[电工基础]试题
《电工基础》简述题、计算题、识绘图50题
1.电动势与电压有什么区别?它们的方向是怎样规定的?
答案:电动势是反映外力克服电场力做功的概念,而电压则是反映电场力做功的概念。电动势的正方向为电位升的方向,电压的方向为电位降的方向。
2.什么叫电阻温度系数?导体电阻与温度有什么关系?
答案:当温度每升高1℃时,导体电阻的增加值与原来电阻的比值,叫做电阻温度系数,它的单位是1/℃,其计算公式为
a=
R2R1
R1(t2t1)
式中 R1--温度为t1时的电阻值,Ω; R2--温度为t2时的电阻值,Ω。
3.三相交流电与单相交流电相比有何优点? 答案:优点有以下3点:
(1)制造三相发电机、变压器都较制造单相发电机和变压器省材料,而且构造简单、性能优良。
(2)同样材料制造的三相电机,其容量比单相电机大50%。
(3)输送同样的电能,三相输电线同单相输电线相比,可节省有色金属25%,且电能损耗较单相输电时少。
*4. 中性点与零点、零线有何区别?
答:凡三相绕组的首端(或尾端)连接在一起的共同连接点,称电源中性点。当电源的中性点与接地装置有良好的连接时,该中性点便称为零点;而由零点引出的导线,则称为零线。
5.有一台直流发电机,在某一工作状态下测得该机端电压U=230V,内阻R0=0.2Ω,输出
电流I=5A,求发电机的电动势E、负载电阻Rf和输出功率P各为多少?
答案:解:
Rf=
U230==46I5(Ω)
E=I(Rf+R0)=5×(46+0.2)=231(V)
P=UI=230×5=1150(W)
答:发电机的电动势为231V,负载电阻为46Ω,输出功率为1150W。
6.有一线圈,若将它接在电压U为220kV,频率f为50Hz的交流电源上,测得通过线圈的电流I为5A,求线圈的电感L是多少?
答案:解:感抗
XL=
U220==44I5(Ω)
L=
XL44==0.142f23.1450(H)
答:线圈的电感L为0.14H。
7.如图D-3所示,已知三相负载的阻抗相同,PA1表的读数I1为15A,求PA2表的读数I2是多少?
图D-3
答案:解:因三相负载阻抗相同,所以A相电路中的电流为
I2115=25.98(A)
答:PA2表的读数是25.98A。
*8.如图D-4所示,已知电阻R1=2kΩ,R2=5kΩ,B点的电位UB为20V,C点的电位UC为-5V,试求电路中A点的电位UA是多少?
图 D-4
答案:解:B、C两点间电压UBC=UB-UC=20-(-5)=25(V)
I=
电路中电流
UBC25
==5103
3
R2510(A)
-
R1两端电压U=IR1=5×103×2×103=10(V)
UA=UB+U=20+10=30(V) 答:A点的电位是30V。
9. 某一晶体管收音机, 电源电压U为6V,开机后总电流I为60mA,试计算收音机的等效电阻和耗用功率。
R=
答案:解:收音机等效电阻
U6==100I60103(Ω)
-
消耗的功率P=IU=6×60×103=0.36(W)
答:收音机的等效电阻为100Ω,耗用功率为0.36W。
10. 有一电阻R=10kΩ和电容C=0.637μF的电阻电容串联电路,接在电压U=224V,频率f=50Hz的电源上,试求该电路中的电流I及电容两端的电压UC。
XC=
答案:解:容抗
11
=
2fC23.14500.637106
=5000(Ω)
I
(A)
UC=I·XC=0.02×5000=100(V)
答:电路中的电流为0.02A,电容两端电压为100V。
*11.有一个分压器,它的额定值为R=100Ω、I=3A,现在要与一个负载电阻Rf并接,其电路如图D-8所示,已知分压器平分为四个相等部分,负载电阻Rf=50Ω,电源电压U=220V。求滑动触头在2号位置时负载电阻两端电压Uf和分压器通过的电流是否超过其额定值?
