第二章电工学基本知识
一．电路概念
维修家电常常要找资料，找“电路图”。那什么是“电路”？
电路的定义，电流的通路，电流流经的路径。特殊情况下（开路、断路）无电流。由电气设备和元器件（用电器），按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径。简称网络或回路。
电路由三部分组成：电源（信号源）、中间环节、负载。中间环节也有说成“导线、开关”的、不全正确。简单电路由：电源、导线、负载组成，如电池、导线、小灯泡。复杂电路中间环节很复杂。经典高考题：电池、开关、变阻器、小灯泡、电压表、电流表等组成一个电路。
电路的作用有两类。
“强电”
——起电能的
传输和转换作
用。
例，供电电
路。发电（机械
能→电能）
，变压
器升压，电能输送，变压器降压，负载如照明灯、电动
机（电能→光能、机械能）
“弱电”——起信号的传递和处理作用。范
围很广。例：音响扩音器、电视机、电脑等等。话筒
时信号源，传感器，将声音的能量转换为电能（微弱的
电压或电流），放大器进行信号放大与处理如分频、音调控制等等，扬声器将电能转换为机械能，发出声音，比先大得多，能量守恒，来自供电电源（强电）。
强弱电乃电业界的习惯说法，行话或俗称，非正规术语。过去强弱电界限分明。搞强电的不熟悉弱电，搞弱电的未必熟悉强电。现在界限打破了。弱电渗入强电。有一门课叫“电力电子”。“维修电工”这个工种，传统上属于强电，现代维修电工需要越来越多的电子、计算机知识。维修电工技能考试，初中级考强电，高级考强电、电子（弱电），技师高级技师考强弱电的结合，电子、计算机控制为主。
道路上各种穽盖上的标记。电力（强电）、弱电、电信等，现在还有一种“交信”。
实物图——实际电子元器件连接而成，复杂时看不清楚。
电路图——电原理图，由电路元器件符号画成的。
图形符号、文字符号有国家标准，电阻、电容、电感、二三极集成电路、开关、变压器等符号；中、外符号不同。例：电阻
国内：国外：
图形符号、文字符号举例。
电阻R
电容C
电感L
电源 E
单刀开关SW
双刀开关SW
选择开关1X3
开关
三刀开关SW
开关的动触片（头）称为刀，每个静触片称为位，如单刀三位开关，简写为1X3开关。标准的开关符号的画法，刀是右上方向左下方倾斜的。由于引进资料书籍软件，如计算机、电子类的，国内外的符号有的不相同。
电路图例子：电吹风
常见故障，开关接触
不良。问题：热风改为强热风、冷热风二档，
如何改电路？
二．电路的基本物理量
电流：。 A ，mA ；电荷的定向移动，
电流强度：单位时间通过某一截面的
电荷量：I=Q/t,i=dq/dt, 方向：正电荷移动的方向。
电压：电路中两点之间的电位差，单位正电荷从电场A 点移动到B 点所作的功，为AB 间的电压。V 、mV 、KV ；U=W/q 伏特=焦耳/库仑 。方向：正极指向负极。
电动势：电源特征的物理量。电源将其它形式的能转化为电能的本领，电源力所作的功，指电源内部。方向：电源内部负极指向正极。
区别电压与电流。电压高不一定电流大，电压低电流也可能大。
三．电路的基本定律
欧姆定律：欧姆研究七年，1826年发表此定律。符合此定律的电阻为线性电阻，白炽灯的灯丝不符合此定律，温度越高，电阻越大，为非线性电阻。
I = U/R ，流过电阻的电流与其两端的电压成正比关系。电传播速度30万公里/S 不等于无穷大，不等于电子运动速度，实际速度小得多。
全电路欧姆定律：I = E/（R+r ） E 为电源电动势，r 为电源内
阻。碱性电池的内阻小与普通干电池，适用于大电流放电。蓄电池
内阻远远小于普通电池，适用于更大电流放电，如启动汽车摩托车。
伏特1799年，用银、锌夹盐水纸板构成原电池，多个串联成电堆。后用铜、锌加硫酸。舌头上不
同金属，导线连接，有麻感。 5号NiH 电池，2300mAh ，230mA 充16小时至1.38V ；以460mA 放电至1.0V ，t=5h ，以230mA 放电，t=10h 。5号碱性电池1.63V ，187m Ω; 5号NiH1.38V ，41m Ω;Li 电池,1020mAh,4.1V,41 m Ω;1号干电池1.5V.0.5Ω, 1号旧干电池1.0V.100Ω;汽车铅酸蓄电池,6V,1.8 m Ω.。电池能提供的最大电流：全电路欧姆定律令R=0，I=E/r 。数字万用表20A 档，表笔很快碰一下电池正负极，看读数大小。 问题：8个干电池12V ，能代替12V 的蓄电池来起动汽车吗？
高内阻的电源短路电流不大。
电功率和电能：P =UI = I 2R ，W 、 KW 、 W = I 2
Rt ,。单位焦耳、千瓦时、KWh ，原称“度”，非标准单位。
电能计量用电能表，俗称电度表。有容量限制，电流安培数。一个用电故事：一个月用电超电能表量程，从00000重新开始计量，有可能吗？
功（能量）与功率，电功（电能）与电功率的区别。三峡水电装机容量1820万KW ，有人说，年发电量才1820万度，反对建设三峡工程！打手机致加油站爆炸说：手机会产生“射频火花”，只要射频火花持续一微秒以上，能量大于6毫瓦，就可能引燃甲烷与空气的混合气体。错误1：6毫瓦是功率，而非能量，能量单位为焦耳（J ）=瓦特秒（W*S ）。错误2：这里所谓射频火花的能量=6毫瓦X1微秒=6X10-6mJ 远小于0．2—0．3mJ 。
3 关
1 热风
2 冷风
四．电路的状态
1． 有载，通路状态 负载与电源接通，用电设备工作的状态。
2． 电源短路、局部短路。电源短路电流很大，家用电路现常用自动空气断路器（空气开关）来保护。家电里用熔断器（保险丝）。烧保险丝有多种原因，如：电路存在短路，电流过大，保险丝烧得一丝不剩，更换后仍烧；电路正常，保险丝老化，自然损坏，保险丝烧断，一丝尚存，更换后恢复正常。
保险丝更换不当，随意加大容量，1A ，2A ，5A ……，最后保险丝不烧，电路板烧毁，故障扩大。有时保险丝质量低劣，换后又烧。
熔丝特性。熔（保险）丝的额定电流I N ，熔断电流（2倍I N ），最多2分钟熔断，1倍多I N 的熔断时间？见表。
延时型熔丝。彩电开机瞬间大电流，运行小电流。
保险丝成分为铅锡合金，能否用铜丝代？有条件可以代，应急修理常用。
保险丝正常工作电流：在25℃条件下运行，熔丝的电流额定值通常要减少25%以避免干扰熔断。例如，一个电流额定值为10A 的熔丝通常不推荐在25℃环境温度下在大于7.5A 的电流下操作。
保险丝作用：短路保护，非过载（超负荷、过电流）保护。超35%，最长60分钟熔断。电器事故（如电机烧毁、火灾）可能已发生。
电源线短路，电器会损坏吗？U=0。
电器火灾常由电线“短路”引起，保险丝为何不熔断？空气开关为何不跳闸？保险丝选用不当，太大，导线有一定电阻，短路电流不足以立即烧断保险丝。
有一报道：“据失火这家四岁女儿说，当时，她的妈妈上厕所去了，只有她和两个月大的弟弟在家。突然家里的电灯‘啪’的一声，就爆炸了，紧跟着电线就开始着火。被吓傻的她立即跑到不远的奶奶家。”
媒体报道电气事故使用“短路”一词，常有误。短路会引起电压升高损坏电器吗？一报道说“用户超负荷用电产生短路，导致电压异常，电器老被烧坏”。短路会使空气开关跳闸，断开电源。超负荷用电（过载），电压只会降低，电器怎么会烧坏？报道还说“日光灯一闪一闪的”，这是电
压低的现象。短路不是超负荷用电引起的。 全电路欧姆定律：U=E-Ir 。超负荷用电，I 增，U 降。 为什么电灯接得越多，电灯越暗？特务发报，邻居的电灯闪烁，暴露。 局部短路。家电中元器件击穿造成短路。原因有：（1）元器件老
化，质量低劣不符规定要求的；（2）电路故障引起元器件击穿，更换
后故障仍在。易击穿的元器件有二三极管、电容器、集成电路，但不要轻易怀疑集成电路，换起来麻烦。电源保险丝不一定熔断。
3． 电源开（断）路，局部开路。
电源开（断）路，如保险丝熔断，电器端电压为零，不工作（不工作不等于损坏）。 家电上常见局部开路。一是元器件内部开路。在高压或大电流状态下工作的电阻易变质，阻值变大，甚至开路，外表发黑。也有外表完好看不出的。二是电路板虚焊。焊锡太少，强度不够，热胀冷缩引起。似通非通，敲一敲，拍一拍，又正常了，没规律。查起来很难，一把烙铁修电视机，看似简单其实难，外行人以为一举手之劳。根据经验判断可能的故障范围，
把此范围内的焊点全部重焊一遍。也可能是电路板铜箔开裂。
