河南省中等职业技术教育规划教材（电子电器类专业）

电工技术基础与技能（通用版）

习题解答

王国玉 主编

Publishing House of Electronics Industry

北京 BEIJING

前 言

为了配合《电工技术基础与技能》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服务，编写了此教学资料。教学资料内容有三个部分：

第一部分是教学指南，包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。

第二部分是电子教案，采用PowerPoint课件形式。教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。

第三部分是习题答案，给出了每道习题的解答过程。

限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，请读者给予批评指正。

编 者

2009年6月

《电工技术基础与技能》习题解答

项目一 电路的识别

1．（1）短路状态、断路状态； （2）正比、反比；

（3）定向移动、正电荷、电流强度、安培（A） （4）-5V、相反、直流电、交流电 （5）P、瓦特（W）、W、焦耳（J）、电能、千瓦时 2．（1）B；（2）D；（3）A；（4）D；（5）C 3．（1）不能，110V，500W的电阻丝的电阻为24.2Ω ，而220V，500W电阻丝的一半电阻是49.4Ω。

（2）参考任务三的相关知识。 4．（1）E=2V；R=3.8Ω （2）r=1Ω。 （3）U=0.05V

（4）Uab=2V、Ubc=-8V、Udb=12V、Ue=7V。

项目二 直流电阻电路的应用

习题解答：

（一）填充题 1．1.5V；0.5A 2．6Ω；16Ω

3．100；B；50；A；0.06；0.12；0.08；2∶1 4．0；6；4；12 5．20Ω 6.

、小、小、小

7. ＜；=

8．不变、不变、增大

9. 短、开

10. 此题不做 。。。。。。。。。。。。。。

11. 此题不做。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 12. 此题不做。。。。。。。。电流不变、电压不变 13. 零、零、零、零 14. n-1、b-n+1 15. 电流 16. 本身 （二）选择题

1. D 2. A 3. B 4. D 5. B 6. B 7. C 8.C

（三）判断题

1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ （四）计算题

1. 1.2安；3欧 2. 20欧 3. 略

4. 如下图 所示，求各支路电流与 U 32 ，已知 U S =10V ， I S = 2A ， R 1 =5 Ω ， R 2 =3 Ω ， R 3 =3 Ω ， R 4 =2 Ω。

解： 原图可分解为：

图：当 U S 作用时，

，

，

，

，

，

；

5. 列写支路电流方程。

R

US

解：设各支路电流如图所示

；

R3R5

n1:

n2: m1: m2 m3:

6.列写支路电流方程（含受控源）。

I1 I2 I3 0

I3 I4 I5 0

R1I1 R2I2 US1

R2I2 R3I3 R4I4 US4 R4I4 R5I5 US4

解：设各支路电流如图所示

1

I1 I2 I3 0

8 I1 6 I2 3U1 24V

6 I2 (4 2) I3 3U1 12V

U1 2 I3

7. 如下图所示电路，求 、。

解： 电路分成有源二端网络（如虚框所示）和无源二端网络两部分。对于 (b) 图所示的有源二端网络，则有：

，

，

8. 节点4个、6条支路、4条回路，4个网孔；列方程略

（五）思考题和问答题

思考题和问答题参阅项目二的有关内容。

，

项目三 电容器的认知

习题答案：

1、答：生活中很多地方都用到电容器，比如：电风扇上的启动与运行电容，收音机中耦合电容，选台的双连电容，充电器中的滤波电容等。一个这样的电容标识 “1.8μF±5%，450V，-25~70℃，50/60Hz”则表示：此电容容量为1.8μF，误差为±5%，耐压值为450V，工作频率为50或60Hz。