图D-8
R=
答案:解:电路总电阻
RfR345050
+R12=+5075Rf+R3450+50(Ω)
U220==2.9R75(A)
I=
分压器通过的电流
负载电阻两端电压
Uf=I
RfR345050
=2.972.5Rf+R3450+50(V)
因为I=2.9A<3A,分压器通过的电流不超过额定值。
答:滑动触头在2号位置时负载电阻两端电压为72.5V,通过的电流未超过额定值。
*12.有一台电动机功率P为1.1kW,接在U=220V的工频电源上,工作电流I为10A,试求电动机的功率因数数
cos是多少?若电动机两端并联上一只C=79.5μF的电容器,试求功率因
cos1有多大?
PP1.1103
cos====0.5
SUI22010答案:解:
所以60?
C=
根据公式
P
(tgtg1)
2fU2
2fU2C
tgtg1
P 则
又tgtg601.732
2fU2C2503.14220279.5106
tg1tg1.732
P1.1103所以
=0.634
1=32.4
cos1=cos32.4=0.84
答:电动机的功率因数为0.5,并入电容后为0.84。
13.一额定电流In为20A的电炉箱接在电压U为220V的电源上,求此电炉的功率P是多少?若用10h,电炉所消耗电能为多少?
答案:解:P=UIn=220×20=4400(W)=4.4kW
使用10h时,电炉所消耗的电能A=Pt=4.4×10=44(kWh) 答:此电炉电功率为4.4kW;用10h所消耗的电能为44kWh。
14.已知一台三相35/0.4kV所内变压器,其容量S为50kVA,求变压器的一、二次电流。
答案:解:已知U1=35kV,U2=0.4kV
,根据公式S
I1N
一次电流
50
=0.831.7335(A) 50
=721.730.4(A)
I2N
二次电流
答:此变压器一次电流为0.85A,二次电流为72A。
15.电路如图D-10所示,试用U2的计算式说明在开关S合上后,电压U2是增加还是减少?
图D-10
答案:解:开关S拉开时,电阻R2上的电压U2为:
U2=
R2
E
R1+R2
开关S合上时,电阻R2上的电压U2为:
R2R3R2+R3R2E
U2=E=
RRR·R
R1+R2+12R1+23
R3 R2+R3
比较以上两式可知,开关S合上后,电阻R2上的电压U2要减少。 答:开关S合上后,电阻R2上的电压U2要减少。
*16.电路如图D-11所示,已知E1=20V,R1=20Ω,R2=20Ω,R3=3Ω,R4=7Ω求:
图D-11
(1) 支路电流I1、I2、I3、I4和I5;
(2)各电阻吸收的功率P1、P2、P3、P4、P5。
答案:解:(1)等效电路如图D-11所示,对包含接点1、2、3的封闭面用基尔霍夫电流定律,知I5=0A。
I1=
E120
==0.75(A)
R1+R2∥(R3+R4)20+20×(3+7)
20+3+7 E3+R43+7
I1=×0.75=0.25(A)
R2+R3+R420+3+7
I3=I4=I1-I2=(0.75-0.25)=0.5(A)
I2=
(2)P1=I21R1=0.752×20=11.25(W) P2=I22R2=0.252×20=1.25(W) P3=I23R3=0.52×3=0.75(W) P4=I24R4=0.52×7=1.75(W) P5=I25R5=0×R5=0(W)
答:支路电流I1、I2、I3、I4和I5分别为0.75A、0.25A、0.5A、0.5A、0A;各电阻吸收的功率P1、P2、P3、P4、P5分别为11.25W、1.25W、0.75W、1.75W、0W。
17.如图D-12分压器电路中,在开关S闭合的情况下,滑动触头在位置a时输出电压Uex是多
少伏?在位置b时输出电压Uex是多少伏?在中点c时输出电压Uex是多少伏?
