电路分析基础(第四版)课后答案第1章

1、第1章电路1.1的基本概念说明了电路N的一部分，电流和电压的参考方向如图所示。(1)当tt1，i(t1)=1 A，u(t1)=3 V时，计算t=t1时n吸收的功率PN(t1)。(2)当tt2，i(t2)=2 A，u(t2)=4 V时，计算t=t2时n产生的功率PN(t2)。(1)因为u(t)和i(t)在参考方向上相关，所以n在t1处吸收的功率是pn (t1)=u (t1) I (t1)=31=3 w (2)，并且n在t处产生的功率是pn (T2)=u (T2) I (T2)=4 (2) I13 A，I22 A，I31 A，电势Va8 V，Vb=6 V，Vc3 V，Vd9 V是已知的。(1)为了

2、验证I1和I2的电流值是否正确，直流电流表应如何连接到电路？并指示电流表的极性。(2)计算电压Uac和Udb。要测量这两个电压，电压表应该如何连接？并指示电压表的极性。(3)分别计算元素1、3和5吸收的功率P1、P3和P5。(1)电流表A1和A2串联在I1和I2所在的两个支路上，以便电流的实际方向从直流电流表的正极流入，如图1.2所示。(2)电压：Uac=VAVC=8(3)=11VUDB=VDVB=96=15V要测量这两个电压，电压表V1和V2应分别并联到交流和直流端子，以便DC电压表的正极连接到实际高电位端子，负极连接到实际低电位端子，如图1.2所示。图1.2，(3)根据元件1、3和5上的电

3、流和电压的参考方向是否相关，选择计算吸收功率的公式，然后代入电流和电压的具体值，得到每个元件上的吸收功率。假设元件1、3和5吸收的功率分别为P1、P3和P5，则P1=I1VA=38=24WP 3=I3vb=16=6wp 5=I2VDC=I2(VDVC)=2(6)=12W，1.3表示3 A的理想电流源与不同的外部电路相连，得到3，求解图1.3，并求解所示电路中3 A电流源两端的电压u参考方向，如图1.3所示。U与3 A电流源的参考方向无关，因此3 A电流源提供的功率为P=3U图(A):U=32=6vp=36=18W；图(b): U5VP=35=15瓦；图(c): U10VP=3 (10)=30W

4、。1.4说明了6 V的理想电压源与不同的外部电路相连，6 V的电压源提供的功率Ps是在以下三种情况下计算的。图1.4，在所示电路中设置电流I参考方向，如图1.4所示。因为“我”和“我们”与“美国”电压源的参考方向无关，所以由“美国”提供的功率us=usi图(a):图(b):I=1 APS=61=6W；图(c):1=2 APS=6(2)=12W，1.5该图显示了电路的一部分，已知的电流和元件值已在图中标出。找到电流I、电压源Us和电阻r，求解图1.5，并在图1.5所示电路上设置节点a、b、c和d、闭合表面s和电流I1、I2和IR的参考方向。用KCL进行推广，写出封闭曲面的S列的电流方程。选择从封

5、闭表面流出的电流取正符号，因此，如果节点A为65 I=0，I=65=1 A，612 I1=0，那么节点b为I1=612=18 A，I1 I2 15=0，那么节点c为I2=I115=3 A，ir15=0，那么IR=15 i。对于环路的bcdb列，写等式151 Ucd12I2=0，那么Ucd=12315=21 V，并且并且有3il12i2us=0，因此us=3il12i2=318 123=90 v、1.6说明电路，并计算ab端的开路电压Uab。求解图1.6，并在所示电路中设置电流I、I1和环路a，如图1.6所示。I10可以从KCL扩展形式得知。从KVL到环路级数a的方程有6I55 4I=0，所以从

6、a点到b点的任何路径上的电路电压的代数和就是电压Uab。因此，Uab=6I5 10I1 53=3 V，1.7用于计算图中所示各电路中的电流I。在图(a)的电路中，来自KVL，U=2I2=6 V，所以、求解图1.7，在图(b)的电路中，设置电流I1节点a和回路a，如图1.7的图(b)所示。为节点a列写KCL方程，得到I1=1 I，为循环a列写KVL方程，有1 1I 1(I 1)=0，所以I=0。当然，这个问题也可以把1个电阻和1 V电压源的串联转换成电流源的形式，然后用理想的电流源并联等效成一个零值电流源，再用电阻分流公式得到I0。应注意的是，1 A电流源和电阻器的并联交换不应等同于电压源。在这

7、种情况下，电流I消失在等价图中，这只会使问题的解决更加麻烦。在图(c)的电路中，让电流I1、I2和I3如解决方案1.7的图(c)所示。使用电阻串并联等效获得电流，然后应用电阻分流公式获得电流，并将KCL应用于节点A，获得电流I=I2I3=21=1 A在求解图1.7(c)所示电路时，不要设置许多分支电流来建立许多KCL和KVL方程，然后同时求解它们。这种思维方式可以被正确地解决，但它既费时又费力，而且不像使用串并联等效解决方案那样简单。1.8，找出每个电路中的电压u。图1.8，图(a): u=132=1 v图(b):设置图中所示电路中电压U1的参考方向，如图1.8的图(b)所示。电压可以通过应用

8、电阻的串并联等效和分压关系来获得。因此，图(c):设置解决方案1.8的图(c)所示电路中电流I1和I2的参考方向。根据电阻的串联等效性和欧姆定律，得到了电流、等，所以U=2I11I2=2212=2 V，1.9说明了每个电路，并计算出电流源产生的功率PS见图(a)；在图(b)中，由电压源Us产生的功率Ps。图1.9，图(a):在所示电路中，设置电流源两端的电压u参考方向，如图1.9的图(a)所示。根据KVL的观点，很明显，U=51030=20 V与参考方向无关，因此电流源产生的功率Ps=UIs=205=100 W。图(b):设置节点a和b，以及解决方案1.9的图(b)所示电路中电流I、I1和I2

