电工电子技术课后答案.doc

电工电子技术（第二版）节后学习检测解答第1章节后检验题解析第8页检验题解答：1、电路通常由电源、负载和中间环节组成。电力系统的电路功能是实现电能的传输、分配和转换；电子技术的电路功能是实现电信号的产生、处理与传递。2、实体电路元器件的电特性多元而复杂，电路元件是理想的，电特性单一、确切。由理想元件构成的、与实体电路相对应的电路称为电路模型。3、电路中虽然已经定义了电量的实际方向，但对某些复杂些的直流电路和交流电路来说，某时刻电路中电量的真实方向并不能直接判断出，因此在求解电路列写方程式时，各电量前面的正、负号无法确定。只有引入了参考方向，方程式中各电量前面的的正、负取值才有意义。列写方程式时，参考方向下某电量前面取正号，即假定该电量的实际方向与参考方向一致，若参考方向下某电量前面取负号，则假定该电量的实际方向与参考方向相反；求解结果某电量为正值，说明该电量的实际方向与参考方向相同，求解结果某电量得负值，说明其实际方向与参考方向相反。电量的实际方向是按照传统规定的客观存在，参考方向则是为了求解电路方程而任意假设的。图1-5检验题4电路图I1元件1U1I2元件2U2I3元件3U3元件4元件54、原题修改为：在图1-5中，五个二端元件分别代表电源或负载。其中的三个元件上电流和电压的参考方向已标出，在参考方向下通过测量得到：I12A，I26A，I34A，U180V，U2120V，U330V。试判断哪些元件是电源？哪些是负载？解析：I1与U1为非关联参考方向，因此P1=I1U1=（2）80=160W，元件1获得正功率，说明元件1是负载；I2与U2为关联参考方向，因此P2=I2U2=6（120）=720W，元件2获得负功率，说明元件2是电源；I3与U3为关联参考方向，因此P3= I3U3=430=120W，元件3获得正功率，说明元件3是负载。根据并联电路端电压相同可知，元件1和4及3和5的端电压之代数和应等于元件2两端电压，因此可得：U4=40V，左高右低；U5=90V，左低右高。则元件4上电压电流非关联，P4=40（2）=80W，元件4是负载；元件5上电压电流关联，P5=904=360W，元件5是负载。验证：P= P1+P3+ P4+ P5= 160+120+80+360=720W P= P2 =720W电路中电源发出的功率等于负载上吸收的总功率，符合功率平衡。第16页检验题解答：1、电感元件的储能过程就是它建立磁场储存磁能的过程，由可知，其储能仅取决于通过电感元件的电流和电感量L，与端电压无关，所以电感元件两端电压为零时，储能不一定为零。电容元件的储能过程是它充电建立极间电场的过程，由可知，电容元件的储能只取决于加在电容元件两端的电压和电容量C，与通过电容的电流无关，所以电容元件中通过的电流为零时，其储能不一定等于零。2、此电感元件的直流等效电路模型是一个阻值等于12/3=4的电阻元件。3、根据可知，直流电路中通过电感元件中的电流恒定不变，因此电感元件两端无自感电压，有电流无电压类似于电路短路时的情况，由此得出电感元件在直流情况下相当于短路；根据可知，直流情况下电容元件端电压恒定，因此电容元件中没有充放电电流通过，有电压无电流类似于电路开路情况，由此得出电容元件在直流情况下相当于开路。4、电压源的内阻为零，电流源的内阻无穷大，无论外加负载如何变化，它们向外供出的电压和电流都能保持恒定，因此属于无穷大功率源，无穷大功率源是不能等效互换的。实际电压源模型和电流源模型的内阻都是有限值，因此随着外接负载的变化，电压源模型供出的电压和电流源模型供出的电流都将随之发生变化，二者在一定条件下可以等效互换。第21页检验题解答：1、两电阻相串时，等效电阻增大，当它们的阻值相差较多时，等效电阻约等于阻值大的电阻，即；两电阻相并时，等效电阻减小，当它们的阻值相差较多时，等效电阻约等于阻值小的电阻，即。2、图（a）电路中ab两点间的等效电阻： 图（b）电桥电路中，对臂电阻的乘积相等，因此是一个平衡电桥，电桥平衡时桥支路不起作用，因此ab两点间的等效电阻：图（c）电路由于ab两点间有一短接线，因此其等效电阻：3、负载获得最大功率的条件是：电源内阻等于负载电阻，即4、三电阻相并联，等效电阻；若R3发生短路，此时三个电阻的并联等效电阻等于零。5、额定熔断电流为5A的保险丝熔断时，熔丝两端的电压不能按照这个电流乘以熔丝电阻来算，因为熔断这个电压只是反映了熔丝正常工作时的最高限值。熔丝熔断时的端电压应等于它断开时两个断点之间的电压。6、要在12V直流电源上使6V、50mA的小灯泡正常发光，应该采用图1-23（a）所示电路连接。7、白炽灯的灯丝烧断后再搭接上，灯丝因少了一截而电阻减小，因此电压不变时电流增大，所以反而更亮。只是这样灯丝由于在超载下工作，很快不会烧掉。8、电阻炉的炉丝断裂，绞接后仍可短时应急使用，但时间不长绞接处又会被再次烧断，其原因类同于题7。第23页检验题解答：1、选定C为参考点时，开关断开时电路中无电流，；开关闭合时电路中的，。2、电路中某点电位等于该点到电路参考点的路径上所有元件上电压降的代数和，数值上等于某点到参考点的电压，其高低正负均相对于电路参考点而言，电路中若没有设立参考点，讲电位是没有意义的。电压等于两点电位之差，其大小仅取决于两点电位的差值，与电路参考点无关，是绝对的量。电压是产生电流的根本原因。若电路中两点电位都很高，这两点间的电压并不见得就一定很高，因为当这两点间电位差很小或为零时，则两点间的电压就会很小或等于零。3、（1）当S闭合时，VA=0，VB=12/(26+4)4=1.6V （2）S断开时，VB=12（12+12）26/(26+4+2)=7.5V第25页检验题解答：1、叠加定理仅适用于线性电路的分析与计算。因此，无论是直流、交流及任何电路，只要是线性的，都可以用叠加定理进行分析和计算。