电工学概论习题答案_第一章

1-1. 简述电流、电压、电动势的物理意义及单位。

答：在电场力的作用下，电路中电荷的定向移动就形成了电流，通常以正电荷移动方向作为电流的实际方向，其大小用单位时间（秒）内通过导体横截面的电荷量来表示，称为电流强度，简称电流。

单位为A（安培）。

单位电荷在正向移动中所释放的电能称为电压，电压是描述电场力对电荷做功大小的物
理量。

电压的实际方向为从电源正极指向负极，也就是使正电荷复合的方向，单位为V（伏特）。

电动势是描述外力对电荷作功大小的物理量。

电动势的实际方向为使正负电荷分离的方向，单位为V （伏特）。

1-2. 理想电路元件与实际的电路元件有何区别？答：为了更方便更直观地描述实际的电路元件的特性，可以在电路中用由理想电路元件组成的电路模型来表示实际的电路元件。

理想元件是抽象实际电路元件的主要特性，在现实中并不存在。

例如，电压源和电流源就是二种表征理想电源特性的理想电路元件，它们在现实中
不存在。

1-3. 电压源具有哪两个基本性质？答：电压源的两个基本性质是：
1）它的端电压是定值U ，而与输出电流无关。

2）其输出电流的大小和方向，是由与它连接的外电路负载所决定的。

1-4. 电流源具有哪两个基本性质？答：电流源的两个基本性质是：
1）它发出的电流是定值I s, 而与其输出的端电压无关，即使是端电压为零时，它发出
的电流仍为定值I s。

（2）其输出端电压的大小和方向是由与它连接的外电路负载所决定的。

1-5. 实际电源与理想电源有何区别？
答：理想电源是从实际电源中抽象出来的模型，实际上并不存在。

常用的理想电源有电流源和电压源。

运用理想电源可以很好的用模型来表示实际电源。

1-6. 实际电源有哪两种等效的电源模型？
答：实际电源有两种等效的电源模型，等效电压源模型和等效电流源模型
1-7.有一个电源，空载时端电压为12V，负载时若负载电流为4A，则电源端电压将为10 伏。

试作出其外特性，并画出其两种电源模型图，求出其参数。

外特性：
其中 I s = 24A , R 0 =0.50。

电流源模型图:
th
其中
E = 12V , R o =0.50。

电流源模型图: I s
F0
1-8.有一个电源，两端短路时测出短路电流有 电源
模型图，并求出其参数。

答： 电压源模型图： J
------------ 〜——a
+
100A ，空载时端电压为 24V ，试画出其两种
其中E = 24V ,
R 0 =0.24 0。

I
电压源模型图:
I
其中I s = 100A, R o =0.240。

1-9.电压源和电流源之间是否可以等效转换？
答：电压源和电流源之间不可以等效转换。

但实际电源的两种等效模型（电压源等效模型和
电流源等效模型）之间可以相互等效转换。

所谓等效是对外电路而言，两种电源模型的输出电压U与输出电流I的关系不变即当两种电源模型分别连接相同的外电路，它们对外电路产生的效果完全一样，但这两种电源模型内部结构并不一致
1-10.有一台直流0~30V可调及0~5A可调的直流稳压、稳流电源，试问该电源作为稳压源使用时的外特性是怎样的？其输出电压电流最大值是多少？若该电源作为稳流源使用时，外特性及电流电压最大值又如何？
答：作为稳压源使用时外特性：电压0~30V之间且保持恒定，电流0~5A可变动，其输出电
压最大值为30V，电流最大值为5A;作为稳流源使用时外特性：电压0~30V可变动，电流
0~5A之间且恒定，其输出电压最大值为30V，电流最大值为5A。

作为稳压源使用时，应将
电流输出允许调至5A最大值；作为稳流源使用时，应将电压输出允许调至30V最大值。

1-11.已知一正弦电压为U =10 J2sin（314 t+60 $ V，问该电压的周期T、频率f、幅值U m、
有效值U、初相角屮为多少？并作出该电压的波形图。

