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文檔簡介
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,為掌握電路的分析計(jì)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(jì)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) 了解電路的三種工作狀態(tài):額定工作狀態(tài)、過載工作狀態(tài)和欠載工作狀態(tài)。理解電氣器件、設(shè)備的額定值。本章習(xí)題解析11 試求圖11所示電路的電壓Uab和Uba。 圖11解 (
2、a)電壓U的參考方向如圖所示,已知U10V,故有 V V(b)直流電壓源的電壓參考方向如圖所示,故有 V V12 根據(jù)圖12所示的參考方向和電壓、電流的數(shù)值確定各元件電流和電壓的實(shí)際方向,并計(jì)算各元件的功率,說明元件是吸收功率還是發(fā)出功率。 (a) (b) (c) (d) 圖12 解 (a)因?yàn)殡娏鳛?mA,電壓為5V,所以電流、電壓的實(shí)際方向與參考方向相同。電阻元件的功率為 mW電阻元件的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向,計(jì)算結(jié)果P>0,說明電阻元件吸收功率。(b)因?yàn)殡娏?、電壓隨時(shí)間t按照正弦規(guī)律變化,所以當(dāng)電流i>0、電壓u>0時(shí),它們的實(shí)際方向與參考方向一致;當(dāng)電流i<
3、0、電壓u<0時(shí),它們的實(shí)際方向與參考方向相反。電阻元件的功率為 W電阻元件的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向,計(jì)算結(jié)果p>0,說明電阻元件吸收功率。(c)因?yàn)殡娏鳛?mA,所以電流的實(shí)際方向與參考方向相反;電壓為5V,所以電壓的實(shí)際方向與參考方向相同。直流電壓源的功率為 mW直流電壓源的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向,計(jì)算結(jié)果P<0,說明直流電壓源發(fā)出功率。(d)因?yàn)殡娏鳛?A,電壓為6V,所以電流、電壓的實(shí)際方向與參考方向相同。直流電流源的功率為 W直流電流源的電壓與電流取非關(guān)聯(lián)參考方向,計(jì)算結(jié)果P>0,說明直流電流源發(fā)出功率。13 在圖13所示電路中,試求: (1)若元件A吸收
4、10W功率,求其電壓UA; (2)若元件B吸收10W功率,求其電流IB; (3)若元件C發(fā)出10W功率,求其電流IC;(4)若元件D發(fā)出10mW功率,求其電流ID。 D10VID C+6VIC B10VIB AUA 4 A (a) (b) (c) (d)圖13解 (1)元件A的電流與電壓取關(guān)聯(lián)參考方向,其吸收功率為W故其電壓UA為 V(2)元件B的電流與電壓取關(guān)聯(lián)參考方向,其吸收功率為W故其電流IB為 A電流IB<0,說明其實(shí)際方向與參考方向相反。(3)元件C的電流與電壓取關(guān)聯(lián)參考方向,其發(fā)出功率為W故其電流IC為 A電流IC<0,說明其實(shí)際方向與參考方向相反。(4)元件D的電流與
5、電壓取非關(guān)聯(lián)參考方向,其發(fā)出功率為mW故其電流ID為mA14 在圖14所示電路中,串聯(lián)電阻R1、R2、R3和R4的電壓、電流額定值分別是6.3V、0.3A,R5的電壓、電流額定值分別是6.3V、0.45A。為使上述各電阻元件均處于其額定工作狀態(tài),應(yīng)當(dāng)選配多大的電阻Rx和Ry?圖14解 為使電阻元件R1、R2、R3、R4和R5均處于其額定工作狀態(tài),電阻Rx的電壓應(yīng)為串聯(lián)電阻R1、R2、R3和R4的端電壓,即V,電阻Rx的電流應(yīng)為 A (KCL)故 電阻Ry的電流應(yīng)為A,由KVL,得 V故 15 圖15是某電路的一部分,試分別計(jì)算下述兩種情況的電壓Uab、Ubc、Uac和Uae。(1)在圖示電流參
6、考方向I1A;(2)在圖示電流參考方向I2A。+I+eabcd10105V3V圖15解 (1) 在圖示電流I參考方向,I1A,有 V V由KVL,得 V 又 V V由KVL,得 V(2)在圖示電流I參考方向,I2A,有V V由KVL,得 V 又 V V由KVL,得 V16 在圖16所示電路中,已知U110 V,Us14V,Us22V,R14,R22,R35。試計(jì)算端子1、2開路時(shí)流過電阻R2的電流I2和電壓U2。1+U1I2+R2R1R3Us1Us2U22圖16解 端子1、2開路時(shí)流過電阻R3和電壓源Us2的電流為零,因此流過電阻R2 、R1和Us1的電流均為I2。由KVL,得 A V17 在
7、圖17所示電路中,四個(gè)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U1100V,U240V,U360V,U480V,電流I10A。(1)試標(biāo)出各元件電壓的實(shí)際極性(正極性,負(fù)極性)及回路電流I的實(shí)際方向;(2)判別哪些元件是電源,哪些元件是負(fù)載;(3)計(jì)算各元件的功率,并驗(yàn)證電路的功率平衡。U11234I+U2U3U4圖17 解 (1)根據(jù)圖示電流、電壓的參考方向和它們的代數(shù)值,各元件電壓的實(shí)際極性和回路電流的實(shí)際方向如圖18所示。U11234IU2U3U4 圖18(2)元件1和2的電壓與電流實(shí)際方向相反,因此它們是電源;元件3和4的電壓與電流實(shí)際方向相同,因此它們是負(fù)載。(3)各元件的功率為 W WWW電路發(fā)出的功率為 W電路吸收的功率為 W上述計(jì)算結(jié)果表明,電路的功率平衡。18 在圖19(a)所示電路中,已知I10.2A,I20.3A,I61 A。試求電流I3、I4和I5。I1
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