电工技术 第一章参考答案.pdf

1 选选 择择 题题 1 电路如图 1 67 所示 流过电阻的电流 I 为 a 2A b 2A c 0 5A d 0 5A 分析 电阻电压 电流参考方向为非关联参考方向 非关联时的欧姆定律为 I U R 答案 b 2 电路如图 1 68 所示 理想电流源 IS的端电压 U 随外接电阻 R 的增大而 a 增大 b 减小 c 不变 d 不可确定 分析 根据欧姆定律 电流源 IS的端电压RIU S 理想电流源的特性为电流 IS恒定 电压 U 与外接电阻 R 成正比 答案 a 3 电路如图 1 69 所示 流过理想电压源 US的电流 I 随外接电阻 R 增大而 a 增大 b 减小 c 不变 d 不可确定 分析 根据欧姆定律 电压源 US的电流 R U I S 理想电压源的特性为电压 US恒定 电流 I 与外接电阻 R 成反比 答案 b 4 在图示 1 70 电容电路中 电压与电流的正确关系式应是 a t u Ci d d b t i Cu d d c t u Ci d d d Liu I 5 10V 图 1 67 选择题 1 图 IS R U 图 1 68 选择题 2 图 US I R 图 1 69 选择题 3 图 2 分析 电容元件特性 电容电压 电流参考方向为关联时 t u Ci d d 非关联时 t u Ci d d 答案 c 5 在图示 1 71 电感电路中 电压与电流的正确关系式应是 a t u Li d d b t i Lu d d c u Li d t i Lu d d 分析 电感元件特性 电感电压 电流参考方向为关联时 t i Lu d d 非关联时 t i Lu d d 答案 b 6 电路如图 1 72 所示 当电阻 R1增大时 电流 I 将 a 变小 b 变大 c 不变 d 不可确定 分析 电阻 R 两端的电压为 US 恒定不变 故流过电阻 R 的电流 R U I S 与 R1无关 答案 c 7 电路如图 1 73 所示 当电阻 R1增大时 电压 U 将 a 变小 b 变大 c 不变 d 不可确定 分析 电压 21 RRIU S 根据恒流源特性 IS不变 故电压 U 与 21 RR 成正比 答案 b 8 电路如图 1 74 所示 已知电路中电流A15 I A10 2 I 则电阻 R2为 a 25 b 15 c 5 d 2 5 US I R1 R 图 1 72 选择题 6 图 L u i 图 1 71 选择题 5 图 C i u 图 1 70 选择题 4 图 IS R U R1 图 1 73 选择题 7 图 3 分析 根据基尔霍夫电流定律A5 21 III 根据欧姆定律V25 11 RIU 故 5 2 2 2 I U R 答案 d 9 电路如图 1 75 所示 已知电源电压U 9 V 电阻R 3 R 1 6 R2 3 则 电流I 值为 a 9A b 9 A c 3 A d 3 A 分析 电阻 R 两端电压其实就是电源电压 U 只是参考方向与电流 I 为非关联 根据非关联 欧姆定律 A R U I3 答案 d 10 理想电流源的外接电阻越大 则电流源的端电压 a 不变 b 越低 c 越高 d 不能确定 分析 理想电流源的特性为输出电流恒定 根据欧姆定律 端电压与外接电阻成正比 答案 c 11 理想电压源的外接电阻越大 则流过电压源的电流 a 不变 b 越低 c 越高 d 不能确定 分析 理想电压源的特性为输出电压恒定 根据欧姆定律 流过电压源的电流与外接电阻成 反比 答案 b 12 电路如图 1 76a 所示 当电路改接为图 1 76 b 时 其电阻 R 上的电压U将 a 不变 b 减小 c 升高 d 不确定 IS R U a IS R US U b 图 1 76 选择题 12 图 4 分析 根据电流源特性 电流源输出电流 IS不变 故图 a 和 b 中 流过电阻 R 的电流均为 IS 答案 a 13 电路如图 1 77a 所示 当电路改接为图 1 77b 时 其流过电阻 R 的电流I将 