第一章課后習(xí)題

1、1.1在如圖1.6所示各電路中。元件1消耗10W功率，求電壓uab； 元件2消耗-功率，求電壓Ub； 元件3產(chǎn)生10W功率，求電流I ;元件4產(chǎn)生-1°W功率，求電流+ 5V(W-+圖1.6 習(xí)題1.1的圖但一不小心P = V1戸=-1° W元分析 本題考查電流、電壓參考方向的關(guān)聯(lián)性和功率，題目不難， 就容易出錯。運用功率公式計算時，電壓和電流參考方向關(guān)聯(lián)時采用公式 非關(guān)聯(lián)時采用公式P = P。此外，由于元件3產(chǎn)生10W功率，故 件4產(chǎn)生7° W功率，故-10 w，實際上元件4吸收了 10W功率。（1）元件1的電流與電壓是關(guān)聯(lián)參考方向，根據(jù)功率計算公式得:（V）元

2、件2的電流與電壓是非關(guān)聯(lián)參考方向，根據(jù)功率計算公式得:元件3的電流與電壓是關(guān)聯(lián)參考方向，根據(jù)功率計算公式得:（A）(4)元件4的電流與電壓是關(guān)聯(lián)參考方向，根據(jù)功率計算公式得:咗存/（A）1.2 求如圖1.7所示各電路中各電源的功率,并指出是吸收功率還是放出功率。2Q+iov()4Q4-O1W1-lOV20圖1.7 習(xí)題1.2的圖分析 計算電路時，應(yīng)先標(biāo)出各待求元件或支路電流和電壓的參考方向，根據(jù) 元件或支路電流和電壓參考方向的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定待求量。一般情況下，參考方向可直接標(biāo)在原電路圖中，不必另畫出電路圖。解標(biāo)出各待求元件電流和電壓的參考方向，如圖1.8所示。2Q+iov<T)4Q*軸ct

3、)iov+KIV4lOV20圖1.8 習(xí)題1.2解答用圖(1) 如圖1.8 (a)所示電路中的電流為:所以，10V電源的功率為:P",故10V電源放出功率。(2) 如圖1.8 (b)所示電路中，3A電源的電壓為:E/ = 2x3 + l>=lfi ( V)所以，3A電源的功率為:=31/= 48 （ W）10V電源的功率為:根據(jù)計算結(jié)果可知,3A電源放出功率，10V電源吸收功率。（3）如圖 1.8 （C）所示電路中的電流為:所以，20V電源的功率為:片=30=-20 3C =50 （ W）10V電源的功率為:-107-19x25-25 （ W根據(jù)計算結(jié)果可知,20V電源放出功率

4、，10V電源吸收功率。1.3 在圖1.9中,5個元件電流和電壓的參考方向如圖中所示，今通過實驗測量 得知 =-4A7,=10iA片=1407耳耳=頤。試標(biāo)出各電流的實際方向和各電壓的實際極性（可另畫一圖）；判斷哪些元件是電源？哪些是負載?計算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負載取用的功率是否平衡?分析 的關(guān)系：當(dāng)實際方向與參考方向一致時， 方向與參考方向相反時，其實驗測量值或計算值為負值。第（ 是電源還是負載，這里可根據(jù)電流和電壓的實際方向判別：本題共3個小題。第（1）小題應(yīng)掌握電流、電壓的實際方向與參考方向 其實驗測量值或計算值為正值，當(dāng)實際2）小題判別元件 若電流和電壓的實際方向相同，電流從

5、高電位端流向低電位端，貝U元件吸收功率，為負載；若電流和 電壓的實際方向相反，電流從低電位端流向高電位端，則元件放出功率，為電源。 第（3）小題計算各元件功率，用參考方向計算，所有元件的功率之和應(yīng)等于零， 則功率平衡，否則說明計算有誤或?qū)嶒灁?shù)據(jù)有錯。解（1）先根據(jù)參考方向和KVL計算元件4、5的電壓，分別為:根據(jù)實驗測量值或計算值，可標(biāo)出各元件電流、電壓的實際方向，如圖1.10所示。(2) 根據(jù)電流和電壓的實際方向可知元件1、2為電源，元件3、4、5為負載。(3) 根據(jù)參考方向計算各元件的功率，分別為:/；=%«二 140龍(,”5«)(W/i = t<,A=(-8t

