1、電工電子學考試大綱一、課程名稱：電工電子學（II ）（雙語）二、課程代碼：三、課程性質：必修課程四、考核內容：1) 電路部分a. 電路的基本概念和分析方法：基爾霍夫定律，受控電源，采用戴維寧定理、電源的等效變換、疊加定理等方法分析直流電路，最大功率傳輸。b. 電路的暫態分析：電感與電容的伏安特性以及串并聯等效，電路的暫態、穩態以及時間常數的概念，初始值的求解，一階線性電路暫態分析的三要素法。c. 正弦穩態分析及頻率特性：正弦量的相量表示法，電路基本定律的相量形式、復阻抗和相量圖，用相量法計算簡單正弦交流電流電路的方法，有功功率、功率因數的概念和計算方法，無功功率、視在功率的概念和提高功率因數的

2、經濟意義，正弦交流電路的戴維寧等效電路以及最大功率傳輸的條件，三相交流電路電源和負載的聯接方式，相序的概念，對稱三相電路的分析計算，濾波器和轉移函數的概念，濾波器的分類與工作原理，交流電路串聯諧振和并聯諧振的條件、特征和頻率特性。2) 數字邏輯電路部分a. 組合邏輯電路：與門、或門、非門、與非門、異或門等邏輯門電路的邏輯功能，邏輯代數的基本運算法則，簡單組合邏輯電路的分析和設計以及用卡諾圖化簡邏輯函數的方法。b. 時序邏輯電路： R-S 觸發器、 J-K 觸發器、 D 觸發器的邏輯功能，寄存器、計數器等時序邏輯電路的工作原理。3) 模擬電路部分a. 二極管：二極管、穩壓管的工作原理和特性曲線，

3、理想二極管電路的分析與計算，單相整流電路、濾波電路和穩壓管穩壓電路的工作原理b. 放大電路的分類與外特性：放大電路的分類與特性參數，各種放大電路之間的轉換，多級放大的概念，各種理想放大電路的特性，差動放大電路的工作原理，差模信號和共模信號的概念。c. 場效應管： MOS場效應管的基本結構、 3 個工作區域以及特性方程，共源極單管放大電路的基本結構和工作原理，靜態工作點的估算，簡化的小信號等效電路的分析法，源極輸出器的結構與基本特點。d. 雙極結型晶體管：共射極單管放大電路的基本結構和工作原理，靜態工作點的估算，簡化的小信號等效電路的分析法，射極輸出器的結構與基本特點。e. 運算放大電路：理想運

4、算放大器的特性，“虛斷”與“虛斷”的概念，由理想運算放大器構成的反相輸入、同相輸入和差動輸入三種組態電路。第 1 章 直流電路 習題參考答案一、填空題：1.任何一個完整的電路都必須有電源 、 負載 和 中間環節 3 個基本部分組成。 具有單一電磁特性的電路元件稱為理想 電路元件，由它們組成的電路稱為電路模型。電路的作用是對電能進行傳輸 、 分配 和 轉換 ；對電信號進行傳遞 、 存儲 和 處理 。2. 反映實際電路器件耗能電磁特性的理想電路元件是 電阻 元件；反映實際電路器件儲存磁場能量特性的理想電路元件是 電感 元件；反映實際電路器件儲存電場能量特性的理想電路元件是 電容 元件，它們都是無源

5、 二端 元件。IU S3. 電路有 通路 、 開路 和 短路 三種工作狀態。當電路中電流R0、端電壓 U0 時，此種狀態稱作 短路 ，這種情況下電源產生的功率全部消耗在內阻上。4. 從耗能的觀點來講，電阻元件為 耗能 元件；電感和電容元件為 儲能 元件。5. 電路圖上標示的電流、電壓方向稱為 參考方向 ，假定某元件是負載時，該元件兩端的電壓和通過元件的電流方向應為 關聯參考 方向。二、判斷題：1.理想電流源輸出恒定的電流，其輸出端電壓由內電阻決定。（錯）2.電阻、電流和電壓都是電路中的基本物理量。（錯）3.電壓是產生電流的根本原因。因此電路中有電壓必有電流。（錯）4.絕緣體兩端的電壓無論再高，

