第一章課后習題

1、1.1 在如圖1.6所示各電路中。（1）元件1消耗10W功率，求電壓Uab；（2）元件2消耗W功率，求電壓Uab；（3）元件3產(chǎn)生10W功率，求電流I；（4）元件4產(chǎn)生W功率，求電流I。圖1.6 習題1.1的圖分析 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，但一不小心就容易出錯。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。此外，由于元件3產(chǎn)生10W功率，故W；元件4產(chǎn)生W功率，故W，實際上元件4吸收了10W功率。解 （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）（2）元件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：（V）（3）元

2、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：（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。 圖1.7 習題1.2的圖分析 計算電路時，應(yīng)先標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，參考方向可直接標在原電路圖中，不必另畫出電路圖。解 標出各待求元件電流和電壓的參考方向，如圖1.8所示。 圖1.8 習題1.2解答用圖（1）如圖1.8（a）所示電路中的電流為：（A）所以，10V電源的功率為：（W），故10V電源放出功率。（2）

3、如圖1.8（b）所示電路中，3A電源的電壓為：（V）所以，3A電源的功率為：（W）10V電源的功率為：（W）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：（A）所以，20V電源的功率為：（W）10V電源的功率為：（W）根據(jù)計算結(jié)果可知，20V電源放出功率，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，。（1）試標出各電流的實際方向和各電壓的實際極性（可另畫一圖）；（2）判斷哪些元件是電源？哪些是負載？（3）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 本題共3個小題。

4、第（1）小題應(yīng)掌握電流、電壓的實際方向與參考方向的關(guān)系：當實際方向與參考方向一致時，其實驗測量值或計算值為正值，當實際方向與參考方向相反時，其實驗測量值或計算值為負值。第（2）小題判別元件是電源還是負載，這里可根據(jù)電流和電壓的實際方向判別：若電流和電壓的實際方向相同，電流從高電位端流向低電位端，則元件吸收功率，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：（V）（V）根據(jù)實驗測

5、量值或計算值，可標出各元件電流、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：（W）（W）（W）（W）（W）所有元件的功率之和為：可見功率平衡。 圖1.9 習題1.3的圖 圖1.10 習題1.3解答用圖1.4 在圖1.11中，已知，。試確定元件N中的電流I3和它兩端的電壓U3，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

6、節(jié)點a列KCL方程，為：（mA）對左邊回路列KVL方程，為：（V）根據(jù)參考方向計算元件N的功率，為：（mW）可見元件N放出功率，為電源。30V電源的功率為：（mW）80V電源的功率為：（mW）10k電阻的功率為：（mW）20k電阻的功率為：（mW）所有元件的功率之和為：可見功率平衡，其中30V電源的功率，說明該電源實際上處于負載狀態(tài)。 圖1.11 習題1.4的圖 圖1.12 習題1.4解答用圖1.5 用如圖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V；負載時的電流和電壓分別為A、V。試繪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

7、 電源的電壓源模型為恒壓源US和內(nèi)阻R0串聯(lián)，電流源模型為恒流源IS與內(nèi)阻R'0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R0和R'0。解 （1）求電源的電壓源模型。由題意可知：（V）根據(jù)電壓源的伏安關(guān)系，得：（）（2）求電源的電流源模型。（A）根據(jù)電流源的伏安關(guān)系，得：（）（3）畫電源的伏安特性曲線，如圖1.14所示。 圖1.13 習題1.5的圖 圖1.14 習題1.5解答用圖1.6 一直流發(fā)電機，其額定電壓為V，額定功率為kW。（1）試求

8、該發(fā)電機的額定電流IN和額定負載電阻RN；（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。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RN為：（）（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

9、為10只220V、40W的燈泡只需要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，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：（）電烙鐵的電阻為：（）由于，R0可忽略不計，因此流過電烙鐵的電流為：（A）電烙鐵實際消耗的功率為：（W）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1.1