反之，电路结构再简单，只要是非线性的，叠加定理则不再适用。2、电流和电压是一次函数，为线性关系，因此叠加定理适用于其分析和计算，功率是二次函数，不具有线性关系，因此不能用叠加定理进行分析和计算。3、从叠加定理的学习中，我们懂得了线性电路具有叠加性：线性电路中，由多个电源激发的任一支路电流和电路中任意两点间电压，都可以看作是各个电源单独作用时所产生的支路电流和任意两点间电压的叠加。第27页检验题解答：1、具有两个向外引出端子的电路均可称为二端网络。当二端网络含有电源时叫做有源二端网络，如电压源模型和电流源模型都是有源二端网络；二端网络中不含有电源时称为无源二端网络。2、应用戴维南定理求解电路的过程中，求解戴维南等效电路的电压源（即二端网络的开路电压）时，与电压源相并联的元件不起作用，和电流源相串联的元件也不起作用；求解戴维南等效电路的内阻（即无源二端网络的入端电阻），对有源二端网络除源时，有源二端网络内所有电压源均短路处理，所有电流源均开路处理。3、应用戴维南定理的目的是简化复杂电路的分析与计算。当一个复杂电路只需求解某一支路电流或某两点间电压时，应用戴维南定理显然对电路的分析和计算可起到简化的作用。如果复杂电路的求解时需求多条支路电流或多个电压，则戴维南定理不再适用。4、把一个复杂电路中的待求支路断开，就会得到一个有源二端网络。对这个有源二端网络的开路电压UOC进行求解，UOC=US；再令有源二端网络内所有电压源为零，所有电流源开路，即可得到一个无源二端网络，对其求解入端电阻RAB，则RAB=R0。戴维南定理的实质就是：将一个复杂电路中不需要进行研究的有源二端网络用戴维南等效电路来代替，从而简化一个复杂电路中不需要进行研究的有源部分，而且有利于有源二端网络其余部分的分析计算。第2章节后检验题解析第34页检验题解答：1、正弦量的最大值、角频率和初相称为正弦交流电的三要素。其中最大值（或有效值）反映了正弦量的“大小”和做功能力；角频率（频率或周期）反映了正弦量时间变化的快慢程度；初相确定了正弦量计时始的位置。2、两个正弦量频率不同，因此它们之间的相位差无法进行比较。即相位差的概念仅对同频率的正弦量有效。3、交流有效值为180V，其最大值约等于255V，由于最大值超过了该电容器的耐压值220V，所以不能用在有效值为180V的正弦交流电源上。第36页检验题解答：1、 2、 3、通过上述两题求解可知，在相量的代数形式化为极坐标形式的过程中，一定要注意相量的幅角所在的相限，不能搞错；在相量的极坐标形式化为代数形式的过程中，同样也是注意相量的幅角问题，其中模值前面应为正号，若为负号，应在幅角上加（减）180。第44页检验题解答：1、电容的主要工作方式是充放电。电容接于直流电路上时，充电时间很短，一旦充电结束，即使电源不断开，电容支路也不再会有电流通过，这就是所谓的“隔直”作用；电容接于交流电路上，由于交流电大小、方向不断随时间变化，因此电容会不断地充放电，好象始终有一个交变的电流通过电容，这就是所谓的“通交”作用。2、“只要加在电容元件两端的电压有效值不变，通过电容元件的电流也恒定不变”的说法是不对的。因为，正弦交流电路中的电容支路电流，其大小不仅与电源电压的有效值有关，还与电路的频率有关，对C值一定的电容元件来讲，电压有效值不变，但电路频率发生变化时，通过电容元件的电流也会随着频率的变化而发生改变。3、在储能元件的正弦交流电路中，无功功率的大小反映了储能元件与电源之间能量交换的规模。只是在这种能量交换的过程中，元件上不消耗电能。不耗能即不做有用功，从这个角度上来看，为区别于耗能元件上“既交换又消耗”的有功功率，才把储能元件上的“只交换不消耗”称为无功功率。“无功”反映了不消耗，并不能理解为“无用之功”。如果没有这部分无功功率，电感元件无法建立磁场，电容元件无法建立电场。4、有功功率代表了交流电路中能量转换过程不可逆的那部分功率，无功功率代表的是交流电路中能量转换过程可逆的那部分功率。为区别两者，把有功功率的单位定义为“瓦特”，无功功率的单位定义为“乏尔”。5、根据元件上电压、电流的瞬时值关系，电阻元件上的电压、电流任一瞬间均符合欧姆定律的即时对应关系，因此称为即时元件；电容元件和电感元件上的电压、电流，任一瞬间均遵循微分或积分的动态关系，所以称为动态元件。根据元件上的功率关系：电阻元件在能量转换过程中只消耗有功功率，因此称为耗能元件；电感和电容元件在能量转换过程中不消耗、只交换，所以称为储能元件。6、电阻、感抗和容抗都反映了元件对正弦交流电流的阻碍作用，单位都是欧姆。所不同的是：电阻的阻碍作用表现在发热上（消耗能量）；感抗和容抗的阻碍作用都反映在元件的频率特性上：电路频率越高，电感元件的自感能力越强，阻碍正弦电流的作用越大；而容抗与电路频率成反比，电路频率越高，电容元件充放电电流越大，对正弦电流呈现的阻碍作用越小。第50页检验题解答：1、接到工频电压为220V的电源上时，接触器对正弦电流呈现的阻抗为： 线圈中的电流：如果误将此接触器接到220V的直流电源上，则线圈中通过的电流为：若线圈允许电流为0.1A时，直流情况下通过线圈的电流将是其额定值的11倍，线圈会因过流而烧毁。2、串联可以分压，串联元件上通过的电流相同。电动机上通过的电流是： 其中 所以，串联线圈上应分的电压为：所串联的线圈电感量为: ，线圈不消耗功率。如果用电阻代替串联线圈，则串联电阻分压：串联电阻的阻值为：在串联电阻上消耗的功率：增大了用户的负担。3、在含有储能元件L和C的多参数组合电路中，出现电压、电流同相位的现象时，说明电路中发生了谐振。若为串联谐振，则电路中阻抗最小，等于电路电阻；电压有效值一定时电流最大；在L和C上出现过电压现象。若为并联谐振，则电路中呈现高阻抗，电压一定时总电流最小，在L和C支路中将出现过电流现象。4、采取自动调控方式，能根据实际负载的需要，合理调整电容量的多少，可使电路达到所要求的功率因数值，保证电路工作在欠补偿状态。