a 不变 b 减小 c 升高 d 不确定 分析 根据电压源特性 电压源输出电压 US不变 故图 a 和 b 中 电阻 R 的电压均为 US 答案 a 14 把图 1 78a 所示电路用图 1 78b 所示的等效电流源替代 该等效电流源 S I的参数为 a 21A b 21A c 1A d 1A 分析 根据电流源特性 直接并联的多个电流源可以用一个电流源等效替代 等效电流源的 大小为各电流源大小的代数和 与等效电流源电流方向一致的取 反之取 答案 c 15 把图 1 79a 所示电路用图 1 79b 所示的等效电压源替代 该等效电压源 S U的参数为 a 25V b 45VA c 25V d 45V 分析 根据电压源特性 直接串联的多个电压源可以用一个电压源等效替代 等效电压源的 a I R US 图 1 77 选择题 13 图 b IS I R US 图 1 78 选择题 14 图 a 3A 10A 8A a b b IS a b 图 1 79 选择题 15 图 b a b US a 10V a b 20V 15V 5 大小为各电压源大小的代数和 与等效电压源电压方向一致的取 反之取 答案 c 16 电路如图 1 80 所示 已知4 S UV 8 S IA 2R 提供功率的电源是 a 电压源 b 电流源 c 电压源和电流源 d 不确定 分 析 直 接 分 析 功 率 电 阻 功 率W8 2 R U P S R 消 耗 功 率 电 流 源 的 功 率 W32 SSI IUP S 提供功率 根据功率守恒 电压源功率W24 SS IRU PPP 消 耗功率 也可先计算出所有电源元件的电压 电流 然后分别计算功率 功率为负的提供功率 答案 b 17 电路如图 1 81 所示 试计算电流源 IS提供的功率为 a 20W b 20W c 12W d 12W 分析 计算电流源 IS的功率 必须先计算出电流源两端的电压 根据左边网孔回路电压方程 计算出电流源两端的电压V352 SIS IU 方向与电流 IS为非关联 故电流源的功率 W12 SII SS IUP 其中 表示提供功率 答案 d 18 如图 1 82 所示电路中支路电流 I 为 a 3A b 3A c 27A d 27A 图 1 80 选择题 16 图 IS R US 图 1 81 选择题 17 图 IS 10 5V 25V 2 4A R1 US R2 R3 IS 15A 7A 5A I 图 1 82 选择题 18 图 6 分析 根据广义结点形式的基尔霍夫电流定律 流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电 流之和 A 3A 5715 I 答案 a 19 如图 1 83 所示电路中的开路电压 U 为 a 6V b 6V c 30V d 30V 分 析 做 图 示 假 设 A点 的 电 位V12V36 36 3 A U B点 的 电 位 V18V 36 66 6 B U开路电压V6 BAAB UUUU 答案 a 20 图 1 84 所示电路对外可以等效为 a 一个2 A的电流源 b 一个2 V的电压源 c 电压源与电流源串联 d 原电路 A B 2 V 2 A 分析 根据电压源输出电压恒定的特性 A B 两端的输出电压始终保持不变 答案 b 图 1 84 选择题 20 图 U 6 6 6 3 36V 图 1 83 选择题 19 图 U 6 6 6 3 36V A B 7 习习 题题 1 1 图 1 85 所示电路中的方框代表电源或负载 试求 1 说明各方框上的电压与电流参考方向是否关联 2 确定哪些是电源 哪些是负载 并讨论其功率平衡 解题指南 1 电压 电流参考方向是为分析电路任意假设的 是否关联是根据同一元件上的电压 电 流参考方向是否一致来判定 一致则关联 反之则非关联 2 电源与负载的判断是根据元件的功率的正负来判断 功率为正即为负载 功率为负即为 电源 功率的计算 U I 为同一元件上的电压电流 当 U I 