接触点接触不良，接触电阻变大，如大功率电源插座，易发热烧焦（Q=I2RT，R为接触电阻），乃至引起火灾。对万能插座有规定。
4．额定值
家用电器铭牌上标明的使用电压、频率、功率等指标即额定值。额定值是使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值，是综合考虑了安全、可靠、使用寿命、制造成本等因素制定的。
额定值定得过低，成本高，浪费；过高，不可靠，安全隐患，伪劣产品常这样做。
满载：实际电压、电流、功率等于额定值，正常使用；汽车载重比方。
过（超）载：实际电压、电流、功率大等额定值，寿命大大缩短；
轻载：实际电压、电流、功率小等额定值，寿命可延长。
讲一下节电问题，还有所谓“节电器”。何为“节电”？在相同的效果下，采用节能电器，少耗电，如同亮度的节能灯耗电为白炽灯的1/5。所谓“节电器”据说会使电度表走得慢。40W，220V灯，通电25小时消耗1KWh（度）电能；并上一个节电器，电压、时间不变，会变成0.8KWh？还有0.2KWh到哪去了？人为使电表走慢，不用说做得到做不到，真的做到了，是节电还是偷电？
降低电器的使用电压能否节电？有一个白炽灯的例子。220V60W的白炽灯接到110V电源上，功率为几W？能否节电？所谓灯泡节电，是在相同的发光亮度下，耗电较少，才叫节电（能）。220V60W的白炽灯接到110V上，理论计算其功率为15W。这是中学物理的老题目，其实是错误的。由于灯丝电阻是非线性的。电压高，功率大，温度高，电阻大；反之电阻小。60W灯在110V下的电阻要比220V下的电阻小，故功率应大于15W，实际测量大约为18~20W。测试表明，降压使用的220V60W灯比220V15W灯要暗，不节电。但寿命可延长，节省灯泡消耗，对彻夜长明灯有利。据说美国有一盏白炽灯已连续亮了96年，估计是在低压下点亮的。在美国得克萨斯州古老的沃尔夫斯堡歌剧院，一只于1908年9月21日点亮得普通灯泡，直到2004年9月21日才被请下了灯座，人们举行集会庆祝这只长寿的灯泡，该地区也因为这只灯泡而远近闻名。
五、电与磁
1．电与磁不可分
有电路，又有磁路。变压器、电感器，电动机中有电路又有磁路。通过磁来传递能量。电能→电能：变压器，电→磁→电；电能→机械能：电动机，电→磁→机械。
磁场与电场有相似之处，电力线，磁力线，磁力线从N→S（磁力内部是S→N），有单极性电荷（+、-）但无单N、S磁体。
磁路，磁力线在铁心中形成闭合的路径。铁心由磁性材料制成，能集中磁力线。
磁阻（类比电阻）：磁性材料能集中磁力线，磁阻小；非磁性材料，不集中磁力线，磁阻很大。类比导体和绝缘体。
磁性材料：铁族元素及其合金、氧化物，可被磁铁吸引；非磁性材料：非金属、塑料、木材、铜、铝等，不被磁铁吸引。
电与磁、磁场、电磁场、电磁波电磁辐射，概念常被滥用，用来任意解释游戏现象。有报道说，一男子“身如磁铁，可吸引任何东西”，此话正确否？“怪坡”有可能是磁铁矿山吗？池塘水流旋转，小朋友认为是磁场作用，拿指南针测试。所谓“特异功能”也常用电磁场解释。
2、电磁关系的发现
19世纪初，科学家大都相信电与磁毫不相干，没有什么关系。1820年，丹麦的奥斯特，发现通电导线周围产生磁场，小磁针偏转，用右手定则判断。“电生磁”现象。
长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，特别是吉尔伯特对磁现象与电现象进行深入分析对比后断言电与磁是两种截然不同的现象，没有什么一致性。之后，许多科学家都认为电与磁没有什么联系，
连库仑也曾断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互作用或转化。但是电与磁是否有一定的联系的疑问一直萦绕在一些有志探索的科学家的心头。)
1820年春，奥斯特安排了一个实验，让电流通过一很细的铂丝，把一个带玻璃罩的指南针放在铂丝下面，实验没有取得明显的效果。1820年4月的一天晚上，奥斯特在讲课中突然出现了一个想法，讲课快结束时，他说：让我把导线与磁针平行放置来试试看。当他接通电源时，他发现小磁针微微动了一下
英国法拉第贡献很大。法拉第是书籍装订工出身，文化不高。自荐到戴维（院士）手下当助手，1812年当助手（21岁），1824年当选皇家科学院院士，但戴维反对他当选。电工技术初创时期，理论尚少，（欧姆定律是1826年发表的），是实验性科学，是实验家的天地。后来还有一个报童出身的爱迪生。
安培发现磁场对通电导体有作用力。左手定则。
英?华拉斯顿，想到让电成为动力，即电动机，不成功，不久后放弃。
法拉第不放弃，1821年9月3日,第一台电动机诞生。反过来，“磁生电”行否？
电能原由化学电池产生，意大利的伏打发明电池，称伏打电池，因成本等问题不可能广泛用作动力。 法拉第1821-1831实验十余年。传说一次他生气地把线圈扔进线圈里，检流计居然动了，磁铁抽出，又动了一次。是真的吗？
电磁感应现象被发现了！是偶然的吗？
当时无专业电流表。法拉第的检流计是利用
“电生磁”原理，在导线上方置一个磁针，灵敏度很低。
法拉第第一次实验是一个变化的电流产生另一个变化的电流。后又继续，共做了五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动的磁场、运动的恒定电流、在磁场中运动的导体。最后在1851年总结出电磁感应定律。
瑞士科学家科拉顿也在做，未成功。据说是线圈、磁铁在一个房间，检流计放在另一房间。法拉第实验时磁针离线圈较远，等接通开关再转眼去看磁针，很长时间也没有发现磁针的摆动。
导体与磁场有相对运动，线圈中磁力有变化才产生感应电动势和感应电流——这就是发电机原理。准确的说是“动磁生电”，静止状态不生电。
法拉第定律——判断电磁感应的大小：
E t
φ?=? 磁力线（磁通）的变化率越大，感应电动式E 越大,磁铁插入拔出越快，E 越大；若磁铁不动，磁通再大也不产生感应电动势。
美国人约瑟夫·亨利发现自感现象。据说他比法拉第早一年发现电磁感应现象，但未发表。焦耳楞次定律——解决感应电动的势方向问题：
电磁感应产生的电流也会产生磁场（右手定则），其方向是要阻碍外界磁场的变化。外磁场增大时阻碍其增大，减小时阻碍其减小。磁铁插入拔出时电流方向不同。
线圈有对抗变化磁场的作用，称为自感现象。自感系数L 单位—亨利。
线圈加变化电压u L →变化电流i L →变化磁场→感应电流→感应电流的磁场阻碍线圈电流的变化，故i L 的变化滞后于u L 的变化；而电阻的电压、电流的变化是同步的。
自感系数L 即线圈电感量的大小。自感系数L 越大，电流的变化率越大，感应电动式E 法拉第第一次
实验
越大。i E L t
?=? 电容器，当外加电压变化时，其充（放）电电流变化超前于电压。
六．直流电和交流电
直流电是大小方向都不随时间而变的电流。重点讲交流电。供电系统为正弦交流电，简称交流电。
1． 交流电的三要素
交流电的表达式 sin()m u U t ??=+
（1） 频率、周期 1f T =；其中 T —周期（S ），f —频率（Hz 、KHz 、MHz ） ω=2πf —角频率，弧度/S ，正弦每变化一次2π
工频 50-60HZ 音频 20HZ-20KHZ ，人耳对高低音不敏感，对1～4KHZ 的频率最敏感。儿童比成人对高音更敏感， 高音频的手机铃声小孩听得到，老师听不到。60Hz 与英制12进有关，50Hz 与公制10进有关。日本关东地区用50Hz ，引进德国设备；关西地区用60Hz ，引进美国设备，还有两小块50/60混合区，至今未能统一。交流电动机的转速与频率有关，频率越高转速越快，反之越慢。
低频（LF ） 30-300KHZ
中频（MF ） 300-3000KHZ
高频(HF) 3-30MHZ
基高频(VHF) 30-300MHZ
特高频（UHF ） 300-3000MHZ
（2） 幅值、有效值
幅值即最大值、峰值。上式中的U m ，一个周期内两次最大。有效值是以电流热效应衡量交流电做功能力。与直流电进行对比，以U 表示。交流电通过一电阻在一定时间内产生的热量与一直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等，则此交流电的有效值等于直流电的数值。各国市电电压有220V 左右：200、220、230、240；110V 左右：100、110、120、127、130。
