电工电子第1章习题答案.doc
第1章 电路的基本概念和基本定律本章基本要求正确理解理想电路元件、电路模型的概念；正确理解电流、电压的参考方向的概念，并掌握电流、电压参考方向的使用；计算元件或电路的功率，并判别元件或电路是吸收功率还是发出功率；掌握理想元件的电压与电流关系式；掌握基尔霍夫定律（KCL和KVL）的应用；了解四种类型的受控源，理解电气器件设备的额定值。本章习题解析1-1 试求题图1-1所示电路中的电压Uab和Uba。题图1-1 解：(a)电压U的参考方向如图所示，已知U10V，故有 V V(b)直流电压源的电压参考方向如图所示，故有 V V1-2题图1-2所示电路中，已知各元件发出的功率分别为W，W，W。求各元件上的电压U1、U2及U3。题图1-2+-U1U2U35A解： 1-3题图1-3所示电路，求各段电路的电压Uab及各元件的功率，并说明元件是消耗功率还是对外提供功率？(a)(b)(d)(e)(f) a6V-+b2Aa-8V-+b1Aa-10V-+b-8A(c)a-8V-+b-2Aa16V-+b-2Aa-6V-+b-1A 题图1-3解： 根据功率计算公式及题给条件，得（a）Uab=6V, P=62= 12W 消耗功率（b）Uab=-8V，P=1(-8)=-8W 提供功率（c）Uab=-10V, P=-(-8)(-10)=-80W 提供功率（d）Uab=-8V, P=-(-2)(-8)=-16W 提供功率（e）Uab=-(-6)=6V, P=-(-1)(-6)=-6W 提供功率（f）Uab=-16V, P=(-2)16=-32W 提供功率1-4 将额定电压为U0、额定功率为P0的电热丝（可看作线性电阻）切成长，然后加上电压U ，问此时电热丝消耗的功率P为多少？解： 由题意可知，电热丝的原电阻为R0= , 切成长时的电阻为 R=R0;此时电热丝消耗的功率为P=P01-5 题图1-5所示，图（a）中电容过的电流i的波形如图（b）所示，已知,试求t=1s、t=3s和t=5s时电容电压u 。(b)i/At/s 5-5 1 (a) iu + -C 2F 题图1-5 解： 由图（b）所示电流i的波形图，可求得2.5t 0t2s= -2.5t+10 2st4s-5 t4s根据u(t)= u(0)+ ，可求得0.625t2+1 0t2s= -0.625t2+5t-4 2st4s-2.5t+16 t4s当t=1s，t=3s和t=5s时，有u(1)= 0.62512+1=1.625Vu(3)= -0.62532+53-4=5.375Vu(5)= -2.55+16=3.5V1-6题图1-6所示，求（a）图中两电源的功率，并指出那个元件吸收功率？那个元件发出功率？判断（b）图中元件吸收或发出功率，并验证功率守恒？ （a）(b)3A10V + -10V3A + -R 题图1-6解： （a）由题给条件及功率计算公式得， 计算表明，电压源吸收功率，电流源发出功率（b）由，知电流源总是在发出功率。由，知电阻总是在吸收功率。电压源可能吸收或发出功率。1-7题图1-7所示电路中，电阻R1、R2、R3和R4的电压、电流额定值分别是6.3V、0.3A，R5的电压、电流额定值分别是6.3V、0.45A。为使上述各电阻元件均处于其额定工作状态，应当选配多大的电阻Rx和Ry？题图1-7 解： 为使电阻元件R1、R2、R3、R4和R5均处于其额定工作状态，电阻Rx的电压应为串联电阻R1、R2、R3和R4的端电压，即V，电阻Rx的电流应为 A （KCL）故 电阻Ry的电流应为A，由KVL，得 V故 1-8 求题图1-8所示电路中的US、R1 和R2 。-325V USI2 2A 3VR1 R2I1 + + - + - + 题图1-8解：应用KCL、KVL及欧姆定律，得I2=1.5AI1=2-I2=2-1.5=0.5A=5-3 =2VR2=1.3333R1=10=32+5=11V1-9 题图1-9所示电路为某电路的一部分，试分别计算下述情况下的电压Uab、Ubc、Uac和Uae。(1)在图示电流参考方向下I1A；(2)在图示电流参考方向下I2A。abcde+-+-10105V 3V 题图1-9解： (1) 在图示电流I参考方向，I1A，有 V V由KVL，得 V 又 V V由KVL，得 V(2)在图示电流I参考方向，I2A，有V V由KVL，得 V 又 V V由KVL，得 V1-10 在题图1-10所示电路中，已知U110 V，Us14V，Us22V，R14，R22，R35。试计算端子1、2开路时流过电阻R2的电流I2和电压U2。+- 题图1-10 解：端子1、2开路时流过电阻R3和电压源Us2的电流为零，因此流过电阻R2 、R1和Us1的电流均为I2。由KVL，得 A V1-11在题图1-11所示电路中，四个电路元件的电压和回路电流的参考方向如图所示。设电压U1100V，U240 V，U360V，U480 V，电流I10A。(1)试确定各元件电压的实际极性及回路电流I的实际方向；(2)判别哪些元件是电源，哪些元件是负载；(3)计算各元件的功率，并验证电路的功率平衡。23 4 1+-题图1-11解：(1)根据图示电流、电压的参考方向和它们的代数值，各元件电压的实际极性和回路电流的实际方向如图1-11(a)所示。U11234IU2U3U4题解图1-11(a) (2)元件1和2的电压与电流实际方向相反，因此它们是电源；元件3和4的电压与电流实际方向相同，因此它们是负载。(3)各元件的功率为 W WWW电路发出的功率为 W电路吸收的功率为 W1-12 求题图1-12所示电路中的电流I1、I2、I3、I4 。15A4A 6A5A 10A I1I2DCI46ABA I37A8A题图1-12 解：对结点A应用KCL，得I3=-8-6-4=-18A对结点B应用KCL，得I4=15+7+I3 =15+7-18=4A对结点C应用KCL，得I1=10+I4-5 =10+4-5=9A对结点D应用KCL，得I2=I1+6+6 =9+6+6=21A1-13题图1-13所示电路中，已知I10.2A，I20.3A，I61 A。试求电流I3、I4和I5。I1I2I6I3I4I5(b)(a)题图1-13解： 应用KCL对题图1-13(a)电路中各结点列写电流方程，得 A A A验证：作一闭合面如题图1-13(b)所示，对该闭合面有 A通过该闭合面的电流符合KCL，故上述计算正确。1-14 求题图1-14（a）电路在开关S打开和闭合两种情况下A点的电位和图1-14（b）所示电路中B点的电位。 (a)(b) R3R1 R25I3I2B-50V +50V 10 I1 20-12V 3k 3.9kS20k+12V A 题图1-14 解： （a）S打开时，有VA=20+12=-5.8439 VS闭合时，有VA=20+12=1.9582 V （b）应用欧姆定律，得I1=5-0.1VB I2=10+0.2VBI3=0.05VB对结点B应用KCL，有I1=I2+I3即5-0.1VB=10+0.2VB+0.05VB求出1-15题图1-15所示电路中，已知，+-U1+-+-U2U3R1R2R3I1I2I3I4I5I6题图1-15求图中标出的各支路电流。解： 1-16 试分别求出题图1-16所示独立电压源和独立电流源发出的功率。 4i2A4+-2V+-2i题图1-16 解：设独立电流源上的电压u2、独立电压源上的电流i1如图4i2A4+-2V+-2ii1+-u2电压源发出的功率 电流源发出的功率 10