2、答：这两种说法都是错的。电容器的电容值是电容器的固有属性，是由容器的结构决定的，与电容器是否带电或带电量的多少无关。

3、答：根据平行板电容器的公式可知，减小正对面积，电容值将交减小，使极板间距离增大为原来的两倍，电容值将变为原来的1/2。

4、用万用表R×1k档，将表笔接触电容器（1μF以上的容量）的两引脚，接通瞬间，表头指针应向顺时针方向偏转，然后逐渐逆时针回复，如果不能回复，则稳定后的读数就是电容器的漏电电阻，阻值越大表示电容器的绝缘性能越好。

5、答：小于，大于

6、答：电容器的漏电电阻越大越好，最好是无穷大。若漏电电阻小，则电容器储存的电能会因通过漏电电阻放电而自动减少。

7、答：四个这样的电容并联后再与两个这样的电容串联。 8、解：Q=CU=1800×10-12×500=9×10-7（C） 9、解：利用公式E1=1/2CU2有:

E1=1/2CU2=0.5×4.7×10-6×1002=1.175×10-2(J) E2=1/2CU2=0.5×4.7×10-6×502=5.87×10-4(J)

那么:该电容储存的电能减少量为: 1.175×10-2(J)- 5.87×10-4(J)=1.16913(J) 10、解:三个电容串联后的等效电容为:1/(1/15+1/20+1/8)=4.1 (μF) 利用Q=CU求出三电容的最大带电量:

Q1=C1U1=15×10-6×100=1.5×10-3(C) Q2=C2U2=20×10-6×50=2×10-3(C)

Q3=C3U3=8×10-6×80=6.4×10-4(C)

所以串联后的电容器组的最大带电量只能是:Qm=6.4×10-4(C)

那么电容器组的而压值为Um=Qm/C=6.4×10-4/(4.13×10-6)=155（V） 11、解：根据U=Q/C得：U＝（1.5×10-6）/(10×10-6)＝0.15(V) 根据E=

1

CU2得：E=0.5×10×0.152＝1.125×10-7（J） 2

12、解：并联后等效电容C=20+30＝50μF 因两个电容器的耐压值都是30V，所以此电容器最大耐压值为30V，当电容器两端电压为30V时，储存电场能最多为：

那么＝0.5×50×10-6×302＝0.0225（J）

13、解：根据ic

q u60 Cc得充电电流为：i 300 10 6 18(mA) t t1

12 62

电容器所储存的电场能：E=CU 300 10 60 1.08(J)

2

项目四 磁场及电磁感应的认知

习题答案：

1、填空题： （1）排斥，吸引

（2）磁铁外部，磁铁内部

（3）磁场强弱，磁场方向，磁感应强度

（4）反磁性物质，顺磁性特质，铁磁性物质。 （5）切割磁感应线，变化的磁场 （6）感应电流，阻碍 2、选择题：

（1）C （2）D （3）BC（4）BD（5）A 3、简答与计算

（1）答：两通电导线分别处于另一通电导线的磁场中，两导线分别受到各自向外的相反方向的力。

（2）答：

不对，因为磁极不可分割

（3）答：错，因为题目中没有说明速度方向与磁场方向的夹角是否不变。

（4）答：错，若某截面与磁场平行时，穿过截面上的磁通也为零，但磁场强度不为零。

0.09 0.02

1000 175(V) t0.4 i5

（6）答：eL L 1.2 12000(V)

t

2000

（5）解：e N

项目五 正弦交流电路

习题解答：

（一） 填空

1、 振幅；频率；初相 2、 产生热量

3、 XL=XC；串联谐振 4、 大于

5、 2A；10A；50Hz；0.02s；-10A

6、 电容器吸收；电场；电感线圈吸收；磁场；互补 （二） 判断

1、√；2、√；3、×；4、×；5、×；6、×；7、×；8、×；9、×；10、× （三）计算 1、2.5A；

2、2.2A;30°;i 2.22sin(314t 30 )

3、31.8A; i 31.82sin(314t 120 );QL=3180var 4、100Ω;90°

5、0.63A; i 0.2sin(314t 60 );QC=62.8var 6、10kΩ;90° 7、XL=80Ω

;Z=100Ω

;I=2.2A;P=290W;QL=387.2var;S=484VA;

cos 0.6

;

i 2.2sin(314t 53 )