对正弦交流电，U 、U m 关系为U m = 1.41U ，非正弦交流电无此关系。日常市电U =220V ，Um ≈310V .交流电中元器件的耐压应按U m 来选择，如电风扇的启动电容，耐压250VAC 可以，250VDC 则不可。
（3） 初相位
计时起点选择不同， 相位角也不同。
两个同频率正弦交流信号比较其相位有：超前、
滞后、同向、反相等关系。人耳对频率敏感；
眼对相位敏感，电视信号中有复杂的相位关系。
2． 交流电路中的电感和电容
电感加交流电压u L ,产生同频率的交流电流i L ,但i L 的变化滞后于u L 。 电感对交流电有阻碍作用，称为感抗XL ，其大小为XL =2πfL ，单位欧姆，f 是电流的频率，L 为电感系数。直流时f =0，XL =0，电感对直流电无阻碍作用，但实际电感器是导线绕的，还有导线的电阻。所以在直流电路中，电感看成短路，但当电感接通或断开直流，电感有作用，会产生感应电动势。
电容加交流电压u C ，产生同频率交流电流i c ，但i c 的变化超前于u C 。电容对交流电)
sin(ψt ωI i +=
有阻碍作用，称为容抗XC ，其大小为X C = 1/2πfC ，单位欧姆。在直流电路中f =0，XC →∞，相当于开路。但当电容接通或断开直流电时，有充放电作用，电路中有电流，此电流并不“通过”电容（电容两极板之间是绝缘的，电子是通不过的），称为位移电
流。用指针式万用电欧姆档测试电容（电容量较大，在1μF 以上较明
显），可见指针摆一下又回∞位，反接表笔，又见指针摆一下，角度更
大，再回∞位。即电容充放电现象。
XL 与XC 总称电抗。R 、L 、C 串联， 总称阻抗Z ，其大小为 22)(C L X X R Z -+=（欧姆） 不等于R + X L+ X C 。在直流电路中串联总电压=各部分电压之和。在交流
电路中串联总电压≠ 各部分电压之和。U ≠UR+UL+Uc 。部分电压有可
能>>总电压。可能有U L （或U c ）?U 。由此可见，交流电路的分析计算比直流电路复杂得多。并联电路中总电流可能不等于各分支电流之和，可能小得多。
谐振现象。力学有共振现象，电学有谐振现象。共振是当系统固有频率等于外力频率时产生的，其振幅达到最大。谐振是电路固有频率与电源频率一致时产生的，其电流达到最大。就R 、L 、C
串联电路而言，当电源频率12f π=即电路的固有频率时，产生谐振。这时Z 最小，电流最大，UL= Uc ?U ，可达到电源电压的几十～几百倍。无线电技术中作用于调谐，收音机中选择电台。马可尼（意大利）在一百年前发明了调谐技术，提高了无线电接收的性能。如收音机收到三个电台信号，频率为f 1、f 2、f 3。现调节C
（可变电容器）使谐振频率112f f π==，即突出了f 1的信号强度，抑制了f 2、f 3，于是就收到f 1台，提高选择性和灵敏性。
交流电的功率
直流 P=UI=I 2R
交流 220V40W 电感镇流日光灯，电流I=0.36A ，P ≠UI ，P=UICOS φ，φ为u ，I 的相位差，含电感器、电容器的交流电路，u 、I 间有相位差φ，COS φ称为功率因数， COS φ≤1。 此处COS φ=0.5，P 为有功功率，电度表计量有功功率W=PT 。L 、C 为储能元件，理论上不耗能，电度表计量不出。
有关“节电器”“节电”的解释。所谓的“节电器”就是电容器。
功率因数低有何害处。P=UICOS φ，当P 一定，COS φ↓，I ↑，线路损失⊿U=Ir 也↑。 40W 白炽灯电流0.18A ，40W 日光灯电流0.36A 。为什么？COS φ=0.5。
商家现场演示，在没接节电器之前，电流表显示两盏日光灯的电
流是0.5安，接上“节电器”后，电流表显示电流只有0.25安了，
说：“因为P=UI ，节电50%”，果真如此？并上电容器，提高功率
因数，P=UICOS φ，COS φ↑，I ↓，但日光灯电流I 1不变，P 不变，
如果接的是电能表，电能表不可能转慢。如果电流表接在日光灯
这边，读数仍为0.5安，不可能变小。作用也有一点，减少线路损失⊿U=Ir ，但有限。如果日光灯换成白
炽灯或热水器一类电阻性负载，则I 反而增大，就露馅了。
一种是将单相无功电能表的铭牌更换成有功电能表的铭牌，“节电器”只是一个电容对无功电表做出无功补偿，使电能表慢转，对居民家中所使用的有功电能表一点作用没有。另一种则是在电能表接线上动了手脚，未接“节电器”时电能表计量的是灯泡并接一个电阻（该电阻隐蔽看不见），当插上“节电器”后暗藏的开关断开这个电阻，电能表当然会转慢。已经是欺诈行为了。
I 1 I
R L C
电能表有电压线圈（1、3）和电流线圈（1、2），取电压电流值进行测量计量。偷电者在1、2之间接一条导线，分去一部分电流，流入表内的电流减少，计量就减少。70年代流行的“节能灯”—变压器带3W 小灯泡，小于电度表启动电流，不走。
1949年，北京公安局发现特务计兆祥家用电量比常人家多几倍，判断他在使用电台。
关于“节电”。（1）不省电不省钱；（2）不省电省钱？违法才可能，电能表做手脚。另类思维，买即将淘汰的低价处理的能耗等级低的产品，省下的钱补贴电费，也许合算；（3）省电不省钱，省电产品售价高，比一般的贵好多，要很久才能把钱省回来，如产品有质量问题，花维修费，或在此之前报废，就不划算了；
（4）省电又省钱，理想状态，不易做到。质次价低的所谓节能产品如廉价“节能灯”，其实是不省电又不省钱。所谓节电节能，即相同输入下输出越大，或相同输出下输入越小，效率高。
三相交流电
三火线，一零线，火线间电压叫线电压，380V ；火~零间电压为相电压，220V 。零线接地，与大地等电位，不带电，火线带电。站在地上碰火线会触电。工厂用三相电，大功率电器用三相。家用单相，一火线，一零线。不同楼层接不同相，总体也是三相，尽量分配均匀，但不可能做到对称。
零线（干线）中断，引起相电压（原为220V ）失衡，有的升高，有的降低，造成事故，但不影响线电压（380V ）。有报道，“小偷盗割电线烧坏居民众多家电”，说“导致整栋楼的线路电压升高，多数居民家的电器被毁”，必定还有另一楼电压过低。“架设在楼外的4根电线中的2根零线被人剪去了”，“2”根肯定有误。
停电检修后电压上升，误接两火线，时有发生，造成用电器大面积损坏。若系供电失误，造成电器损坏，供电局应赔偿。一报道说“抢修人员说，零线断了，供电线路形成回路，电压就会瞬间从２２０伏升至３８０伏。”不确。 零线断了，除非有一相短路，另二相才会升至３８０伏。“突然来电时电灯很亮，然后在很短的时间内就发生了爆炸，结果灯泡的碎片飞得到处都是。”
中性线（零线）干线断实例：U 相原接100W 白炽灯，U=276V ；V 相200W ，U=228V ；W 相300W ，U=168V 。V 近似不变，U 升高，W 降低。
供电电压升高主要因为：（1）误接两火线，有这方面的报道；（2）零线（干线）中断。（3）其他偶然原因，雷击瞬间，10千伏高压线搭上220伏民用电线。
3．为什么要使用正弦交流电
隐藏部分
（1）容易升降电压
远距离输电要用高电压、小电流、降低线路损耗，交流易升压，直流不易。有时要用低压也方便。
（2）变化平滑不会引起过电压
正弦函数的导数值最大为1，导数就是变化率。变化的电流加到电感上会产生感应电压，
大小为
L di
U L dt
，若L很大，则U L很大。如这样一个波形的电流：在电流直上直下变化的瞬变化率极大，U L也极大，会产生危害（但也可用于产生高压）。
缺点：危险性较高。50/60Hz 交流电触电死亡率最高。爱迪生反对使用交流电的主要根据。
4、历史上的电流大战
发明白炽灯的爱迪生反对使用交流电。爱迪生不仅是个发明家，还是企业（资本）家，他创立了通用电气公司。发明白炽灯，还建造了从发电到输电、供电、配电一整套系统，但都是直流的。直流输电，距离受到限制，远距离线损增大。当时另一位发明家兼企业家乔治?威斯汀豪斯，设立交流供电系统，成本低于直流，利润高、客户多；爱迪生已损巨资，利益受损，二人爆发了一场“电流大战”。爱迪生利用人们对交流电的恐惧，当场演示交流电电死小动物，发明电椅，处决死刑犯，使用威斯汀豪斯公司的交流发电机。出版《当心!》一书来攻击对方。后来还是失败，退出通用公司的经营。这是他一生中的最大错误，一是科学上错了，二是竞争手段错了。
著名电学家特斯拉帮助威斯汀豪斯取得成功。
