第1章直流电路习题参考答案

第1章直流电路习题参考答案一、填空题：1.任何一个完整的电路都必须有电源、负载和中间环节3个基本部分组成。具有单一电磁特性的电路元件称为理想电路元件，由它们组成的电路称为电路模型。电路的作用是对电能进行传输、分配和转换；对电信号进行传递、存储和处理。2.反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是电阻元件；反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是电感元件；反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是电容元件，它们都是无源二端元件。3.电路有通路、开路和短路三种工作状态。当电路中电流0RUIS、端电压U＝0时，此种状态称作短路，这种情况下电源产生的功率全部消耗在内阻上。4.从耗能的观点来讲，电阻元件为耗能元件；电感和电容元件为储能元件。5.电路图上标示的电流、电压方向称为参考方向，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为关联参考方向。二、判断题：1.理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。（错）2.电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。（错）3.电压是产生电流的根本原因。因此电路中有电压必有电流。（错）4.绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流。（错）三、选择题：（每小题2分，共30分）1.当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，即为假设该元件（A）功率；当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，即为假设该元件（B）功率。A、吸收；B、发出。2.一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（C）A、负载电阻增大；B、负载电阻减小；C、电源输出的电流增大。3.当电流源开路时，该电流源内部（C）A、有电流，有功率损耗；B、无电流，无功率损耗；C、有电流，无功率损耗。4.某电阻元件的额定数据为“1KΩ、2.5W”，正常使用时允许流过的最大电流为（A）A、50mA；B、2.5mA；C、250mA。四、计算题1.1已知电路如题1.1所示，试计算a、b两端的电阻。解:(1)在求解电阻网络的等效电阻时，应先将电路化简并转化为常规的直流电路。该电路可等效化为：(b)先将电路图化简,并转化为常规直流电路。就本题而言,仔细分析发现25Ω和5Ω电阻被短路,则原图可化为:1.2根据基尔霍夫定律，求图1.2所示电路中的电流I1和I2；解：本题所涉及的基本定律就是基尔霍夫电流定律。基尔霍夫电流定律对电路中的任意结点适用，对电路中的任何封闭面也适用。本题就是KCL对封闭面的应用。对于节点a有:I1+2-7=0对封闭面有:I1+I2+2=0解得:I1=7-2=5(A),I2=-5-2=-7(A)1.3有一盏“220V60W”的电灯接到。（1）试求电灯的电阻；（2）当接到220V电压下工作时的电流；（3）如果每晚用三小时，问一个月（按30天计算）用多少电？解:由题意:①根据R=U2/P得：电灯电阻R=U2/P=2202/60=807(Ω)②根据I=U/R或P=UI得:I=P/U=60/220=0.273(A)③由W=PT得W=60×60×60×3×30=1.944×102(J)在实际生活中，电量常以“度”为单位，即“千瓦时”。对60W的电灯，每天使用3小时，一个月(30天)的用电量为:W=60/1000×3×30=5.4(KWH)1.4根据基尔霍夫定律求图1.3图所示电路中的电压U1、U2和U3。解:根据基尔霍夫电压定律，沿任意回路绕行一周，回路中各元件上电压的代数和等于零。则对abcka回路:2-U2-2=0U2=0对cdpkc回路：-4-U1+U2=0U1=-4(V)对eghce回路：-U3-10+5+U2=0U3=-5(V)1.5已知电路如图1.4所示，其中E1=15V，E2=65V，R1=5Ω，R2=R3=10Ω。试用支路电流法求R1、R2和R3三个电阻上的电压。解：在电路图上标出各支路电流的参考方向，如图所示，选取绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下0321III13311ERIRI23322ERIRI代入已知数据得0321III1510531II65101032II解方程可得I1=-7/4（A），I2＝33/8（A），I3＝19/8（A）。三个电阻上的电压电流方向选取一至，则三个电阻上的电压分别为：U1=I1R1=-547=-35/4（V）U2=I2R2=10833=165/4（V）U3=I3R3=10819=38/4（V）1.6试用支路电流法，求图1.5所示电路中的电流I1、I2、I3、I4和I5。（只列方程不求解）解：在电路图上标出各支路电流的参考方向，如图所示，三回路均选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下0321III0542III11315ERII0133522RIRIRI243515EIRI如给定参数，代入已知，联立方程求解即可得到各支路电流。1.7试用支路电流法，求图1.6电路中的电流I3。解：此图中有3支路，2节点，但有一支路为已知，所以只需列两个方程即可。