電工學(xué) 秦曾煌課后答案

電工學(xué)秦曾煌課后答案全解doc格式

1電路的基本概念與定律

1.5電源有載工作、開路與短路

1.5.1

在圖1中,五個(gè)元件代表電源和負(fù)載。電流和電壓的參考方向如圖中所示。

今通過實(shí)驗(yàn)測量得知

一a?-a?

—□□——CZ3—

++-

1日,人曲as邸

圖1:習(xí)題1.5.1圖

I\=-4AI2=6A八=10/

U\=140T5=—5=60/

U一一90g

1試標(biāo)出各電流的實(shí)際方向和各電壓的實(shí)際極性。

2判斷哪些元件是電源？哪些是負(fù)載？

3計(jì)算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負(fù)載取用的功率是否平衡？

［解］:

2元件1,2為電源；3,4,5為負(fù)載。負(fù)載取用功率P=

3Pi=5/I=140乂(-4)吠=一560%。3+尸4+P5=1100%

兩者平衡

P2=U2I2=(-90)X6W=-540%

P3=U3I3=60X10^=600FT

P4=U4/1=(-80)X(-4)JV=

320%尸5=5/2=30X6W=180%

P1+尸2=1100%

1

電源發(fā)出功率PE=

1.5.2

在圖2中，已知八=3mA,b=1加4試確定電路元件3中的電流人和其兩端

電壓。3,并說明它是電源還是負(fù)載。校驗(yàn)整個(gè)電路的功率是否平衡。

2

［解］首先根據(jù)基爾霍夫電流定律列出

圖2:習(xí)題1.5.2圖

_/|+，2-，3=0

-3+1-/3=0

可求得，3=-2mA,人的實(shí)際方向與圖中的參考方向相反。

根據(jù)基爾霍夫電流定律可得

-3

5=（3O+IOXIO3xio）r=6or

其次確定電源還是負(fù)載：

1從電壓和電流的實(shí)際方向判定：

電路元件3電流/3從“+”端流出，故為電源；

80V元件電流4從端流出，故為電源；

30V元件電流4從端流出，故為負(fù)載。

2從電壓和電流的參考方向判別：

電路元件34和人的參考方向相同。=U3/3=60X（-2）X10-3%=

-120X10-3%（負(fù)值），故為電源；

80V元件上和A的參考方向相反。=U2I2=80XIX10-3%=

80*10-3%（正值），故為電源；

30V元件-和人參考方向相同P=UM=30X3XIO-3IV=90X

10-3%（正值），故為負(fù)載。

兩者結(jié)果一致。最后

校驗(yàn)功率平衡：電阻

消耗功率：

PR、=&/；=10X32加%=90〃?%

PR2=R2I2=20X1=20mW

3

電源發(fā)出功率:

