电工与电子技术课后答案习题1(上篇第一章)

电工与电子技术课后答案习题1(上篇第一章) 习题1 1-1 在题图1-1中，已知I?2A,R?5?。求各图中的电压U。 U(a) U(b) + + U(c) U(d) + 解：（a）U、I关联，U?IR?(?2)?5?10V （b）U、I非关联，U?IR?(?2)?5?10V （c）U、I非关联，U?IR?(?2)?5?10V （d）U、I关联，U?IR?(?2)?5?10V 1-2 在题图1-2中，已知I?2A，U?15V。计算各图元件中的功率，并说明它们是电源还是负载。 (a) (b) (c) (d) 解：（a）U、I关联，P?UI?(?2)?15?30W,P?0,元件A是电源性。 （b）U、I非关联，P?UI?(?2)?15?30W,P?0,元件B是负载性。 （c）U、I非关联，P?UI?(?2)?15?30W,P?0,元件C是负载性。 （d）U、I关联，P?UI?(?2)?15?30W,P?0,元件D是电源性。 1-3某电路中需要接入一个限流电阻，已知接入的电阻两端电压UR?10V，流过电阻的电流IR?20mA。试选择这个电阻的参数。 解：R? U10 ?500? ?3I20?10 PR?UI?10?20?10?3?0.2W 规格化以后，PR?0.5W 1-4一只15V、5W的白炽灯接在36V的电源上，试选择需要串联的电阻。 解：I? P51?A U153 UR?36?15?21V UR21 ?63? 1I 3 1 PR?URI?21?7W 3R? 1-5 在题图1-5中，已知U1?12V,US1?4V,US2?6V,R1?R2?R3?2?.试求U2。 2 解：I(R1?R2)?US1?U1 I? U1?US112?4 ?2A R1?R24 U2?IR2?US1?US2?2?2?4?6?2V 1-6 在题图1-6中，已知电位器RW?6K?。试求：当电位器的滑动头C分别在a点、b点和中间位置时，输出电压Uo。 3K+ UO c 解：c在a点时，Uo?c在b点时，Uo?0V c在中间位置时，Uo? RW6 ?6?6?4V, 3?RW3?6 0.5RW3 ?6V?6?4V 3?RW9 1-7在题图1-7中，当电位器调到R1?R2?5K?时。试求：A点、B点、C点的电位。 A + UO B 解：A点电位：UA?12V C点电位：UC?12V B点电位：UB? 24 ?R2?12?0V R1?R2 1-8试求题图1-8电路中的Uab。 b 解：I? 3 A?1A 2?1 U ab?I?1?3?1?3?2V 1-9 试求题图1-9电路中电源和电阻的功率，并验证功率平衡关系。 2 +U_ 解：U?2?1?6?4V PIS?UI?(?4)?1?4W 负载 Pus?UI?6?1?6W 电源 PR?I2R?2?1?2W负载 ?P?4?6?2?0 功率平衡 1-10试求题图1-10电路中电源和电阻的功率，并验证功率平衡关系。 解：I? 12 ?10?9A 12 PIS?UI?12?10?120W 电源 PW 负载 us?UI?12?(?9)?108 PR?I2R?12?1?12W负载 ?P?120?108?12?0 功率平衡 1-11 试求题图1-11电路中的Uab。 80 b20 解：I1? Uab xx01 ?A；I2?A 20?60420?805 11 ?I2?80?I1?20? ?80?20?11V 54 1-12在题图1-12电路中，已知Is?2A，试求电流I1。 解：根据电桥平衡，50?电阻可去掉，则原电路可等效变换如下所示： I40 I1? 4024 ?IS?2?A 20?4033 1-13在题图1-13电路中，试用电压源与电流源等效变换求电流I 2 4 +8V4 3A - 2A 3A 5A 根据分流公式有 I? 2 ?5?1.25A 2?6 1-14 已知电路如图1-14所示。试求：（1）开关S打开时，A点和B点的电位。（2）开关S闭合时，A点和B点的电位。 3A 4 9V 9V 3A 3A 3A 6A 解：S打开时，选择电位参考点如图所示。 VA? 6 ?9?6V,VB?3?3?9V 3?6 S闭合时，VA?VB VA?VB?6? 2?3 ?7.2V 2?3 1-15Rab?5?(3?2)/(3?2)?7.5? 第1章 电路的基本定律与分析方法 【思1.1.1】(a) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由a指向b。 (b) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由b指向a。 (c) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由b指向a。 (d) 图UabIR(5)1050V，电压和电流的实际方向均由a指向b。 【思1.1.2】根据KCL定律可得 (1) I2I11A。 (2) I20，所以此时UCD0，但VA和VB不一定相等，所以UAB不一定等于零。 【思1.1.3】这是一个参考方向问题，三个电流中必有一个或两个的数值为负，即必有一条或两条支路电流的实际方向是流出封闭面内电路的。 【思1.1.4】(a) 图UABU1U22V，各点的电位高低为VCVBVA。 (b) 图UABU1U210V，各点的电位高低为VBVCVA。 (c) 图UAB8124(1)0，各点的电位高低为VDVB(VAVB)VC。 【思1.1.5】电路的电源及电位参考点如图1-1所示。当电位器RW的滑动触点C处于中间位置时，电位VC0；若将其滑动触点C右移，则VC降低。 【思1.1.6】(a) 当S闭合时，VBVC0，I0。 12当S断开时，I2mA，VBVC236V。 3?3 63(b) 当S闭合时，I2A，VB22V。 32?1 3当S断开时，I0，VB624V。 2?1 【思1.1.7】根据电路中元件电压和电流的实际方向可确定该元件是电源还是负载。当电路元件上电压与电流的实际方向一致时，表示该元件吸收功率，为负载；当其电压与电流的实际方向相反时，表示该元件发出功率，为电源。 可以根据元件电压与电流的正方向和功率的正、负来判别该元件是发出还是吸收功率。例如某元件A电压、电流的正方向按关联正方向约定，即将其先视为“负载模型”，如图1-2(a)所示，元件功率PUI。设U10V(电压实际方向与其正方向一致)，I2A(电流实际方向与其正方向一致)，U、I实际方向一致，PUI10220W0(P值为正)，可判断A元件吸收功率，为负载。设U10V(电压实际方向与其正方向一致)，I2A(电流实际方向与其正方向相反)，U、I实际方向相反，PUI10(2)20W0(P值为负)，可判断A元件发出功率，为电源。 同理，元件B电压、电流的正方向按非关联正方向约定，即将其先视为“电源模型”，如图1-2(b)所示，元件功率PUI，若PUI0(P值为正)，可判断该元件发出功率，为电源；若PUI 0(P值为负)，可判断该元件吸收功率，为负载。 (a)(b) 图1-1 思考题1.1.5的电路图 图1-2 思考题1.1.7的电路图 【思1.1.8】A元件的KVL方程为UE1IR110V，A元件电压、电流的正方向按非关联正方向约定，PAIU10W0，可判断其吸收功率，为负载(其电压、电流实际方向一致)。 B元件的KVL方程为UE2IR210V，B元件电压、电流的正方向按关联正方向约定，PBIU10W0，可判断其发出功率，为电源(其电压、电流实际方向相反)。 若由U、I的正方向及其值正、负先判定它们的实际方向，则元件A、B为发出还是吸收功率是很容易判断的。 【思1.2.1】(1) 错。因为有载工作状态下的电压源、恒压源、电流源、恒流源，如果在其两端电压的实际方向与流过它的电流实际方向相反，则向外电路发出功率，为电源；反之，则由外电路吸收功率，为负载。 (2) 错。两个电源等效的条件为它们具有相同的外特性(VA特性)，此题对任意相同的外接电路都具有相同的电压、电流和功率。 如图1-3(a)和(b)所示的恒压源和恒流源电路，它们外接相同的1电阻元件，尽管此时它们输出相同的U、I、P，但它们并非等效电源。例如将电阻1增大到2，两个电源输出的U 、I、P不再相等。 (a) (b) 图1-3 思考题1.2.1的电路图 (3) 对。 (4) 错，电源只对外电路等效，对内电路则不等效。 (5) 错，恒压源与恒流源之间不可以等效变换。 【思1.2.2】UR10220V；PE10220W0，非关联正方向，它发出功率；PIS10220W0，关联正方向，它发出功率。 【思1.2.3】(a) IS91.5A，RS6，电流源的IS正方向向上。 6 第1章 电路的基本定律与分析方法 (b) IS3100.5A，RS4，电流源的IS正方向向下。 4 (c) E5525V，R05，电压源的E正方向向上。 (d) E36315V，R03，电压源的E正方向向下。 【思1.2.4】利用等效电压源和电流源化简方法，可把教材图1.2.8化简为图1-4(a)和(b)所示。其中，IS15A，IS2202A，IS523A，再利用并联电阻分流原理可得 10 I3R210IS3 2A R2?R310?5 (a) (b) 图1-4 思考题1.2.4的电路图 【思1.3.1】(1) 对。 (2) 错。叠加原理只适用于电压和电流的叠加运算，不适用于功率的叠加运算。 (3) 对。 (4) 错。应用戴维南定理求等效电压源内阻R0时，凡恒压源应短接，恒流源应开路。 