电工学简明教程第二版（秦曾煌 主编 ） 习题 A 选择题 2.1.1 （2） 2.2.1 （2） 2.2.2 （1 ） 2.3.1 （1） 2.3.2 （3） 2.4.1 （2） 2.4.2 （3） 2.4.3 （2） 2.4.4 （1） 2.5.1 （2）（4） 2.5.2 （1） 2.7.1 （1） 2.8.1 （3） 2.8.2 （2） 2.8.3 （3） 2.8.4 （3） B 基本题 2.2.3 U=220V,I 1=10A , I 2=5√2A U=220√2sin (wt )V U =220<00V i 1=10√2sin (wt +900)A i 1=10<900A i 2=10sin (wt ?450)A i 1=5√2
i ′=(4?j3)A =5e j (?36.90 ) i ′=5√2sin (wt ?36.90)A 2.4.5 (1)220V 交流电压 { S 打开 I =0A U R =U L =0V U C =220V S 闭合 U R =220V I = 220V 10Ω =22A U L =0V U C =0V } (2)U=220√2sin (314t )v { S 打开 { U R =wLI =10?22=220V U C =1 wc I =220V Z =R +j (wL ?1wc =10+j (10?1314? 1003140)=10 Ω I =U Z =220 10 =22 } S 闭合 {I =U |U |= 22010√2 = 11√2A U R =RI =110√2V U L =wLI =110 √2V U C =0V Z =R +jwL =10+j ?314?1 31.4 =10+j10 Ω } } 2.4.6 √R 2+(wL )2=U I √16002+(314L )2= 380I30?10?3 L=40(H) 2.4.7 { √R 2 +(wL ) 2 =2228.2 => 62+(314L )2=121 2 =>L =15.8(LL ) R =U I = 120 20I =6( Ω) } 2.4.8 I= U √R 2 +(2πfL )2 = 380 √2002 +(314?43.3) =27.7(mA) λ=cos φ1=R Z = 200013742.5 =0.146 2.4.9 W=2πf =314rad /s wL=314*1.65=518.1 I=U |Z |= √(28+20)2 +581.1 =0.367(A) U 灯管=R1?I =103V U 镇=√202+(518.1)2?0.367=190V U 灯管+U 镇=203》220 j2∏fL
， 12 习题 1-1 在图1-37所示的两个电路中，已知V sin 30i t u ω=，二极管的正向压降可忽略不计，试画出输出电压u o 的波形。 图1-37 题1-1图 解：根据题意知：当二极管加正偏电压时，可近似视为短路；加反偏电压时，可近似开路。即用二极管的理想模型分析问题，所以有： (a) 输出电压u o 的表达式： u o = u i =30sin ωt (V) u i ≥0 ] u o =0 u i < 0 电压传输曲线见图（a ），u o 、 u i 的波形见图（b ）。 (b) 输出电压u o 的表达式： u o =0 u i ≥0 u o = u i =30sin ωt (V) u i < 0 电压传输曲线见图（c ），u o 、 u i 的波形见图（d ）。 (a) (c) ~ (b) (d) 1-2 在图1-38所示电路中，V sin 30,V 10t e E ω==，试用波形图表示二极管上电压u D 。
图1-38 题1-2图 解假设拿掉二极管则二极管所在处的开路电压为V D V t10 sin 30+ =ω < 接入二极管后当开路电压大于零时二极管导通，二极管相当与短路线，二极管两端电压为0，开路电压小于零时，二极管相当与开路，二极管两端电压为开路电压 1-3计算图1-39所示电路中流过二极管的电流I D，设二极管导通时的正向压降U D=。 - + V 5V 5 3k 2k D U D I + - - + ΩΩ a 图题1-3图 ? 解：先拿掉二极管假设电路开路如下图所示 V 1 10 5 2 5= ? - = U 所以加上二极管后二极管处于导通状态，原电路等效为：
第二章 正弦交流电路 2.1 基本要求 (1) 深入理解正弦量的特征，特别是有效值、初相位和相位差。 (2) 掌握正弦量的各种表示方法及相互关系。 (3) 掌握正弦交流电路的电压电流关系及复数形式。 (4) 掌握三种单一参数（R ，L ，C ）的电压、电流及功率关系。 (5) 能够分析计算一般的单相交流电路，熟练运用相量图和复数法。 (6) 深刻认识提高功率因数的重要性。 (7) 了解交流电路的频率特性和谐振电路。 2.2 基本内容 2.2.1 基本概念 1. 正弦量的三要素 (1) 幅值（U m ，E m ，I m ）、瞬时值（u, e, i ）、有效值（U ，E ，I ）。 注：有效值与幅值的关系为：有效值2 幅值= 。 (2) 频率（f ）、角频率（ω）、周期（T ）。 注：三者的关系是 T f π πω22= =。 (3) 相位（?ω+t ）、初相角（?）、相位差（21??-）。 注：相位差是同频率正弦量的相位之差。 2. 正弦量的表示方法 (1) 函数式表示法： 。 )sin();sin();sin(i m e m u m t I i t E e t U u ?ω?ω?ω-=+=+= (2) 波形表示法：例如u 的波形如图2-1-1(a)所示。 (3) 相量（图）表示法： 使相量的长度等于正弦量的幅值（或有效值）； 使相量和横轴正方向的夹角等于正弦量的初相角； 使相量旋转的角速度等于正弦量的角速度。 注： U &U
例 。 )60sin(24, )30sin(2621V t u V t u o o +=+=ωω 求?2 1=+u u 解：因为同频率同性质的正弦量相加后仍为正弦量，故 )sin(221?ω+==+t U u u u , 只要求出U 及?问题就解决了。 解1：相量图法求解如下：具体步骤为三步法（如图2-1-2所示）： 第一步：画出正弦量u 1 、u 2 的相量1 2 U U &&、（U 1=6，U 2 =4）。 第二步：在相量图上进行相量的加法，得到一个新相量U &。 利用?ABC 求出AC 的长度为9.68，即新相量U &的长度。 利用?ABC 求出α的数值为11.9o ，则3041.9?α=+=o o 。 第三步：把新相量U &还原为正弦量u ： U &→ u=9.6841.9)()t V ω+o 以上三步总结如下： 443 4421? ? ? =+↑↓↓=+U U U u u u 2121 30 60 B C 1 U 2 U 0 图2-1-2 (4) 相量式（复数）表示法： 使复数的模等于正弦量的幅值（或有效值）； 使复数的复角等于正弦量的初相角。 注：① 实际表示时多用有效值。 ② 复数运算时，加减常用复数的代数型，乘除常用复数的极坐标型。 ③ 利用复数，可以求解同频率正弦量之间的有关加减乘除．．．．问题。 解2： 复数法求解如下：具体步骤为三步法： 第一步：正弦量表示为复数（极坐标形式）： 32.53061 1j U u +=∠=→ο& 47.326042 2 j U u +=∠=→ο& 第二步：复数运算，产生一个新复数U &。
第2章习题答案 2.1.1 选择题 （1）在图2-73所示电路中，发出功率的元件是__Ａ___。 （Ａ）仅是5Ｖ的电源（Ｂ）仅是2Ｖ的电源 （Ｃ）仅是电流源（Ｄ）电压源和电流源都发出功率 （Ｅ）条件不足 图2-73题2.1.1（1）图图2-74题2.1.1（2）图 （2）在图2-74所示电路中，当增大时，恒流源两端的电压Ｕ__B___。 （A）不变（B）升高（C）降低 （3）在图2-75所示电路中，当开关S闭合后，P点的电位__B___。 （A）不变（B）升高（C）为零 （4）在图2-76所示电路中，对负载电阻R而言，点画线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是__C___。 （A）理想电压源（B）理想电流源（C）不能确定 图2-75题2.1.1（3）图图2-76题2.1.1（4）图 (5) 实验测的某有源二端线性网络的开路电压为10V，当外接3Ω的电阻时，其端电压为6V，则该网络的戴维南等效电压的参数为(C)。 (a)U S=6V，R0=3Ω (b)U S=8V，R0=3Ω (c)U S=10V，R0=2Ω (6) 实验测得某有源二端线性网络的开路电压为6V，短路电流为3A。当外接电阻为4Ω时，流过该电阻的电流I为( A )。 (a)1A (b)2A (c)3A