9、的参考方向。根据欧姆定律，电流电压Uab=(4 2)I1=61=6V电流、KCL，电流I=I1 I2=1 2=3A，KVL和欧姆定律，电压源Us=2I Uab 1I=23 6 13=15V因为I与Us的参考方向无关，电压源Us产生的功率为PS=usi=，图1.10，图(A):应用电阻串并联等效获得电流图(b):设置节点A和电流的参考方向I1利用电阻的串并联等效获得电流，电流由三个相等的电阻并联分流，然后由两个并联电阻分流获得电流。将KCL应用于节点a，得到I=i2i4=10.5=1.5a，1.11表示DC电路。在图中，电压表和电流表都是理想的，而且已知电压表的读数是30伏。问：(1)电流表的读

10、数是多少？并指示电流表的极性。(2)电压源Us产生的功率Ps是多少？如图1.11所示，图1.11通过用短路连接图示电路中的两个接地点，并设置点A和点B，以电流I、I1和I2为参考方向。从图中可以看出，电流表所在支路的10 k电阻与电压表并联的30 k电阻串联。由于电压表读数为30伏，电压Uab=(3010)I1=401=40伏，根据欧姆定律，电流为KCL，节点A处的电流I=I1 I2=11=2毫安，电压Uab=301Us=40伏，因此，考虑到Us标记的极性，Us=40301=40302=100伏。因此，它产生的功率为PS=Usi=1002=200mw，1.12。示出了该电路，并且计算了电流I、

11、电势Va和电压源us。解决方法：在图中所示的电路中画一个闭合曲面。让回路和电流I和I1的参考方向如解决方案的图1.12所示。1.12图中，I10可以从KCL推广中得知，电压源Us=(2 1 3)2=12 V可以从KVL电路中获得，因此节点a的电位va=21 56=1V，且每个电路的ab端的等效电阻Rab如图1.13所示。该解决方案相当于电阻的串联和并联(特别注意短路的处理)图1.13中每个ab端子的等效电阻如下：图(a):rab=36 106=4；图(b):rab=36 364=2；图(c):rab=2020 206020=10；图(d): rab=362，图1.14，该解决方案使用功率交换和

12、理想电源的串联和并联等效，本主题中每个所示电路的等效过程如图1.14所示。解决方案1.14图1.15在图(a)中找到电路中的电流i3；图(b)电路中2毫安电流源产生的功率Ps。图1.15，图(A):设置图1.15(a)所示电路中节点A和电流I、I1和I2的参考方向。使用电阻串并联等效获得电流，然后使用电阻并联公式获得电流、并将KCL应用于节点A，获得电流I3=II1I2=1023=5 A，图(b):使用功率交换和电阻并联等效将原始电路等效为解决方案1.15图(c)和图(d)。因此，当Va=263=9 VVb=1.52 9=6 V时，电压Uab=VaVb=96=3 V，因此，获得由2 mA电流源

13、产生的功率PS=uab2=32=6mw，并且1.16示出了具有受控源的电路，并且计算图(a)中电路中的电流I；图(b)电路中的开路电压Uoc。图1.16，图(a):在图中所示的回路中选择回路a的巡视方向，如图1.16 (a)所示。I=1 A是通过KVL写出方程4i6 8i 2i8=0得到的。图(b):因为回路a中的电流是2U1受控电流源，可以看出U1=22U13，所以U1=1 V，所以开路电压uoc=u1 6=16=5 v，而1.17说明了具有受控电流源的电路，并计算出图(a)中电路中的电压u；图(b)电路中两个电阻消耗的功率功率比。图1.17，图(A):通过应用功率交换，图(A)等效于图1.

14、17的图(A)，让回路A和电流I如图1.17(a)所示。写出回路a的KVL方程，该方程具有2i u 8i 44u=0和欧姆定律，并将I代入上述公式，得到u=8 v。写出闭合曲面s列的KCL方程，有、(1)，因为电阻2和电阻4并联，两个电阻上的电流比与两个电阻的电阻值成反比，所以我们可以得到，(2)，并将方程(2)代入方程(1)得到、所以I1=3 A，所以我们可以得到电阻2的功耗，1.18问题1，图1.18， 该解决方案将电流源转换为电压源，在图中设置电流I1、I2和IR，并选择电路a和b，如图1.18所示。 为回路A列写KVL方程，如果是，图1.18，为回路b列写KVL方程，如果是，从KCL得

15、到，应用欧姆定律，和图1.19，显示电路，知道图中电流Ib1，并计算电压源Us产生的功率Ps。在图中所示的电路中设置电流I、I1和I2，如图1.19所示的解决方案。使用电阻串并联等效电路获得电流、并求解图1.19。使用电阻并联公式获得、并将KCL应用于节点A，并替换已知条件以获得、so、Us=30 V、电压源Us产生的功率PS=USI=303=90W，1.20。最初，两个电池的外部特性完全相同，并且它们并联连接到负载。然而，两个电池的外部特性在长时间使用后发生了变化。问：当R相等时，为什么两个电池组中的电流相等？当电池组中的电流为零时，R值是多少？在图示电路中，设置电流i1、i2、i3和电压u以及电路a和b的参考方向，如图1.20所示。KVL列写的回路A的方程式为1i12i2 106=0，考虑到i1i2条件，i1=i2=4 A通过代入上述公式获得，i3=i1 i2=4 4=8