V，现三相电源的线电压是380 V，则这台电动机的绕组应连成三角形。 ( × ) 三、选择题 1．三相电源星形连接，三相负载对称，则( A )。 A．三相负载三角形连接时，每相负载的电压等于电源线电压 B．三相负载三角形连接时，每相负载的电流等于电源线电流 C．三相负载星形连接时，每相负载的电压等于电源线电压 D．三相负载星形连接时，每相负载的电流等于线电流的1/3 2．同一三相对称负载接在同一电源中，作三角形连接时三相电路相电流、线电流、有功功率分别是作星形连接时的( D )倍。 A．3 、3 、3 B．3 、3 、3 C．3 、3、3 D．3 、3、3 3．如图6-4所示，三相电源线电压为380 V，R1 =R2 =R3 =10Ω，则电压表和电流表的读数分别为( C )。 A．220 V、22 A B．380 V、38 A C．380 V、383 A L1L2L3AR3R2R1V图6-4 四、计算题 1．在线电压为220 V的对称三相电路中，每相接220 V／60 W的灯泡20盏。电灯应接成星形还是三角形？画出连接电路图并求各相电流和各线电流。 解：在线电压为220 V的对称三相电路中，每相接220 V／60 W的灯泡20盏。电灯应接成三角形才能是的灯泡工作在额定电压下。 画出连接电路图如下： U220每相电阻为：R相=R灯/20= = ≈40(Ω) P×2060×2022. . U相220I相= = =5.5(A) R相40I线=3 I相=3 ×5.5=9.5(A) L120盏盏20L220盏 2．一个三相电炉，每相电阻为22 Ω，接到线电压为380 V的对称三相电源上。，求相电压、相电流和线电流；(2)当电炉接成三角形时，求相电压、相电流和线电流。 解： (1) 当电炉接成星形时： U线380U Y相= = =220（V） 3 3 UY相220IY相=IY线= = =10(A) R相22(2) 当电炉接成三角形时: U相=U线=380V I相=U相380 = =103 (A) R相22L3 I线=3 I相=103 ×3 =30(A) 答：略。 3．对称三相负载作三角形连接，其各相电阻R=8Ω，感抗XL=6Ω，将它们接到线电压为380 V的对称电源上，求相电流、线电流及负载的总有功功率。 解： U相=U线=380V I相=U相 Z相2222Z相=R+XL =8+6 =10(Ω) U相380I相= = =38(A) Z相10I线=3 I相=3 ×38≈66A) P总= 3 U线I线cosφ 8 = 3 ×380×66× 10 =34752（W）=34.75KW 答：相电流为38A、线电流为66A、负载的总有功功率为34.75KW。 . . 五、分析与实验题 1．将图6-5中三组三相负载分别按三相三线制星形、三相三线制三角形和三相四线制星形连接，接入供电线路。 L1L2L3N图6-5 解： L1L2L3N三相三线制的星形三相四线制的星形三相三线制的三角形 2．在图6-6所示电路中，发电机每相电压为220 V，每盏白炽灯的额定电压都是220 V，指出本图连接中的错误，并说明错误的原因。 图6-5答案L1L2L3N图6-6 解：图中的错误：（1）中性线安装了开关和保险。中性线不允许安装开关和保险，若中线发生断线，用电不能保障，有些用电设备不能正常工作。 （2）第一组灯泡接在了380V的线电压上，灯泡超过其额定电压会烧坏。 . . （3）第二组灯泡的开关安装在相线端，确保灯泡在不使用时不带电。 3．有一块实验底板如图6-7所示，应如何连接才能将额定电压为220 V的白炽灯负载接入线电压为380 V的三相对称电源上（每相两盏灯）。 NL1L2L3图6-7 解： NL1L2L3 4．连接好上题线路后，Ll相开一盏灯，L2相、L3相均开两盏灯，这时若连接好中性线，白炽灯能正常发光吗？ 答：能正常发光。 5．实验底板和第3题相同，三相电源的线电压为220 V，应如何连接才能使白炽灯(额定电压为220 V)正常发光（每相仍为两盏灯）? NL1L2L3图6-7答案图6-8NL1L2L3 图6-8答案 . . §6-3提高功率因数的意义和方法 一、填空题 1．提高功率因数的意义是为了： (1)充分利用电源设备的容量；(2) 减少供电线路的功率损耗。 2．提高功率因数的方法有：(1)提高自然功率因数；(2)并联电容器补偿。 3．在电源电压一定的情况下，对于相同功率的负载，功率因数越低，电流越大，供电线路上的电压降和功率损耗也越大。 4．电力电容器并联补偿有星形连接和三角形连接两种方式。 二、计算题 1．已知某发电机的额定电压为220 V，视在功率为440 kV．A。(1)用该发电机向额定工作电压为220 V、有功功率为4.4 kW、功率因数为0.5的用电器供电，最多能接多少个用电器？(2)若把功率因数提高到1时，又能接多少个用电器？ 解：(1)发动机工作时的额定电流为 S440×10Ie= = =2000（A） U220当功率因数为0.5，每个用电器的电流为： P4.4×10I= = =40（A） Ucosφ220×0.5所以，发动机能够供给的用电器个数为： Ie2000n= ==50(个) I40 (2) 当功率因数为1，每个用电器的电流为 P4.4×10I= = =20（A） Ucosφ220×1所以，发动机能够供给的用电器个数为： Ie2000n= ==100(个) I20 答：功率因数为0.5的用电器供电，最多能接50个用电器，当功率因数为1最多能接100个用电器。 2．某工厂供电变压器至发电厂间输电线的电阻为5Ω，发电厂以10 kV的电压输送500 kW的功率。当功率因数为0.6时，输电线上的功率损耗是多大？若将功率因数提高到0.9，每年能节约多少电能？ P500×10解：（1）P=UI1cosφ I1= = =83.3（A） 3Ucosφ10×10×0.6P损1=I1r=83.3×5=34722.2(W)=34.72KW P2500×10(2)P2= UI2cosφ I2= = =55.56（A） 3Ucosφ10×10×0.9. 3223333. P损2=I2r=55.56×5=15434.57(W)=15.435KW W=( P损1- P损2) ×365×24 =(34.72-15.435) ×365×24 =168936.6(Kw•h) = 168936.6度 6 =168936.6×3.6×1011=6.083×10（J） 答：当功率因数为0.6时，输电线上的功率损耗34.72Kw，若将功率因数提高到0.9，每年11能节约6.083×10J电能。 22. 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/b8c36ae4d938376baf1ffc4ffe4733687e21fc9d.html