(7) 在图2-77所示电路中，已知U S1=4V，U S2=4V，当U S2单独作用时，电阻R中的电流为1MA，那么当U S1单独作用时，电压U AB是（A） （A）1V （B）3V （C）-3V 图2-77题2.1.1（7）图 （8）一个具有几个结点，b条支路的电路，其独立的KVL方程为（B） a)（n-1）个 b)（b-n+1）个 （9）一个具有几个结点，b条支路的电路，要确定全部支路电流，最少要测量（B） a)（n-1）次 b)（b-n+1）次 （10）一个具有n个结点，b条支路的电路，要确定全部支路电压，最少要测量（A） a)（n-1）次 b)（b-n+1）次 （11）电阻并联时，电阻值越大的电阻：（A） a)消耗功率越小； b)消耗功率越大。 （12）两个电阻并联时，电阻值，越小的电阻（B） a)该支路分得的电流愈小； b)该支路分得的电流愈大。 （13）电路如图2-78所示，ab端的等效电阻R ab=（B） a)2.4 b)2 （14）电路如图2-79所示，已知U AB=6V，已知R1与R2消耗功率之比为1：2，则电阻R1，R2分别为（A） a)2 ，4 b)4 ，8 图2-78题2.1.1（13）图图2-79题2.1.1（14）图
2-1. 列出以下节点的电流方程式，并求出x I 。 解：(a) 由KCL 得： 1234()()()0x I I I I I +-+-+-+= ∴2341x I I I I I =++-; (b) 由KCL 得： 39(5)()0x I ++-+-= ∴7x I A = (c) 由KCL 之推广得: 69()0x I ++-= ∴15x I A = (d) 由KCL 得： 1(2)(3)40x I +-++-+= ∴0x I = 2-2. 列出以下回路的电压方程式，并标出回路循环方向，求出U 。 解：(a) 回路循环方向与I 方向相同，由KVL 得： U+(2S U -)+I R ?=0 ∴U = 2S U -I R ? (b) 回路循环方向与3I 、4I 方向相同，由KVL 得： 44I R ?+33I R ?+(U -)=0 ∴U = 44I R ?+33I R ? (c) 回路循环方向为逆时针方向，由KVL 得： U+(9-)+7=0 ∴U = 2V (d) 设回路电流大小为I ，方向为逆时针方向，由KVL 得： 2S U +I ?4+I ?6+(1S U -)+I ?3+I ?7=0 ∴I = 0.3A 因此，U=2S U +I ?4 = 2-3. 求出下列电路中的电流I 。 解：(a) 由KCL ，流过2Ω电阻的电流大小为(9+I)，对2Ω电阻与10V 电压源构成的回路， 由KVL ，得：(9)I +?2+(10-) =0, 因此，I ＝－4A ； (b) (2)I -?3+6＝0； ∴I = 4A; (c) 流过3Ω电阻的电流 1I ＝93÷＝3A 流过6Ω电阻的电流 2I ＝(6+9) ÷6＝2.5 A (d) 由KCL ，I + 3-3＝0 ∴I =0;
2.4.5 有一由RLC 元件串联的交流电路，已知Ω=10R ，H L 4.311= ，F C μ3140 106 =。在电容元件的两端并联一短路开关S 。1）当电源电压为220V 的直流电压时，试分别计算在短路开关闭合和断开两种情况下电路中的电流I 及各元件上的电压R U ，L U ，C U ；2）当电源电压为正弦电压t u 314sin 2220=时，试分别计算在上述两种情况下电流及各电压的有效值 解：1）电源电压为直流时 短路开关闭合时，电容被短路，0=C U ， 由于输入为直流，感抗0==L X L ω，0=L U V U R 220=，22A == R U I R 短路开关断开时，电容接入电路，∞=C X ，电路断开0A =I ，0==L R U U ， 220V =C U ， 2）电源电压为正弦电压t u 314sin 2220=，可知314=ω 开关闭合时，电容被短路，0=C U 感抗Ω== 10L X L ω，A 2112 2 =+= L X R U I V I U L L 2110X == V I U R R 2110X == 开关断开时，电容接入电路容抗Ω== 101 C X C ω，感抗Ω==10L X L ω 22A ) (2 2 =-+= C L X X R U I V I U L L 220X == V I U R R 2110X == V I U C C 2110X == 本题要点：电阻电容电感性质，电容隔直通交，电感阻交通直；相量计算
2.4.10 无源二端网络输入端的电压和电流为V t u ）20314（sin 2220 +=， A t i ）33-314（sin 24.4 =，试求此二端网络由两个元件串联的等效电路和元件的 参数值，并求二端网络的功率因数以及输入的有功功率和无功功率 解：由电压和电流相位关系可知，电压超前电流，为感性电路 Ω=== 504 .4220I U Z 电压和电流相位差 53)(-33-20==? 6.053cos = Ω===3053cos 50cos ?Z R Ω===4053sin 50sin ?Z X L 有功功率W UI P 8.5806.0*4.4*220cos ===? 无功功率ar 4 .7748.0*4.4*220sin V UI Q ===? 本 题 要 点 ： i u C L C L I U Z R X X X X j R Z ???∠∠=∠=-∠-+=+=arctan )(R )X -(X 22C L 阻抗三角形，电压三角形，功率三角形
2.1.1 选择题 （1）在图2-73所示电路中，发出功率的元件是__Ａ___。 （Ａ）仅是5Ｖ的电源（Ｂ）仅是2Ｖ的电源 （Ｃ）仅是电流源（Ｄ）电压源和电流源都发出功率 （Ｅ）条件不足 图2-73题2.1.1（1）图图2-74题2.1.1（2）图 （2）在图2-74所示电路中，当增大时，恒流源两端的电压Ｕ__B___。 （A）不变（B）升高（C）降低 （3）在图2-75所示电路中，当开关S闭合后，P点的电位__B___。 （A）不变（B）升高（C）为零 （4）在图2-76所示电路中，对负载电阻R而言，点画线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是__C___。 （A）理想电压源（B）理想电流源（C）不能确定 图2-75题2.1.1（3）图图2-76题2.1.1（4）图 (5) 实验测的某有源二端线性网络的开路电压为10V，当外接3Ω的电阻时，其端电压为6V，则该网络的戴维南等效电压的参数为(C)。 (a)U S=6V，R0=3Ω (b)U S=8V，R0=3Ω (c)U S=10V，R0=2Ω (6) 实验测得某有源二端线性网络的开路电压为6V，短路电流为3A。当外接电阻为4Ω时，流过该电阻的电流I为( A )。 (a)1A (b)2A (c)3A (7) 在图2-77所示电路中，已知U S1=4V，U S2=4V，当U S2单独作用时，电阻R中的电流为1MA，那么当U S1单独作用时，电压U AB是（A）
（A）1V （B）3V （C）-3V 图2-77题2.1.1（7）图 （8）一个具有几个结点，b条支路的电路，其独立的KVL方程为（B） a)（n-1）个 b)（b-n+1）个 （9）一个具有几个结点，b条支路的电路，要确定全部支路电流，最少要测量（B） a)（n-1）次 b)（b-n+1）次 （10）一个具有n个结点，b条支路的电路，要确定全部支路电压，最少要测量（A） a)（n-1）次 b)（b-n+1）次 （11）电阻并联时，电阻值越大的电阻：（A） a)消耗功率越小； b)消耗功率越大。 （12）两个电阻并联时，电阻值，越小的电阻（B） a)该支路分得的电流愈小； b)该支路分得的电流愈大。 （13）电路如图2-78所示，ab端的等效电阻R ab=（B） a)2.4 b)2 （14）电路如图2-79所示，已知U AB=6V，已知R1与R2消耗功率之比为1：2，则电阻R1，R2分别为（A） a)2 ，4 b)4 ，8 图2-78题2.1.1（13）图图2-79题2.1.1（14）图 2.1.2 填空题 （1）在图2-80所示电路中，甲同学选定电流的参考方向为I，乙同学选定为I′。若甲计算出I＝-3A，则乙得到的计算结果应为I′＝__3__A。电流的实际方向与_ 乙___的方向相同。 （2）由电压源供电的电路通常所说的电路负载大，就是指_浮在电阻小，吸收的电流大，消耗的功率大____。