如果把全部电容器都接到电路上，当负载发生变化时，就无法保证合适的功率因数或出现过补偿现象，造成不必要的经济损失。第3章节后检验题解析第57页检验题解答：1、用验电笔与线端相接触，验电笔氖泡发火的是火线，否则是零线。三相四线制通常线电压为380V，相电压为220V。如果交流电压表与两个引线相接触后所测电压为380V时，两个引线均为火线，如果为220V，则一个火线、一个零线，如此连测几回，就可判断出火线和零线来。2、三相供电线路的电压是380V，则线电压为380V，相电压为220V。3、已知，根据对称关系及线相电压之间的关系，可得其余线电压为： 相电压分别为： 4、出现相电压正常，两个线电压等于相电压的现象，说明与正常线电压相连的A相和B相连接正确，而C相接反造成的。（可用相量图进行分析）5、三相电源绕组接，当一相接反时，会在电源绕组环路中出现过流致使电源烧损。（用相量图分析）6、三相四线制供电体系可以向负载提供两种数值不同的电压，其中的线电压是发电机绕组感应电压的倍。三相四线制对Y接不对称负载，可保证各相端电压的平衡。第62页检验题解答：1、当三根火线中有一相断开时，其余两相构成串联，因此形式上成为单相供电。2、三根额定电压为220V、功率为1KW的电热丝，与380V电源相连接时，为保证每根电热丝的电压为其额定值220V，应采取三相三线制Y接方式。3、图3-11所示电路中，当中线断开时，由于三相不对称，因此各相端电压不再平衡，因此实际加在各相负载的端电压不再等于它们的额定电压，电压超过额定值的相会发生过流而致使灯负载烧损，电压低于额定值的相而不能正常工作；A相和C相由于连通有电流，但它们的灯都不能正常发光，B相因开关断开无电流而灯不亮。4、三个最大值相等、角频率相同、相位互差120的单相正弦交流电称为对称三相交流电。5、照明电路规定“火线进开关”，是保证灯熄灭时是火线断开，断电时灯头不带电，维修或更换灯泡时可保证人员安全。如果零线进开关，更换灯泡或维修时，虽然开关断开，但灯头仍然带电，容易造成维护人员的触电事故。6、一般情况下，当人手触及中线时不会触电。因为中线通常与“地”相接，人又站在地面上，人体承受的电压几乎为零。第65页检验题解答：1、左起：三相四线制Y接、三相三线制Y接、三相三线制接、三相三线制接。2、火线分别引自于电源各相，三相用电器与三根火线相连，因各相负载电流相互独立共有三相，因此称为三相负载；电灯只需与电源一根火线相连，连接于一根火线和一根零线之间，通过电灯的电流只有一个，因此称其为单相用电器。3、三相交流电器铭牌上标示的功率是指额定输出功率，不是指额定输入电功率。4、A相总电阻为：RA=U2/PA=484；RB=U2/PB161；RC=。当中线断开时，A、B两相构成串联，连接于两根火线之间，因此UA=380484/(484+161)=285V，因285V220V而会烧；而UB=380161/(484+161) 95V，因95V220V而不能正常工作。5、三相照明电路的功率应按照单相电路测量功率的方法进行，把单相功率的电压线圈接在A火线与零线之间，电流线圈串联于A 相之中，即测得A相功率；把单相功率的电压线圈接在B火线与零线之间，电流线圈串联于B 相之中，即测得B相功率；把单相功率的电压线圈接在C火线与零线之间，电流线圈串联于C 相之中，即测得C相功率（据此画出连接图）。三相动力负载均为对称三相负载，因此可用二瓦计法测量，其测量连线图如P63页图3-12所示。第4章节后检验题解析第74页检验题解答：1、磁通表征了与磁场相垂直的某个截面上磁力线的分布情况，单位是韦伯Wb和麦克斯韦Mx；导磁率表征了自然界物质的导磁能力，单位是亨利每米H/m；磁感应强度B表征了介质磁场的强弱和方向，单位是特斯拉T与高斯Gs；磁场强度H表征是电流的磁场强弱和方向。B和H表征的都是磁场的大小和方向，都是矢量；但磁感应强度的大小与物质的导磁能力有密切关系，而磁场强度的大小与物质的导磁能力无关，仅取决于电流的大小。2、根据物质导磁性能的不同，自然界的物质可分为非磁性物质和磁性物质两大类。非磁性物质的磁导率约等于真空的磁导率0=410-7H/m，可看作是常量；磁性物质的磁导率大大于1，不同铁磁物质的磁导率各不相同，一般是真空磁导率的几百、几千乃至几万几十万，而且不是常量。铁磁物质具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。3、铜和铝是为能被磁化的。因为在它们是非磁性物质，其物质结构中没有磁畴结构。只有含有磁畴结构的铁磁性物质处在磁场中才能够被磁化。4、根据工程上用途的不同，铁磁材料一般可分为软磁性材料、硬磁性材料和矩磁性材料三大类。软磁性材料易磁化易退磁，适用于制作各种电机、电器的铁芯；硬磁性材料不易磁化，一经磁化不易退磁，适用于制作各种形式的人造磁体；矩磁性材料磁化过程中只有正、负两种饱和值，具有记忆性，因此适用于制作各种存储器记忆元件的磁芯。5、铁心上的热能损耗称为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。磁滞损耗是铁芯中的磁畴在交变磁场中反复翻转过程中碰撞和摩擦造成的热量损失；涡流损耗是整块铁芯在交变磁场作用下产生的旋涡状感应电流造成的热量损失。6、为了在小电流下获得强磁场，电机、电器的铁芯通常做成闭合的磁路，以避免空气隙上的较大磁阻。如果电机、电器的铁芯回路中存在间隙，为了保证产生一定的磁场使电机、电器正常工作，需要增大电流，结果电机、电器的绝缘要求也要相应增大，造成电机、电器体积增大。第78页检验题解答：1、如果在变压器的原边绕2匝、副边绕1匝，看起来也符合变比条件，但是，变换一定的电压时，根据主磁通原理可知，电压有效值和频率不变时，磁路中的磁通最大值始终保持不变。