第1章习题答案

1、第1章 电路的基本概念和基本定律本章的主要任务是学习电路的基本概念、基本物理量和基本定律，为掌握电 路的分析讣算方法奠定必要的基础。本章基本要求(1) 正确理解理想电路元件、电路模型的概念；(2) 正确理解电流、电压的参考方向的概念，并掌握电流、电压参考 方向的使用；(3) 计算元件或电路的功率，并判别元件或电路是吸收功率还是发出 功率；(4) 掌握理想元件的电压与电流关系式；(5) 掌握基尔霍夫定律(KCL和KVL)的应用；(6) 了解四种类型的受控源，理解电气器件设备的额定值。本章习题解析1-1试求题图1-1所示电路中的电压氐和久。RbU= 10VU(ib 二？U加二？(3)5V . eU

2、ba=l(b)题图1-1解：(d)电压厂的参考方向如图所示，已知厶-10V,故有=t/ = 10VUba= -t/ = -10V直流电压源的电压参考方向如图所示，故有5=5V1-2题图1-2所示电路中，已知各元件发出的功率分别为片=-250兀P2 =125W, P3 =-100Wo求各元件上的电压4、E及仏。5题图1-2解： . 片=x5 = 250W U、= 50V P2 =-t/2x5 = 125VV U2 =-25V=/3x5 = -100IVU3 =-20V1-3题图1-3所示电路，求各段电路的电压氐及各元件的功率，并说明元 件是消耗功率还是对外提供功率题图1-3解：根据功率计算公式及

3、题给条件，得(a) 氐二6孔余6X2二12W消耗功率(b) 氐二-8V, /1X (-8)=-8W提供功率(c) GfTOV,尺-(-8)x(-10)二-80W提供功率(d) 氐二-8V,庄-(-2)x(-8)二-16W提供功率(e) 防-(-6)二6V, P=- (-1) x (-6)二-6W提供功率(f) 氐二-16V,余(-2)x16二-32W提供功率1-4将额定电压为弘、额定功率为冗的电热丝（可看作线性电阻）切成|长, 然后加上电压U，问此时电热丝消耗的功率尸为多少解：山题意可知，电热丝的原电阻为切成？长时的电阻为33此时电热丝消耗的功率为&字丄叮丄巴f P。R 22 &2 U.1-5

4、题图1-5所示，图(d)中电容过的电流，的波形如图(b)所示，已知w(0) = IV ,试求t=ls、t=3s和 皆5s时电容电压u o解：由图(b)所示电流，的波形图，可求得0W 虑2s1-6题图1-6所示，求(a)图中两电源的功率，并指岀那个元件吸收功率那个元件发岀功率判断(b)图中元件吸收或发出功率，并验证功率守恒a)&) L=+102sW W4sL -0t4s根据 u(t)= u(0) + n(e)dg ,可求得+10W 虑2s二 +5l42s W rW4s+16步4s、当Es,t=3s和尸5s时，有u二 Xf+1= u&= X3+5X3-4 二 u(5)= X 5+16 二题图1-6

5、解：(d)山题给条件及功率计算公式得=10x3 = 30W ,比=_10x3 = _30W计算表明，电压源吸收功率，电流源发出功率1()2(b)由/ =-10x3 = -30W,知电流源总是在发出功率。由丁，知R电阻总是在吸收功率。电压源可能吸收或发岀功率。1-7题图1-7所示电路中，电阻&、住、R,和兄的电压、电流额定值分别是、, 尺的电压、电流额定值分别是、。为使上述各电阻元件均处于其额定工作状态， 应当选配多大的电阻&和凡解：为使电阻元件R、R：、艮、用和尺均处于其额定工作状态，电阻尺的 电压应为串联电阻尼、尼、尿和凡的端电压，即匕=6.3V,电阻虚的电流应为I =0.45-0.3 =

6、0.15A(KCL)冬=1人015= 42Q电阻尽的电流应为I, =0.45 A,由KVL,得r匕+63 + 63 = 1109U, =110 63-63 = 974V97 4= = 216.44Q0.451-8求题图1-8所示电路中的、凡和尼。解:厶二2 -厶二二乩二5-3 =2V12二 3X2+5 二 11V1-9题图1-9所示电路为某电路的一部分，试分别计算下述情况下的电压氐和%。(1) 在图示电流参考方向下Z=1A；(2) 在图示电流参考方向下Z=2Aoa 10Q10Q5V一 +3V题图1-9解：(1)在图示电流Z参考方向，Z=1A,有(/血=10/= 10x1 = 10 V111 K