第2章[练习与思考]答案 2.1.1 (a) 两个阻值相差很大的电阻串联，阻值小的电阻可忽略。 mA I 04.05000000 20 100050000020=≈+= (b) 两个阻值相差很大的电阻并联，阻值大的电阻可忽略。 mA I 210000 20 10100002050000 105000101000020=≈+≈+?+ = 2.1.2 由于电源电压通常不变，而电灯都是并联在电源上的，灯开得越多则相 当于并联电阻越多，总负载电阻就越小。 2.1.3 (a) Ω=++=ΩΩΩΩ6]0//()//[(3688R R R R R ab (b) Ω=+=ΩΩΩΩΩ5.3//]//()//[(7101044R R R R R R ab 2.1.4 标出电阻上电流方向如下图所示： 整理得： 由图可知：A I I I 1321===；A I 34= 2.1.5 2 1R R U I += 12111IR U R R R U =+= ； 22 12 2IR U R R R U =+=
(1) Ω=k R 302时， mA I 5.030 1020 =+= V IR U 511== ； V IR U 1522== (2) ∞→2R 时， 0=I ；01=U ； 02=U (3) Ω=k R 02时， mA I 210 20 == V IR U 2011== ； V IR U 022== 在电路通路时，电阻2R 上无电压无电流的情况是电阻2R 被短接，如下图所示： 2.1.6 (1) S 断开时： 滑动触点在a 点，V U 100= 滑动触点在b 点，V U 00= 滑动触点在c 点，V U R R R U 52 12 0=+= (2) S 闭合时： 滑动触点在a 点，V U 100= 滑动触点在b 点，V U 00= 滑动触点在c 点，V U R R R R R U L L 44.4////2120=+= 2.1.7 U R R R R R R U R R R R R U L P L L L ) //()(//////2222120+-=+=
第二章 电阻电路的分析 本章的主要任务是学习电阻电路的分析计算方法，并运用这些方法分析计算各种电阻电路中的电流、电压和功率。 本章基本要求 1． 正确理解等效电路的概念，并利用等效变换化简电路。 2． 掌握电阻串、并联等效变换、电源的等效变换。 3． 电阻电路的分压公式和分流公式的应用。 4． 运用支路电流法和结点电压法分析计算电路。 5．运用叠加定理分析计算电路。 6．熟练应用戴维宁定理分析计算电路。 7．应用戴维宁定理求解电路中负载电阻获得的最大功率。 8．学会含有受控源电路的分析计算。 9．了解非线性电阻电路的分析方法。 本章习题解析 2-1 求习题2-1所示电路的等效电阻，并求电流I 5。 3Ω 2Ω2ΩΩ4Ω 6Ω1Ω I 5 + -3V b 3Ω 2Ω 2ΩΩ 6Ω1Ω I 5 a + - 3V 解：电路可等效为题解2-1图 由题解2-1图，应用串并联等效变换得 5.1)6//)12(2//2//(3ab =++=R Ω 由分流公式3 136********=?+++?+= ab R I A 2-2 题2-2图所示的为变阻器调节分压电路。50=L R Ω，电源电压220=U V ， 题解2-1图 题2-1图
中间环节是变阻器。变阻器的规格是100Ω 3A 。今把它平分为4段，在图上用a 、b 、c 、d 、e 等点标出。试求滑动触点分别在a 、b 、c 、d 四点是，负载和变阻器所通过的电流及负载电压，并就流过变阻器的电流与其额定电流比较来说明使用时的安全问题。 + -U d a b c e L + - U L I L 解：1）a 点： 0L =U 0L =I 2.2100 220ea ea === R U I A 2) c 点：75eq =R Ω 93.275220eq ec === R U I A 47.12 1ec L ==I I A 5.73L =U V 3) d 点：55eq =R Ω 455 220eq ed === R U I A 4.2L =I A 6.1da =I A 120L =U V 4) e 点： 2.2100220ea ea === R U I A 4.450 220 L ==I A 220L =U V 2-3 试求习题2-3ab 之间的输入电阻。 2Ω 2Ω 2Ω2Ω1Ω 1Ω 1Ωa) 2Ω 1Ω2Ω3Ωb) 题2-2图 题2-3图
第二章 电路的分析方法 P39 习题二 2-1 题2-1图 题2-1等效图 解： 334424144I R R I R I R R I ?=?+??? ? ??+? ① 33341445I R E I I R R I R ?-=?? ? ???++ ② 344443363I I I I =+??? ??+，344215I I = 34815I I = ①
33444621I I I I -=?? ? ??++，345623I I -= 3410123I I -=，34506015I I -=，A 29 30 ,302933= =I I 代入 ①A 29 16, 29 3081544= ?=?I I 另外，戴维南等效图 A 29549 296I 5== 回归原图 3355I R I R E ?=?-，所以 A 29 3042954 163=? -=I 2-2答 由并联输出功率400w 所以每个R 获得功率R U P 2 ,W 1004400== )(484,2201002 Ω==R R 改串联后：W 254 22220P P 222=?===总消耗输出R U 2-3
题2-3等效图 Ω=++?=++?= 313212123121112111R R R R R R ，Ω=++?=++?=13213 223121123122R R R R R R Ω=++?=++?= 2 1 3213123121123133R R R R R R )(913910312 953125225 231ab Ω=+=+=+ ? + =R 2-4 题2-4 △-Y 变换（一）图 1Ω a 2 b c
第二章电路分析基础 2-1 电路如图所示，已知 U =24V ， U =16V ，I =1A ，R =R =8Ω， R =4Ω。试用支路电流法求各支路电流。 S1 S2 S 1 2 3 解：该题有四条支路其中一条支路是恒流源（设恒流源两端电压为 U IS ），应列四个 方程。有两个节点 ，按 KCL 定理可列一个节点方程： I 1+I 2 =I S +I 3 有三个网孔按 KVL 定理可列三个回路方程： I 1R 1 U +U = S1 IS I 2R 2 =U S2+U IS I 2R 2+I 3R 3 =U S2 U IS =I 3R 3 解之 I 1=2A I 2=1A I 3=2A U S =8V 2-2 电路如图所示。已知 I S =2A ，U S =6V ， R 1=R 2=3Ω， R 3=R 4=6Ω，用叠加原理求 a 、 b 两点之间电压 U ab 。 解：当电压源 U S 单独作用时， 题图变如右图： Uab1=1.5V 当电流源 I S 单独作用时，题图变如右图 Uab 2 =3V Uab=Uab 1+Uab 2 =4.5V 2-3 电路如图所示。已知 R =6Ω， R =12Ω， R =8Ω， R =4Ω， R =1电路中流经 R 的电流 I 1 2 3 4 5 3 解：当电压源 U S 单独作用时， 题图变如右图 I U S 12 1 ( A ) R 3 R 4 4 8 当电流源 I S 单独作用时， 题图变如右图 R 4 I 4 1( A ) I= I I 1 1 2 ( A ) I 3 R 3 R 4 4 8 2-4 在图示电路中，当 U S =24V 时， Uab=8v. 试用叠加原理求 U S =0时的 UabIs 。 解：以知 U S =24V 时， Uab=8v.