而根据磁路欧姆定律又可知，磁阻一定时，磁通与IN成正比，如果匝数太少，必然造成电流严重增大，而电流太大时对绝缘的要求及导线截面要求都难以实现。因此，不能在变压器原边绕2匝、副边绕1匝。实际设计时，为了减小线圈电流，一般都是增加线圈的匝数。2、根据主磁通原理：U=4.44fN1m可得N1=220/4.44500.001=991匝3、额定值为工频220V的交流电磁铁，若不慎接在220V的直流电源上会因过流而烧损。原因是：直流电路中，电磁铁对直流电流的阻碍作用仅为线圈的铜耗电阻，此值小小于交流阻抗值，因此造成电流大大于工频交流电流。接于220V、50Hz的工频交流电源上，该电磁铁正常工作。4、变压器是依据互感原理工作的，直流电压不产生互感，因此无法实现变换。若不慎将额定值为110/36V的小容量变压器的原边接到110V的直流电源上，副边无输出，原边则由于过流而烧损。5、变压器运行中有铁耗和铜耗，由于铁耗在电源电压不变情况下基本不变，所以通常称为不变损耗；而铜耗随着负载电流的变化而变化，一般称为可变损耗。第82页检验题解答：1、由于自耦变压器的原边和副边有直接的电的联系，当高压侧出现故障时容易波及低压侧，所以不能用做安全变压器使用。2、电压互感器在使用时应注意：副边要可靠接地；严禁副边短路。电流互感器在使用时应注意：副边要可靠接地；严禁副边开路。3、普通变压器的外特性是一条稍微向下倾斜的直线，即输出电压随着负载的增大稍微有所下降。而电焊变压器为了能够起弧和起弧后电压迅速下降，且短路电流与额定电流相差不多，具有陡降的外特性。第5章节后检验题解析第91页检验题解答：1、三相鼠笼式异步电动机中的三相，是指电动机的定子绕组为三相；鼠笼指的电动机的转子结构为鼠笼型；异步指电动机旋转磁场的转速与转子转速不同步。因为三相鼠笼式异步电动机是依据电磁感应原理工作的，所以又常被称为感应电动机。2、绕线式异步电动机具有电刷滑环结构，而鼠笼式异步电动机没有。二者的工作原理是相同的：三相定子绕组中通入对称三相交流电，在电动机定子、转子之间的气隙中就会产生一个大小和方向不断随时间变化的旋转磁场，固定不动的转子切割旋转磁场就会感应电流，成为载流导体，载流导体在磁场中受到电磁力的作用而对轴生成电磁转矩，于是电动机的转子沿着旋转磁场的方向转动起来。3、旋转磁场的转速和电动机转子转速之差是转差速度；转差速度与旋转磁场转速之比称为转差率；异步电动机静止时转差率s=1最大；异步电动机空载时的转速最高，转差率最小趋近于0。4、电动机额定转速约等于旋转磁场的转速。所以，电动机的转速为1450r/min时，磁极对数p=2，转差率s=（1500-1450）/15000.033；电动机的转速为735r/min时，磁极对数p=4，转差率s=（750-735）/7500.02；电动机的转速为585r/min时，磁极对数p=5，转差率s=（600-585）6000.025。5、单相异步电动机如果没有起动绕组，则只能产生一个脉动磁场，脉动磁场可看作是两个大小相等、方向相反的旋转磁场的合成，由于两个旋转磁场作用相互抵消，因此无法使电动机转动起来。6、三相异步电动机起动前有一根电源线断开，接通电源后的三相异步电动机相当于单相起动，由于产生的是脉动磁场，因此无法转动。若在运行过程中“缺相”，由于惯性，电动机仍能继续转动下去，只是很快就会因过流而烧损。第94页检验题解答：1、电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比。若在运行过程中电源电压降为额定值的60%而负载不变时，电动机的电磁转矩下降为额定值的36%，由于动力小于阻力，转速下降，转差率上升，定子电流和转子电流都将增大。2、三相异步电动机的负载增大时，原来的电磁平衡被打破，转速下降，转差率上升，E2=sE20上升，引起转子电流增大，通过磁耦合关系又使定子电流增大。3、只要把三相绕线式异步时机的转子绕组开路，转子回路中就无法产生感应电流，没有感应电流无法成为载流导体，不是载流导体就不能在磁场中受力驱动电动机。4、三相异步电动机定、转子之间的气隙很小，如果空气隙较大，则空载电流严重增大，运行性能变差。5、额定运行状态下，增大三相异步电动机的负载，转速下降、转差率增大，致使电流增大；电压升高时若负载不变，则三相异步电动机转速上升、转差率减小，电流减小；频率升高时，若电压和负载均不变，则电动机转子电路感抗增大，为和负载相平衡，转子电流要加大，定子电流随之增大。第99页检验题解答：1、电动机由静止上升到额定转速的全过程叫做起动。当满足： 的关系式时，电动机可直接起动。2、三相异步电动机满载情况下的起动电流大大于空载起动电流，相应的满载起动转矩也大大于空载起动转矩。3、鼠笼式三相异步电动机常用的降压起动方法有：Y-降压起动、自耦补偿器降压起动及定子绕组串电阻或串电抗起动等。调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。制动方法有能耗制动、反接制动和再生发电制动等。4、本来就是Y接的鼠笼式异步电动机，是无法采用Y-降压起动的。因为Y-降压起动只适用于正常工作时接成形的异步电动机，降压起动时接成Y，起动后接近额定转速时再切换到正常工作时的形连接。第105页检验题解答：1、低压断路器的保护功能包括短路保护、过载保护和零压及欠压保护。2、熔断器用于电动机控制时，熔体的额定电流选用原则如下：一般照明线路：熔体额定电流负载工作电流；单台电动机：熔体额定电流（1.52.5）倍电动机额定电流；但对不经常起动而且起动时间不长的电动机系数可选得小一些，主要以起动时熔体不熔断为准；多台电动机：熔体额定电流（1.52.5）倍最大电机IN其余电动机IN。3、热继电器主要由发热元件和常闭触点、常开触点构成。