6、都不可能通過電流 。（錯）三、選擇題：（每小題 2 分，共 30 分）1.當元件兩端電壓與通過元件的電流取關聯參考方向時，即為假設該元件（A）功率；當元件兩端電壓與通過電流取非關聯參考方向時，即為假設該元件（B）功率。A、吸收；B、發出。2.一個輸出電壓幾乎不變的設備有載運行，當負載增大時，是指（C ）A、負載電阻增大；B 、負載電阻減小； C 、電源輸出的電流增大。3. 當電流源開路時，該電流源內部（ C ）A、有電流，有功率損耗； B 、無電流，無功率損耗； C、有電流，無功率損耗。4.某電阻元件的額定數據為“1K、 2.5W”，正常使用時允許流過的最大電流為（A ）A、 50mA；B 、

7、 2.5mA；C 、250mA。四、計算題1.1 已知電路如題 1.1 所示，試計算 a、b 兩端的電阻。解 : ( 1) 在求解電阻網絡的等效電阻時，應先將電路化簡并轉化為常規的直流電路。該電路可等效化為：(b) 先將電路圖化簡 , 并轉化為常規直流電路。就本題而言 , 仔細分析發現 25和 5電阻被短路 , 則原圖可化為 :1.2根據基爾霍夫定律，求圖1.2 所示電路中的電流I 1 和 I 2 ；解：本題所涉及的基本定律就是基爾霍夫電流定律。基爾霍夫電流定律對電路中的任意結點適用，對電路中的任何封閉面也適用。本題就是KCL對封閉面的應用。對于節點 a 有: I 1+2-7=0對封閉面有 :

8、 I 1 +I 2+2=0解得 :I 1=7-2=5(A) ,I 2=-5-2=-7 (A)1.3 有一盞“ 220V 60W”的電燈接到。（1）試求電燈的電阻；（ 2）當接到 220V 電壓下工作時的電流；（3）如果每晚用三小時，問一個月（按 30 天計算）用多少電？解: 由題意 :根據 R=U2/P 得：電燈電阻 R=U2 /P=2202/60=807 ( ) 根據 I=U/R 或 P=UI 得 : I=P/U=60/220=0.273 (A)由 W=PT 得 W=60×60× 60×3×30 =1.944 × 102 (J)在實際生活中，

9、電量常以“度”為單位，即“千瓦時”。對 60W的電燈，每天使用 3 小時，一個月 (30 天 ) 的用電量為 : W=60/1000× 3× 30=5.4 (KWH)1.4根據基爾霍夫定律求圖1.3 圖所示電路中的電壓U1、U2 和 U3。解 : 根據基爾霍夫電壓定律， 沿任意回路繞行一周， 回路中各元件上電壓的代數和等于零。則對 abcka 回路 :2-U2-2=0U2=0對 cdpkc 回路：-4-U 1+U2 =0U1=-4 (V)對 eghce 回路：-U3-10+5+U2 =0U3 =-5 (V)E1，E2， 1，R2R3。試用支路電流1.5 已知電路如圖1.4

10、所示，其中=15V=65V R =5=10法求 R1、 R2 和 R3 三個電阻上的電壓。解：在電路圖上標出各支路電流的參考方向，如圖所示，選取繞行方向。應用 KCL和KVL列方程如下代入已知數據得解方程可得I 1=-7/4 （ A），I 2 33/8 （ A），I 3 19/8 （A）。三個電阻上的電壓電流方向選取一至，則三個電阻上的電壓分別為：75UI R=-4=-35/4（ ）1=11V3310U2I 2R28（ ）=165/4=V1910U=I R=8=38/4 （V）3331.6試用支路電流法，求圖1.5所示電路中的電流 I 1、I 2、 I 3、I 4 和 I 5。（只列方程不求解

