電工技術(shù)田葳版課后習(xí)題答案要點(diǎn)

第一章電路的基本概念和基本定律

習(xí)題解答

1-1在圖1-39所示的電路中，若li=4A,b=5A,

請計(jì)算13、U2的值；若

L=4A,l2=3A,請計(jì)算13、U2、Ui的值，判斷哪些元件是電源？哪些是負(fù)載？并驗(yàn)證功率是否

解：對節(jié)點(diǎn)a應(yīng)用KCL得li+|3=12即4+13=5,所以B=1A

在右邊的回路中，應(yīng)用KVL得612+2013=U2,所以U2=50V同理，若li=4A,b=3A,利用

KCL和KVL得13=-1A,U2=-2V在左邊的回路中，應(yīng)用KVL得20I什612=Ui,所以

Ui=98V。

Ui,U2都是電源。

電源發(fā)出的功率：P發(fā)=Uili+thb=984+2=394W

負(fù)載吸收的功率：，

二者相等，整個電路功率平薔

1-2有一直流電壓源，其額定功率PN=200W,額定電壓UN=50V,內(nèi)阻R-=0.5Q,負(fù)載電

阻RL可以調(diào)節(jié)，其電路如圖1-40所示。試求：⑴額定工作狀態(tài)下的電流及負(fù)載電阻RL的大

?。虎崎_路狀態(tài)下的電源端電壓；⑶電源短路狀態(tài)下的電流。

D..onn

Ir-IAA

解：⑴UN50

⑵U=UIR

ocS=UNN^o=50+40,5=52V

Us52〃A

Iir\AA

(3)RD0.5

rA3Aa11尸一?

，

Z1-CZI—hh十-O

b

圖1-39習(xí)題1-1圖1-40習(xí)

題1-2圖

1-3一只110V、8W的指示燈，現(xiàn)在要接在220V的電源上，問要串多大阻值的電阻？

該電阻的瓦數(shù)為多大？

解：若串聯(lián)一個電阻R后，指示燈仍工作在額定狀態(tài)，電阻R應(yīng)分去110V的

1102

R=——=1512.50

電壓，所以阻值8

1102PR==8W

該電阻的瓦數(shù)R

1-4圖1-41所示的電路是用變阻器RP調(diào)節(jié)直流電機(jī)

勵磁電流If的電路。設(shè)電機(jī)勵磁繞組的電阻為315Q,其口--------_L二八

-RpL

額定電壓為220V,如果要求勵磁電流在0.35~0.7A的范220V_3皿

圍內(nèi)變動，試從下列四個電阻中選用一個合適的變阻——--------

器：⑴1000Q0.5A;⑵350Q0.5A:（3）200Q1A:（4）350Q1A;圖1-41習(xí)題1-4圖

解：要求勵磁電流在0357A的范圍內(nèi)變動，則應(yīng)有

220

0.35<<0.7

21。Rn

313.6_RP_-0.714,.1314-RP-O'1

同時(shí)變阻器中允許通過的電流最大值不小于0.7A

綜上所以選擇第四個變阻器。

1-5有一電感元件，L=2H,電壓u的波形如圖l-42b所示，已知i（0）=0，求t在0至I」3

秒期間的電流i,并畫出波形圖

解：

牛u/V

(a)(b)

圖1-42習(xí)題1-5圖

2

1-6有一電容元件，C=2尸，電路中電壓uc的波形如圖l-43b所示,已知uc=20exp(-

t)V,求ic,并畫出其波形圖。

圖1-43習(xí)題1-6圖

1-7某照明電路中已知電源的電動勢E=220V,內(nèi)阻R=0.2Q,線路電阻

Ri=0.3X2Q,負(fù)載為一只額定值為220V、100W的白熾燈，試求：

⑴電源端電壓及電燈的實(shí)際工作電壓、功率及電源總電流；

⑵若將電燈兩端再并聯(lián)接上一只額定值為220V、2kW的電阻爐時(shí)，求此時(shí)的

電源端電壓及電燈的實(shí)際工作電壓、功率及電源總電流；

⑶負(fù)載總功率P。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、電源端及負(fù)載

端的電壓如何變化？

RL

解：⑴白熾燈電阻

一型一：0.45A

電路中的電流A?AA

U=(0.6484)I=218.07V

電源端電壓

U燈二4841=21.7V

電燈的實(shí)際工作電壓

P1一4R412=Q?O1W

電燈的實(shí)際功率

Ri-22024.21.1

⑵電阻爐的阻值

I9.22A

0.20.6484//24.2

電路中的電流

電源端電壓U燈二484//24.2I=212.527

-93.31W

電燈的實(shí)際功率RL

3

21252?