其发热元件串接在电动机主电路中，通常常闭触点串接在控制回路中，当电路发生过载时，控制回路中的常闭触点打开，使电动机接触器线圈失电，造成其主触点断开，使电动机停转，从而起到过载保护作用。4、接触器有触头系统和电磁系统两大部分。触头系统包括三对主触头，串接在电动机主电路中，控制电动机电路的通、断；两对辅助常开触头和两对辅助常闭触头，在电路中起自锁和互锁作用，各部分图符号略。第108页检验题解答：1、略。2、利用接触器本身的辅助常开触头使接触器线圈保持通电的作用称为自锁。让接触器的辅助常闭触头分别相互串接在对方的控制回路中，以保证正、反转两个接触器线圈不会同时得电的作用，称为互锁。3、第5章课件的第59片幻灯片所示电动机控制线路。第6章节后检验题解析第119页检验题解答：1、当温度增高时，在本征半导体中出现电子空穴对，由此产生自由电子载流子的迁移现象称为本征激发；同时价电子填补空穴造成的空穴载流子迁移运动称为复合。少数载流子由本征激发和复合运动产生，多数载流子是参杂后生成的。2、金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电，而半导体中有多子和少子两种载流子同时参与导电，这就是它们导电机理上的本质区别。3、纯净的硅和锗称为本征半导体，在本征半导体中掺入五价杂质元素后可得到N型半导体，本征半导体中掺入三价杂质元素后可得到P型半导体。4、因为这种类型的本征半导体中掺入五价杂质元素后，因杂质原子较本征半导体多了一个电子而极易挣脱共价键的束缚成为自由电子载流子，因此自由电子载流子的数量大大于热击发产生的空穴载流子，成为该类半导体的导电主流，这类杂质半导体称为N型半导体。虽然N型半导体中多数载流子是电子，但整块材料中既没有失电子，也没有得电子，所以仍呈电中性。只是少了一个电子的杂质离子成为一个定域的负离子。5、雪崩击穿是一种碰撞的击穿，齐纳击穿属于场效应的击穿，这两种击穿都属于电击穿，电击穿一般可逆，不会造成PN结的永久损坏。6、PN结正向导通时的电流是由多子扩散运动形成的，因此称为扩散电流；PN结反向电压下，截止区由少数载流子热运动形成的电流称为漂移电流，漂移电流在温度一定时数量不变，因此又称为反向饱和电流。P区与电源正极相连，N区与电源负极相连，PN结为正向偏置；N区与电源正极相连，P区与电源负极相连，PN结为反向偏置。PN结具有单向导电性。第122页检验题解答：1、PN结外加正向电压较小时，其电场还不足以克服PN结的内电场对扩散电流的阻挡，PN结仍呈现高阻态，通过PN结的正向电流几乎为零，即基本上处于截止状态，这段区域通常称为死区。硅管的死区电压典型值约为0.5V，锗管的死区电压典型值约为0.2V。2、二极管处在反向截止区时，其反向电流是由少数载流子的漂移运动构成的。常温下少数载流子的数量不多且恒定不变，当外加电压在一定范围内变化时，反向漂移电流几乎不随外加电压的变化而变化，具有饱和性。由于少数载流子是热击发的产物，当环境温度升高时，少数载流子热运动加剧，数量明显增加。3、测量二极管类型及好坏时，通常采用1.5V干电池串一个约1kW的电阻，并使二极管按正向接法与电阻相连接，使二极管正向导通。然后用万用表的直流电压档测量二极管两端的管压降UD，如果测到的UD为0.60.7V则为硅管，如果测到的UD为0.10.3V就是锗管。如果测量时直接把1.5V的干电池正向连接到二极管的两端，因为没有限流电阻，就可能使二极管中因电流过大而损坏。4、二极管的伏安特性曲线上通常分为死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。二极管工作在死区时，由于正向电压太小不能抵消PN结内电场的阻碍作用，因此电流几乎为零；二极管工作在正向导通区时，管子正向端电压的数值基本保持不变，硅管为0.7V,锗管为0.3V，正向导通区管子中通过的电流增长很快，所以当正向电压超过1V时通常要串接一个限流电阻。二极管工作在反向截止区时，反向电流基本上不随反向电压的增加而增大，温度一定时反向电流基本恒定，温度变化时对反向截止区的电流影响较大。反向电压增大为URM值后，二极管进入反向击穿区，反向击穿区的特点是电压增加一点即造成电流迅速增加。5、半导体二极管工作在击穿区，如果处在齐纳击穿或雪崩击穿等电击穿状态下，一般二极管还不能造成永久损坏，撤掉反向击穿电压，管子仍能恢复正常。但如果发生了热击穿，管子将永久损坏。6、（a）图：输入电压大于5V时，二极管反偏截止相当于开路，u0=5V；输入电压小于5V时，二极管导通相当于短路，u0= ui。（图略）（b）图：输入电压小于5V时，二极管反偏截止相当于开路，u0=5V；输入电压大于5V时，二极管导通相当于短路，u0= ui。（图略）第124页检验题解答： 1、利用稳压二极管或普通二极管的正向压降，是无法起到稳压作用的。由它们的正向特性可知，二极管一旦导通后，其管压降基本保持不变，硅管为0.7V，锗管为0.3V。因此它们只能在允许的正向电流下保持这个导通电压值，其它电压值无法稳定。2、（1）将额定电压分别为6V和8V的两个稳压管串联相接：反向串联时稳压值为14V；正向串联时1.4V；一反一正串联时可获得6.7V、8.7V。（2）将额定电压分别为6V和8V的两个稳压管并联相接：反向并联时稳压值为6V；正向并联时或一反一正并联时只能是0.7V。3、图中开关S闭合时发光二极管可导通。导通发光时正向5mA电流下1.55=0.3K；正向15mA电流下1.515=0.1K。因此限流电阻R的取值范围：100300。第129页检验题解答：1、由于三极管的发射区和集电区掺杂质浓度上存在较大差异，且面积也相差不少，因此不能互换使用。如果互换使用，其放大能力将大大下降甚至失去放大能力。2、三极管工作在饱和区时，电流放大能力下降，电流放大系数值随之下降。