11、）解：在電路圖上標出各支路電流的參考方向，如圖所示，三回路均選取順時針繞行方向。應用 KCL和 KVL列方程如下如給定參數，代入已知，聯立方程求解即可得到各支路電流。1.7試用支路電流法，求圖1.6電路中的電流 I 3 。解：此 圖中有 3 支路， 2 節點，但有一支路為已知，所以只需列兩個方程即可。外回路選取順時針繞行方向。應用KCL和 KVL列方程如下I 2=5（ A）所以： I 1=-2 （ A）， I 3=3（A）1.8應用等效電源的變換 ，化簡圖 1.7 所示的各電路。解：1.9試用電源等效變換的方法，求圖1.8 所示電路中的電流I 。解：利用電源等效變換解題過程如下：43 2.86

12、4 1由分流公式可得： I =53(A)1.10試計算題 1.9 圖中的電流 I 。解：由于題目中沒有要求解題方法，所以此題可用電壓源與電流源等效變換、支路電流法、疊加原理、戴維南定理等方法進行求解，下面用戴維南定理求解。（1）先計算開路電壓，并將電流源化成電壓源，如下圖。I1262363(A)UOC=-2+12-6 ×2/3=6 (V)（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。Rab3611436( )（3）由戴維南定理可知，有源二端網絡等效為一個電壓源，如圖。I6142(A)I 和電流源的電壓 U。1.11已知電路如圖 1.10 所示。試應用疊加原理計算支路電流解

13、：（1）先計算 18V 電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。I18621(A)U166 (V)（2）再計算 6A 電流源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。I16221(A)U636221636(V)（3）兩電源同時作用的電流和電壓為電源分別作用時的疊加。III624 (A)1.12電路圖1.11UUU61622 (V)I 1 、I 2 及 電阻消耗的所示，試應用疊加原理， 求電路中的電流36電功率 P。解：（1）先計算 90V 電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。I190906123615636（ A）12I 26364.536（ A）12I 36121.536（ A）12

14、（2）再計算 60V 電壓源單獨作用時的電流和電壓，電路如圖所示。I 2603.563612636（A）I1 3.5363636（A）I 33.560.5636（A）（3）兩電源同時作用的電流和電壓為電源分別作用時的疊加。I1I 1I 16 3 3（A）I 2I 2I3.5 31（A）I 3I 3I1.50.52 （A）（4）36電阻消耗的電功率為PI 32R32236144 （ W）1.13 電路如圖 1.8 所示，試應用戴維南定理，求圖中的電流 I解：（1）先計算開路電壓，并將12A、 6電流源化成電壓源，如下圖。由于此電路仍為復雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計算方法計算，現用支路電

15、流法進行求解，設各支路電流及參考方向如圖所示。由 KCL和 KVL得：解得： I 1=8/9 （ A），I 2 4/9 （A），I 3 -4/3 （ A）U OC4 2I34204 2 ()33 （V）（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。Rab362)4(6233 （）（3）由戴維南定理可知，有源二端網絡等效為一個電壓源，如圖。2020I32.867413(A)1.14 電路如圖 1.12 所示，試應用戴維南定理，求圖中的電流 I 。解：（1）先計算開路電壓，并將3A、6電流源化成電壓源，如下圖。由于此電路仍為復雜電路，因此求開路電壓仍可用所有分析計算方法計算，現用支路電

16、流法進行求解，設各支路電流及參考方向如圖所示。由 KCL和 KVL得：解得： I 1=4/3 （ A），I 2 -1/2 （ A），I 35/6 （ A）U OC4I 24(1)22（V）（2）再求等效電阻Rab將恒壓源除去，得電路如圖。Rab=4612=2( )（3）由戴維南定理可知，有源二端網絡等效為一個電壓源，如圖。I20.432(A)1.15 電路如圖 1.11 所示，試應用戴維南定理，求圖中的電壓 U。解：（1）先計算開路電壓，如下圖。×UOC16+1=-15(V)=-1（2）再求等效電阻Rab將恒壓源和恒流源除去，得電路如圖。Rab=1( )（3）由戴維南定理可知，有源二