PE=U2I2+U3I3=(80+120)機(jī)少=200mfF

負(fù)載取用和電阻損耗功率：

P=U\I\+Ai+R2I2=(90+90+20)mJV=200mIV

兩者平衡

1.5.3

有一直流電源，其額定功率PN=200%,額定電壓UN=50k。內(nèi)阻崗=

0.5Q,負(fù)載電阻火可以調(diào)節(jié)。其電路如教材圖L5.1所示試求：

1額定工作狀態(tài)下的電流及負(fù)載電阻；

2開路狀態(tài)下的電源端電壓；

3電源短路狀態(tài)下的電流。

［解］

(1)額定電流幾=》=絆〃=44負(fù)載電阻"學(xué)=等。=12.5。

UN50IN4

(2)電源開路電壓")=E=5+INRO=(50+4X0.5)K=52K

E52

(3)電源短路電流/s==104/

/?o0.5

1.5.4

有一臺直流穩(wěn)壓電源，其額定輸出電壓為30%,額定輸出電流為2N,從空載

到額定負(fù)載，其輸出電壓的變化率為千分之一

(即△［/=曳，儂=0.1%),試求該電源的內(nèi)阻。

UN

［解］電源空載電壓為即為其電動勢￡,故可先求出優(yōu)，而后由U=E-,求

內(nèi)阻R)。

由此得

Uo=E=30.03/

4

再由

U-E-Rol

30=30.03-RoX2

得出

Ro=0.015。

1.5.6

一只110%、8%的指示燈，現(xiàn)在要接在380%的電源上，問要串多大阻值的

電阻？該電阻應(yīng)選多大瓦數(shù)的？

［解］由指示燈的額定值求額定狀態(tài)下的電流/‘V和電阻：

IN==0.073JRN=孚=八??a=1507Q

Uv110IN0.073

在380%電源上指示燈仍保持HOP額定電壓，所串電阻

火=￡^=38°-1%=37。。。

IN0.073

其額定功率

PN=Rll=3700X(0.073)2%=19.6%

故可選用額定值為3.7KQ、20%的電阻。

1.5.8

圖3所示的是用變阻器火調(diào)節(jié)直流電機(jī)勵(lì)磁電流//的電路。設(shè)電機(jī)勵(lì)磁繞組

的電阻為315C,其額定電壓為220P,如果要求勵(lì)磁電流在0.35?0.7)的范圍內(nèi)變

動，試在下列三個(gè)變阻器中選用一個(gè)合適的：

(1)1000。、0.5A；(2)200。、1A；(3)350。、1AO

［解］

當(dāng)R=0時(shí)

2

當(dāng)/=0.35/時(shí)

"315=建=630Q

R=(630-315)=315Q

因此，只能選用350。、1Z的變阻器。

5

圖3:習(xí)題1.5.8圖

1.5.11

圖4所示的是電阻應(yīng)變儀中測量電橋的原理電路?；?、是電阻應(yīng)變片，粘附

在被測零件上。當(dāng)零件發(fā)生變形(伸長或縮短)時(shí)，尺.的阻值隨之而改變，這

反映在輸出信號&上。在測量前如果把各個(gè)電阻調(diào)節(jié)到=100Q,RI=R2=

200Q,R3=100Q,這時(shí)滿足卷=口的電橋平衡條件,U°=0。在進(jìn)行測量

時(shí)，如果測出：

(1)Uo=+\mV；(2)-1加2；試計(jì)算兩種情況下的a,極性的改

變反映了什么？設(shè)電源電壓U是直流3Vo

［解］(1)U0=+\mV

圖4:習(xí)題1.5.11圖

應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可列出：

Uab+Ubd+Uda=0

Uab+U。一U°d=Q

或

Uu

R*+U0-/=0

Rx+R3

37?y+0.001-1.5=0

Rx+100

6

解之得

Rx=99.867Q

因零件縮短而使火邛且值減小，即

A^.v=(99.867-100)。=-0.133Q

(2)U()=~\mV

同理

37gv-0.001-1.5=0

Rx+100

Rx=100.133Q

因零件伸長而使火邛且值增大，即

A/?.v=(100.133-100)Q=+0.133Q

極性的變化反映了零件的伸長和縮短。

1.5.12

圖5是電源有載工作的電路。電源的電動勢E=220V,內(nèi)阻&)=0.2Q；負(fù)