7、VL,得=+.=10 + 5 = 15V5 =10/= 10x1 = 10 V几=-3V由KVL,得=15 + 10 + (3) = 22V(2)在图示电流Z参考方向，Z=2A,有由KVL,得又由KVL,得= io/ = 1Ox(-2) = -20 VU“=t/+(4(=(20) + 5 = 15V/d =10/ = 10x(2) = 20V3 V% = % + Ucd += (一 15) + (-20) + (3) = 一38 V1-10在题图1-10所示电路中，已知6；=10 V, =4V, 6-：=2V,丘= 4Q, 尼=2Q,尿=5Q试计算端子1、2开路时流过电阻尼的电流厶和电压丛。R

8、、题图1-10解：端子1、2开路时流过电阻凡和电压源 氐的电流为零，因此流过电阻 艮、尼和儿的电流均为心111 KVL,得R 山+RJ2+5=UU-u“10-46=1A2 + 46U厂RJ2UjU,=61-11在题图1-11所示电路中，四个电路元件的电压和回路电流的参考方向 如图所示。设电压 4=100* 丛=40V,仏=60V, 6:；=-80 V,电流 Z=-10Ao (1)试确定各元件电压的实际极性及回路电流Z的实际方向；(2)判别哪些元件是 电源，哪些元件是负载；(3)计算各元件的功率，并验证电路的功率平衡。各元件电压的实题图1-11题解图(2) 元件1和2的电压与电流实际方向相反，因

9、此它们是电源；元件3和4 的电压与电流实际方向相同，因此它们是负载。(3) 各元件的功率为R =7 = 100x(-10) =-1000 WP2 = U2I = (-40) x (-10) = 400 WP. = UJ=60x(10) = 600WP4 =U4I= (80) x (-10) = 800 W电路发出的功率为.=1000 +400=1400 W电路吸收的功率为P吸收=600+800 =1400 W1-12求题图1-12所示电路中的电流厶、I,、3、解：对结点A应用KCL, 对结点B应用KCL,得 对结点C应用KCL,得 对结点D应用KCL,得得二-8-6-4二-18A厶二15+7+

10、厶二15+7-18二4A厶二 10+厶-5 二 10+4-5 二9A二厶十 6+6 =9+6+6=21 A5AL-6AIz15C BD6AA - 4AIz7A8A题图1-121T3题图1T3所示电路中，已知厶=,/2=9 Ie=l Ao试求电流厶、厶和Tsoh(a)题图1-13解：应用KCL对题图1 -13(a)电路中各结点列写电流方程，得厶=1+12 =0.2+ 03 = 0.5 A/4 = /6 - Z2 =1-0.3 = 0.7AI5 =Z3+/4 =0.5 + 0.7 = 1.2A验证：作一闭合面如题图1-13(b)所示，对该闭合面有厶=Z,+Z6 =02 + l = l2A通过该闭合

11、面的电流符合KCL,故上述讣算正确。1-14求题图1-14 (a)电路在开关S打开和闭合两种情况下A点的电位和 图1-14 (b)所示电路中B点的电位。B5Q-50V解：(a) S打开时，有K= 一12一12 X20+12 二3 + 3.9 + 20s闭合时，有0-12VrX 20+12一 V3.9 + 20(b)应用欧姆定律，得厂50-匕_50-叫1 & 10Vb-(-5O) = Vb+5O=10+ R、5丄3R、20对结点B应用KCL,有即=10+求出-10 + 5V.=-14.286V0.1 + 0.2 + 0.051-15 题 图 1T5 所示电 路中，已知 U =2OV,t/2 =10V.t/3 =5V ,R =5d/?2 =2d心=5。，求图中标出的各支路电流。LU1e题图1-15解：/4=S-Li=22z!2 = 2a/?!5/s=M1 = 1 = 2.5AR22UQ = 3A6Z?35Z1=Z4