17、端網絡等效為一個電壓源，如圖。I15153145(A)UI×(3)=-12 (V)=4 =41.16 電路如圖 1.11所示，如果 I3，試應用戴維南定理，求圖中的電阻 R3。=1A解：（1）先計算開路電壓，如下圖。I 1I 2906056123 (A)UOC 906I190 65803(V)（2）再求等效電阻RAB將恒壓源除去，得電路如圖。Rab61246 121( )（3）由戴維南定理可知，有源二端網絡等效為一個電壓源，如圖。801當 I 3=1A時，則 R3 4所以R3（）=80-4=761.17電路如圖 1.14所示，已知 15 歐電阻的電壓降為 30V，極性如圖 1.14

18、所示。試計算電路中 R的大小和 B 點的電位。解：設 R電阻上的電壓和電流如圖所示。由 KCL可知I 2=2+5=7(A)，I=I2-2-3=2 （A），(A)由 KVL得，（繞行方向選順時針方向）UI 2-100+30+5=0U(V)=100-30-35=35U3517.5R2I（）1.18 試計算圖 1.15 中的 A 點的電位：（1）開關 S 打開；（2）開關 S 閉合。解：（1）當開關 S 打開時，將電位標注的電路復原為一般電路，如圖（a）所示。由 KVL得(3+3.9+20) × I =12+12I =0.892 (mA)UA=-20 I +12=-5.84 (V)（2）當

19、開關 S 閉合時，將電位標注的電路復原為一般電路，如圖（b）所示。由 KVL得(3.9+20) ×I =12I =0.502 (mA)UA=-20 I +12=1.96(V)第二章正弦交流電路習題參考答案一、填空題：1. 表征正弦交流電振蕩幅度的量是它的 最大值 ；表征正弦交流電隨時間變化快慢程度的量是 角頻率 ；表征正弦交流電起始位置時的量稱為它的 初相 。三者稱為正弦量的 三要素 。2.電阻元件上任一瞬間的電壓電流關系可表示為u = iR ；電感元件上任一瞬間的uLdiL；電容元件上任一瞬間的電壓電流關系可以表示為電壓電流關系可以表示為dtiCduCC。由上述三個關系式可得，電阻

20、 元件為即時元件； 電感 和 電容 元件為動態dt元件。3. 在 RLC串聯電路中，已知電流為 5A，電阻為 30，感抗為 40，容抗為 80，那么電路的阻抗為 50 ，該電路為 容 性電路。電路中吸收的有功功率為 450W ，吸收的無功功率又為 600var 。二、 判斷題：1.正弦量的三要素是指最大值、角頻率和相位。（錯）2.電感元件的正弦交流電路中，消耗的有功功率等于零。（對）3.因為正弦量可以用相量來表示，所以說相量就是正弦量 。（錯）4.電壓三角形是相量圖，阻抗三角形也是相量圖。（錯）5.正弦交流電路的視在功率等于有功功率和無功功率之和。（錯）6.一個實際的電感線圈，在任何情況下呈現

21、的電特性都是感性。（錯）7.串接在正弦交流電路中的功率表，測量的是交流電路的有功功率。（錯）8.正弦交流電路的頻率越高，阻抗越大；頻率越低，阻抗越小。（錯）三、選擇題：1. 某正弦電壓有效值為 380V，頻率為 50Hz，計時始數值等于 380V，其瞬時值表達式為（B ）A、 u380sin 314t V；B、 u537 sin( 314t45 ) V；C、 u 380 sin( 314 t 90 ) V。2. 一個電熱器，接在 10V 的直流電源上，產生的功率為 P。把它改接在正弦交流電源上，使其產生的功率為P/2 ，則正弦交流電源電壓的最大值為（D ）A、 7.07V；B、5V；C、14V