6、l)xH) = 320(W耳込婦摯疋(S180( W所有元件的功率之和為:圖1.10 習(xí)題1.3解答用圖可見功率平衡。圖1.9 習(xí)題1.3的圖1.4 在圖1.11中，已知人爭mA,厶-11山。試確定元件N中的電流13和它兩 端的電壓U,并說明它是電源還是負載。校驗整個電路中的功率是否平衡。分析 電路有2個節(jié)點、3條支路和3個回路，欲求元件N的電流和電壓，必 須應(yīng)用基爾霍夫定律。解 設(shè)元件N上端節(jié)點為a,左邊回路的方向為順時針方向，如圖1.12所示。對節(jié)點a列KCL方程，為：=4-A=1-3=-2(mA對左邊回路列KVL方程，為:lWi + 30-t-O17, = 107-30=10x3 30

7、= ti0 ( V)根據(jù)參考方向計算元件N的功率，為:耳7詁廠«4總)-1；»( mW可見元件N放出功率,為電源。30V電源的功率為:片=3眈產(chǎn)30刈二W (mW80V電源的功率為:(mW10k Q電阻的功率為:(mW20k Q電阻的功率為:/>-2fl/-20xP -20(mW所有元件的功率之和為:+呂十耳十脾-W-SV-120 + SW+2O-D可見功率平衡，其中30V電源的功率的40，說明該電源實際上處于負載狀態(tài)。icko A A aok豆+30V()()«0V網(wǎng) C十血()lOkO圖1.12 習(xí)題1.4解答用圖圖1.11 習(xí)題1.4的圖1.5 用如圖

8、1.13所示電路可以測量并繪制實際電源的伏安特性曲線。今測得某直 流電壓源的空載電壓為U理-血V;負載時的電流和電壓分別為=皿Vo 試?yán)L制此電源的伏安特性曲線，并建立此電源的電壓源模型及電流源模型。分析電源的電壓源模型為恒壓源US和內(nèi)阻R串聯(lián)，電流源模型為恒流源Is與內(nèi)阻R'o并聯(lián)。由圖1.4可知，US就等于電源的開路電壓UOc Is就等于電源的 短路電流Isc所以，建立電源的電壓源模型和電流源模型，實際上就是求電源 的開路電壓UOc短路電流Isc、內(nèi)阻R)和R'o。解 (1)求電源的電壓源模型。由題意可知:根據(jù)電壓源的伏安關(guān)系久s%,得:(Q)(2)求電源的電流源模型。(A)

9、根據(jù)電流源的伏安關(guān)系民=厶-2 =450-10 E(Q)圖1.14 習(xí)題1.5解答用圖+©(3) 畫電源的伏安特性曲線，如圖1.14所示。圖1.13 習(xí)題1.5的圖1.6一直流發(fā)電機，其額定電壓為心河V,額定功率為耳込W(1)試求該發(fā)電機的額定電流In和額定負載電阻 甩（2）將10只220V、40W的燈泡并聯(lián)作為該發(fā)電機的負載， 這些燈泡是否能正常 工作？為什么？分析 本題考查電氣設(shè)備的額定值及其應(yīng)用。電氣設(shè)備的額定電流In、額定電壓UN和額定功率Pn之間的關(guān)系為耳叭理。至于電氣設(shè)備是否能正常工作，則 取決于其實際的電流、電壓和功率等是否與額定值相等， 若相等，則設(shè)備能正常 工作，否

10、則設(shè)備不能正常工作。解（1）該發(fā)電機的額定電流In為:(V)額定負載電阻R為:譽=需心（Q）（2）將10只220V、40W的燈泡并聯(lián)作為該發(fā)電機的負載時，因為這些燈泡的實際電壓與額定電壓相等，所以它們能正常工作。注意：本題中的發(fā)電機并沒有工作在額定狀態(tài)，這是因為10只220V 40W勺燈泡只需要聘=*®W功率，所以發(fā)電機也就只發(fā)出400W功率。1.7 一直流電源，其開路電壓為110V,短路電流為44A。現(xiàn)將一個220V 40W 的電烙鐵接在該電源上，該電烙鐵能否正常工作？它實際消耗多少功率？ 分析 本題求得電源的電壓源模型或電流源模型后，再求出電烙鐵的電阻，即 可求出流過電烙鐵的電流

