電工學(xué) 電工技術(shù)(艾永樂)課后答案第一章

1、第1章 電路的基本概念和基本定律 本章的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)電路的基本概念、基本物理量和基本定律，為掌握電路的分析計算方法奠定必要的基礎(chǔ)。本章基本要求(1) 正確理解理想電路元件、電路模型的概念；(2) 正確理解電流、電壓的參考方向的概念，并掌握電流、電壓參考方向的使用；(3) 計算元件或電路的功率，并判別元件或電路是吸收功率還是發(fā)出功率；(4) 掌握理想元件的電壓與電流關(guān)系式；(5) 掌握基爾霍夫定律（KCL和KVL）的應(yīng)用；(6) 了解四種類型的受控源，理解電氣器件設(shè)備的額定值。本章習(xí)題解析1-1 試求題圖1-1所示電路中的電壓Uab和Uba。題圖1-1 解：(a)電壓U的參考方向如圖所示，已知

2、U10V，故有 V V(b)直流電壓源的電壓參考方向如圖所示，故有 V V1-2題圖1-2所示電路中，已知各元件發(fā)出的功率分別為W，W，W。求各元件上的電壓U1、U2及U3。題圖1-2+-U1U2U35A解： 1-3題圖1-3所示電路，求各段電路的電壓Uab及各元件的功率，并說明元件是消耗功率還是對外提供功率？(a)(b)(d)(e)(f) a6V-+b2Aa-8V-+b1Aa-10V-+b-8A(c)a-8V-+b-2Aa16V-+b-2Aa-6V-+b-1A 題圖1-3解： 根據(jù)功率計算公式及題給條件，得（a）Uab=6V, P=62= 12W 消耗功率（b）Uab=-8V，P=1(-8)

3、=-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 將額定電壓為U0、額定功率為P0的電熱絲（可看作線性電阻）切成長，然后加上電壓U ，問此時電熱絲消耗的功率P為多少？解： 由題意可知，電熱絲的原電阻為R0=切成長時的電阻為R=R0此時電熱絲消耗的功率為P=P01-5 題圖1-5所示，圖（a）中電容過的電流i的波形如圖（b）所示，已知,試求t=1s、t

4、=3s和t=5s時電容電壓u 。(b)i/At/s 5-5 1 (a) iu + -C 2F 題圖1-5 解： 由圖（b）所示電流i的波形圖，可求得2.5t 0t2s= -2.5t+10 2st4s-5 t4s根據(jù)u(t)= u(0)+ ，可求得0.625t2+1 0t2s= -0.625t2+5t-4 2st4s-2.5t+16 t4s當(dāng)t=1s，t=3s和t=5s時，有u(1)= 0.62512+1=1.625Vu(3)= -0.62532+53-4=5.375Vu(5)= -2.55+16=3.5V1-6題圖1-6所示，求（a）圖中兩電源的功率，并指出那個元件吸收功率？那個元件發(fā)出功率？

5、判斷（b）圖中元件吸收或發(fā)出功率，并驗證功率守恒？ （a）(b)3A10V + -10V3A + -R 題圖1-6解： （a）由題給條件及功率計算公式得， 計算表明，電壓源吸收功率，電流源發(fā)出功率（b）由，知電流源總是在發(fā)出功率。由，知電阻總是在吸收功率。電壓源可能吸收或發(fā)出功率。1-7題圖1-7所示電路中，電阻R1、R2、R3和R4的電壓、電流額定值分別是6.3V、0.3A，R5的電壓、電流額定值分別是6.3V、0.45A。為使上述各電阻元件均處于其額定工作狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)選配多大的電阻Rx和Ry？題圖1-7 解： 為使電阻元件R1、R2、R3、R4和R5均處于其額定工作狀態(tài)，電阻Rx的電壓應(yīng)為串