8、R=40Ω;L=120Mh 9

、

XC=40

Ω

;Z=50

Ω

;I=4.4A;P=528W;QC=704var;S=968VA;

cos 0.6

;

i 4.2sin(314t 53 )

10、5V;0.6

11、5Ω;44A; i 2sin(314t 8 );176V;352V;220VP=7744W;Q=5808var;S-=9680VA

项目六 三相正弦交流电路

习题解答：

（一） 填空

1、 线电流；相电流；相电流；线电流 2、 三角形；星形 3、 相电压；相电流 4、 2；相电压；线电压 5、 UL

UYP

6、 3倍；超前30°；380V；220V 7、 3；3 8、 三相三线 9、 3；1；1；3

（二） 判断

1、×；2、×；3、×；4、×；5、√；6、√；7、×；8、√；9、√ （三）计算 1、IP=IL=22A

2、220V；0.76A;190V;0.38A 3、5.4A;9.4A;P=3572W

4、220V;10A;10A;380V;17.2A;30A 5、cos 0.75

6、17.4A;52.2A;30A;15.84W

※项目七 变压器

习题解答：

1.答：变压器由一个作为电磁铁的铁心和绕在铁心柱上的两个或两个以上的绕组组成。其中接电源的绕组叫原绕组（又称初级绕组、一次绕组），接负载的绕组称为副绕组（又称次级绕组、二次绕组）。

变压器在工作时在原绕组加交变电流产生交变磁通，副绕组受感应而生电。因此它是电—磁—电转换的静止电磁装置，是典型的互感现象。两个绕组只有磁耦合没有电联系。

2.答：导线截面较小的是高压端，根据变压比和变流比公式，高压端导线截面小，匝数多，低压端导线截面大，匝数少。

3.答：两交流接触器不能串联连接,因线圈阻抗与气隙大小有关,通电时,因两个动作灵敏度不同.个体间有差异，容易造成电压分配不均,先动作的线圈阻抗大电压高,而后动作线圈阻抗小,电压低,无法吸合,又造成电路电流增大,有可能使后动作的线圈烧毁, 进而烧毁另一个，所以,两个同规格的交流电磁铁即使其串联电压满足总电压要求也不能串联工作。

4.解:

U1

ku 可得: U2= U1/ ku=3300V/15=220 V U2

I111

所以 I1 I2= 60A/15 = 4A

kuI2ku

由于

N1'

5. 解：由RL N

2 N1 R 可得: 匝数比 L

N2

2

RL

RL

290

6 8

6．答：变压器的壳体上，都有一块铭牌，标明了该变压器的型号及额定值等，额定值主要包括：

原绕组的额定电压、副绕组的额定电压、原绕组的额定电流、副绕组的额定电流、额定容量、额定频率等；

另外，三相变压器的铭牌上还会给出三相联接组标号，以及相数、阻抗电压、短路阻抗、运行方式、冷却方式、使用条件、重量、外形尺寸等数据。

7．答：这主要是为了减小变压器的磁滞损耗和涡流损耗同时缩减变压器的体积。磁滞损耗与硅钢片材料的性质有很大关系，加入硅元素可以改变它的材料性质有利于减少磁滞损

耗，同时，硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质,在通电线圈中,它可以产生较大的磁感应强度,从而可以使变压器的体积缩小.

变压器的铁心一般都采用厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成，而不用整块铁心，目的是为了降低涡流损耗。变压器的铁心用硅钢片叠成后，就使涡流在狭长形的回路中,通过较小的截面,以增大涡流通路上的电阻;从而使涡流减小。同时,硅钢中的硅使材料的电阻率增大,也起到减小涡流的作用.