載電阻凡=10Q,R2=6.67Q；線路電阻均=0.1Qo試求負(fù)載電阻&并聯(lián)前

后：(1)電路中電流/；(2)電源端電壓5和負(fù)載端電壓&；(3)負(fù)載功率尸。當(dāng)負(fù)載

增大時(shí)，總的負(fù)載電阻、線路中電流、負(fù)載功率、電源端和負(fù)載端的電壓是如

何變化的？

［解］&并聯(lián)前，電路總電阻

圖5:習(xí)題1.5.12圖

R=Ro+2?+R=(0.2+2X0.1+10)。=10.4Q

(1)電路中電流

屋出/=21.2N

R10.4

7

(2)電源端電壓

U\=E-Rol=(220-0.2乂21.2)憶=216P

負(fù)載端電壓

U2=R\I=10X21.2K=212K

(3)負(fù)載功率

P=U2I=212X21.2W=4490FK=4A9kW

心并聯(lián)后，電路總電阻

10X6.67

R=Ro+27?/+=(0.2+2X0.1+—~—-)Q=4.4C

Ri+&,10+6.67，

(1)電路中電流

「到=5?！?/p>

R4.4

⑵電源端電壓

Ui=E_R°I=(220-0.2乂50)憶=210T

負(fù)載端電壓

rr-R1R210X6.67

U2--------八50%=200%

~R^R；10+6.67

(3)負(fù)載功率

P=U2I=200X5QW=10000%=\GkW

可見，當(dāng)負(fù)載增大后，電路總電阻減小，電路中電流增大，負(fù)載功率增大，電

源端電壓和負(fù)載端電壓均降低。

1.6基爾霍夫定律

1.6.2

試求圖6所示部分電路中電流/、八和電阻/?,設(shè)。岫=0。

［解］由基爾霍夫電流定律可知，/=6/。

由于設(shè)4/,=(),可得

I\=~\A

6

I2=心=y=3/

8

R

圖6:習(xí)題1.6.2圖

并得出

14=/i+乙=(-1+3)/=2A

15=/-/4=(6-2)/4=4Z

因

I5R=/4XI

得

R=—=-Q=0.5Q

A4

1.7電路中電位的概念及計(jì)算

1.7.4

在圖7中，求N點(diǎn)電位囁。

［解］

+50V

O

z,lnfoQ

-50V

圖7:習(xí)題1.7.4圖

9

I\-h-h=0(1)

50-囁

I\=⑵

10

-^-50)

/2=￡k(3)

(4)