⑶缶載總功率24.2

當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，線路中電流、負(fù)載功率變大；總的負(fù)載電阻變??；電源端及負(fù)載端的電壓

基本不變。

1-8某電流源的電激流Is=10A,內(nèi)阻為200Q,求負(fù)載電阻為20Q時(shí)的端電壓,若負(fù)載電阻

為200Q,則端電壓又為多少？

20020

10=181.0V

解：當(dāng)負(fù)載為?00時(shí)的湍由11=20020

若負(fù)載電阻為200Q,則端電壓U=100IO=IOOOV

1-9求圖1-44所示電路中電阻的電流及其兩端的電壓，并求圖l-44a中電壓源

的電流及圖1-44b中電流源的電壓，判斷兩圖中的電壓源和電流源分別起電源作用

還是負(fù)載作用

解：圖l-44a中，IR=2A,UR=2V,電壓源的電流I=2A。電壓源起電源作用，電流源也

起電源作用。

圖l-44b中，IR=1A,UR=1V,電流源的電壓u=1Vo電壓源起負(fù)載作用，電流源起電源作

用。

1-10圖1-45中,已矢口1=4A,|1=1A,|4=2A，試求電流|2,13,15和16。解：由KCL

得，16=1=4A

|2+|4=卜，貝Uh=2A

11+13=I,則h=3A|s+

1-11求圖1-46所示電路中通過電壓源的電流12、電流源兩端的電壓及電壓源和電流源

的功率。

4

10

126

解:2,則I2=1A

電流源兩端的電壓U=64TO=34V

Pg=-634-2O4W

P電壓源=101=low

1-12圖1-47所示電路中，求Ui、U2及電流源、電壓源各自的功率。

解:6=232(3_2)2=6V

U2=2(3-2)-2-52--10V

p

2A

電流源的功率=2U2--2OW

P3A=-3U1--18W

P

電壓源的功率?2(3-2)=r2W

2Q5Q

"3Ae2Qe+U2

2Q

+2Av

圖1-46習(xí)題1-11圖圖1-47習(xí)題1-12圖

1-13用等效變換法求圖1-48的等效電源。

3Q

b

(a)(b)(c)

圖1-48習(xí)題1-13圖

解■相框笙的期悔聃方法H求出卜面由跳的笙前由循印.下圖:

+日

u

05V

b

(b)

5

1-14電路如圖1-49所示，試用電壓源和電流源等效變換的方法計(jì)算電流I

圖1-49習(xí)題1-14圖

解：I=3.6V

1-15在圖1-50所示的電路中，求ab兩點(diǎn)的電位。如果將ab兩點(diǎn)直接短接，則電路的

工作狀態(tài)是否改變？

解Va=23〃3=3V

6Vb=13V

2

由于a、b兩點(diǎn)等電位，所以將a、b兩點(diǎn)直接短接，電路的工作狀態(tài)不會改變。

圖1-50習(xí)題1-15圖

1-16圖1-51所示的電路中，已知UI=U2=12V,Ri=2Q,R2=4Q,R3=10Qo以b點(diǎn)為電

位參考點(diǎn)，畫出其簡化電路并求a點(diǎn)電位Va.