10.5 【习题】题解 10.2.5 在图10.01中，有几处错误？请改正。 解：图10.01中共有5处错误。 （1）熔断器FU与组合开关Q位置接反，应互换，否则无法在断电情况下更换熔断器。 （2）控制电路的一端1应接在主触点KM的上方（即主触点KM与熔断器FU之间），否则控制电路无法获得电源。 （3）控制电路中的自锁触点KM应并联在起动按钮SB2的两端，否则停车按钮SB1将失去停车控制作用。 （4）控制电路中缺少应串联于其中的热继电器的动断触点FR，否则将无法实现过载保护。 （5）控制电路中缺少熔断器，无法保护控制电路短路。 改正后的控制线路如题10.05所示。 图10.01 习题10.2.5的图 题解图10.05 10.3.1某机床主轴由一台笼型电动机带动，润滑油泵由另一台笼型电动机带动。今要求：（1）主轴必须在油泵开动后，才能开动；（2）主轴要求能用电器实现正反转，并能单独停车；（3）有短路、零压及裁定载保护。试绘出控制线路。 解：实现电路如题解图10.06所示。图中M1为油泵电机，M2为主轴电机。M1可由SB1直接起动，FR1用于M1过载保护，自锁触点KM1用于M1零压保护，FU用于M1短路保护。
M2只有在线圈KM1得电自锁触点KM1闭合（即M1起动）后，按SB2F或SB2R才能起动。KM2、KM3用于主轴电机M2的正反转控制、SB2用于M2单独停车，FR2用于M2的过载保护，KM2、KM3自锁触点用于M2正转或反转时的零压保护，FU用于M2适中保护。FU1、FU2用于控制电路的短路保护。 题解图10.06 10.4.3图10.03是电动葫芦（一种小型起重设备）的控制线路，试分析其工作过程。 图10.03 习题10.4.3的图
电工电子学课后习题答案 目录 电工电子学课后习题答案 (1) 第一章电路的基本概念、定律与分析方法 (2) 练习与思考 (2) 习题 (4) 第二章正弦交流电 (14) 课后习题 (14) 第三章电路的暂态分析 (29) 第四章常用半导体器件 (41) 第五章基本放大电路 (43) 第六章集成运算放大器及其应用 (46) 第七章数字集成电路及其应用 (54) 第八章Multisim简介及其应用 (65) 第九章波形的产生与变换 (65) 第十章数据采集系统 (67) 第十一章直流稳压电源 (69) 第十二章变压器与电动机 (71) 第十三章电气控制技术 (77) 第十四章电力电子技术 (80)
第一章电路的基本概念、定律与分析方法练习与思考 1.4.2（b） a 1.4.2(c) a b 1.4.3（a） b 55215 5 ab ab U V R =+?= =Ω 1.4.3 (b) a b 66642 6 ab ab U V R =+?= =Ω 1.4.3 (c)
a b R 10651040 5 ab ab U U V R =+=?+= =Ω 1.4.3 (d) a b 12 4 s s u u I= I= 9 12 :230 36 ab s ab ab KVL u u u V R I+- I= =- 6 ? =+1=3Ω 3+6 1.4.4 (2) R
2424 34311515155b b b b V V R R V V R R --I = I =-+I = I = 1234 1243:b b b b b KCL V V V V R R R R V I =I +I +I +515-6- 5- = + + 求方程中2121+9+9 ==50k 100k 9 :=150k 100k b b b b b b b V V V V R R V V KCL V V 6-6-I = I = 6-+ =b :650KI+100KI 9=0 1 100KI=15 I=A 10k 1 =650k =1V 10k KVL V -+--? 习题 1.1 （a ） 5427x A I =+-= （b ） 10.40.70.3x A I =-=- 20.30.20.20.1x A I =-++= (C) 40.230 x ?I = =0.1A 60 30.20.10.3x A I =+= 2x 10?0.3+0.2?30 I = =0.6A 1.5 10.30.60.9x A I =+= 1.2 30.010.30.31A I =+= 4 9.610.319.3A I =-=
电工学电子技术第七版下册答案 【篇一：电工学(下册)电子技术基础第7章习题解答】txt>7.1 如图所示的基本rs触发器的电路图以及rd和sd的工作波形如图7.1所示，试画出q端的输出波形。 rd sd (b) 图7.1 习题7.1 的图 解： rd sd q 7.2 同步rs触发器电路中，cp，r,s的波形如图7.2所示，试画出q端对应的波形，设触发器的初始状态为0。 q cp cp s q r (a)(b) 图7.2 习题7.2的图 解： cp s r 7.3 图7.3所示的主从结构的rs触发器各输入端的波形如图（b）所示。sd=1，试画出q、q端对应的波形，设触发器的初始状态为 cp ds r (a)(b) 图7.3 习题7.3的图 解： cp
ds r q 7.4 试分析如图所示电路的逻辑功能。 图 7. 4习题7. 4的图 解： j?qk?1qn?1?jq?kq?q 所以构成t’触发器，具有计数功能。 7. 5 设jk触发器的初始状态为0，画出输出端q在时钟脉冲作用下 的波形图。 1cp q cp 图7.5习题7. 5的图 解： jk触发器j、k端均接1时，计数。 cp q 7.6 在图7.6所示的信号激励下，画出主从型边沿jk触发器的q端 波形，设触发器的初始态为0。 cp jk (a)(b) 图7.6 习题7.6的图 解： cp j k q q cp 图7.7 习题7.7的图 解：cp为0时，保持；cp为1时，r=s=0，则保持，r=s=1时置0，当r=0，s=1时，置1，当r=1，s=0时，置0。 7.8如图所示的 d触发器的逻辑电路和波形图如图所示，试画出输出端q的波形图，设触发器的初始态为0。 cp d
第二章电路分析基础 2-1 电路如图所示，已知U S1 =24V ，U S2 =16V ，I S =1A ，R 1 =R 2 =8Ω，R 3 =4Ω。试用支路电流法求各支路电流。 解：该题有四条支路其中一条支路是恒流源（设恒流源两端电压为U IS ），应列四个 方程。有两个节点 ，按KCL 定理可列一个节点方程： I 1+I 2 =I S +I 3 有三个网孔按KVL 定理可列三个回路方程： I 1R 1 =U S1+U IS I 2R 2 =U S2+U IS I 2R 2+I 3R 3 =U S2 U IS =I 3R 3 解之 I 1=2A I 2=1A I 3=2A U S =8V 2-2 电路如图所示。已知I S =2A ，U S =6V ，R 1=R 2=3Ω，R 3=R 4=6Ω，用叠加原理求a 、b 两点之间电压U ab 。 解：当电压源U S 单独作用时， 题图变如右图： Uab1= 当电流源I S 单独作用时，题图变如右图Uab 2=3V Uab=Uab 1+Uab 2= 2-3 电路如图所示。已知R 1 =6Ω，R 2 =12Ω，R 3 =8Ω，R 4 =4Ω，R 5 =1电路中流经R 3 的电流I 当电流源I S 单独作用时， 题图变如右图) (138 44434A I R R R I =?+=+= '')(211A I I =+=''+' 2-4 在图示电路中，当U S =24V 时，Uab=8v. 试用叠加原理求U S =0时的UabIs 。 解：当电压源U S 单独作用时， 题图变如右图 )(18 412 43A R R U I S =+=+= '
第二章习题 2-1图2-1所示的电路中，U s=1V, R i=1Q, l s=2A.，电阻R消耗的功率 为2W。试求R的阻值 瞩：rn + is=i Ills- IiRi-IR=O r 11 + 2=1 11- Ti-IR=O 薦N n得： T-.) P = I2R=2 〔俵 解ZJf ：R =或R=0.52 2-2试用支路电流法求图2-2所示网络中通过电阻R3支路的电流I3及理想电流源两端的电压U。图中I s=2A , U s=2V , R i=3Q, R?=R3=2Q O 解； -Ufc-IzK2-l3E3=0 I3R3-I5R1 + J-0 p 2+Ia=l2 -2- 2I Z-2I3=02I3-2X3+U=C I 解之，得； I3^-O-5A , U = 7V
