电路与模拟电子学课后习题详解 第1章

华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 1 / 14 1.1 根据题图 1.1 所示参考方向，判断各元件是吸收还是发出功率，其功率各 为多少？ 1.1题图 5V 1 5V 2 5V 3 5V 4 2A2A2A2A (a)(b)(c)(d) 解 由题图知，(a)(b)电流参考方向与实际方向一致，故它们均吸收功率，且 10WPUI (c)(d)电流参考方向与实际方向相反，故它们均发出功率，且 10WPUI 1.2 题图 1.2 所示直流电路， 1 4VU, 2 8V U, 3 6VU,=2AI,求各元件吸 收或发出的功率 1 P、 2 P和 3 P。 解 由图看出，I与 1 U方向关联；I与 2 U， 3 U非关 联。 元件 1 的功率： 11 8WPIU,元件吸收功率。 元件 2 的功率： 22 16WP = IU =,元件吸收功率。 元件 3 的功率： 33 12WPIU ,元件发出功率。 1.3 电路如题图 1.3 所示，求各电路中所标出的未知量I、U或R的值。 1010 I 2A33 U 12V 2A5 12V (a)(b)(c) R 1.3题图 5V 解 (a)I与U方向非关联,0.5A U I = R (b)I与U方向非关联,6VU = IR= 1 U 2 U 3 U 1 P 2 P 3 P I 1.2题图 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 2 / 14 (c) 1 U R= I 1.4 题图 1.4 中的三个电阻串联使用时，其额定值如图中所示。问使用时，电 路最大允许的电流为多少？ 解 左边电阻的额定电流 1 0.1A 1 1 P I R 中间电阻的额定电流 2 2 A0.1A 10 2 2 P I R 右边电阻的额定电流 3 0.1A 3 3 P I R 由串联电路知，最大电流为： max 0.1AI 1.5 求220V、40W灯泡灯丝的电阻(假定为线性电阻)为多少？如果每天用电 5 小时，一个月(30 天)消耗的电能为多少度？ 解 由题意有： 3 220 40 105 30kWh6.0kWhW =UIt 1.6 题图 1.6 所示为一电容电压和电流的波形。 求C的值； 计算机2mst 时电容所吸收的功率和储存的能量。 1 1 2 00 1.6题图 / mst/ mst / Vu/ mAi 解 由图知，此电容充入的电量为 6 4 10 Cq= It ，饱和电压为2VU ， 故其电容为 6 2 10 F q C= U 吸收功率 1 4mW 2 P=UI ；存储的能量 6 4 10 JW = Pt 1.7 试计算题图 1.7 所示各电路中的U或I。 解 (a)5A U I = R (b)6VU = IR (c)2AI 0.25W1W2W2550200 1.4题图 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 3 / 14 82 2A 6 210 10V 3A UI I (a)(b)(c) 1.7题图 1.8 求题图 1.8 所示各电路中电流源的端电压U和它发出的功率。 U 5A U 5A U 5A U 5A 21013V 2V (a)(c)(b)(d) 1.8题图 解 (a)10VU =IR ；50WP=UI (b)50VU =IR ；250WP=UI (c)3VU ；15WP=UI (d)2VU ；10WP= IU 1.9 试计算题图 1.9 所示各电路中的U或I。 8V 3V 2V U 8V 6A 2A 2A1A 4 5 10 aa a bb b I I (a) (b)(c) 1.9题图 解 (a)2A U I = R (b)10VU =IR (c)2AI 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 4 / 14 1.10 应用电源等效变换方法计算题图 1.10 所示各电路中的电压U或电流I。 10A 5A 10V U 30 2 9V 5V 2 8 I 9V 20V 23 4 I 2A 1.10题图 (a)(c)(b) 解 (a)将电路依次等效(如图 1.10(1)，故: 30 (10 10)18.75V 302 U 30 30 22 10V 10V 20V 1.10(1)图 (b) 将电路依次等效(如图 1.11(2)，故: 78 V 5 3A 6 (4) 5 I 2 15.6V 3 4 4 4 1.2 I I I 3A10A 13A 1.2 1.10(2)图 (c) 将电路依次等效(如图 1.10(3)，故:0.9A U I = R+R 2 9V 8 8 82 I I I 2.5A 4.5A 2A 2 1.10(3)图 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 5 / 14 1.11 题图 1.11 所示电路，计算图(a)中的电压U及图(b)中的电流I。 6A 8 4 6 24V 12 I 6V 2 2 2 2 2A 6A U (a)(b) 1.11题图 解 (a)将电路依次等效(如图 1.11(1)，故: 2 5V2V 5 U 3A 2 6A 2 2 2 4V U 9A 1 2 2 4V 5V 3 2 U U 1.11(1)图 (b) 将电路依次等效(如图 1.11(2)，故： 40V 2.5A 16 I I I 48V 8 4 4 16 8V 40V 1.11(2)图 1.12 试计算题图 1.12 所示各电路中受控源的功率。 解 (a)图中受控电流参考方向与4电阻电压参考方向相同，故: 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 6 / 14 1 3A 412VU 与受控电压源的参考方向相反，故: 1 =272VPU I 受控 (b)由图知， 2 5V 0.5A 10 U I R 故: 2 =615WPUI 受控 3A 4 1 U 1 2U 5V10 2 6I 2 I (a)(b) 1.12题图 1.13 试计算题图 1.13 所示各电路中电压U或电流I。 2U U 4 3A 10V 1 I 5 2 I 2 2I (a)(b) 1.13题图 解 (a)以顺时针为正方向，则由KVL有， 23 4V0UU 故, 4VU (b)对图中左半部分独立有， 1 1 2A U I R 右半部分中，受控电压源的参考方向与电流I方向相反。 