解：

6

第二章電路的分析方法

習(xí)題解答

2-1在圖2-24中，求各支路電流0

13Q

2Q1_H

8V()6V(

3Q]2Q:fh

4Q[

圖2-25習(xí)題2-2圖

1-8A

9

7

L3=%1A

49

?6h+3+3I3=0

解：414—313—3=0解得

2-2列出圖2-25中的支路電流方程。

解：h-2i3

8=62i34ii

2-3求圖2-26中的電壓UN'N

解：

132V

圖2-26習(xí)題2-3圖

7

4

6Qh12VCn6V

12Q[

RA306Q

A

圖2-27習(xí)題2-4圖

2-4求如圖2-27電路中A點(diǎn)的電位。

c126

8--

VA36=5V

Alli

解：326

2-5求如圖2-28電路中各結(jié)點(diǎn)的電位。

解:VA=2V

3-

UBA=VB-VA=-0.4V

VB=1.6V

+B

①2V4c

圖2-28習(xí)題2-5圖

5QA10QB15Q

CD

-CD

5Q+15V

Of

8

圖2-29習(xí)題2-6圖

2-6求圖2-29中A和B的電位。

解：由電源變換得到VA“"VB=20V

2-7試分別用支路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法求

2-27所示電路中的各支路電流，并

計(jì)算2門電阻吸收的功率。

解：如下題解圖2.01,由支路電流法列方程得解得

結(jié)點(diǎn)電壓法得

求得，，

電阻吸收的功率P=

題解圖2.01

6〃3_=127

解：電壓源單獨(dú)作用時(shí)，U'=2A/八一

2-8電路如圖2-30所示，用疊加定理求電壓U

6//3

U”=46=9.6V

電流源單獨(dú)作用時(shí)，6〃3+3

U-U'U，A1.29.6=10.8V

而田春tin左理但

A6Q

---------------------T__I=A____Q

a+

9

6v(31

[]6QY4A*6Qu

3on-T

10

圖2-30習(xí)題2-8圖

4Q

圖2-31習(xí)題2-9圖

2-9在圖2-31

中，⑴當(dāng)將開關(guān)S和在a點(diǎn)時(shí)，求"口和卜；(2)當(dāng)將開

關(guān)合在b點(diǎn)時(shí)，利用⑴的結(jié)果，用疊加定理求支路電流\和13

解：⑴當(dāng)開關(guān)S合在a點(diǎn)時(shí)，由彌爾曼定理得

130120

2

2IOOV

111

224

L

迦”5A

4

⑵

當(dāng)開關(guān)合在b點(diǎn)時(shí)，原電路可以看作題解圖2.02(a)和2.02(b)的疊加。

11

Il?311

+~+11

130Voi20Vol2H

c-|'2

2Q

2Q[J2Q[J04Q

+

〕20V

(a)(b)

題解圖2.02

由⑴的結(jié)果知，h二好八?2=10Ag=25A

由題解圖2.02(b)得L=4AI2=6AIA2A

由疊加原理得hll=19A

=16A-27A

，求幺=時(shí)的U

2-10在圖2-32中,已知當(dāng)Us=16v時(shí),Uab=8V0ab0

圖2-32習(xí)題2-10圖圖2-33習(xí)題2-11圖

解：原電路圖可以分解成題解圖2.03⑶和（b）的疊加。

Us

+

R

Ua

(b)

題解圖2.03

12

已知當(dāng)Us=16V0^,Uab=8V,由疊力口定理得Uab=Uab+Uab=8V,其中±]即為Us=O時(shí)的Uab

“1

Uab=—US=4V||II

由題解圖2.03(b)得到4，即Us單獨(dú)作用時(shí)的Uab

I

綜上得到Uab=4V

2-11在圖2-33所示電路中，已知N。為一無源網(wǎng)絡(luò),當(dāng)4=2丫、L=2A時(shí)U°=5V;^

Us=5VL=5A時(shí)的u。。

解：電路中有兩個電源作用，根據(jù)疊加原理可設(shè)

Uo=KiUs?L

當(dāng)Us=2VL=2A時(shí)，得5=Qx2+Q漢2

當(dāng)?shù)?5上L=5A時(shí)，得U。二?5?5

所以uo=12-5V

2-12在圖2-33所示電路中，已知N。為一無源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)3=2V、L=3A時(shí)

UsU

U°=iov；當(dāng)=3VL=2A時(shí)Uo=iov,求Us=iovL=IOA時(shí)的°o

解：電路中有兩個電源作用，根據(jù)疊加原理可設(shè)

當(dāng)Us=2V、L=3A時(shí)，得1°=Ki2K23

當(dāng)Us=3V>[s=2A時(shí)，得1°=%匯，*K2”聯(lián)立兩式解得：K八2七二2

K

當(dāng)us=iovis=lOA時(shí)，u0=口漢10+2

所以U。=40V

2-13求如圖2-34所示各電路的戴維寧等效電路。

解：圖(a)的戴維寧等警電路為題解圖2.04(a),圖(b)的戴維寧等效電路為題解

圖2.04(b)，圖(c)的戴維寧等效電路為題解圖2.04(c)o

13

2Q

-X

一h

(c)