6、聯(lián)電阻R1、R2、R3和R4的端電壓，即V，電阻Rx的電流應(yīng)為 A （KCL）故 電阻Ry的電流應(yīng)為A，由KVL，得 V故 1-8 求題圖1-8所示電路中的US、R1 和R2 。-325V USI2 2A 3VR1 R2I1 + + - + - + 題圖1-8解：應(yīng)用KCL、KVL及歐姆定律，得I2=1.5AI1=2-I2=2-1.5=0.5A=5-3 =2VR2=1.3333R1=10=32+5=11V1-9 題圖1-9所示電路為某電路的一部分，試分別計算下述情況下的電壓Uab、Ubc、Uac和Uae。(1)在圖示電流參考方向下I1A；(2)在圖示電流參考方向下I2A。abcde+-+-10

7、105V 3V 題圖1-9解： (1) 在圖示電流I參考方向，I1A，有 V V由KVL，得 V 又 V V由KVL，得 V(2)在圖示電流I參考方向，I2A，有V V由KVL，得 V 又 V V由KVL，得 V1-10 在題圖1-10所示電路中，已知U110 V，Us14V，Us22V，R14，R22，R35。試計算端子1、2開路時流過電阻R2的電流I2和電壓U2。+- 題圖1-10 解：端子1、2開路時流過電阻R3和電壓源Us2的電流為零，因此流過電阻R2 、R1和Us1的電流均為I2。由KVL，得 A V1-11在題圖1-11所示電路中，四個電路元件的電壓和回路電流的參考方向如圖所示。設(shè)

8、電壓U1100V，U240 V，U360V，U480 V，電流I10A。(1)試確定各元件電壓的實際極性及回路電流I的實際方向；(2)判別哪些元件是電源，哪些元件是負(fù)載；(3)計算各元件的功率，并驗證電路的功率平衡。23 4 1+-題圖1-11解：(1)根據(jù)圖示電流、電壓的參考方向和它們的代數(shù)值，各元件電壓的實際極性和回路電流的實際方向如圖1-11(a)所示。U11234IU2U3U4題解圖1-11(a) (2)元件1和2的電壓與電流實際方向相反，因此它們是電源；元件3和4的電壓與電流實際方向相同，因此它們是負(fù)載。(3)各元件的功率為 W WWW電路發(fā)出的功率為 W電路吸收的功率為 W1-12

9、 求題圖1-12所示電路中的電流I1、I2、I3、I4 。15A4A 6A5A 10A I1I2DCI46ABA I37A8A題圖1-12 解：對結(jié)點(diǎn)A應(yīng)用KCL，得I3=-8-6-4=-18A對結(jié)點(diǎn)B應(yīng)用KCL，得I4=15+7+I3 =15+7-18=4A對結(jié)點(diǎn)C應(yīng)用KCL，得I1=10+I4-5 =10+4-5=9A對結(jié)點(diǎn)D應(yīng)用KCL，得I2=I1+6+6 =9+6+6=21A1-13題圖1-13所示電路中，已知I10.2A，I20.3A，I61 A。試求電流I3、I4和I5。I1I2I6I3I4I5(b)(a)題圖1-13解： 應(yīng)用KCL對題圖1-13(a)電路中各結(jié)點(diǎn)列寫電流方程，得

10、 A A A驗證：作一閉合面如題圖1-13(b)所示，對該閉合面有 A通過該閉合面的電流符合KCL，故上述計算正確。1-14 求題圖1-14（a）電路在開關(guān)S打開和閉合兩種情況下A點(diǎn)的電位和圖1-14（b）所示電路中B點(diǎn)的電位。 (a)(b) R3R1 R25I3I2B-50V +50V 10 I1 20-12V 3k 3.9kS20k+12V A 題圖1-14 解： （a）S打開時，有VA=20+12=-5.8439 VS閉合時，有VA=20+12=1.9582 V （b）應(yīng)用歐姆定律，得I1=5-0.1VB I2=10+0.2VBI3=0.05VB對結(jié)點(diǎn)B應(yīng)用KCL，有I1=I2+I3即5-0.1VB=10+0.2VB+0.05VB求出1-15題圖1-15所示電路中，已知，+-U1+-+-U2U