第1章習(xí)題答案

1、第1章 電路的基本概念和基本定律本章的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)電路的基本概念、基本物理量和基本定律，為掌握電 路的分析訃算方法奠定必要的基礎(chǔ)。本章基本要求(1) 正確理解理想電路元件、電路模型的概念；(2) 正確理解電流、電壓的參考方向的概念，并掌握電流、電壓參考 方向的使用；(3) 計算元件或電路的功率，并判別元件或電路是吸收功率還是發(fā)出 功率；(4) 掌握理想元件的電壓與電流關(guān)系式；(5) 掌握基爾霍夫定律(KCL和KVL)的應(yīng)用；(6) 了解四種類型的受控源，理解電氣器件設(shè)備的額定值。本章習(xí)題解析1-1試求題圖1-1所示電路中的電壓氐和久。RbU= 10VU(ib 二？U加二？(3)5V . eU

2、ba=l(b)題圖1-1解：(d)電壓廠的參考方向如圖所示，已知厶-10V,故有=t/ = 10VUba= -t/ = -10V直流電壓源的電壓參考方向如圖所示，故有5=5V1-2題圖1-2所示電路中，已知各元件發(fā)出的功率分別為片=-250兀P2 =125W, P3 =-100Wo求各元件上的電壓4、E及仏。5題圖1-2解： . 片=x5 = 250W U、= 50V P2 =-t/2x5 = 125VV U2 =-25V=/3x5 = -100IVU3 =-20V1-3題圖1-3所示電路，求各段電路的電壓氐及各元件的功率，并說明元 件是消耗功率還是對外提供功率題圖1-3解：根據(jù)功率計算公式及

3、題給條件，得(a) 氐二6孔余6X2二12W消耗功率(b) 氐二-8V, /1X (-8)=-8W提供功率(c) GfTOV,尺-(-8)x(-10)二-80W提供功率(d) 氐二-8V,莊-(-2)x(-8)二-16W提供功率(e) 防-(-6)二6V, P=- (-1) x (-6)二-6W提供功率(f) 氐二-16V,余(-2)x16二-32W提供功率1-4將額定電壓為弘、額定功率為冗的電熱絲（可看作線性電阻）切成|長, 然后加上電壓U，問此時電熱絲消耗的功率尸為多少解：山題意可知，電熱絲的原電阻為切成？長時的電阻為33此時電熱絲消耗的功率為&字丄叮丄巴f P。R 22 &2 U.1-5

4、題圖1-5所示，圖(d)中電容過的電流，的波形如圖(b)所示，已知w(0) = IV ,試求t=ls、t=3s和 皆5s時電容電壓u o解：由圖(b)所示電流，的波形圖，可求得0W 慮2s1-6題圖1-6所示，求(a)圖中兩電源的功率，并指岀那個元件吸收功率那個元件發(fā)岀功率判斷(b)圖中元件吸收或發(fā)出功率，并驗證功率守恒a)&) L=+102sW W4sL -0t4s根據(jù) u(t)= u(0) + n(e)dg ,可求得+10W 慮2s二 +5l42s W rW4s+16步4s、當Es,t=3s和尸5s時，有u二 Xf+1= u&= X3+5X3-4 二 u(5)= X 5+16 二題圖1-6

5、解：(d)山題給條件及功率計算公式得=10x3 = 30W ,比=_10x3 = _30W計算表明，電壓源吸收功率，電流源發(fā)出功率1()2(b)由/ =-10x3 = -30W,知電流源總是在發(fā)出功率。由丁，知R電阻總是在吸收功率。電壓源可能吸收或發(fā)岀功率。1-7題圖1-7所示電路中，電阻&、住、R,和兄的電壓、電流額定值分別是、, 尺的電壓、電流額定值分別是、。為使上述各電阻元件均處于其額定工作狀態(tài)， 應(yīng)當選配多大的電阻&和凡解：為使電阻元件R、R：、艮、用和尺均處于其額定工作狀態(tài)，電阻尺的 電壓應(yīng)為串聯(lián)電阻尼、尼、尿和凡的端電壓，即匕=6.3V,電阻虛的電流應(yīng)為I =0.45-0.3 =