2Q

IQ3V

-IZZI—I一

6Q8

a

2Q

4A6

圖2-34習(xí)題2-13圖

2-14在圖2-35所示的電路中，分別用戴維寧定理和諾頓定理求電流

解：（1）用戴維寧定理

ab間的開路電壓為

U-c=12-24=4V

ab間的等效電阻為

的二4,1

14

由戴維寧等效液(題解圖2.05(a))得

4

15

IL

4Q

1A24Q

(b)

題解圖2.05

⑵用諾頓定理

ab間的短路電流為

Isc

ab間的等效電阻為

由諾頓等效電路(題解圖2.05(b))得

Ii=l41A

4247

16Q

十2AU24Q

12VOQ

16Q占4Q

圖2-35習(xí)題2-14圖

圖2-36習(xí)題2-15圖

2-15求如圖2-36所示電路中的電流i。

解：由結(jié)點(diǎn)電壓法得ab間電壓

16

-10-12空

ab

1116V

-4-

333

所以

2-16如圖2-37所示為確定含源二端線性電阻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)電路，已知

U=15V,I=4.5mA,求此二端網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。

解：設(shè)圖示二端網(wǎng)絡(luò)可以等效為一個電壓源U和一個電阻R串聯(lián)的電路。那么

圖2-37的兩個電路圖可以轉(zhuǎn)化為題解圖2.06

10KQ

-11

15V

25V

題解圖2.06

15=UR25--弋

由題解圖2.06(a)

10xE103

4.51025口

由題解圖2.06(b)得3,

1010R

解得U=10VR=5

a

10KO

曾

源

含瞞-1Q

二

端

端

二

戔

性

性

維

電

25V(阻

Y

陽

由

網(wǎng)

-絡(luò)

絡(luò)

網(wǎng)b

b

圖2-37習(xí)題2-16圖

17

2-17電路如圖2-38所示，①若R二3」,求電流i;②若使R獲得最大功率，則R應(yīng)取多

大？

解：①由題解圖2.06求ab間的開路電壓

2015

Uab=616-616V

129

ab間的等效電阻為

Req=6〃66〃3=5門

所以由戴維寧等效電路得到I=2A

②若使R獲得最大功率，則*=人，此時(shí)R獲得的最大功率

P珂16產(chǎn)5=12.8W

10

6QiR3Q

r-—1————-{-：_——i-)

j!j6cC)￡5V

61

題解圖2.07

2-18求如圖2-39所示電路中的電流11

叫3且

18

Da』4-3-71.5ii

11

解:由結(jié)點(diǎn)電壓法得62

19

10—(71?5iJ

11

解得

20

第三章電路的暫態(tài)分析

習(xí)題解答

在圖3-16所示直流穩(wěn)態(tài)電流電路中，已知】s=5A,Us=iov,R=2Q,

L=5H,C=2pF,求RL、（:的電壓和電流。

解：在直流穩(wěn)態(tài)電路中，電容C相等于開路，電感L相當(dāng)于短路。

R

□□—

八+UR

Is令c

①U，

圖3-17所示電路換路前已處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后的瞬間各支路中的電流和各

ILL

元件上的電壓。已知5=16V,八二20KQ尸2=60KQ，尺=尺二30KQC=1pFLh.5H

Io

(R3RJ〃R2I

Uc(0)=Uc(OJ=16

(R3RJ//R2R1=48/

解：

i4(0)-L(0)=ii(0_)=0.16mA

Rz,

16—4.8

=0.224mA

ic(0)5(0J-i4(0)=0.064mA

UR1(0)=Rih(0)=4.48/

UR3(0)=R3is(0)=6.72V

21

UR4(0.)=R4i?0)=4.8V

UL(0.)=4.8-UR4=0V

3-3在圖3-18所示電路中，開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)，試確定S閉合后電壓

4、山和電流;(h的初始值。

Uc(0；=Uc(0J=0V

解

:10

5

ii(0)嘰(0"人人-3如

_+—

23

ic(0)=0A

10

ii(0)5A

2

解⑴確定初始值UC(。)

22

由換路定則：Uc(O.)=Uc(OJ=12V

(2)由t―0時(shí)的電路求穩(wěn)態(tài)值UcC:)

