第1章習(xí)題答案

1、第1章 電路的根本概念和根本定律本章的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)電路的根本概念、根本物理量和根本定律，為掌握電 路的分析計(jì)算方法奠定必要的根底。本章根本要求(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；掌握基爾霍夫定律KCL和KVL丨的應(yīng)用；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 Uab和Uba。Rbt/- 10V"(a)5V人a +o-陽=? Uba=

2、l題圖1-1解：(a)電壓U的參考方向如下列圖， U = 10V，故有Uab U 10VUba Uab U 10V(b)直流電壓源的電壓參考方向如下列圖，故有Uab 5VUba Uab 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P1250W，P2 125W，P3100W。求各元件上的電壓 U1、U2及U3。題圖1-2解：PU, 5 250WU,50VP2U2 5 125WU225VP3 U3 5100WU320V1-3題圖1-3所示電路，求各段電路的電壓 消耗功率還是對(duì)外提供功率？Uab及各元件的功率，并說明元件是2A1A-8V(b)-8Aa :-： b-10V(c)+6

3、V-8V<D-6V-1Ab+-2Ab16V(d)(e)(f)題圖1-3解：根據(jù)功率計(jì)算公式及題給條件，得aUab=6V, P=6X2= 12W消耗功率bUab=-8V, P=1X(-8)=-8W提供功率cUab=-10V, P=- (- 8) (-10)=- 80W提供功率dUab=-8V, P=- (- 2) (-8)=-16W提供功率eUab=-(-6)=6V, P=-(-1) (- 6)=- 6W提供功率fUab=-16V, P=(- 2) 16=-32W提供功率21-4將額定電壓為U0、額定功率為P0的電熱絲可看作線性電阻切成 -長,3然后加上電壓U ，問此時(shí)電熱絲消耗的功率 P

4、為多少？ 解：由題意可知，電熱絲的原電阻為R0=切成|長時(shí)的電阻為此時(shí)電熱絲消耗的功率為R=2R03U2 P= RU2F3答更(乂)。2 U。2 U。Po1-5題圖1-5所示，圖a中電容過的電流i的波形如圖b所示，u(0) 1V ,試求t=1s、t=3s和t=5s時(shí)電容電壓i2F題圖1-5解：由圖b所示電流i的波形圖，可求得(t0W< 2si(t)-t+102s « 4s-51 t根據(jù) u(t)= u(0)+0 i ( )dC,可求得u(t)t2+1-t2+5t-40W< 2s2s « 4s-t+16t> 4s1*當(dāng) t=1s, t=3s 和 t=5s 時(shí)

5、，有u(1)= 0.625u(3)= - 0.625 *+5X3-u(5)=-1-6題圖1-6所示，求a圖中兩電源的功率，并指出那個(gè)元件吸收功率？那個(gè) 元件發(fā)出功率？判斷b圖中元件吸收或發(fā)出功率，并驗(yàn)證功率守恒？a10V3A(b)題圖1-6解：a由題給條件及功率計(jì)算公式得PUS 10 3 30W , Rs 10 330W計(jì)算說明，電壓源吸收功率，電流源發(fā)出功率b由 PIS10 3 30W，知電流源總是在發(fā)出功率。由Pr 10，知R電阻總是在吸收功率。電壓源可能吸收或發(fā)出功率1-7題圖1-7所示電路中，電阻Ri、R2、R3和R4的電壓、電流額定值分別是、 R5的電壓、電流額定值分別是、。為使上述

6、各電阻元件均處于其額定工作狀態(tài), 應(yīng)中選配多大的電阻Rx和Ry?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Ux 6.3V，電阻Rx的電流應(yīng)為Ix 0.45 0.3 0.15AKCLUxIx6.30.1542電阻Ry的電流應(yīng)為I0.45A，由 KVL，得Uy 6.3 6.3 110Uy 110 6.3 6.3 97.4VRyUyIy97.40.45216.441-8求題圖1-8所示電路中的Us、Ri和R2 。+I1Us()R15VR2-T-T-題圖1-83V2UR23 2A解:應(yīng)用KCL、KVL及歐姆定律，得.