10、5所示電路a、b兩點之間的電壓Uab。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，先要在電路圖中標出電流、電壓的參考方向和所選回路的繞行方向。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：解之，得： （A）（V） 圖1.15 習題1.8的圖 圖1.16 習題1.8解答用圖1.9 在如圖1.17所示的電路中，已知V，k。求開關(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

11、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，R0可忽略不計，因此電壓表的讀數(shù)為：（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：（V）電流表的讀數(shù)為：（mA）（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：（V）電流表的讀數(shù)為：（A）1.10 求如圖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

12、負，根據(jù)基爾霍夫定律得：（A）（V）所以，負載吸收的功率為：（W） 圖1.17 習題1.9的圖 圖1.18 習題1.10的圖1.11 求如圖1.19所示電路中的電壓Uac和Ubd。分析 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，即可求出電壓Uac和Ubd。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：（A）所以，根據(jù)KVL，得：（V）（V） 圖1.19 習題1.10的圖 圖1.20 習題1.10解答用圖1.12 在如圖1.21所示的電路中，已知，A，求Uab、I2、I3、R3。分析 本題可先對左邊回路運用KVL求出電流I2，接著運用KCL求出電流

13、I3，最后可運用KVL和歐姆定律求出電壓Uab和電阻R3。解 設(shè)所選回路的繞行方向如圖1.22所示。根據(jù)KVL，有：（A）對節(jié)點a列KCL方程，有：（A）根據(jù)KVL，得：（V）根據(jù)歐姆定律，得：（） 圖1.21 習題1.12的圖 圖1.22 習題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 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，即可運用功率計算公式求出各電源的功率。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：（A）根據(jù)KCL，有：（A）對右邊回路列KVL方程，有：（V）6V電源的功率為：（W）1

14、8V電源的功率為：（W）3A電源的功率為：（W） 圖1.23 習題1.13的圖 圖1.24 習題1.13解答用圖1.14 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。分析 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Uab。解 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）所以：（V） 圖1.25 習題1.14的圖 圖1.26 習題1.14解答用圖1.15 在如圖1.27所示電路中，已知流過電阻R的電流，求US2。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US2。解 設(shè)各電流的參考方向和所選回路的繞行方向如圖1

15、.28所示。根據(jù)KCL得：由于，故得：根據(jù)KVL，得：所以：（A）根據(jù)KVL，得：（V） 圖1.27 習題1.15的圖 圖1.28 習題1.15解答用圖1.16 在如圖1.29所示電路中，已知，求U1、U3、U4和Uae，并比較a、b、c、d、e各點電位的高低。分析 本題先運用歐姆定律求出電壓U1、U3、U4和Uae，即可運用電位的概念求出a、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。解 根據(jù)歐姆定律，得：（A）所以：（V）（V）（V）（V）由于c點為電位參考電，故：（V）其他各點的電位分別為：（V）（V）（V）（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：

16、圖1.29 習題1.16的圖1.17 試求如圖1.30所示電路中a點的電位。分析 本題運用KCL和KVL求出電路中的各個電流后，即可運用電位的概念求出a點的電位。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：（A）根據(jù)KVL，得：（A）所以a點電位為：（V） 圖1.30 習題1.17的圖 圖1.31 習題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？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a、b兩點之間的電位Ua和Ub：若，則將a、b兩點直接連接或接一電阻，在a、b之間沒有電流通過，故對電路工作沒有影響；若，則將a、b兩點直接連接或接一電阻，在a、b之間有電流通過，對電路工作有影響。解 a的電位為：（V）b的電位為：（V）因為，所以將a、b兩點直接連接或接一電阻對電路工作沒有影響。1.19 在如圖1.33所示電路中，已知a點電位為V，求電流I1、I2、I3。分析 因為電路中任意兩點之間的電壓等于這兩點的電位之差，故本題可根據(jù)電位的概念直接運用歐姆定律來求電流I1、I2、I3。解 根據(jù)歐姆定律，得：（A）（A）（A） 圖1.32 習題1.17的圖 圖1.33 習題1.19的圖1.2