電工學(xué) 電工技術(shù)(艾永樂)課后答案第一章_第1頁
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文檔簡介

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

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