※项目八 电动机

习题解答：

1、答：三相异步电动机通入对称三相交流电后，会产生一个旋转磁场。旋转磁场产生后，在转子导体中就会产生感应电流，此感应电流又与旋转磁场相互作用，产生一个作用力，此作用力作用在转子导体中，使转子得到一个电磁转矩，于是转子便转动起来，这就是异步电动机旋转的基本原理。 电动机的转子转动后，如果其转速增加到旋转磁场的转速，则转子导体与旋转磁场之间将不再有相对运动，也不再切割磁力线，转子中的电磁转矩等于零，转子最终将因失去旋转力矩而停转。因此，三相异步电动机工作时，转子的转速总是小于旋转磁场的转速。所以，我们又把这种交流电动机称做异步电动机。

2、答：三相异步电动机通入对称三相交流电后，会产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速，称为同步转速，以n1表示。

同步转速和定子绕组的电流频率f1及磁极对数P有关，它们之间的关系为：

在定子电流频率一定的情况下，旋转磁场的转速与磁极对数成反比，磁极对数越多，转速越低。

异步电动机工作时，转子的转速n与旋转磁场的转速n1之间有一个转速差，简称转差。转差n1-n与同步转速n1的比值，称为异步电动机的转差率，通常用S表示，即

转差率是分析异步电动机运转性能的一个重要参数，电动机起动瞬间，n=0，则s=1，此时转差率最大；当异步电动机空载时，转子的转速n趋近于同步转速n1，则s趋近于零，此时转差率最小。由此可见转差率的变化范围为：

0＜ s ≤1

三相异步电动机在额定负载下运转时，转差率一般为0.02~0.06左右。

3．答：当电源线电压为220V时，定子绕组应采用△连接；而当电源电压为380V时，定子绕组应采用Y连接。只有这样才能保证定子绕组工作在额定电压下。

4．要使单相异步电动机能够自行启动必须具备两个条件：

（1）要有两个在空间位置上相差90°电角的两相绕组，一般一个称为工作绕组，另一个称为启动绕组。

（2）在两相绕组中通以约90°相位差的两相正弦交流电。 对于第一个条件在制造电动机时就能保证，对于第二个条件，可根据不同的分相启动方法满足。

5．单相异步电动机常用的启动方法根据不同的分相方式可分为：电阻启动式、电容启动式、电容运行式、电容启动运行式等。

（1）电阻分相启动式

电阻分相启动式电动机的副绕组导线线径细，匝数少，电阻大，电感量小，使副绕组呈阻性电路。其主绕组导线线径粗，匝数多，电阻很小，电感量大，呈感性电路。这样两绕组接在同一单相电源上时，绕组中的电流就不同相，从而使单相交流电分为两相，形成旋转磁场而产生启动转矩。

（2）电容分相启动式 电容分相启动式电动机的副绕组上通过离心式启动开关串联了一只较大容量的电容器，使副绕组呈容性电路，主绕组仍保持感性。启动时，副绕组中的电流相位超前主绕组电流90°电角度，这样就使单相交流电分为两相，形成旋转磁场而产生启动转矩。当转速达到额定值的70%～80%时，启动开关使副绕组脱开电路，由主绕组单独维持电动机转动。

（3）电容运转式

电容运转式电动机的副绕组和一个小容量的电容器串联，无论在启动和运转时，始终接在电路中，这实质上构成了两相电动机，由主绕组、副绕组与电容器共同维持电动机转动。

（4）电容启动和运转式

电容启动和运转式电动机的副绕组上串联一只大容量的启动电容器C1和一只小容量的运行电容器C2，启动时两只电容器并联工作，使副绕组呈容性电路，有利于提高启动转矩。在电动机启动后，离心启动开关使启动电容器脱开电路，运行电容器与副绕组、主绕组共同维持电动机转动。

6．答：交流接触器的主要部分是电磁系统、触点系统和灭弧装置，其外形和结构如教材图8-25所示。

电磁系统由电磁线圈、静铁心、动铁心(衔铁)等组成。触点系统按功能不同分为主触点和辅助触点两类。主触点用于接通和分断主电路；辅助触点用于接通和分断二次电路，还能起自锁和联锁等作用。灭弧装置用以熄灭电弧。