將式(2)、(3)、(4)代入式(1),得

50—囁_%+50_唳

-10~5~20

VA=-14.3T

10

11

目錄

第2章電路的分析方法3

第2.1節(jié)電阻串并聯(lián)接的等效變換.....................................3

第2.1.1題..................................................3第

2.1.2題................................................4第

2.1.3題................................................4第

2.1.5題................................................5第

2.1.6題................................................6第

2.1.7題................................................6第

2.1.8題................................................7第2.3

節(jié)電源的兩種模型及其等效變換............................8第

2.3.1題.................................................8第

2.3.2題................................................9第

2.3.4題.....................................................9第2.4

節(jié)支路電流法...............................................10

第2.4.1題..................................................10第

2.4.2題....................................................11第2.5

節(jié)結(jié)點(diǎn)電壓法...............................................12

第2.5.1題..................................................12第

2.5.2題................................................13第

2.5.3題.............................................14第2.6

節(jié)疊加定理................................................14第

2.6.1題.................................................14第

2.6.2題................................................15第

2.6.3題................................................16第

2.6.4題.............................................18第2.7

節(jié)戴維南定理與諾頓定理.....................................19

第2.7.1題....................................................19

第2.7.2題....................................................19

第2.7.5題....................................................20

第2.7.7題....................................................21

第2.7.8題....................................................22

第2.7.9題....................................................22

第2710題..................................................23

第2.7.11題..................................................24

1

ListofFigures

1習(xí)題2.1.1圖.......................................................3

2習(xí)題2.1.2圖.......................................................4

3習(xí)題2.1.3圖.......................................................4

4習(xí)題2.1.5圖.......................................................6

5習(xí)題2.1.7圖.......................................................7

6習(xí)題2.1.8圖.......................................................7

7習(xí)題2.3.1圖.......................................................8

8習(xí)題2.3.2圖.......................................................9

9習(xí)題2.3.4圖.......................................................9

10習(xí)題2.4.1圖.......................................................10

11習(xí)題2.4.2圖.......................................................11

12習(xí)題2.5.1圖.......................................................13

13習(xí)題2.5.2圖.......................................................13

14習(xí)題2.5.3圖.......................................................14

15習(xí)題2.6.1圖.......................................................15

16習(xí)題2.6.2圖.......................................................16

17習(xí)題2.6.3圖.......................................................17

18習(xí)題2.6.4圖.......................................................18

19習(xí)題2.6.4圖.......................................................18

20習(xí)題2.7.1圖.......................................................19

21習(xí)題2.7.2圖.......................................................20

22習(xí)題2.7.5圖......................................................20

23習(xí)題2.7.7圖.......................................................21

24習(xí)題2.7.8圖......................................................22

25習(xí)題2.7.9圖.......................................................23

26習(xí)題2.7.10圖.....................................................23

27習(xí)題2.7.11圖.....................................................24

2

2電路的分析方法

2.1電阻串并聯(lián)接的等效變換

2.1.1

在圖1所示的電路中,E=6V,R}=6C,&=3C,&=4Q,&=

3Q,&=,試求A和〃。

［解］

R、

圖1:習(xí)題2.1.1圖

本題通過電阻的串聯(lián)和并聯(lián)可化為單回路電路計(jì)算。明和凡并聯(lián)而

后與火3串聯(lián)，得出的等效電阻R.3.4和4并聯(lián)，最后與電源及火5組成單回路電

路，于是得出電源中電流

E

-&人+冥）

5&+（&+「）

'R\+凡

6

6X3=2/

3八（4+6+3）

1+--------

6X3

3+（4+6+3）

而后應(yīng)用分流公式得出乙和4

r—232

3

oR1R4

&+火3+--------—

R\十尺46+3

Ri624

,4=一73=-----X-A-~~9A

R\+火46+33

，4的實(shí)際方向與圖中的參考方向相反。

3

2.1.2

有一無源二端電阻網(wǎng)絡(luò)［圖2(a)］，通過實(shí)驗(yàn)測得：當(dāng)U=10%時(shí)，/=

2A；并已知該電阻網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)3c的電阻構(gòu)成，試問這四個(gè)電阻是如何連接的？

［解］

圖2:習(xí)題2.1.2圖

按題意，總電阻為

U10

R=-=—Q=5Q

/2

四個(gè)30電阻的連接方法如圖2(b)所示。

2.1.3

在圖3中，昭=&=凡=&=300。，&=600Q,試求開關(guān)S斷開和閉和

時(shí)“和6之間的等效電阻。

［解］

圖3:習(xí)題2.L3圖當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，必與小串聯(lián)

后與&并聯(lián)，出與火4串聯(lián)后也與火5并聯(lián)，故

4

有

Rab=&〃&+&2&+&)

1

600300+300300+300

=200Q

當(dāng)S閉合時(shí)，則有

Rab=[(""2)+(4以4)]〃5

1

=1I-

----H------------------------

火5R]&1—32

R\+R?火3十尺4

1

=~11

------f-----------------------

600300X300300乂300

300+300+300+300

=200Q

2.1.5

［圖4(a)］所示是一衰減電路，共有四擋。當(dāng)輸入電壓5=16%時(shí)，試計(jì)算各

擋輸出電壓出。

［解］

a擋：u2a=5=16V

擋：由末級看，先求等效電阻R"［見圖4(d)和(c)］

(45+5)X5.5_275八…

RQ=Q=5C

(45+5)+5.5-------55.5

同樣可得R"5Q

于是由圖4(b)可求。2/,,即

C/2ft=45T5X5=^X5K=L6r

c擋：由圖4(c)可求以，即

U2b1.6

U=X5=—X5V=0A6V

2c45+550

d擋：由圖4(d)可求4",即

U2d=乂5=靖X5V=0.016修

5

圖4:習(xí)題2.1.5圖

2.1.6

下圖所示電路是由電位器組成的分壓電路，電位器的電阻心=270。，兩

邊的串聯(lián)電阻R=350Q,R2=550Qo設(shè)輸入電壓U=12K,試求輸出電

壓5的變化范圍。

［解］

當(dāng)箭頭位于心最下端時(shí)，4取最小值

火2"