7、3 |2=2Ii=2-|2=2-U r2=5- 3 =2V際墜=2I21.5ri=2 = 2=ioIl 0.5U S=3>2+5=11V1-9題圖1-9所示電路為某電路的一局部，試分別計(jì)算下述情況下的電壓 Ubc、Uac和 Uae。(1) 在圖示電流參考方向下I= 1A;(2) 在圖示電流參考方向下I = 2A。Uab、a 10 b10 d+ 5V -3V +題圖1-9解：(1)在圖示電流I參考方向，I= 1A,有Uab10I10 110VUbc 5V由KVL ，得Uac Uab Ubc 10 5 15VUcd 10110 1 10VUde 3V由KVL ，得Uae Uac Ucd 5e

8、 15 10 ( 3)22 V(2)在圖示電流I參考方向，l = 2A,有Uab 10I10 ( 2)20 VUbc 5V由KVL ，得Uac Uab Ubc ( 20) 515V又Ucd 10I10 ( 2)20VUde 3V由KVL ，得Uae Uac Ucd 5e ( 15)( 20)( 3)38 V1-10 在題圖 1-10所示電路中， U1 = 10 V，Us1 = 4V，Us2= 2V，R1 = 4Q, R2 = 2Q, R3= 5 Q。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。題圖1-10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、

9、R1和Us1的電流均為|2。由KVL，得R2I 2R1 I 2 U s1 U 1(R2 R)2 U1 Us1U1Us110 4善1A(R2R1)2 4I2U2 R1I2 Us2 Us1 6V1-11在題圖1-11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下 圖。設(shè)電壓 U1 = 100V, U2= 40 V, U3= 60V, U4= 80 V，電流 l = 10A。(1)試確定各元件電壓的實(shí)際極性及回路電流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。+ U2題圖1-11題解圖1-11(a)(2) 元件1和2的電壓與電流實(shí)際方

10、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R U1I 100 ( 10)1000WF2 丄1( 40) ( 10)400WP3 U3I 60 ( 10)600WP4 U4I ( 80) ( 10)800W電路發(fā)出的功率為F發(fā)出=1000+400=1400W電路吸收的功率為P吸收=600+800=1400W1-12求題圖1-12所示電路中的電流|1、|2、|3、|4解：對(duì)結(jié)點(diǎn)A應(yīng)用KCL ,對(duì)結(jié)點(diǎn)B應(yīng)用KCL ,得對(duì)結(jié)點(diǎn)C應(yīng)用KCL ,得對(duì)結(jié)點(diǎn)D應(yīng)用KCL ,得得13=- 8- 6- 4=- 18A14=15+7+13=15+7-18=

11、4A11=10+14- 5=10+4- 5=9A|2=| 1+6+6 =9+6+6=21A1-13題圖1-13所示電路中, |1=, |2=, 16= 1 A。試求電流 |3、|4 和 150(a)題圖1-13解：應(yīng)用KCL對(duì)題圖1-13(a)電路中各結(jié)點(diǎn)列寫電流方程,| 2| 3| 1| 2| 6(b)0.2 0.3 0.5 A110A1 5A1|1f6A|2|4115ACDB A.*6A4A7AJ|31 1F8A題圖1-12I4 I6 I21 0.3 0.7AI5I3 I4 0.5 0.7 1.2A驗(yàn)證：作一閉合面如題圖1-13(b)所示，對(duì)該閉合面有I5I1 |6 0.2 1 1.2A通

12、過該閉合面的電流符合 KCL，故上述計(jì)算正確。1-14求題圖1-14：a電路在開關(guān)S翻開和閉合兩種情況下 A點(diǎn)的電位和圖1-14 b所示電路中B點(diǎn)的電位。°+12V20kB題圖1-14解：aS翻開時(shí)，有12 12Va=>20+12=-5.8439 V3 3.9 20S閉合時(shí)，有0 12Va=>20+12=1.9582 V3.9 20b應(yīng)用歐姆定律，得1-15題圖1-15所示電路中，U120V,U210V,U 3 5V , R15, R22,50V-50 V-11= 一=5- V-R10“ Vb|2 =(50) =V-5°V-R25,VbV-|3=-=B V-R320對(duì)結(jié)點(diǎn)B應(yīng)用KCL ,有|1 = |2+| 3即5- V-V-V-求出Vb10 514.286V0.10.2 0.0511R114R35 ,求圖中標(biāo)出的各支路電流。U1U2解:IU1 U220 102A4R15U2:U31052.5A5R22U1U320