图D-12
答案:解:滑动触头在位置a时,输出电压Uex=10V;在位置b时,输出电压Uex=0V,在位置
c时,输出电压:
Uex=
10500×2000
×=4.44(V)
500×2000500+2000500+
500+2000
答:滑动触头在位置a时输出电压是10V,在位置b时输出电压是0V, 在中点c时输出电压是4.44V。
18.电阻R=12Ω,电感L=160mH的线圈与电容C=127μF串联后,接到电压U=220V,频
率f=50Hz的工频电源上,求电路中的电流I。 答案:解:角频率ω=2πf=2×3.14×50=314(rad/s) 电路中的阻抗为:
11
Z=R2+L-=122+314×160×10-3-=27.88(Ω)-6C314×127×10
22
I=
电路中的电流为:
U220
==7.89(A)Z27. 88
答:电路中的电流为7.89A。
19. 已知负载的电压和电流相量为u=(80+j50)V,i=(80-j50)A,求负载的等效阻抗Z和有功
功率P。
答案:解:负载的等效阻抗为:
u80+j50(80+j50)2
Z====0.44+j0.9(Ω)
i80-j50(80-j50)(80+j50)
其视在功率为:
S=uI*=(80+j50)(80+j50)=3900+j8000(W)
所以有功功率为:
P=3900(W)
答:负载的等效阻抗和有功功率分别为3900W。
20. 电阻R=30Ω,电感XL=60Ω,容抗XC=20Ω组成串联电路,接在电压U=250V的电源
上,求视在功率S、有功功率P、无功功率Q。 答案:解:串联电路的阻抗:
Z=R2+(XL-XC)2=302+(60-20)2=50(Ω)
电路电流:
I=
视在功率:
U250
==5(A)Z50
S=UI=250×5=1250(VA)
有功功率:
P=I2R=52×30=750(W)
无功功率:
Q=I2(XL-XC)=52×40=1000(W)
答:视在功率S为1250VA,有功功率为750W,无功功率为1000W。
21.有一星形连接的三相对称负载,接于线电压UL=100V的三相对称电源,负载中流过的电
流IL=8A,负载功率因数cos
=0.8,求三相中的总功率P是多少?
答案:解:在负载的星形连接中,负载中流过的电流为线电流,所以三相电路功率:
P=3ULILcos=3×100×8×0.8=1109(W)
答:三相中的总功率是1109W。
22.有一台星形连接的三相电炉,每相电阻丝的电阻R=50Ω,接到线电压UL=380V的三相
电源上,求相电压Uph、相电流Iph各是多少?
Uph答案:解:
220(V) =
220
=4.4(A)50
Iph=
UphR
答:相电压、相电流各约是220V、4.4A。
23.有一台三相发电机,每相电压Uph=220V,试求当绕组分别星形连接和三角形连接时,
输出的线电压UL是多少?
答案:解:星形连接时,输出的线电压:
UL=3Uph=×220=381.05(V)
三角形连接时,输出的线电压:
UL=Uph=220(V)
答:当绕组分别做星形连接和三角形连接时,输出的线电压分别为381.05V、220V。
24.在50Hz、380V的单相电路中,接有感性负载,负载的功率P=20kW,功率因数cos =
0.6,试求电路中的电流I? 答案:解:因为P=UIcos
P20×103
I===87.72(A)
Ucos380×0.6 所以
答:电路中的电流为87.72A。
*25.如图D-14所示R-L-C并联电路,已知R=50Ω,L=16mH,C=40μF,U=220V,求谐振
频率f0,谐振时的电流I0。谐振时电流I0是否为最小值?