11、，進而可求出電烙鐵實際消耗的功率，并根據(jù)實際功率 來判斷電烙鐵能否正常工作。解 電源的內(nèi)阻為:民S %： 1W站Aa = = 厶忌(Q)電烙鐵的電阻為:由于R«R，R）可忽略不計，因此流過電烙鐵的電流為:S _ % _ 卩BC1101* =為 +占=鬲+ JER 1210 11 （ A）P=PR1 X1210=10 UU（W電烙鐵實際消耗的功率為:因為電烙鐵實際消耗的功率與額定功率不相等，所以電烙鐵不能正常工作。1.8 求如圖1.15所示電路a、b兩點之間的電壓Uabo分析 本題考查基爾霍夫定律的推廣運用。在運用基爾霍夫定律列方程時，先 要在電路圖中標(biāo)出電流、電壓的參考方向和所選回路

12、的繞行方向。KCL可推廣到包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面，KVL可推廣到不閉合的電路上。解設(shè)電流的參考方向和所選回路的繞行方向如圖1.16所示。根據(jù)KCL有:根據(jù)KVL列出如圖1.16所示兩個回路的方程，為:12-6解之，得:/= 0_53 +1 + 24-3 + 14-2（ A）e7=V+6+/ + 27+3/i=3x0J5 + 6 + 0J+2x0J+3x（J=i> （ V）圖1.15 習(xí)題1.8的圖打乂二nAU J.?！?gt; L. bJQ 少A f丿 Jl1 訶¥十啜-m¥M±31J 4-fiV-10圖1.16 習(xí)題1.8解答用圖已知&W,

13、兒肛 k Qo求開1.9 在如圖1.17所示的電路中，關(guān)S在不同位置時，電流表和電壓表的讀數(shù)各為多少?分析 開關(guān)S在不同位置時，電路電路分別處于不同的工作狀態(tài)：在位置 1時 處于負載狀態(tài)，在位置2時處于開路狀態(tài)，在位置3時處于短路狀態(tài)。解（1）開關(guān)S打在位置1時，電路處于負載狀態(tài)。由于，Ro可忽略不計，因此電壓表的讀數(shù)為：耳 TO（ V）電流表的讀數(shù)為:（mA（2）開關(guān)S打在位置2時，電路處于開路狀態(tài),因此電壓表的讀數(shù)為:電流表的讀數(shù)為:"0 （mAt/=O（ V）（3）開關(guān)S打在位置3時，電路處于短路狀態(tài),因此電壓表的讀數(shù)為:電流表的讀數(shù)為:"j務(wù)尋十（A）1.10 求如

14、圖1.18所示電路中負載吸收的功率。分析 欲求負載吸收的功率，必須先求出負載的電流和電壓，而負載的電流和 電壓可利用基爾霍夫定律求出。解 設(shè)負載的電流、電壓參考方向關(guān)聯(lián)，即設(shè)負載兩端電壓的參考方向為上正 下負，根據(jù)基爾霍夫定律得：所以，負載吸收的功率為:P= W? = 10；xS=5） （ w）圖 1.17習(xí)題1.9的圖lOQ 2Q 4-圖1.18 習(xí)題1.10的圖1.11求如圖1.19所示電路中的電壓UL和Ubdo分析即可求出電壓ULc和Ubd。本題在運用KVL求得電路中的電流后，將 KVL推廣到不閉合的電路上,解設(shè)電流的參考方向和回路的繞行方向如圖1.20所示。根據(jù)KVL有:1+31 =

15、12+lS-2fl12 皿2+4+1+3（ A）所以，根據(jù)KVL得:1/ =2/+20+4/= 2x1+20+4x1 = ：M （= 20+4/-18+ 7 = 20+4x1-18+ 1 = 7（ v）+12VO20V -eC+13VC）10（）噸<-圖1.19 習(xí)題1.10的圖 圖1.20 習(xí)題1.10解答用圖1.12 在如圖1.21所示的電路中,Q,人"°A,求 ULb、12、I3、Ro分析本題可先對左邊回路運用接著運用KCL求出電流13,KVL求出電流12， 最后可運用KVL和歐姆定律求出電壓 Ub和電阻艮。解設(shè)所選回路的繞行方向如圖1.22所示。根據(jù)KVL 有