为关联参考方向时 功率IUP 当 U I 为非关联参考方向时 功率IUP 解 1 A C D 方框上的电压与电流参考方向为关联参考方向 B E 方框上的电压与电流参考方向为非关联参考方向 2 判断电源 负载 W45W 9 5 A P 为电源 W90W 9 10 B P 为负载 W15W 3 5 C P 为电源 W48W 68 D P 为负载 W78W 613 E P 为电源 验证功率平衡 W0W 78 48 15 90 45 EDCBA PPPPP 故 功 率平衡 本题小结 熟悉参考方向 关联参考方向的概念 掌握功率的计算和电源与负载的判定 1 2 各元件的电压和电流参考方向如图 1 86 所示 试写出各元件电压u和电流i的约束方程 并说明u与i参考方向是否关联 图 1 85 习题 1 1 图 B A CE D 9A 3A 6A 5V 10V 8V 5V 13V 图 1 86 习题 1 2 图 8 解题指南 对于无源元件 电阻 电容和电感 电压和电流参考方向是否关联 元件的电 压电流约束方程是不同的 非关联比关联时的约束方程多一个 号 对于电流源 输出电 流恒定 电压取决于外电路 对于电压源 输出电压恒定 电流取决于外电路 解 a 图为电阻元件 电压与电流参考方向为非关联 约束方程为 iRiu5 b 图为电感元件 电压与电流参考方向为关联 约束方程为 dt di dt di Lu10 c 图为电容元件 电压与电流参考方向为非关联 约束方程为 dt du dt du Ci20 d 图为电流源 电压与电流参考方向为非关联 约束方程为 A 8 i e 图为电压源 电压与电流参考方向为关联 约束方程为 V 8 u 本题小结 元件特性及其约束方程 1 3 试求如图 1 87 所示电路中的电压 U 并讨论其功率平衡 解题指南 本题 a b c 图均为电压源 电流源和电阻直接并联 利用电流源电流不 变的特性和基尔霍夫电流定律 列出结点电流方程即可求出流过电阻的电流 从而求出电阻两端 的电压 利用基尔霍夫电压定律可知 电阻两端的电压与电压源电压和电流源两端的电压均相等 然后 利用各元件的电压 电流计算功率 验证功率平衡 解 假设流过电阻的电流如图所示 a 根据基尔霍夫电流定律 列出结点电流方程 有 A12A 84 I V605 IU 8A U 5 4A 8A U 5 4A 8A U 5 4A a b c 图 1 87 习题 1 3 图 8A U 5 4A 8A U 5 4A 8A U 5 4A a b c 图 1 87 习题 1 3 图 I II 9 电压源功率 W2404 U UP 电流源功率 W4808 1 UP 电阻的功率 W720 R IUP 验证功率平衡 0 RIU PPP 故功率平衡 b 根据基尔霍夫电流定律 列出结点电流方程 有 A4A 84 I V205 IU 电压源功率 W804 U UP 电流源功率 WUP1608 1 电阻的功率 W80 R IUP 验证功率平衡 0 RIU PPP 故功率平衡 c 根据基尔霍夫电流定律 列出结点电流方程 有 A4A 8 4 I V205 IU 电压源功率 W804 U UP 电流源功率 W1608 1 UP 电阻的功率 W80 R IUP 验证功率平衡 0 RIU PPP 故功率平衡 1 4 试求如图 1 88 所示电路中的电压 U 解题指南 图 a 中 根据电压源特性 待求电压 U 即为电阻串联分压 图 b 既可利用基 尔霍夫定律求解 也可利用电源等效互换法求解 解 a 根据电压源特性 对于所求电压 U 电路可简化为单回路电路 电压 V6V 10 6040 60 U b 方法一 基氏定律 做如图所示假设 图 1 88 习题 1 4 图 60 40 U 10V 40 a 6 3 U 6A 12V b 60U10V 40 6 3 U 6A 12V I 10 根据基尔霍夫电流定律 有 3 6 U I 1 根据基尔霍夫电压定律 有 0612 IU 2 联立 1 2 解得 V8 U 方法二 电源等效互换 