故, 1 2 2 2A I I R 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 7 / 14 1.14 试用虚断路和虚短路的概念求题图 1.14 所示两电路中的 1 i、 2 i及 o u的表 达式。 0 0 0 0 0 S U o u 1 i 2 i (a) o u 0 0 0 0 0 S u 1 i 2 i 1 R f R (b) 1.14题图 L R 解 (a)根据虚断有， So2L uuUui R 虚短， 1 0iii 故， 1 0i ， S 2 L U i R , oS uU (b)虚断, S11 0uuui R 虚短, o 121 f 0 uu iiiii R 故， s 1 1 u i R ， 21 ii， f oS 1 R uu R 1.15 计算题图 1.15 所示各电路中未知量U或I。 解 (a)对于图中的 a、b 节点，设 b 0V ，则 由 KCL 有， 1 1A0II 1 10V( 10V) 2A 10 I 故3AI (b)对 a 点，由 KVL 有， 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 8 / 14 10V 10A3A 2 U 故，4VU (c)对 a 点，由 KVL 有， 10V510V 1020 I I 故，1AI 10V 10 220 10 5I I I 3A 10V 1 Ia b 10V 10A U 10V a a bb (a)(b) 1.15题图 (c) 1.16 求题图 1.16 所示各电路中未知电流或电压。 aa 10A 10A 10A 10A I I 2V U U2 1 5V 5V (a)(b) a 1A 1 I 2 I 5 2 10I 10V (c) b b b 1.16题图 解 (a)对节点 a，由 KCL 有， 10A10A0I 由 KVL 有， 2V20IU 所以， 0AI 2VU 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 9 / 14 (b)对节点 a，由 KCL 有， 5V5V 10A0 1 U I 由 KVL 有， 5V5V1A 1U 所以， 20AI 10VU (c)对节点 a，由 KCL 有， 12 10IAI 由 KVL 有， 21 10510VII 所以， 1AI 2 2AI 1.17 求题图 1.17 所示各电路中的 ab U，设端口 a、b 均为开路。 4 2 2 6V 4V a b a b 2 1 5 3V 8V 3V 5 5 a b (a)(b)(c) 1.17题图 1A 解 可以对各个图作等效，如图 1.17(1)、(2)、(3)所示，则 (a) ab 2VU (b) ab 7VU (c) ab 2VU 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 10 / 14 ab 2V 10 3 ab 7V 17 3 ab 2V 5 1.17(1)图 1.17(2)图 1.17(3)图 1.18 试计算题图 1.18 所示各电路中 a、b、c、d、e 各点的电位值，f 为参考 点。 6 6 42 I a bc d e f 10V 8V 1 R 2 R 3 R 4 R 16V 20V 41515 1211 9a b cd e f 1 R 2 R 3 R 题图1.18 a（ ） b（ ） 解 (a)由图易知，整个回路中有， 18V 1A 18 I 所以， a 10VV ba1 8VVVIR cb 8V16VVV dc2 10VVVIR ed3 6VVVIR (b)由图易知， bcf 0VVVV 在右边的回路中， 1 16V 1A 16 I 故, a11 4VVI R 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 11 / 14 在左边的回路中， 2 20V 1A 20 I 故, d22 9VVI R， e23 11VVI R 1.19 在题图1.19所示电路中， 求开关S在断开和闭合两种情况下A点的电位 A V。 解 开关 S 断开时， 3 3 123 14 ()24V14V 24 R R UVV RRR 所以， 3 A 12V2V R VU 开关 S 闭合时， 3 3 23 14 (0)12V=8.4V 20 R R UV RR 所以， 3 A 12V3.6V R VU 1.20 求题图 1.20 所示电路中的电流I和电压 ab U、 ac U。 解 由图容易求得， 12V8V 0.4A 10 I 对 a、b 之间电路等效，如图 1.20(1) 所示，则 ab 10VU, ac 0VU S 12V 12V A 4k 14k 6k 3 R 2 R 1 R 题图1.19 2 2 2 2 1 1 4 12V 10V 8V I ac b 题图1.20 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 12 / 14 1.21 求题图 1.21 所示电路中的电压 ab U。 解 a、c 两点电势差为： 2 ac 12 ()180V R UVV RR 故 a 点电势为： aac 80VVUV b、d 两点电势差为， 4 bd 34 ()50V R UVV RR 故 b 点电势为， bbd 0VVUV 故, abab 80VUVV 1.22 计算下列各题。 4 ac b 10V 10V 2.5 ab 10V 2.5 ac6.5 1图1.20( ) a c b d 1 R 2 R 3 R 4 R 200V200V 100V50V 40k 60k 20k 5k 题图1.21 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 13 / 14 U 5A I 1 I a 6 3 12V a 33 1 I 1 0.8I 2 I 6A U 6A a 1 I I3A20 10 5 2 U 题图1.22 (a) (b) (c) (1)求题图 1.22(a)所示电路中的U和I。 (2)求题图 1.22(b)所示电路中受控电流源提供的功率P。 (3)求题图 1.22(c)所示电路中电流I和3A电流源向电路提供的功率P。 解 (1)对回路由 KVL 有， 35A+12V=0U ； 对 a 点由 KCL 有， 1 5A+0II； 易知，