3、其中只有说法正确，超过最大耗散功率PCM值时，三极管将由于过热而烧损。4、NPN硅管，饱和区；NPN硅管，放大区；NPN硅管，截止区；PNP锗管，放大区；PNP锗管，截止区。第131页检验题解答：1、双极型三极管有多子和少子两种载流子同时参与导电；单极型三极管只有多子参与导电。由于双极型三极管的输出电流IC受基极电流IB的控制，因此称其为电流控件；MOS管的输出电流ID受栅源间电压UGS的控制，因之称为电压控件2、当UGS=UT时，增强型N沟道MOS管开始导通，随着UGS的增加，沟道加宽，ID增大。3、由于二氧化硅层的原因，使MOS管具有很高的输入电阻。在外界电压影响下，栅极易产生相当高的感应电压，造成管子击穿，所以MOS管在不使用时应避免栅极悬空，务必将各电极短接。4、晶体管的输入电阻rbe一般在几百欧千欧左右，相对较低；而MOS管绝缘层的输入电阻极高，一般认为栅极电流为零。第7章节后检验题解析第138页检验题解答：1、基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性，实现信号的放大。从电路的角度来看，放大电路的放大作用主要体现在两个方面：一是放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。二是输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。2、放大电路的组成原则：（1）保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。也就是说发射结正偏，集电结反偏。（2）输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。（3）输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电压或输出电流）。3、共发射极电压放大器中输入电压与输出电压的相位关系为反相。4、晶体管交流放大电路内部实际上是一个交、直流共存的电路。电路中各电压和电流的直流分量及其注脚均采用大写英文字母表示；交流分量及其注脚均采用小写英文字母表示；而总量用英文小写字母，其注脚采用大写英文字母。如基极电流的直流分量用IB表示；交流分量用ib表示；总量用iB表示。5、集电极电阻RC的作用是将集电极的电流变化变换成集电极的电压变化，以实现电压放大。如果电路中没有RC，显然无法得到电压放大。第142页检验题解答：1、实践证明，放大电路即使有了合适静态工作点，在外部因素的影响下，例如温度变化、电源电压的波动等，都会引起静态工作点的偏移，在诸多影响因素中，温度变化是影响静点稳定的最主要因素。在放大电路中加入反馈环节，可以有效地抑制温度对静态工作点的影响。2、对放大电路的要求是：对输入信号能放大且不失真。放大电路的核心元件三极管为非线性器件，只有保证在任意时刻都使三极管工作在线性放大区，输出波形才不会失真。若不设置静态工作点或让静态工作点靠近截止区，则输出波形容易发生截止失真；若静态工作点靠近饱和区，输出波形容易发生饱和失真。正确的静态工作点Q可以保证输出信号的不失真。当输入信号为零时，三极管各电极上的电流与电压处于静态。有信号输入时，在放大管的输入回路便产生动态信号，输入信号加载在静态之上，于是输出回路电流随之产生相应的变化，再由负载电阻转换成电压的变化，从而实现了电压放大。3、静态时耦合电容C1和C2两端均有电压。共射放大电路静态时，输入信号源相当于短路，因此，耦合电容C1的端电压等于三极管基极电位值VB，左低右高；静态下由于无输出，所以输出端也相当短路短路，耦合电容C2的端电压等于三极管输出电压值UCE，左高右低。4、放大电路出现的失真包括截止失真和饱和失真两种。截止失真时，共射放大电路的集电极电流波形出现下削波，输出电压波形出现上削顶；饱和失真时，共射放大电路的集电极电流波形出现上削波，输出电压波形出现下削顶。消除截止失真，需将静态工作点上移，消除饱和失真，要将静态工作点下移。另外，还要在电路中加设反馈环节。5、RE在电路中起的作用是负反馈作用，数值通常为几十至几千欧，它不但能够对直流信号产生负反馈作用，同样可对交流信号产生负反馈作用，从而造成电压增益下降过多。为了不使交流信号削弱，一般在RE的两端并上一个滤波电容CE，以消除反馈电阻对交流量的影响，减小RE对交流电压放大倍数的影响。第145页检验题解答：1、图（a）没有放大交流信号的能力。因为，基极电位VB=UCC，静态工作点太高；图（b）电路中，只要RB值选择合适，可以放大交流信号；图（c）分压式偏置共射放大电路缺少负反馈环节，且电容极性反了，因此易产生失真；图（d）电路中核心元件三极管应选择NPN硅管，但用成PNP管，因此不具有交流信号放大能力。2、放大电路的输出电压与输入信号电压的比值就是电压放大倍数。共发射极放大电路中，电压放大倍数与晶体管电流放大倍数成正比，与放大电路集电极电阻成正比，与晶体管输入交流等效电阻成反比，且与输入信号电压反相。3、对需要传输和放大的信号源来说，放大电路相当于一个负载，负载电阻就是放大电路的输入电阻。放大电路的输入电阻ri的大小决定了放大器向信号源取用电流的大小。因为被放大信号是微弱小信号，而且总是存在一定内阻。所以我们希望放大电路的输入电阻ri尽量大些，这样从信号源取用的电流就会小一些，以免造成输入信号电压的衰减。4、对负载来说，放大电路的输出电阻r0相当于信号源内阻。我们通常希望放大电路的输出电阻r0尽量小一些，以便向负载输出电流后，输出电压没有很大的衰减。而且放大器的输出电阻r0越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，使得放大器带负载能力越强。5、放大电路的动态分析，就是求解放大电路对交流信号呈现的输入电阻ri、电路的输出电阻r0和交流电压放大倍数Au。