16、:h%Dsi 十&口 _ 5x0衛(wèi)IZ.B _芻島1（ A）對節(jié)點a列KCL方程,有:-Ji +J3 -S-3-2（ A）根據(jù)KVL 得:根據(jù)歐姆定律，得:n（Q）圖 1.21習(xí)題1.12的圖圖1.22 習(xí)題1.12解答用圖1.13計算如圖1.23所示電路各電源的功率。分析可運用功率計算公式求出各電源的功率。本題運用KCL和KVL求出通過電壓源的電流和電流源兩端的電壓后，即解設(shè)各電流、電壓的參考方向和所選回路的繞行方向如圖 1.24所示。對左邊回路列KVL方程，有：根據(jù)KCL 有:厶 口一2-0人（ A）對右邊回路列KVL方程,有:2x2+17-6 = 0U =fi 2x2 =2 (

17、V)6V電源的功率為:18V電源的功率為:/> =18/j = lSx(-l) = -18( W3A電源的功率為:=3/7=2x2 =4( W圖 1.23Olfv4習(xí)題1.13的圖g I:- J： Oitv圖1.24 習(xí)題1.13解答用圖1.14分析指出如圖1.25所示電路有多少節(jié)點和支路，并求電壓uab和電流I。本題將KCL推廣到封閉曲面即可求出電流I，進而可求出電壓ULbo所以:= fi/二 6x 0 = 0 ( V)101ZZF+evC)+6VO50",電路有2個節(jié)點和3條支路。作封閉曲面如圖1.26所示，根據(jù)KCL 得:(A)1041.15在如圖1.27所示電路中，已知

18、流過電阻 R的電流=0，求US2O分析本題運用KCL和KVL求出左右兩條支路的電流后，即可求出US2O設(shè)各電流的參考方向和所選回路的繞行方向如圖1.28所示。根據(jù)KCL得:由于*，故得:根據(jù)KVL 得:所以:2時罟g (A)根據(jù)KVL 得:t/n 3/30+3 «125+5-&.75 ( V)10+E(hlOV (hiCfe 臨Cp5V圖 1.27習(xí)題1.15的圖圖1.28 習(xí)題1.15解答用圖1.16b、C、在如圖1.29所示電路中, d、e各點電位的高低。已知眄0，求U、U3、U4和UU,并比較a、解 根據(jù)歐姆定律，得:分析出a、本題先運用歐姆定律求出電壓 U、U、U4和

19、Ue,即可運用電位的概念求 b、C、d、e各點的電位，然后根據(jù)電位值比較各點電位的高低。所以:tZ5-3J-3x3-9（ V-4/-4x3-12 （ V）I/. =U +13 +EA, +E<* =3+6+9-f13 = 30 （V）由于c點為電位參考電，故:其他各點的電位分別為:t/.-CZi+1/3-3 + 6-12 （ V）S 二 M s =-y-i2=-31（V）根據(jù)計算結(jié)果，可知a、b、c、d、e各點電位的高低關(guān)系為:-+場-+珥-LQ ft 3G 工7京e圖 1.29習(xí)題1.16的圖1.17試求如圖1.30所示電路中a點的電位。分析 出a點的電位。本題運用KCL和KVL求出電

20、路中的各個電流后，即可運用電位的概念求解設(shè)各電流的參考方向及所作封閉曲面如圖1.31所示，根據(jù)KCL得:根據(jù)KVL得:所以a點電位為:U. = -3+2/+fi = 41i=-3 + 2xl + fi-4x0=5 （V）-j=©dev十卉L T.）f-圖1.30 習(xí)題1.17的圖圖1.31 習(xí)題1.17解答用圖1.18 試求如圖1.32所示電路中a點和b點的電位。如將a、b兩點直接連接或 接一電阻，對電路工作有無影響？a、a、b之間有電流通過，對電路工作有影響。分析 將a、b兩點直接連接或接一電阻是否對電路工作產(chǎn)生影響，取決于 b兩點之間的電位U和Ub：若Uq =%，則將a、b兩點直接