图D-14
f0=
答案:解:
12π
LC
=
1
2×3.14×10
I0=
-3
×40×10
-6
=199.04 (Hz)
U220
==4.4(A)R50
谐振时的电流I0是最小值。
答:谐振频率f0为199.04Hz,谐振时的电流I0为4.4A,谐振时电流I0是最小值。
26.假定三相对称线电压UL=380V,三角形对称负载z=(12+j9)Ω,试求各相电流Iph与线电
流IL。
Iph=
答案:解:
UL380
==25.33(A)
22Z+9
IL=Iph=3×25.33=43.87(A)
答:各相电流与线电流分别为25.33A,43.87A。
27.一台三相电动机接成星形,输入功率S为10kW,线电压UL为380V,功率因数cos为0.8,
求相电流Iph和每相阻抗Z。
S10×103
IL=Iph===18.99(A)
3ULcos×380×0.8答案:解:
UphIph
380
=3=11.55(Ω)18.99
Z=
答:相电流和每相阻抗分别为18.99A,11.55Ω。
*28.在同一三相对称电源作用下,三相交流线性对称负载作星形连接时,A相相电流IA=
30。求当负载容量及性质不变,作三角形连接时的线电流IA、IB、IC。 答案:解:当电源不变时,负载作三角形连接时: IA=30/-30°(A)
IB=30∠-30°-120°=30/-150°(A) IC=30∠-30°+120°=30 /90°(A)
答:当负载作三角形连接时的线电流IA、IB、IC分别为30/-30°A,30/-150°,30 。
·
·
·
···
·
·
·
·
29.求图D-17所示各电路发生换路时,各元件上电压uR、uC和电流的初始值i(0+)。
答案:解:因为在图D-17中换路前C相当于开路,所以uC(0-)=10(V)
图D-17
换路后根据换路定律有:
uC≈uC(0+)=uC(0-)=10(V)
i(0+)=0(A)
uR(0+)=i(0+)R=0×10=0(V)
答:uR、uC分别为0V、10V,电流的初始值为0A。
30. 已知一个R、L串联电路,其电阻和感抗均为10Ω,试求在线路上加100V交流电压时,电流是多少?电流电压的相位差多大?
2222
解:Z=√(R+XL)=√(10+10)=10√2=14.1(Ω) I=U/Z=100/14.1=7.1(A)
-1-1o
φ=tgXL/R=tg10/10=45
o
答:电流为7.1A,相位差为45
31.正弦交流量的频率分别为50Hz和820 Hz时,它们的周期和角频率各为多少? 解:当频率f1=50Hz时
周期 T1=1/f1=1/50=0.02(s)
角频率 ω1=2πf1=2*3.14*50=314(rad/s) 当频率f2=820kHz时
5-6
周期 T2=1/ f2=1/(8.2*10)=1.22*10(s)
56
角频率ω2=2πf2=2*3.14*8.2*10=5.15*10(rad/s)
-6
答:50Hz时,周期为0.02s;820kHz时,周期为1.22*10,角频率为5.15*10rad。
*32.有一单向全波整流电路,要求输出直流电压为110V,电流为3A。试计算Udrm和Id的值。 解:变压器二次电压为
U=U0/0.9=110/0.9=122(V)
整流元件截止时承受的最高反向电压为
Udrm =221/2U=2*21/2*122==344(V) 通过整流元件的平均的平均电流为 Id=1/2I。=1/2×3=1.5(A) 答:Udrm为344V,Id为1.5A。
1/2
33.一台型号是DL-10500/220的单相变压器,一次侧额定电压Ue1=220/3KV,二次侧额定电
1/2
压Ue2=38.5/3KV,求一、二次侧的额定电流Ie1,Ie2.