动态分析的对象是放大电路中各电压、电流的交流分量；动态分析的目的是找出输入电阻ri、输出电阻r0、交流电压放大倍数Au与放大电路参数间的关系。采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小时，可认为晶体管电压、电流变化量之间的关系是线性的。即在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路。这样我们就可以利用前面学习过的电路分析法，求出放大电路对交流信号呈现的输入电阻ri、输出电阻r0和交流电压放大倍数Au了。第148页检验题解答：1、共集电极放大电路与共发射极放大电路相比，共发射极放大电路输入电阻不够大，而共集电极放大电路输入电阻较大；共发射极放大电路输出电阻不够小，而共集电极放大电路输出电阻较小；共发射极放大电路的电压放大倍数很大，放大能力较强，而共集电极放大电路的电压放大倍数约等于1。因此共发射极放大电路适合于做多级放大电路的中间级，而共集电极放大电路适合于多级放大电路的前级和后级。2、射极输出器的发射极电阻RE是不能象共发射极放大电路一样并联一个旁路电容CE来提高电路的电压放大倍数的。因为射极输出器的输出取自于发射极，即输出电压等于发射极电阻RE两端的电压，如果并上一个旁路电容，则电路对交流信号就会无输出。第151页检验题解答：1、从能量控制的观点来看，功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有着很大的差别。电压放大电路主要要求它能够向负载提供不失真的放大信号，其主要指标是电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。2、因为晶体管都存在正向死区。因此，当乙类功放电路在输入信号正、负半周交替时，两个功放管都处于截止状态，造成输出信号波形不跟随输入信号的波形变化，波形的正、负交界处出现了一段零值，这种失真现象称为交越失真。为消除交越失真，可在两个功放管的发射结加上一个较小的正偏电压，使两管都工作在微导通状态。这时，两个功放管，一个在正半周工作，另一个在负半周工作，互相弥补对方的不足，从而在负载上得到一个完整的输出波形。即两个功放管的输入、输出特性完全一致，达到工作特性完全对称的状态。3、直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，输出信号电压并不为零，而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。差动放大电路可以有效地抑制零漂。当温度变化时，因两管电流变化规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。也就是说，依靠差动放大电路的完全对称性，使两管的零漂在输出端相抵消，使零点漂移得到抑制。4、差模信号是放大电路中需要传输和放大的有用信号，用uid表示，数值上等于两管输入信号的差值；温度变化，电源电压波动及外界电磁干扰等对放大电路的影响，相当于输入端加了“共模信号”。因此，共模信号对放大电路是一种干扰信号，第154页检验题解答：1、“反馈”就是通过一定的电路形式，把放大电路输出信号的一部分或全部按一定的方式回送到放大电路的输入端，并影响放大电路的输入信号。如果反馈能使输入信号的净输入量削弱的称为负反馈，负反馈提高了基本放大电路的工作稳定性。如果放大电路输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到输入端后，造成净输入信号增强，则这种反馈称为正反馈。正反馈可以提高放大电路的增益，但正反馈电路的性能不稳定，一般较少使用。2、放大电路中普遍采用的是负反馈。负反馈通常有四种典型形式：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。放大电路中如果反馈信号取自于输出电压，为电压负反馈；若取自于输出电流，则为电流负反馈；若反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式相加减，可判断为串联负反馈；若反馈信号与输入是以电流的形式相加减，可判断为并联负反馈；如果反馈信号和输入信号加到放大元件的同一电极，则为并联反馈，否则为串联反馈。3、放大电路引入负反馈后，虽然提高了放大电路的稳定性，但放大电路的电压放大倍数降低了。但对放大电路来说，电路的稳定性至关重要，因此电路的电压放大倍数虽然降低了，换来的却是放大电路的稳定性得以提高，这种代价值得。4、采用负反馈能够提高放大电路的稳定性，从本质上讲，是利用失真的波形来改善波形的失真，不能理解为负反馈能使波形失真完全消除。第8章节后检验题解析第162页检验题解答：1、集成电路主要由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四部分构成。其中输入级是决定运放性能好坏的关键，要求输入电阻高，差模电压放大倍数大，共模抑制比大，静态电流小，通常由一个高性能的双端输入差动放大器组成。中间放大级是整个集成运放的主放大器，其性能的好坏直接影响运放的放大倍数，主要作用是提高电压增益，通常采用复合管的共发射极电路构成。输出级又称功放级，要求有较小的输出电阻以提高带负载能力，通常采用电压跟随器或互补的电压跟随器组成。偏置电路的作用是向运放内部各级电路提供合适又稳定的静态工作点电流。2、集成运放的理想条件是：开环电压放大倍数Au0；差模输入电阻ri；输出电阻r00；共模抑制比KCMR。3、工作在线性区的理想运放有两条重要结论：（1）虚短：理想运放的同相输入端和反相输入端电位相等，UU。