22、；D、 10V。3. 提高供電電路的功率因數，下列說法正確的是（D ）A、減少了用電設備中無用的無功功率； B 、減少了用電設備的有功功率，提高了電源設備的容量； C、可以節省電能； D 、可提高電源設備的利用率并減小輸電線路中的功率損耗。4.已知 i 1 10 sin(314t 90 ) A， i2 10sin(628 t 30 ) A，則（ C ）A、 i 1 超前 i 2 60°；B 、 i 1 滯后 i 2 60°；C 、相位差無法判斷。5. 電容元件的正弦交流電路中， 電壓有效值不變， 頻率增大時，電路中電流將（ A ）A、增大；B、減小；C、不變。6. 在 RL

23、串聯電路中， UR=16V，UL=12V，則總電壓為（ B ）A、 28V；B、20V；C、 2V。時，電路性質呈 （）7.RLC串聯電路在f 0 時發生諧振，當頻率增加到f 0B2A、電阻性；B、電感性；C、電容性。8. 正弦交流電路的視在功率是表征該電路的（A ）A、電壓有效值與電流有效值乘積； B 、平均功率； C 、瞬時功率最大值。四、計算題2.1把下列正弦量的時間函數用相量表示：(1)u10 2 sin314 t 伏(2)i 5sin(314 t 60o) 安解： ( 1) U =10/0o (V)(2)I m =5/ 60o =5/180o 60o=5/120o (A)2.2已知工

24、頻正弦電壓 uab 的最大值為，初相位為°，其有效值為多少？寫出其311V60瞬時值表達式；當 t =0.0025S 時， Uab 的值為多少？解： U abm2U abU ab11311220U abm(V)有效值22瞬時值表達式為uab311sin 314t60(V)U ab311sin 1000.00253311sin()80.5當 t =0.0025S 時，12(V)2.3用下列各式表示 RC串聯電路中的電壓、電流，哪些是對的，哪些是錯的？uUUU（ ）i=Z（ ）I=R XC（ ）I=R j C（）I=Z1234U CUUU=UR+UC（ ）UU R（ ）ICIC（5）=

25、+= j（8）= j67解：在 R、C 串聯電路中，總阻抗Z Rj X CRj1c而 Z22IU&&R X CZU RI RUjI X C所以 （1）、（2）、（3）、（5）、（7）、（8）均是錯的，（4）、（6）是對的。2.4圖 2.1中，U1，U2，i=10sin314tA，則 U 為多少？并寫出其瞬時值表達式。=40V=30V解：由電路圖可知，電壓 u1 與電流 i 同方向，而電壓 u2 超前電流 i 90o ，所以UU 12U 2230240250 (V)arctan U 2arctan 336.9電壓 u 超前電流 i的電度角U 14 u502 sin(31.4t36

26、.9 ) (V)2.5圖 2.2所示電路中，已知 u100sin(314 t +30o) 伏， i 22.36sin(314t +19.7o) 安，i 210sin(314 t +83.13o) 安，試求： i1、 Z1、Z2 并說明 Z1、 Z2 的性質，繪出相量圖。解：由題知， I m22.36/ 19.7 (A)I 2 m10/83.13(A)U m100/ 30 (V)所以 I1mI mI 2m20/6.87(A)即 i120sin 314t6.87(A)Z1U m100/ 3050/ 38.67I1 m2/8.67( )Z 2U m100/ 3010/53.13I 2m10/ 83.

27、13( )Z 為感性負載， Z 為容性負載。12XC XLR，并已知電流表1 的讀數為，試問2 和3 的讀數為多2.6圖 2.3所示電路中，= =A3AAA少？解：由圖可以看出，電容與電感并聯連接，由于電容電流落后兩端電壓 900，而電感電流超前兩端電壓 900，因為 XC=XL，所以通過電容的電流與通過電感的電流大小相等，方向相反，故而電流表 A2 的讀數為 0A。，故電感兩端電壓亦為。因為 XL R，所以電由上分析可知，電壓u 的有效值為3R3R=流表 A3 的讀數為 3A。R=X=X= ， I=，試求電壓 U、UR、UL、 UC2.7有一 R、L、C 串聯的交流電路，已知LC101A和電