利用电压源串联电阻与电流源并电阻之间可等效变换将电路化简如下 故所求电压 V8V 6 3 4 U 结果与方法一相同 本题小结 基尔霍夫电压 电流定律 电压源串电阻与电流源并电阻之间的等效互换可化简 电路 特别是列回路电压方程时 一定注意 1 5 试求如图 1 89 所示电路中电流 1 I 2 I和电压U 解题指南 根据广义结点 封闭面 的概念 可先求出电流 2 I 然后利用基氏定律可分别求 出电流 1 I和电压U 10V 2 2A 10V 6A 2 2 1 I U 2 I 图 1 89 习题 1 5 图 2A 6 3 U 6A 12V 6A 6 3U 6 3U 4A 11 解 如图 以图示虚线为广义结点 有 A6 2 I 由结点 C 有 A42 23 II 由 1 回路 有 V2210 3DB IU A1 2 DB 5 U I 由结点 B 有 AIII3 531 由结点 A 有 AII36 14 由 2 回路 有 V2102 4DB IUU 本题小结 利用广义结点 有时可以直接求出某些电流 简化计算 合理选择结点和回路列 方程 可以避免求解方程组 简化计算 1 6 试求如图 1 90 所示电路中的电流 I1 I2 I3 I4 I5和电压 U 解题指南 观察可以发现 根据结点 A 和结点 F 列出的结点电流方程中 均只含有一个未知 电流 根据电流方程可直接求出 I1和 I5 然后列出结点 B 和 E 的电流方程即可求出 I2和 I4 最后 列出结点 C 或 D 的电流方程即可求出 I3 根据 1 回路列出电压方程 可求出电压 U 解 由结点 A 有 A5A 83 1 I 由结点 F 有 A7A 43 5 I 由结点 B 有 A16 12 II 由结点 E 有 A136 54 II 由结点 C 有 U 4 3A 8A 6A 4A 5 3 2 8 I1 I5 I4 I3 I2 图 1 90 习题 1 6 图 12 A98 23 II 由 1 回路 有 V116385 432 IIIU 本题小结 合理选择结点和回路列方程 可以避免求解方程组 简化计算 1 7 额定电压为 110V 的 100W 及 25W 的两个灯泡为什么不能串联在 220V 电源上用 而用 两个 60W 的灯泡就能串联使用呢 解题指南 首先要知道功率和额定电压的关系 不同功率而额定电压相同的灯泡 电阻值是 不同的 串联使用时 分压不同 解 对于 100W 的灯泡 设其电阻为 R1 则 121 100 1102 1 R 对于 100W 的灯泡 设其电阻为 R2 则 484 25 1102 2 R 串联使用时 100W 灯泡分压为 V110V44220 21 1 R1 U 大于额定工作电压 灯泡会烧坏 同理 可分析两只 60W 灯泡能够正常工作 本题小结 额定电压及功率 串联分压 1 8 有额定电压为 220V 额定功率分别为 60W 和 15W 的两只白炽灯泡 将其串联后接入 220V 的电源 试求它们实际消耗的功率并进行亮度情况比较 解题指南 同 1 7 题 解 对于 60W 的灯泡 设其电阻为 R1 则 3 2420 60 2202 1 R 对于 100W 的灯泡 设其电阻为 R2 则 3 9680 15 2202 2 R 串联使用时 60W 灯泡分压为 V44220 21 1 R1 RR R U 60W 灯泡功率为 W4 2 1 2 R R 1 1 R U P 串联使用时 25W 灯泡分压为 V176V 44220 2 R U 15W 灯泡功率为 W6 9 2 2 R R 2 2 R U P 13 因 21 RR PP 所以 15W 的灯泡更亮 本题小结 同 1 7 题 1 9 一只 110V 15W 的指示灯 要接在 220V 的电源上 问要串联多大阻值的电阻 该电 阻应选多大功率 解题指南 由于电阻与指示灯是串联关系 且分压正好相同 故电阻的参数应与指示灯相同 解 串联电阻阻值与指示灯同 故 7 806 15 1102 R 功率亦与指示灯同 为 15W 本题小结 