U5 2-3试用叠加原理重解题2-2. 蒂；I?= RTFR3l￡=2T2x2=1A T = I S R H -I3R3=2>：3 + 1X 2=87 ---- 1 __ 1—< □ . iii — 1 严 J" 1 ? ( + ■ 1 ------------- i US = 0.5A [T--I3R3=-O.5X 2—IV B--I3 -+ls = -l+ D.5=-0.5A U =『十 U"= 7V 2-4 再用戴维宁定理求题2-2中I 3 解:⑴求开席电?b Uo^Us=Us-Isft2-2 - 2-2—2V (7)敦筹奴内阻曲 Rt> -RS-2Q (3)画出載堆宁等效电路』求Id R1 K2
2-5 图 2-3 所示电路中，已知 U si =6V , R i =2Q, l s =5A , U s2=5V , R 2=1 Q, 求电流I x --- F "Ph 解！用岳加履IS Ri |r J \l I s 1 K2 图U ）中：昭支路彼短路 R O U s
电工学简明教程第二版（秦曾煌 主编） 习题 A 选择题 2.1.1 （2） 2.2.1 （2） 2.2.2 （1） 2. 3.1 （1） 2.3.2 （3） 2. 4.1 （2） 2.4.2 （3） 2.4.3 （2） 2.4.4 （1） 2. 5.1 （2）（4） 2.5.2 （1） 2.7.1 （1） 2.8.1 （3） 2.8.2 （2） 2.8.3 （3） 2.8.4 （3） B 基本题 2.2.3 U=220V, , U=220 V = V 2.2.4 V 2.4.5 (1)220V 交流电压 (2)U=220 v 2.4.6 = = L=40(H) 2.4.7 j2∏fL U=380V,I=30mA 第2.2.2题
2.4.8I===27.7(mA) λ= 2.4.9W=wL=314*1.65=518.1I===0.367(A) 2.4.10 Z= w λ=P=Q= w 2.4.11 *=0.588(v) 2.5.3(a) (b) (C) (d) (e) 2.5.4(1) (2) 为电阻时， （3）为电容时， 2.5.5令, I2= =11< A I=I1+I2=11P=UIcos 2.5.6 i1=22i2= A2表的读数I2=159uA A1表的读数I1=11 U比I超前所以R=10(L=31.8mH I=I1+I2=11 A读数为11 2.5.7(a) Zab= (b) Zab=
2.5.8 (a) I==1+j1 (b) I= 2.5.9(A)Us=(-j5)*I=5-j*5 (b) Us=5*Is+(3+4j)*I=130+j*75 2.5.10解：==0.707< U=(2+j2)*I+Uc=j2+1 2.5.11 令Ubc=10<则== UR=RI=5j=5 第二章 电阻电路的分析 本章的主要任务是学习电阻电路的分析计算方法，并运用这些方法分析计算各种电阻电路中的电流、电压和功率。 本章基本要求 1． 正确理解等效电路的概念，并利用等效变换化简电路。 2． 掌握电阻串、并联等效变换、电源的等效变换。 3． 电阻电路的分压公式和分流公式的应用。 4． 运用支路电流法和结点电压法分析计算电路。 5．运用叠加定理分析计算电路。 6．熟练应用戴维宁定理分析计算电路。 7．应用戴维宁定理求解电路中负载电阻获得的最大功率。 8．学会含有受控源电路的分析计算。 9．了解非线性电阻电路的分析方法。 本章习题解析 2-1 求习题2-1所示电路的等效电阻，并求电流I 5。 Ω Ω 解：电路可等效为题解2-1图 由题解2-1图，应用串并联等效变换得 5.1)6//)12(2//2//(3ab =++=R Ω 由分流公式3 136********=?+++?+= ab R I A 2-2 题2-2图所示的为变阻器调节分压电路。50=L R Ω，电源电压220=U V ，中间环节是变阻器。变阻器的规格是100Ω 3A 。今把它平分为4段， 题解2-1图 题2-1图 在图上用a 、b 、c 、d 、e 等点标出。试求滑动触点分别在a 、b 、c 、d 四点是，负载和变阻器所通过的电流及负载电压，并就流过变阻器的电流与其额定电流比较来说明使用时的安全问题。 L 解：1）a 点： 0L =U 0L =I 2.2100 220 ea ea === R U I A 2) c 点：75eq =R Ω 93.275220eq ec === R U I A 47.12 1 ec L ==I I A 5.73L =U V 3) d 点：55eq =R Ω 455 220eq ed === R U I A 4.2L =I A 6.1da =I A 120L =U V 4) e 点： 2.2100220ea ea === R U I A 4.450 220 L ==I A 220L =U V 2-3 试求习题2-3ab 之间的输入电阻。 2Ω a) b) 题2-2图 题2-3图 2-1. 列出以下节点的电流方程式，并求出。 解：(a) 由KCL得： ; (b) 由KCL得： (c) 由KCL之推广得: (d) 由KCL得： 2-2. 列出以下回路的电压方程式，并标出回路循环方向，求出U。 解：(a) 回路循环方向与I方向相同，由KVL得： U+()+=0 U = (b) 回路循环方向与、方向相同，由KVL得： ++()=0 U = + (c) 回路循环方向为逆时针方向，由KVL得： U+()+7=0 U = 2V (d) 设回路电流大小为I，方向为逆时针方向，由KVL得： +4+6+()+3+7=0 I = 0.3A 因此，U=+4 = 13.2V 2-3. 求出下列电路中的电流I。 解：(a) 由KCL，流过2电阻的电流大小为(9+I)，对2电阻与10V电压源构成的回路，由KVL，得：2+() =0, 因此，I＝－4A； (b) 3+6＝0； I = 4A; (c) 流过3电阻的电流＝＝3A 流过6电阻的电流＝(6+9) 6＝2.5 A (d) 由KCL，I + 33＝0 I =0; 2-4. 求出下列电路中的电压U。 解：(a) (U/10 + U/10) 5 + U = (4U/10U/10) 10 U=10V； (b) 102 + 10 + U＝0 U=－30V (c) =10=5A; =10=5A; 4+ U + 6(－)=0; U = 10V (d) U + 18－4.5=0; U = 0 2-5. 有50个彩色白炽灯接在24V的交流电源上，每个白炽灯为60W，求每个白炽灯的电流及总电流，另外消耗的总功率为多少？ 答：每个白炽灯上消耗的功率为，而U＝24V，P＝60W，因此每个白炽灯的电流为＝2.5A，总电流为＝ 50＝125A 消耗的总功率为＝ 50＝3000W 2-6. 在220V单相交流电源上，接有两台电阻热水器，一台为1.5kW，一台为3kW，分别求这两台电热器的电阻。以及电源所供给的总电流。答：由电阻消耗的功率为得， ＝＝32.27 ＝＝16.13 ＝＝20.45A 2-7. 一个220V、100W的白炽灯，接在直流220V电源上和接在交流220V 电源上的发光效果是否一样? 答：接在两种电源上的发光效果是一样的，因为接在直流220V的电源上，电压恒定为220V，电流也恒定，功率为100W，而接在交流220V电源上，220V为有效值，此时白炽灯的功率也为100W，因此接在两种电源上白炽灯的发光功率相同，发光效果也就一样。 2-8. 说明电热器的额定电压和额定功率的意义。若实际电网电压超过额定电压会发生什么问题？若电网电压低于额定电压会发生什么问题？答：额定电压就是电热器长时间工作时所适用的最佳电压。额定功率是指电热器在额定电压下工作时对应的功率。只有实际电网电压与额定电压相等时，用电器才能正常工作，若实际电网电压超过额定电压，则用电器会过热甚至烧毁电器本身及周围物品，引起火灾，这是很危险的。若电网电压低于额定电压会使用电器发热不足温度偏低不能正常工作。 2-9. 若交流电压瞬时值为，加在白炽灯两端，设白炽灯电阻为484，写出白炽灯电流的瞬时值表达式，此时白炽灯的功率消耗是多少？ 解：白炽灯电流的瞬时值＝＝0.643A， 白炽灯消耗的功率可以由交流电压的有效值计算： U＝＝220V， ＝＝100W 因此白炽灯的功率消耗是100W。电工学电工技术第二章电阻电路的分析
电工学概论习题答案_第二章(上)
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