第1章 直流电路 习题答案

第一章习题答案1-1问答题1.为什么说电工材料是电工技术的根？答：电工技术是通过电工材料来实现，再先进的电工技术，找不到合适的电工材料，也不能实现。2.制造电阻的材料为什么要选用温敏系数要小、电阻率线性度好的材料制造？答：电阻作为电路的标准器件，只有阻值不受温度的影响，才有应用价值。3.Pt100温度传感器，是通过铂金属的电阻温敏特性进行温度检测。通过什么电路将温度信号提取出来？答：通过电阻电桥电路。电阻电桥电路是“差值”提取电路。4.欧姆定律是表述的U、I、R三个物理量之间的关系，为什么在电工技术中利用率非常高？答：因为U、I、R是电工设备中三个基本物理量，这三个基本物理量决定了设备的工作状态，同时也是考察设备工作正常与否的标志量。因此，U、I、R根据欧姆定律表述的三者之间的关系，可以进行设备的检测、维修、维护等工作。5.为什么电器设备都要标明设备的额定值？答：额定值是设备长期工作不被烧毁的电压、电流、电阻、电功率等数值。当工作中设备突破了额定值，工作就会不正常，甚至损坏。6.电器设备工作中起火都是哪些原因造成的？答：①设备老化，绝缘击穿短路；②设备过载，绝缘熔化短路；③雷电起火。设备遭到雷击，引起易燃材料燃烧。7.电流连续性原理有哪些用途？答：电流连续性原理在电路设计和故障排查中具有重要应用：①电路设计。确保所有电器和元件正确接入闭合回路，避免因断路或开路导致的电流中断。②故障检测。通过检测电路连通性（如使用万用表测量通断）定位断路点，确保电流在闭合路径中持续流动。‌③复杂电路分析。结合基尔霍夫电流定律（KCL），在节点处验证电流流入流出守恒，确保电路符合连通性要求。‌8.叠加原理的用途有哪些？答：叠加原理主要用于简化线性系统的分析，其核心用途体现在以下领域：①电路分析：在电子工程中，叠加原理通过将复杂电路拆解为独立电源单独作用的情况，再叠加各独立响应，显著简化计算过程。例如，设计含多个电源的电路时，可分别计算每个电源对电路的影响，最后将结果相加。③波动现象。声波、光波等物理现象的干涉问题中，总位移等于各波列位移的矢量和。这一原理在声学、光学等领域用于预测波的叠加效果。‌④数学与物理系统。适用于线性微分方程、代数方程等数学模型，通过叠加独立激励的响应来求解复杂系统问题。‌9.电容器和电阻器在导电原理上有什么区别？答：电阻器件根据欧姆定律，I=U/R，即电阻器件只要加上一定的电压，就有对应的电流；电容器根据电流表达式：，电流为电容量C乘以电压的变化率（微分），当电压的变化率为0，电容中没有电流。10.根据电容器的导电特点，电容器有什么用途？答：隔直取交。1-2判断题1.电荷的定向移动形成电流。（√）2.在直流电路中，电流总是从高电位流向低电位。（√）3.电阻的体积越大，其耗散功率越大。（√）4.电阻的额定功率越大，它能够消耗的电能就越大。（√）5.电阻串联时，各电阻上的电功率与其电阻的阻值成反比。（√）6.电流表必须串联在电路中应用，而电压表则必须并联在电路中应用。（√）7.在选择电器时，电器的额定电压一定要等于电源的额定电压。（√）8.额定功率越大的电器，其消耗的电能一定多。（√）9.电压源和电流源是同一电源的两种不同的表示方法。（×）10.电容器和电阻器虽然结构不同，其实是同一类型的电器元件。（×）11.电容器并联总电容量增加；电容器串联总电容量减小。（√）12.对于同一个电容器，两端的电压越高其储存的电场能量越小。（√）答案：1.√，2.√，3.√，4.√5，6√.，7.√，8.√，9.√，10.√，11×，12√。1-3计算题1.一直流电流流过导体，已知在1min内通过导体横截面的电荷量为6000C，问该电流有多大?