28、路總阻抗 Z 。解： URRI10110 (V)U Lj X L I10110 (V)U Cj X C I101 10 (V) Z R j X Lj X CR 10() UZ I10110 (V)2.8電路如圖 2.4 所示，已知 =2rad/s ，求電路的總阻抗 Zab。解： =2rad/sL 2()X C12 X LC( )Z ab2 j X L2 /j X C2 2 jj 42 2 jj 4( 2j 2)3 jj 2( 2j 2)( 2j 2)2( )2.9電路如圖 2.5所示，已知 R=20， I R =10/0oA，XL=10， U 1 的有效值為 200V，求 XC。解：由題意可知

29、：I CU 2200/ 90U 2RI 2200/ 0(V)jX CX C(A)200/ 9010/0IL IC IRX C(A)U LjX LI Lj10( 200/9010/0 )2000/180100/ 90XCX C(V)U 1U L2000 /180200/ 02002000j100U 2100/ 90X CX C(V)又因 U1=200200(2002000)21002200200020021002故有X CX C則得： X =5.36( ) ，或 X =74.6( )CC2.10 圖 2.6 所示電路中，uStV，R1=2，R2LC=10sin314=1，=637mH， =637

30、F，求電流 i 1 ， i 2 和電壓 uc。解： =314rad/sXLL314637200 （）115X C314637106C（）Z1( R2jX L )(jX C )1000j5j5.13R2jX LjX C1j195（ ）ZR1Z12j5.13 （）I 1mU Sm10/ 01.816/ 68.7Z2j 5.13(A)U CmI1mZ11.816/ 68.7(j 5.13)9.32/21.3(V)I 2mU Cm9.32/21.31.86/ 68.7jX Cj 5(A)i 1t則=1.816sin(314+68.7 °)(A)i 2 =1.86sin(314t +68.7

31、° )(A)uc =9.32sin(314t -21.3 ° )(V)，求電流 I 、I 1。2.11圖2.7所示電路中，已知電源電壓 U=2000rad/s=12V解：當 =2000rad/ 時 sXLL20000.510 31 （）X C1162200025010C（ ）Z1R2 (jX C )j 41jR2jX C2j 2（）ZR1jX LZ11j1j2 （）IU126Z2(A)U CIZ1628.49 (V)I1U C8.49R224.29(A)R1 ，XL， R2 ， Xc ，接至的電2.12圖 2.8所示電路中，已知220V40=306060源上試求各支路電流及

32、總的有功功率、無功功率和功率因數。.解：設 U220/ 0 (V)I1U220/ 04.4/36.9j40則1XLj30(A)RI 2U220/ 02.59/ 45R2j X C60j 60(A)同理 II1I 24.4/36.92.59/ 455.41/8.61 (A) PUI cos2205.41cos8.611.18 (KW)QUI sin2205.41sin 8.61178.2 (Var)2.13圖 2.9所示電路中，求： (1)AB間的等效阻抗 ZAB；(2)電壓相量 U AF和 U DF；(3)整個電路的有功功率和無功功率。Z AB6(6j 8j8)3j 4j 46j8j8解：6I

33、U10/ 02/53.1ZAB3j 4(A)U AFIjX L12/53.1j 48/ 36.9(V)U FBIZFB2/ 53.136/53.1(V)I FDU FB6/53.11/53.16j 8j 86(A)U DFIFD (R2j8)1/ 53.1(6j8) 10 /180 (V) PUI cos102cos53.112 (W)QUI sin102sin 53.116 (Var)2.14今有一個 40W的日光燈，使用時燈管與鎮流器 ( 可近似把鎮流器看作純電感 ) 串聯在電壓為220V，頻率為 50Hz 的電源上。已知燈管工作時屬于純電阻負載，燈管兩端的電壓等于 110V，試求鎮流器上的感抗和電感。這時電路的功率因數等于多少？PUR=314rad/s解： =40W=110(V)I