略 1 10 试求如图 1 91 所示电路的等效电阻 ab R 解题指南 求等效电阻时 弄清电阻间的连接关系 串联 并联 Y 接和 接 串并联的等 效关系及 Y等效变换 为了计算简单 做 Y等效变换时应尽量选择对称的电阻 解 a 电阻间为简单串并联关系 故 6 6 3 8 8 ab R b 3 个 6 电阻为并联连接 并联后再与 2 个并联的 8 电阻串联 故 6 8 8 6 6 6 ab R c 3 个 6 电阻为 接 将其转换为 Y 接 如图 a b 6 6 6 8 8 a b 8 8 8 3 6 8 3 a b 2 8 8 8 6 4 6 a b 6 6 4 5 a b c d 图 1 91 习题 1 10 图 4 4 2 2 2 a b 5 14 5 2 42 42 2 5 ab R d 电阻间为简单串并联关系 故 36 8 8 3 28 8 ab R 本题小结 串联 并联 Y 接和 接 串并联的等效关系及 Y等效变换 1 11 应用 Y等效变换法 求如图 1 92 所示电路中的电压 U1和 U2 解题指南 用 Y等效变换解题时 尽量选择对称的 Y 接和 接电阻作相应的等效变换 可简化计算 解 将 Y 接的 3 个 2 的电阻等效变换成对应的 接 如图 8 181 3 66 6 620 8 2 U V8 21208 2AC UU V08 13 3 66 6 6 6 ACAB UU 由于没有参与变换 所以变换前后 A B 两点间的电压 UAB不变 由变换前的电路 有 V44 1 6 8 2 AB AB1 U UU 本题小结 Y等效变换 等效 是对外电路等效 对参与变换的电路不等效 所以在求 2 3 2 6 2 20 1 U 2 U A8 图 1 92 习题 1 11 图 A A8 3 6 6 6 2 U 6 20 B C 15 U1时需回到原电路 1 12 应用 Y等效变换法 求如图 1 93 所示电路中的电流 I 解题指南 同 1 11 解 图中有 3 个 2 的电阻构成 Y 接 将其等效变换成对应的 接 如图 所以 电流A3 3A 2 6 4 66 6 16 I 本题小结 同 1 11 1 13 试计算如图 1 94 所示电路中的开路电压 U 解题指南 求电路中的开路电压 U 时 开路部分没有电流 利用基尔霍夫定律求出相关的电 图 1 94 习题 1 13 图 5 5V 25V 2 4A 2 20V 15V 5 U a U 5V 5V 10V 15V 12V 4 4 4 b 16V 2 2 6 2 4 2 I 图 1 93 习题 1 12 图 6 16V 6 6 6 4 2 I 16 压 电流 然后利用虚拟回路的 KVL 方程即可求出开路电压 解 a 作如图假设 因待求两端开路 由基尔霍夫定律 易知 A1A 55 515 1 I AI4 2 A5 22A 2 2520 3 I 由虚路回路的 KVL 方程 有 1552202 132 IIIU 7V 1 虚拟回路 或 V755252 12 IIU 2 虚拟回路 b 作如图假设 因为右端开路 故 A0 3 I A25 1A 44 5510 21 II 由虚路回路的 KVL 方程 有 V13125415 1 IU 注意 左边 10V 表示为 10V 的电压源 本题小结 正确列写 KCL 和 KVL 方程 虚拟回路的 KVL 方程 电压源的简化表 示法 1 14 试计算如图 1 95 所示电路中电流 I1 I2和电压 U 解题指南 在根据基尔霍夫定律列写 KCL 方程和 KVL 方程时 尽量先选择只包含一个未知 电流或一个未知电压的结点或者回路列写方程 可以避免联立解方程组 简化计算 解 作如图假设 由 1 回路 列写 KVL 方程 有 A1A 12 618 1 I 由结点 A 列写 KCL 方程 有 A1 2 13 II 2A 图 1 95 习题 1 14 图 3 3 12 1 I U A2 18V 6V 2 I I3 5 5V 25V 2 4A 2 20V 15V 5 U I2 