大二电工学课后习题第五章答案(1)

大二电工学课后习题第五章答案(1) 第一章电路的基本概念和基本定律 习题解答 1-1 在图1-39所示的电路中，若I1=4A，I2=5A，请计算I3、U2的值；若I1=4A，I2=3A，请计算I3、U2、U1的值，判断哪些元件是电源？哪些是负载？并验证功率是否平衡。 解：对节点a应用KCL得I1+ I3= I2 即4+ I3=5, 所以 I3=1A 在右边的回路中，应用KVL得6?I2+20?I3= U2，所以U2=50V 同理，若I1=4A，I2=3A，利用KCL和KVL得I3= -1A，U2= -2V 在左边的回路中，应用KVL得20?I1+6?I2= U1，所以U1=98V。 U1，U2都是电源。 电源发出的功率：P发= U1 I1+ U2 I3=98?4+2=394W 负载吸收的功率：P吸=20I1+6I22+20I3=394W 二者相等，整个电路功率平衡。 1-2 有一直流电压源，其额定功率PN=200W，额定电压UN=50V，内阻Ro=0.5，负载电阻RL可以调节，其电路如图1-40所示。试求：额定工作状态下的电流及负载电阻RL的大小；开路状态下的电源端电压；电源短路状态下的电流。 解：IN?PNUxx0?4A RL?N?12.5? UN50IN422 UOC?US?UN?IN?R0?50+4?0.5 = 52V ISC?US52?104A R00.5 图1-39 习题1-1图图1-40 习题1-2图 1-3 一只110V、8W的指示灯，现在要接在220V 的电源上，问要串多大阻值的 电阻？该电阻的瓦数为多大？ 解：若串联一个电阻R后，指示灯仍工作在额定状态，电阻R应分去110V的电1102 ?1512.5? 压，所以阻值R?8 1102 ?8W 该电阻的瓦数PR?R 1-4 图1-41所示的电路是用变阻器RP调节直流电机 励磁电流If的电路。设电机励磁绕组的电阻为315，其 额定电压为220V，如果要求励磁电流在0.350.7A的范 围内变动，试从下列四个电阻中选用一个合适的变阻器： 1000 0.5A； 350 0.5A；200 1A；350 1A； 图1-41 习题1-4图 解：要求励磁电流在0.350.7A的范围内变动，则应有 0.35?220?0.7 315?RP 则 313.6?RP?0.714? 取 314?RP?0? 同时变阻器中允许通过的电流最大值不小于0.7A 综上所以选择第四个变阻器。 1-5有一电感元件，L=2H，电压u的波形如图1-42b所示，已知i(0)=0，求t在0到3秒期间的电流i，并画出波形图。 解： eL (a)(b) 图1-42 习题1-5图 1-6 有一电容元件，C=2F，电路中电压uC的波形如图1-43b所示，已知 uC=20exp(-t)V，求iC，并画出其波形图。 (a)(b) 图1-43 习题1-6图 1-7 某照明电路中已知电源的电动势E=220V，内阻R=0.2，线路电阻Rl=0.32，负载为一只额定值为220V、100W的白炽灯，试求： 电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； 若将电灯两端再并联接上一只额定值为220V、2kW的电阻炉时，求此时的电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； 负载总功率P。当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源端及负载端的电压如何变化？ 2202 ?484? 解：白炽灯电阻 RL?100 电路中的电流 I?220?0.45A 0.2?0.6?484 电源端电压 U?(0.6?484)?I?218.07V ?I?217.8V 电灯的实际工作电压 U灯?484 电灯的实际功率P灯?484?I2?98.01W 2202 ?24.2? 电阻炉的阻值R1?2000 电路中的电流 I?220?9.22A 0.2?0.6?484/24.2 电源端电压 U?(0.6?484/24.2)?I?218.05V 电灯的实际工作电压 U灯?484/24.2?I?212.52V 电灯的实际功率P灯?2U灯RL?93.31W 212.522 负载总功率 P?93.31?195.906W2 24.2 当负载增大时，线路中电流、负载功率变大；总的负载电阻变小；电源端及负载端的电压基本不变。 1-8某电流源的电激流IS=10A，内阻为200，求负载电阻为20时的端电压，若负载电阻为200，则端电压又为多少？ 解：当负载为20时的端电压U=200?20?10?181.8V 200?20 若负载电阻为200，则端电压U=100?10?1000V 1-9 求图1-44所示电路中电阻的电流及其两端的电压，并求图1-44a中电压源的电流及图1-44 b中电流源的电压，判断两图中的电压源和电流源分别起电源作用还是负载作用。 解：图1-44a中，IR?2A，UR?2V，电压源的电流I?2A。电压源起电源作用，电流源也起电源作用。 图1-44b中，IR?1A，UR?1V，电流源的电压U?1V。电压源起负载作用，电流源起电源作用。 1-10 图1-45中，已知I= 4A，I1=1A，I4=2A，试求电流I2，I3，I5和I6。 解：由KCL得，I6 = I= 4A I2+ I4= I6，则I2=2A I1+ I3= I， 则I3=3A I5+ I2= I1，则I5 = -1A (a)(b) 图1-44 习题1-9图图1-45 习题1-10图 1-11 求图1-46所示电路中通过电压源的电流I2、电流源两端的电压及电压源和电流源的功率。 解： I2?10 2?6，则I2=1A 电流源两端的电压 U?6?4?10?34V P电流源=?6?34?204W P电压源=10?1?10W 1-12 图1-47所示电路中，求U1、U2及电流源、电压源各自的功率。 解： U1?2?3?2?(3?2)?2?6V U2?2?(3?2)?2?5?2?10V 电流源的功率 P2A?2?U2?20W P3A?3?U1?18W 电压源的功率 P2V?2?(3?2)?2W 5 2 图1-46 习题1-11图 图1-47 习题1-12图 1-13 用等效变换法求图1-48的等效电源。 （a） (b) (c) 图1-48 习题1-13图 解：根据等效变换的方法可求出上面电路的等效电源见下图： 各章综合练习参考答案 第一章综合练习参考答案 1-1 题图电路中，若各电压、电流的参考方向如图所示，并知I1=2A，I2=1A，I3=-1A，U1=1V，U2=-3V，U3=8V，U4=-4V，U5=7V，U6=-3V。试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。 解：如图所示： 题1-1图 1-2 已知某元件上的电流、电压如题图所示，试分别求出元件所消耗的功率，并说明此元件是电源还是负载？ 解：P(a)=UI=11=1W0 负载 P(b)=-UI=-11=-1W0，负载 4 题1-17图 1-18 利用KCL、KVL求解题图电路中的电压U。 I I1 题1-18图 解：(a) 20I+80I-10=0，I=0.1A，U=80I=8V (b