7．答：热继电器可以作过载保护，通常只要负载电流超过整定电流1. 2倍，热继电器必须动作。但因其双金属片从升温到发生形变断开动断触点有一个时间过程，不可能在短时间内迅速分断电路。而电动机的启动电流虽然是额定电流的4～7倍，但由于启动时间很短（一般只有几秒甚至一秒以内），所以不等热继电器动作就又恢复正常工作电流了，因此电动机启动时热继电器不动作（这也是我们希望的）。

8．（因为设计方案多种，请读者结合教材项目八相关内容自行设计并检验）。 ※9．（因为设计方案多种，请读者结合教材项目八相关内容自行设计并检验）。

※※项目九 非正弦周期电路

习题解答：

1．（1）指不是按照正弦规律做周期性变化的电流、电压和电动势

（2）用信号发生器获得、由几个不同频率的交流电源同时工作获得、用电路中存在的非线性元件获得、用正弦交流电源通过一些电路变换获得 （3）42sin t、4A、22sin3 t、1A

（4）后半个周期重复前半个周期，但符号相反；包括基波及奇次谐波，不包含直流分量及偶次谐波

（5）后半个周期重复前半个周期的变化，且符号相同；包括恒定的直流分量以及一系列的偶次谐波，而不具有基波和奇次谐波

（6）U （7）I

222U0 U1 U22 U3 222I0 I1 I22 I3

（8）有效值

2． 30V、3A、83.3W 3．参考任务二的相关知识

※※项目十 瞬态过程

习题解答：

10-1图10-25（a）所示电路换路后（S闭合）各个元件上的初始值。设换路前（S断开）uC（0－）＝0，如图10- (b)所示。电路中E＝12V， R1＝R2＝10 kΩ，C＝1000PF。

解：根据换路定则

uC(0 ) uC(0 ) 0

u

R1(0 ) uC(0 ) 0

10-2电路如图10- 26(a)所示，R1＝R2＝R3＝3Ω，L＝3H ，E＝6V，开关S长期处于1位置。t＝0时S打向2位置，求各个元件上的初始值。

解：t＝0－的等效电路如图5.2 (b)所示。在稳态时XL＝2πfL＝0，所以电感L视为短路。根据换路定则

iL(0＋) ＝iL（0－）

iR1(0＋) ＝0

iR2(0＋) ＝iR3（0＋）＝iL（0＋）＝1A

uR1（0＋）＝iR1（0＋）R1＝0 uR2（0＋）＝iR2（0＋）R2＝1×3＝3V uR3（0＋）＝iR3（0＋）R3＝1×3＝3V

uL（0＋）＝uR3（0＋）＋uR2（0＋）＝3＋3＝6V

10-3求图10-25(a)电路换路后各个元件上的稳态值f (∞)。

解：图10-27电路换路后进入稳态，iC(∞)＝0，电容C相当于开路。

图10-27 习题10-3图 iR1(∞)＝iR2(∞)

uR1(∞)＝iR1(∞)R1＝0.6m×10k＝6V uR2(∞)＝iR2(∞)R2＝0.6m×10k＝6V

uC(∞)＝uR1(∞)＝6V

10 -4.求图10-26 (a)电路换路后各个元件上的稳态值f (∞)。

解：图10-28电路换路后进入稳态uL(∞)＝0，电感L相当于短路。 因uL(∞)＝0，所以

iL(∞)＝iR3(∞)＝iR2(∞) iR1(∞)＝0

uR1(∞)＝iR1(∞)R1＝0 uR2(∞)＝iR2(∞)R2＝0 uR3(∞)＝iR3(∞)R3＝0

通过分析计算结果可见，换路后t＝∞时，电容元件C的iC(∞)＝0，可视为开路。电感元件L的uL(∞)＝0，可视为短路。