如果在1s内通过导体横截面的电荷量为6000C,问该电流有多大?答案：解：根据I=Q/t已知在1min内通过导体的电量是6000C，有I=Q/t=6000/60=100A.当时间为1s，通过导体的电量是6000C时，I=Q/t=6000/1=6000A2.试在图1-51中标出电流、电动势、电压的实际方向，问通过电流表A1和A2的电流是否相等？B、C、D各点的电位谁高谁低？答案：通过A1、A2的电流相等，B点电位最高，D点电位最低3.有两条长度为1km、截面积为2mm2的导线，一条是铝线，一条是铜线，这两条导线在常温下的电阻各为多少？要想使铝导线的电阻与铜导线的电阻相同，铝导线的截面积应增加为多大？答案：将铜和铝导线参数代入公式计算得：R铜=8.7Ω，R铝=14.5ΩR铜=R铝求得：A铝=3.23mm24.碳膜电阻的功率有2W、1W、1/2W、1/4W、1/8W及1/16W等各种规格。现需用阻值4.7kΩ,电流10mA的电阻一只，应选用多大功率的电阻(留出20%PN余量)?答案：根据P=I2R，且已知R=4.7KΩ，I=10mA，所以P=0.47W。所以应该选用PN≥1/2W的电阻。答案：解法1:根据P=UI=I2R=U2/R，求得R3中电流为：R2中电流为：I2=（4×30）/20=6A，总电流为：10A总电源发出的功率为：P=P1+P2+P3=50+720+480=1250W解法2：R总=R1+R2R3/（R2+R3）=12.5Ω，则I=E/R总，P3=[I×20/(20+30)]2×30，解得E=125V，P总=1250W答案：根据R0I0+R1I0=10，得R1=19880Ω，P1=I2R1=0.00497W据I0(R0+R1+R2)=50,得R2=80000Ω,P2=I2R2=0.02W答案：根据（I1-I0）R1=I0R0，得R1=1Ω答案：（a）图变为（a）图变为（c）图变为答案：答案：答案：设回路绕行方向为顺时针，列方程如下：I1+I2=I3①R1I1-R2I2+E2-E1=0②R3I3+R2I2-E2=0③解之得：I1=1.2AI2=-0.4AI3=0.8A答案：C总=C1+C2+C3=10+22+47=79μＦq总=UC总=100×79=0.0079C答案：所以均能正常工作。1-4应用题答案1.有一吸顶灯，电源开关闭合后灯不亮，给出检测手段和检测步骤。答：先起动其它灯具看是否有电，如都不亮是停电；采用试电笔测量开关是否有电，如果开关坏换开关；确定吸顶灯确实损坏，再登梯子将吸顶灯拆下更换。2.有一设备需要一只10Ω/100W的限流电阻，你认为选择哪种电阻比较合适。答：查表1-2，选择“RX被釉线绕”电阻器。3.有人设计1块线路板，有1只电阻体积太大，如果把这只电阻直接安装在线路板上，就超出了线路板的预留空间。寻求变通方案。答：如果就因为1个电阻影响了整体设计，可以将电阻化整为零，可以将多个小体积电阻并联，取代大体积电阻。按照并联原理计算小电阻的阻值和功率，要和大电阻等效。4.工作需要一块测量10kV的电压表，借用MF47万用表的1000V直流挡来测量，需要外加一只高压棒。已知MF47万用表的表头满盘电流为50μA，“高压棒”需要串联200MΩ的电阻降压。电阻选择要满足耐压和阻值以及精度的要求。建议选择5W功率的电阻。电阻参数见表1-5。表1-5金属膜电阻参数表项目电阻材料参数系列耐压值/V金属膜63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等‌耗散功率/W金属膜1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W