I1 1 2 I1 I2 I3 U 5V 5V 10V 15V 12V 4 4 4 17 由结点 B 列写 KCL 方程 有 A32 32 II 由 2 回路 列写 KVL 方程 有 A936 3 IU 本题小结 在列写 KCL KVL 方程时 注意合理选择结点和回路 可以简化计算 1 15 试求如图 1 96 所示电路中的电流 I 电压 U 及元件 X 的功率 并说明是吸收功率还是提 供功率 解题指南 同 1 14 题 本题采用基尔霍夫定律列写 KCL KVL 方程求解 解 基氏定律 作如图假设 易知 A4A 2 8 1 I 由结点 B 有 A624 12 II 由结点 A 有 A352 23 II 故 A85 3 II 由回路 KVL 方程 有 V38834 23 IIU 本题小结 同 1 14 题 1 16 如图 1 97 所示电路 试根据 KCL KVL 计算所有支路的电流 图 1 97 习题 1 16 图 5 2 1318V 6V 8V 图 1 96 习题 1 15 图 4 2 12 I U A2 8V A5 X 3 A4 18 解题指南 同 1 14 题 解 作如图假设 由 1 回路 KVL 方程 有 A6A 2 618 2 I 由 3 回路 KVL 方程 有 A4 5 28 2 3 I I 由结点 B 的 KCL 方程 有 A10 234 III 由 2 回路 KVL 方程 有 A2 13 65 3 6 I I 由结点 C 的 KCL 方程 有 A6 635 III 由结点 A 的 KCL 方程 有 A12 251 III 本题小结 同 1 14 题 1 17 试求如图 1 98 所示电路中的电流 I1 I2 I3和 I4 解题指南 仔细观察可以发现 3 个电阻与 8V 电压源均为直接并联关系 需要注意各电阻上 的电压和电流是否关联 解 3 个电阻与 8V 电压源均为直接并联 故 A1A 8 8 1 I A12 12 II A4A 2 8 4 I A12 4 8 13 II 本题小结 在列 KCL KVL 方程 注意观察电路结构 选择相对简单的结点或者回路 1 18 如图 1 99 所示电路为多档位分压器 试求当开关分别位于 A B C D E 位置时的电 位 V0值 图 1 98 习题 1 17 图 4 2 4 I A2 8V 8 3 I 1 I 2 I C A 2 3 1 B 19 解题指南 电位 是该点相对于参考点的电压 求开关分别位于 A B C D E 位置时 的电位 V0值 就是求各点相对于参考点的电压 解 易知 V15 A V V5V 1015 ABAB UVV V1V 65 BCBC UVV V6V 51 CDCD UVV V15 E V 本题小结 电位 参考电位 的概念 电位与电压间的区别与联系 1 19 试求如图 1 100 所示电路中 a b c d e 点的电位值和电压 ab U 解题指南 根据广义结点 封闭面 的概念 很容易知道流入参考点的电流始终为 0 对 于求电压 电流来说 本电路实际只是一个单回路 解 易知 图 1 99 习题 1 18 图 1 2 3 4 10V 6V 9V 5V V0 15V 15V A D C B E 图 1 100 习题 1 19 图 5 2 13 18V 6V 8V 1A a b c d e 20 V6 d V 对于回路而言 因含有电流源 故回路中的电流为 1A 故 V4V 126 cddc UVV V4V 84 bccb UVV V11V 156 edde UVV V7V 1811 aeea UVV 本题小结 同 1 18 题 1 20 试求如图 1 101 所示电路中 a b c d 点的电位值和电阻 R 解题指南 求 a b c d 点的电位值 需先求出各元件上的电压 求电阻 R 时 需先求出 流过 R 的电流 解 作如图假设 易知 A2 1 I A810 12 II 故 20 2 40 R V105405 12c IIV V702105 2ca IVV