1/2
解:Ie1=Se/Ue1=10500(220/3)=82.6(A)
1/2
Ie2=Se/Ue2=10500(38.5/3)=472.5(A)
答:一、二次侧额定电流为82.6A和472.5A。
*34.有一台三相电动机绕组,接成三角形后接于线电压U1=380V的电源上,电源供给的有功功率P1=8.2KW,功率因数为0.83。求电动机接成三角形接线时的相、线电流。 解:接成三角形接线时
P1=3ILUcosφ
1/21/2
IL=P1/3Ucosφ=8200/(3*380*0.83) =15(A)
1/21/2
IP1=IL1/3=15/3=8.6(A)
答:接成三角形接线时,电动机的相电流为8.6A,线电流为15A。
35.有一功率P为400kW的负载,功率因数cos为0.8,试求该负载 在t=0.25h内所消耗的电能A、视在功率S和无功功率Q各为多少? 解:A=Pt=400×0.25=100(kW·h)
1/2
S
P400
500(KVA) cos0.8
QS2P250024002300(Kvar)
答:所消耗的电能为100kW·h,视在功率为500kVA,无功功率为300Kvar。
*36. 某电阻、电容元件串联电路,经测量功率P为325W,电压U为220V,电流I为
4.2A,求电阻R、电容C各是多少? 解:因为P=I2R
所以R=P/I2=325/4.22=18.42(Ω) 又因为Q
S2P2
而S=UI=220×4.2=924(VA)
22
Q924325865(Var) 所以
根据Q=I2Xc
Xc=Q/I2二865/(4.2)2=49(Ω) 根据Xc=1/2fC
C=1/(2fXc)=1/(2×3.14×49)=1/5386=6.5×10-5(F)=65答:电阻为18.42Ω,电容为65
F
F。
37.蓄电池组的电源电压E为6V,将R1=2.9电阻接在它两端,测出电流I为2A,求它的内阻Ri为多大?
解:根据全电路欧姆定律E=I(Rl+Ri)=IR1+IRi
Ri=(E-IRl)/I=(6-2×2.9)/2=0.1 答:蓄电池内阻为0.1。
38.有一线圈与一块交、直流两用电流表串联,在电路两端分别加U=100V的交、直流电压时,电流表指示分别为Il=20A和I2=25A,求该线圈的电阻值和电抗值各是多少? 解:加交流电压时的阻抗Z=U/I1=5()
R
加直流电压时的电阻
U1004I225()
2222
XZR543() L则电抗
答:该线圈的电阻值和电抗值分别为4和3。
39. 如图D-5所示,已知Rl=5、R2=10、R3=20,求电路中a、b两端的等效电阻Rab
是多少
?
R13
解:
R1R3520
4
R1R3520()
RabR2R1310414()
答:a、b两端的等效电阻Rab为14
40.有一台电动机绕组接成三角形后接于线电压U=380V的电源上,电动机的有功功率
P=8.2KW,功率因数cos解:P3IUcos
=0.83,求电动机的线电流I和相电流I。
ph
Ucos
33800.8315A
IP
IphI
38.6A
答:电动机的线电流、相电流分别为15A和8.6A。
41.绘出单臂电桥原理图,并写出平衡公式。 答案:如图E-7
所示。
图E-7
S1、S2-开关;R、R1、R2、Rx-电阻
电桥平衡时 Rx=(R·R2)/R1。
*42.如图E-8所示电路,u(t)
为交流电源,当电源频率增加时,三个灯亮度如何变化?
图E-8
答案:a支路电容压降减小,a灯压降增加,变亮。 b支路线圈压降增加,b灯压降降低,变暗。 c支路与原来一样,c灯亮度不变。
43.如图E-9
所示,载流导体在磁场中向上运动,画出导线内电流方向。
图E-9
答案:如图E-10所示。
图E-10
44.根据图E-24所示电路,画出电压U和电流I的相量图。
图E-24
答案:如图E-25所示。
图E-25
45.如图E-26所示,当磁铁顺时针转动时,画出导体中感应电动势的方向。
图E-26
答案:如图E-27所示。
图E-27
46. 根据图E-5中电流方向及导线在磁场中受力方向,标出N、S极。
*47. 图E-7中电流I的方向是磁铁B插入线圈时产生的电流方向,试标出磁铁B的N、S极。
答:见图E-8。
48. 两导线中电流方向如图E-9所示,在图中标出通电导线间相互作用力的方向。 答:见图E-10。
49、 标出图E-15中通电螺旋管内A点,轴线上B、N点,管外C点的磁场方向。 答:见图E-16。
*50、 标出图E-17 中切割磁力线的导线中的感应电流的方向。 答:见图E-18。
51. 图E-21中,哪个装置是在供给能量?哪个装置是在消耗能量(图中U、I方向为真实方向)?
答:A、C装置是在消耗能量。B、D装置是在供给能量。