R\+&+Rp1

55°X12

350+550+270

5.64K

當(dāng)箭頭位于RP最上端時(shí)，4取最大值

3〃7ax&+Rpu

R\+R-2+Rp1

550+270xl2

350+550+270

8.41K

由此可得。2的變化范圍是：5.64~8.41Ko

2.1.7

試用兩個(gè)6%的直流電源、兩個(gè)“g的電阻和一個(gè)1(RQ的電位器連接成調(diào)壓范

圍為一5K?+5%的調(diào)壓電路。

6

［解］

圖5:習(xí)題2.1.7圖

所聯(lián)調(diào)壓電路如圖5所示。

1=6—(-6)=1*io-3/=XmA

(1+10+1)X103

當(dāng)滑動觸頭移在a點(diǎn)

[7=[(10+1)X103XIX10-3_6]%=5玄

當(dāng)滑動觸頭移在6點(diǎn)

U=(lX103xixw3-6)r=-5V

2.1.8

在圖6所示的電路中，和火戶2是同軸電位器，試問當(dāng)活動觸點(diǎn)。工移到最

左端、最右端和中間位置時(shí)，輸出電壓。而各為多少伏？

[解]

圖6:習(xí)題2.1.8圖

同軸電位器的兩個(gè)電位器心1和心2的活動觸點(diǎn)固定在同一轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)

軸時(shí)兩個(gè)活動觸點(diǎn)同時(shí)左移或右移。當(dāng)活動觸點(diǎn)4,/)在最左端時(shí)，。點(diǎn)接電源

正極"點(diǎn)接負(fù)極，故U"=E=+6V當(dāng)活動觸點(diǎn)在最右端時(shí)，。點(diǎn)接電源負(fù)

極，6點(diǎn)接正極，故=-E=-6K;當(dāng)兩個(gè)活動觸點(diǎn)在中間位置時(shí)，。"兩

點(diǎn)電位相等，故。筋=0。

7

2.3電源的兩種模型及其等效變換

2.3.1

在圖7中，求各理想電流源的端電壓、功率及各電阻上消耗的功率。

［解］

__________生

-

圖7:習(xí)題2.3.1圖

設(shè)流過電阻它的電流為，3

=，2-4=Q-IM=I”

(1)理想電流源1

5=火|/3=20乂1%=20%

尸1=20XI%=20%(取用)

因?yàn)殡娏鲝摹?”端流入，故為負(fù)載。

(2)理想電流源2

U2=R1/3+&/2=(20XI+10乂2)憶=40%

P2=U2I2=40X2W=SOW(發(fā)出)

因?yàn)殡娏鲝摹?”端流出，故為電源。

(3)電阻心

PRI=Rxl］=20X^W=20W

(4)電阻公

PR2==10X22W-40%

校驗(yàn)功率平衡：

80%=20%+20%+40%

8

(b)

圖8:習(xí)題2.3.2圖

2.3.2

計(jì)算圖8(a)中的電流，3。

［解］

計(jì)算本題應(yīng)用電壓源與電流源等效變換最為方便，變換后的電路如圖8(b)所

示。由此得

/=―紀(jì)^~A=3=1.2/

1+0.5+12.5

1.2

，3=——4=0.6A

2

2.3.4

計(jì)算圖9中的電壓。5。

［解］

6a

4=0.6C&=。2Q

R『4Q

+

(3匕2V

U,=I5V()

圖9:習(xí)題2.3.4圖

7?i23=火1+=(壯6+,=3Q

',R2+R36+4

將U和幻,2,3與A和&都化為電流源，如圖9(a)所示。

9

將圖9(a)化簡為圖9(b)所不。其中

Is=/$I+/S2=(5+10)Z=15/

…4=上—°

Ro

火1,2,3+次43+0.216

3

，5

16

。5=7?5/5=1X—r=2.37K

2.4支路電流法

2.4.1

圖10是兩臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的電路。已知g=230k,&)i=0.5Q,￡,=

226K,火02=0.3Q,負(fù)載電阻=5.5C,試分別用支路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法