1(::=6V

⑶由換路后電路求時(shí)間常數(shù)-

A6

t=R0C=(6//65)0.210-1.610s

將三要素代入表達(dá)式：

t

Uc-Ucg)+[Uc(0+)_Ucs)]els

=66e'6-25105tV

圖3-20習(xí)題3-5圖

3-5求圖3-20所示電路當(dāng)開關(guān)S

由a轉(zhuǎn)向b后的5及：已知5=10v,拈2=5

V,R=m=4KQ,口3=2KQ,c=100

開關(guān)位于a時(shí)電路已處于穩(wěn)定狀

人態(tài)。

23

解：確定初始值Uc（°）和％（°）

24

Uc(0.)=Uc(0J=usiR2=5V

R-lR?

u'W

R24

t=°?時(shí)的電路：由結(jié)點(diǎn)電壓法得口2兩端的電壓4K4K2K

-5

ic(O)--1.875mA

2K

⑵由t-0時(shí)的電路求穩(wěn)態(tài)值UcG)和i4:J

US2-2.5V

Ucc：)=RiR2

ic(::)=OmA

⑶由換路后電路求時(shí)間常數(shù)-

AA

v-RO(RI//R2RS)10010-0.4s

將三要素代入表達(dá)式：

Uc=UcC)+[Uc(0).UcCO]e-

25t

-?2.57.5e5tV

ic=k(::)ic(0)--(:譏=

=-1.875eA5tmA

如圖3-21所示電路中，開關(guān)接在a點(diǎn)已久,t=0時(shí)開關(guān)接在b點(diǎn)，試求t-°時(shí)的電容電

壓氣

解凡(04)=9(0」=10V

UcCO=0V

將三要素代入表達(dá)式：

25

Uc=Uc(:)+[Uc(O)_Uc(_)]e

1000txI

=lOeV

4

26

200Q

15V①+

100

2pFUc

門

圖3-22習(xí)題3-7圖

3-7穩(wěn)態(tài)電路如圖3-22,t=0時(shí)開關(guān)合向位置2,求t-0時(shí)的電容電壓支和1

Uc(OJ=Uc(O—)=15————5V

解：100200

5

toi(0)0.05A

由t=0?時(shí)的電路求得100

由t-0時(shí)的電路求得

UcC)=0V

icL)=0A

=RoC=1OO//1OO210&-104s

將三要素代入表達(dá)式：圖3-27習(xí)題3-8圖

U

3CO+[.CO')]e

23

10000t\.

-5eV

t

i=//-；i(O.).i(::)e=

0.05eJOOOOtA

3-8圖3-23所示電路中,若時(shí)開關(guān)

閉合，求t-0時(shí)的電流i

200-20V

uc(0.)=uc(0_)=30=

解：1nn?nn

30

k(O)JL(oJ-0.1A

inn?nn

換路后t=0?時(shí)刻電路圖（題解圖3.01）電流源單獨(dú)作用時(shí)：i=-0.1A,i(%

)=0

200--

1

28

ii____________

1100onn

st'、,z*

30V(

圖3-29習(xí)題3-8圖

23

3-9圖3-24所示電路中，開關(guān)閉合已久，t=0時(shí)開關(guān)斷開，求t-0時(shí)的電流I

解：電路的等效電感

由時(shí)的電路(題解圖3.01)求得

由時(shí)的電路求得

題解圖3.02

3-10穩(wěn)態(tài)電路如圖3-25所示,t=0時(shí)開關(guān)閉合，求t-0時(shí)的uc,\已知Us二

200V,口=只2=險(xiǎn)艮=100@,C=0?。2。

解：⑴確定初始值5(°)和ic(°J

Uc(0)二Uc(0J=ov

乜

t=0?時(shí)的電路，電容相當(dāng)于短路，

⑵由t-o時(shí)的電路求穩(wěn)態(tài)值UcL)和IcL)

30

1

Us（町外=40V

Ucc：)-R(RJRJ//R22

icG)=0A

⑶由換路后電路求時(shí)間常數(shù)?

A6

V-RO(R.//R2R3)//R40.0110》=0.610-s

將三要素代入表達(dá)式：

Uuo0UuT

e=J)+[J°+)_c<°°)]e

600000k.

=40-40eV

t

ic%(::)ic(0J-icCjeA

2_600000tA

eA