由于两个输入端并非真正短接，但却具有短接的特征，称之为“虚短”。（2）虚断：由于理想运放的差模输入电阻ri，因此可得i+=i-=0。集成运放的输入端并未断开，但通过的电流恒为零，这种情况称为“虚断”第168页检验题解答：1、集成运放的线性应用电路均存在深度负反馈环节，可用“虚短”、“虚断”分析。2、“虚地”现象只存在于反相的线性应用运放电路中。UB1u0UZUZ0uiUB2abcdef3、集成运放应用在非线性电路时，处于开环或正反馈状态下；运放在非线性运用中同相输入端和反相输入端上的信号电压大小不等，因此“虚短”的概念不再成立；非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视为零值。因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点；非线性区运放的输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱和值，或为负饱和值。4、滞回比较器的电压传输特性如右图所示。当输入信号电压由a点负值开始增大时，输出u0UZ，直到输入电压uiUB1时，u0由UZ跃变到UZ，电压传输特性由abcdf；若输入信号电压ui由f点正值开始逐渐减小时，输出信号电压u0原来等于UZ，当输入电压ui=UB2时，u0由UZ跃变为UZ，电压传输特性由fdeba，图示曲线中的UB1、UB2称为状态转换点，又称为上、下门限电压，UUB1UB2称为回差电压。由于此电压比较器在电压传输过程中具有滞回特性，因此称为滞回电压比较器。由于滞回电压比较器存在回差电压，使电路的抗干扰能力大大增强。5、可以反相比例输入电路和同相比例输入电路为例说明。（过程略）6、集成运放的开环电压放大倍数Au0无穷大，所以输入信号的线性范围很小，以致集成运放在开环时实际上无法实现线性放大。加上深度电压负反馈后，运放的闭环电压增益较开环增益小很多，因此运放的线性输入范围同时得到了扩大，扩大以后的线性输入范围才能对输入信号进行正常的线性放大。而且，集成运放加上深度负反馈后，还能改善其他的许多性能指标，所以集成运放在线性应用电路中必须加上深度负反馈。第9章节后检验题解析第182页检验题解答：1、基本的逻辑运算有“与”运算、“或”运算和“非”运算。异或门的功能是“相同出0，相异出1”；同或门的功能是“相同出1，相异出0”。同或门是异或门的反。2、常用复合门有与非门、或非门、与或非门、同或门、异或门等。功能略。3、通常集成电路可分为TTL和CMOS两大类，它们使用时注意的事项不同，参看教材。4、在结构上，OC门没有图腾结构的TTL与非门中的T3和T4组成的射极跟随器，T5的集电极是开路的。图腾结构的TTL与非门的输出是推挽输出，输出电阻都很小，不允许将两个普遍TTL门的输出端直接连接在一起。但是OC门和输出端可以直接并接在一起，从而可实现“线与”的逻辑功能。5、普通的TTL与非门有两个输出状态，即逻辑0或逻辑1，这两个状态都是低阻输出。三态门除具有这两个状态外，还有高阻输出的第三态，高阻态下三态门的输出端相当于和其它电路断开。三态门广泛应用在计算机系统中，主要用途是构成数据总线。6、CMOS传输门不但可以实现数据的双向传输，经改进后也可以组成单向传输数据的传输门，利用单向传输门还可以构成传送数据的总线，当传输门的控制信号由一个非门的输入和输出来提供时，又可构成一个模拟开关。7、TTL门集成与非门多余的输入端可以悬空（但不能带开路长线）、接高电平、并接到一个已被使用的输入端上等。CMOS集成门多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。8、普通TTL门电路的电源电压应满足5V0.5V的要求；几个输入端引脚可以并联连接。同一芯片上的CMOS门，在输入相同时，输出端可以并联使用（目的是增大驱动能力），否则，输出端不允许并联使用。第193页检验题解答：1、完成下列数制的转换（1）（256）10（100000000）2（100）16（2）（B7）16（10110111）2（183）10（3）（10110001）2（B1）16（261）82、用真值表证明A B0 0110 1111 0111 1003、将写成为最小项表达式。 4、将化为最简与或式。 5、用卡诺图化简下列逻辑函数（1）（2）6、原题改为：输出F和输入A、B、C之间的逻辑关系的真值表如表9-9，写出的关系式，并画出相应与非门构成逻辑电路图。ABC&G& 7、图9-26所示电路的逻辑功能是：同或功能。8、设计一个三变量判奇电路。（1）写出相应真值表（略）（2）写同逻辑函数式，并化简： （3）逻辑电路略。93 常用的组合逻辑电路器件第203页检验题解答：1、把若干个0和1按一定规律编排起来的过程称为编码。当编码器同时有多个输入为有效时，常要求输出不但有意义，而且应按事先编排好的优先顺序输出，只对其中优先权最高的一个输入信号进行编码，具有此功能的编码器称为优先编码器。2、译码器的输入量是二进制，输出量是人们熟悉的某个特定信息。其它略。3、常用的集成比较器有74LS85（4位数值比较器），74LS521（8位数值比较器）等。采用两个74LS85芯片级联，可构成八位数值比较器。这种串联连接的扩展方法结构简单，但运算速度低。74LS85也可采用并联扩展两级比较法。并联扩展各组的比较是并行进行的，因此运算速度比级联扩展快。4、数据选择器能实现的功能有根据需要将其中任意一路挑选出来的电路，也叫做多路开关。集成数据选择器74LS153中，D0D3是输入的四路信号；A0、A1是地址选择控制端。5、数据选择器的输出端Y可以是四路输入数据中的任意一路，由选择控制信号A1、A0来控制。 第10章节后检验题解析第216页检验题解答：1、电位触发方式的钟