求各支路電流。

［解］

U

b>h

HgH

&Roi&RQI

圖10:習(xí)題2.4.1圖

10

(1)用支路電流法

+12=IL

EI=Roi+RJL

El=R02，2+RJL

將已知數(shù)代入并解之，得

Ix=204/2=204II=40/

(2)用結(jié)點(diǎn)電壓法

且+2230226

----+-----

___&nR020.5]0.3]『=220「

U=1~~1rT

——+——+—一+一+一

RoiR02RL0.50.35.5

Ei230-220“，

------------A=20/

r—0.5

Roi

226-220

Ii=一A=20A

Ei0.3

U

火02

U220

IL==—A=40/

五I5.5

2.4.2

試用支路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法求圖11所示電路中的各支路電流，并

求三個(gè)電源的輸出功率和負(fù)載電阻孔取用的功率。兩個(gè)電壓源的內(nèi)阻

分別為0.8◎和0.4。。

［解］

圖11:習(xí)題2.4.2圖

(1)用支路電流法計(jì)算本題中有四個(gè)支路電流，其中一個(gè)是已知的，故列出

三個(gè)方程即可，即

120-0.84+0.4/2—116=0

120-0.8八-4/尸0

/1+/2+10-/=o

解之，得

Ix=9.38/

I2=8.75N

I=28.13^

⑵用結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算

120116八

+..+10

UL~~rr=ii2.5r

一+—+-

0.80.44

而后按各支路電流的參考方向應(yīng)用有源電路的歐姆定律可求得

120-112.5

1\=~~olA=9.38/

116-112.5,

I2=0.4"=8.75A

5b112.5,

-------A=28.13/

RL4

(3)計(jì)算功率

三個(gè)電源的輸出功率分別為

Pi=112.5X9.38W=1055%

P1=112.5'8.75%=984%

P3=112.5XWIV=1125^

Pi+尸2+。3=(1055+984+1125)%=3164%

負(fù)載電阻Rz,取用的功率為

P=112.5X28.13%=3164%

兩者平衡。

2.5結(jié)點(diǎn)電壓法

2.5.1

試用結(jié)點(diǎn)電壓法求圖12所示電路中的各支路電流。

［解］

12

圖12:習(xí)題2.5.1圖

吏+w0+竺

Uo?o=5Q—5p—pJ7=5or

-+--+-

505050

la=至二四=.

50

100-50

k~50

4=/

50

乙和4的實(shí)際方向與圖中的參考方向相反。

2.5.2

用結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算圖13所示電路中/點(diǎn)的電位。

［解］

+50V

O

------------1--------OA

(IsQ啖Q

(>,

-50V

圖13:習(xí)題2.5.2圖

13

50-50

---+------

V=J。］5J=-14.3%

A

----+—+---

50520

2.5.3

電路如圖14（a）所示，試用結(jié)點(diǎn)電壓法求電阻火/.上的電壓U,并計(jì)算理想電流

源的功率。

［解］

圖14:習(xí)題2.5.3圖

將與4Z理想電流源串聯(lián)的電阻除去（短接）和與16%理想電壓源并聯(lián)的8。電

阻除去（斷開），并不影響電阻火心上的電壓U,這樣簡化后的電路如圖14（b）所

示，由此得

,16

4+—

U=q-Y3~\V=128P

—十—十—

448

計(jì)算理想電流源的功率時(shí)，不能除去4c電阻，其上電壓■=4X4r=16K,并

由此可得理想電流源上電壓〃=〃+。=（16+12.8/=28.8KO理想電流源

的功率則為

Ps=28.8XAW=115.2^（發(fā)出功率）

2.6疊加定理

2.6.1

在圖15中，（1）當(dāng)將開關(guān)S合在“點(diǎn)時(shí)，求電流/1、/2和/3；（2）當(dāng)將開關(guān)S合

在分點(diǎn)時(shí)，利用（1）的結(jié)果，用疊加定理計(jì)算電流/1、，2和，3。

［解］

14

圖15:習(xí)題2.6.1圖

(1)當(dāng)將開關(guān)S合在“點(diǎn)時(shí)，應(yīng)用結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算:

130120