6、0.15A(KCL)冬=1人015= 42Q電阻盡的電流應(yīng)為I, =0.45 A,由KVL,得r匕+63 + 63 = 1109U, =110 63-63 = 974V97 4= = 216.44Q0.451-8求題圖1-8所示電路中的、凡和尼。解:厶二2 -厶二二乩二5-3 =2V12二 3X2+5 二 11V1-9題圖1-9所示電路為某電路的一部分，試分別計算下述情況下的電壓氐和%。(1) 在圖示電流參考方向下Z=1A；(2) 在圖示電流參考方向下Z=2Aoa 10Q10Q5V一 +3V題圖1-9解：(1)在圖示電流Z參考方向，Z=1A,有(/血=10/= 10x1 = 10 V111 K

7、VL,得=+.=10 + 5 = 15V5 =10/= 10x1 = 10 V幾=-3V由KVL,得=15 + 10 + (3) = 22V(2)在圖示電流Z參考方向，Z=2A,有由KVL,得又由KVL,得= io/ = 1Ox(-2) = -20 VU“=t/+(4(=(20) + 5 = 15V/d =10/ = 10x(2) = 20V3 V% = % + Ucd += (一 15) + (-20) + (3) = 一38 V1-10在題圖1-10所示電路中，已知6；=10 V, =4V, 6-：=2V,丘= 4Q, 尼=2Q,尿=5Q試計算端子1、2開路時流過電阻尼的電流厶和電壓叢。R

8、、題圖1-10解：端子1、2開路時流過電阻凡和電壓源 氐的電流為零，因此流過電阻 艮、尼和兒的電流均為心111 KVL,得R 山+RJ2+5=UU-u“10-46=1A2 + 46U廠RJ2UjU,=61-11在題圖1-11所示電路中，四個電路元件的電壓和回路電流的參考方向 如圖所示。設(shè)電壓 4=100* 叢=40V,仏=60V, 6:；=-80 V,電流 Z=-10Ao (1)試確定各元件電壓的實際極性及回路電流Z的實際方向；(2)判別哪些元件是 電源，哪些元件是負載；(3)計算各元件的功率，并驗證電路的功率平衡。各元件電壓的實題圖1-11題解圖(2) 元件1和2的電壓與電流實際方向相反，因

9、此它們是電源；元件3和4 的電壓與電流實際方向相同，因此它們是負載。(3) 各元件的功率為R =7 = 100x(-10) =-1000 WP2 = U2I = (-40) x (-10) = 400 WP. = UJ=60x(10) = 600WP4 =U4I= (80) x (-10) = 800 W電路發(fā)出的功率為.=1000 +400=1400 W電路吸收的功率為P吸收=600+800 =1400 W1-12求題圖1-12所示電路中的電流厶、I,、3、解：對結(jié)點A應(yīng)用KCL, 對結(jié)點B應(yīng)用KCL,得 對結(jié)點C應(yīng)用KCL,得 對結(jié)點D應(yīng)用KCL,得得二-8-6-4二-18A厶二15+7+

10、厶二15+7-18二4A厶二 10+厶-5 二 10+4-5 二9A二厶十 6+6 =9+6+6=21 A5AL-6AIz15C BD6AA - 4AIz7A8A題圖1-121T3題圖1T3所示電路中，已知厶=,/2=9 Ie=l Ao試求電流厶、厶和Tsoh(a)題圖1-13解：應(yīng)用KCL對題圖1 -13(a)電路中各結(jié)點列寫電流方程，得厶=1+12 =0.2+ 03 = 0.5 A/4 = /6 - Z2 =1-0.3 = 0.7AI5 =Z3+/4 =0.5 + 0.7 = 1.2A驗證：作一閉合面如題圖1-13(b)所示，對該閉合面有厶=Z,+Z6 =02 + l = l2A通過該閉合

11、面的電流符合KCL,故上述訃算正確。1-14求題圖1-14 (a)電路在開關(guān)S打開和閉合兩種情況下A點的電位和 圖1-14 (b)所示電路中B點的電位。B5Q-50V解：(a) S打開時，有K= 一12一12 X20+12 二3 + 3.9 + 20s閉合時，有0-12VrX 20+12一 V3.9 + 20(b)應(yīng)用歐姆定律，得廠50-匕_50-叫1 & 10Vb-(-5O) = Vb+5O=10+ R、5丄3R、20對結(jié)點B應(yīng)用KCL,有即=10+求出-10 + 5V.=-14.286V0.1 + 0.2 + 0.051-15 題 圖 1T5 所示電 路中，已知 U =2OV,t/2 =10V.t/3 =5V ,R =5d/?2 =2d心=5。，求圖中標出的各支路電流。LU1e題圖1-15解：/4=S-Li=22z!2 = 2a/?!5/s=M1 = 1 = 2.5AR22UQ = 3A6Z?35Z1=Z4