答：由⑷=¥ =2册知，周期T为0.02s，频率f为50Hz，幅值u m为10 J2 V，有效值U
答：若纵坐标向左移动30°时，其初相角屮’为30°，若纵坐标向右移动30°时，其初相
1-12上题的电压波形图中，若纵坐标向左移动30°时，其初相角屮1为多少？若纵坐标向右
移动30°时，其初相角屮2为多少?
值。

答：由© =—知, T
角屮2为90°。

1-13现有一正弦电流为i =5j 2sin(314 t -30 ] A ，问该电流与题 1-11中的正弦电压相位差
是多少？哪一个超前？哪一个滞后？
答：相位差为90°，电压U 超前，电流i 滞后。

1-14.已知两个正弦电压为 u^311sin(314 t +g 。

)、u^311sin(314 t -30 ，作出两个 电压的波形图，并求出它们的角频率 ©、周期T 、频率f 、幅值U
初相值屮1、屮2及相位差，指出哪个电压超前，哪个电压滞后。

答：波形图略，角频率 豹为314rad/s ，周期T 为0.02s ， 频率f 为50Hz ，幅值U m1为311V ， U m2为311V ,有效值U ’为220V 、U 2为220V ,初相值 屮勺为90°、屮2为-30 °，相位差为 120°， U 1超前、U 2滞后。

1-15.已知一正弦电压，
u=U m Si"(3+45"^)，当 t=0 时电压瞬时值为 220V ，试求该电压
的幅值及有效值。

答：由U m xsin 45 *= 220得U m 为311V ,即该电压的幅值为 311V ，有效值为220V 。

1-16.已知一电压为U =10j 2sin(©t +90。

)，试求当
T t= 一、 1 2 —、—、—时该电压的瞬时 8 6 4
答：若纵坐标向左移动 30°时，其初相角 屮’为30°，若纵坐标向右移动 30°时，其初相
1-17 .何谓对称三相电动势？它们是怎么产生的?t=—时，
U =10 sin 12 t=―时， U =10 sin( 8 t=—时， U =10 sin(
6
t=—时， U =10 yf z sin( 2兀 T r ——琴一 +90 \ = 12.25V
T 12
2兀T
C ——「+90 3 =10V T 8 2兀T C ——琴一+90 3 = 7.07V
T 6 4
答：三相交流是指由三个大小相等、频率相同、相位彼此相差 供电的体系。

对称三相电动势是指频率相同、相位彼此相差 三相正弦交流电动势是由三相
同步发电机产生的
1-18.如何把三相电动势引出？说明相线和中线的区别，说明相电压和线电压的区另叽 答：发电机三相绕组的联结通常如图
这种联结法称为星形联结。

从中点引出的导线称为中线，俗称零线。

从始端 A 、B 、C 引出的三根导线称为相线或端线, 俗称火线。

每相始端与末端间的电压， 即火线与地线间的电压，称为相电压，其有效值用U A 、
U B 、U c 或一般地用U P 表示，其正方向为自始端指向末端。

而任意两始端间的电压，即
两根相线间的电压，称为线电压，其有效值用 U AB 、U BC 、U CA 或一般地用U ]表示，其 正方向由其下标确定，例如 U AB 是A 端指向B 端。

1-19.已知一对称三相电源每相电压为 127V ,该电源作丫形联结，问此时的线电压为多少? 答：由5 = J 3u P 知，此时的线电压为 U ] = J ?X 127 =220V 1-20.若三相对称电源中U u =311sin( d + 90 3，试写出U v 、U w 的瞬时值表达式，求出相
电压有效值。

120°的对称正弦交流电动势 120 °的对称正弦交流电动势。

E m
三相电动势的波形图
C
答：u V =311sin( a t -30。

)
u W =311sin( a t +210
相电压有效值为311 - J? = 220V 1-21.根据上题中的u U、u V、u W，写出线电压u UV、u VW、u WU的瞬时值表达式，求出线
电压有效值。

答：u uv =538sin( a t +120 o)
U vw =538 sin a t
u wu = 538 sin( O t +240 3
线电压有效值，由U] =J3U p知，5=73x220 =380V l。