【思1.3.2】根据叠加原理可得，I与US成正比，所以，当US增大到30V时，I等于3A。 【思1.3.3】根据叠加原理可得，当电路仅将恒流源断开后，电压表的读数为UV1284V。 【思1.3.4】当开关S断开时，其等效电路图如图1-5(a)所示，RabR5(R1R3)(R2R4)。 当开关S闭合时，其等效电路图如图1-5(b)所示，RabR5(R1R2R3R4)。 (a) (b) 图1-5 思考题1.3.4的电路图 【思1.3.5】其等效电路图如图1-6所示，Rab(443)630。 11 【思1.3.6】其等效电路图如图1-7所示，Rab8 412。 图1-6 思考题1.3.5的电路图 图1-7 思考题1.3.6的电路图 【思1.3.7】(a) E?U02113V，R01。 (b) E?U02424?6612V，R0362。 6?3 (c) E?U0141014V，R0448k。 66125(d) E?U010402.5V，R030102040。 10?3020?406 由图1-9(a)得E?U010146V，由图1-9(b)得R04，由图1-9(c)得I E?R0?R461A。 4?2 【习题1.1】 【解】(1) 各电流、电压的实际方向如图1-10所示。 (2) 从图1-10中可知，元件1、3、5上电流的实际方向与电压的实际方向相反，故为电源。元件2、4上电流的方向与电压的实际方向相同，故为负载。 电源1、3、5上消耗的功率分别为 P1U1I1515W，P3U3I2428W，P5U5I3339W。 负载2、4上消耗的功率分别为 P2U2I1111W，P4U4I37321W。 【习题1.2】 【解】(1) 从电路图可得，流过回路ABCDA的电流为IUAC?E128?182A。 1?4R1?r1 由此可求出E2UACI(R2R3r2)28+2(2+6+1)46V。 (2) VAE35V VBVAIR15243V或VBE1Ir1UACVA18212853V VCVBE1Ir13182123V或VCUACVA28523V VDVCIR2232227V或VDIr2E2IR3VA24612527V 【习题1.3】 【解】利用电源等效变换法化简后可得图1-11(a)和图1-11(b)。 第1章 电路的基本定律与分析方法 (a) (b ) 图1-10 【习题1.1】各电流、电压的实际方向图图1-11 【习题1.3】的图 在图1-11(a)中，E3ISR3313V，IS1 在图1-11(b)中，R0 所以，I2.5E11.25A。 R12R1R261.2，E0IS1R01.251.21.5V。 R1?R25E0?E2?E31.5?3?112A。 R0?R3?R4?R51.2?1?1.8?3.75 由KCL定律可得IR3ISI 321A，所以，UIR3R(ISI)R3(32)11V。 【习题1.4】 【解】根据弥尔曼定理可得 E1?E2E312?xx?410?R1?R2R322V Uab1111?4?232632R1?R2R3R4 【习题1.5】 【解】因本电路中有三个电源，故应用叠加原理解题分三步进行，IS2、IS1、E1单独作用时的等效电路分别如图1-12(a)、(b)、(c)所示。 IS2R1R3由图1-12(a)得U1 R1?R2?R3 由图1-12(b)得U2IS1R1R2 R1?R2?R3 E1(R2?R3) R1?R2?R3 IS2R1R3IS1R1R2E(R?R3)12 R1?R2?R3R1?R2?R3R1?R2?R3由图1-12(c)得U3根据叠加原理可得UU1U2U3 IS2R1R3?IS1R1R2?E1(R2?R3) R1?R2?R3 电工电子技术基础习题参考答案 第一章 1-1题略 （a）uiR+Us （b）u-iR+Us 1-2题略 解：设各支路参考电流I1、I2、I；参考电压UAB，电压源Us、电流源Is。 如图所示，联立方程。I1+ I2-I0 基尔霍夫电流定律：I0I1 R1+UAB-Us0基尔霍夫电压定律：U0UABI R2 部分电路欧姆定律：UI R 参数代入 I1+ 2-I0 I1 +UAB-20 UABI 解得 I10 I2A UAB2V 所求电流I2A。 1-3题略 解：（1）设电压源Us1、电压源Us2。如图所示，联立方程。-I1+ I2-I30 基尔霍夫电流定律（节点A）：I0-I1 R1+U3-US10 基尔霍夫电压定律（回路1）：U0I2 R2+U3- Us20 基尔霍夫电压定律（回路2）：U0 参数代入 -0.003+ 0.001-I30 -0.00310000-30+U30 0.00120000+U3- 800 解得 I3- 2mA U360V （2）说明元件3是电源，电压源Us1、电阻R1、R2是负载输入功率，电压源Us2、元件3是