外回路选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下0321III2412631III2=5（A）所以：I1=-2（A），I3=3（A）1.8应用等效电源的变换，化简图1.7所示的各电路。解：1.9试用电源等效变换的方法，求图1.8所示电路中的电流I。解：利用电源等效变换解题过程如下：由分流公式可得：I=586.213434(A)1.10试计算题1.9图中的电流I。解：由于题目中没有要求解题方法，所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行求解，下面用戴维南定理求解。（1）先计算开路电压，并将电流源化成电压源，如下图。3263612I(A)UOC=-2+12-6×2/3=6(V)（2）再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。4116363abR(Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。1246I(A)1.11已知电路如图1.10所示。试应用叠加原理计算支路电流I和电流源的电压U。解：（1）先计算18V电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。61218I(A)661U(V)（2）再计算6A电流源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。26121I(A)162263636U(V)（3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。426III(A)22166UUU(V)1.12电路图1.11所示，试应用叠加原理，求电路中的电流I1、I2及36Ω电阻消耗的电功率P。解：（1）先计算90V电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。61590361236126901I（A）5.436123662I（A）5.136121263I（A）（2）再计算60V电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。5.336636612602I（A）3366365.31I（A）5.036665.33I（A）（3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。336111III（A）135.322III（A）25.05.133III（A）（4）36Ω电阻消耗的电功率为1443622323RIP（W）1.13电路如图1.8所示，试应用戴维南定理，求图中的电流I解：（1）先计算开路电压，并将12A、6Ω电流源化成电压源，如下图。由于此电路仍为复杂电路，因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算，现用支路电流法进行求解，设各支路电流及参考方向如图所示。由KCL和KVL得：0321III012126321II84124632II解得：I1=8/9（A），I2＝4/9（A），I3＝-4/3（A）320)34(24243IUOC（V）（2）再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。)26363(abR∥342（Ω）（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。86.2720134320I(A)1.14电路如图1.12所示，试应用戴维南定理，求图中的电流I。解：（1）先计算开路电压，并将3A、6Ω电流源化成电压源，如下图。由于此电路仍为复杂电路，因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算，现用支路电流法进行求解，设各支路电流及参考方向如图所示。由KCL和KVL得：0321III108184621II812432II解得：I1=4/3（A），I2＝-1/2（A），I3＝5/6（A）2)21(442IUOC（V）（2）再求等效电阻Rab将恒压源除去，得电路如图。Rab=4∥6∥12=2(Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。4.0322I(A)1.15电路如图1.11所示，试应用戴维南定理，求图中的电压U。解：（1）先计算开路电压，如下图。UOC=-1×16+1=-15(V)（2）再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。Rab=1(Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。35154115I(A)U=4I=4×(3)=-12(V)1.16电路如图1.11所示，如果I3=1A，试应用戴维南定理，求图中的电阻R3。解：（1）先计算开路电压，如下图。35126609021II(A)80356906901IUOC(V)（2）再求等效电阻RAB将恒压源除去，得电路如图。41216126abR(Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。当I3=1A时，则14803R所以R3=80-4=76（Ω）1.17电路如图1.14所示，已知15欧电阻的电压降为30V，极性如图1.14所示。试计算电路中R的大小和B点的电位。解：设R电阻上的电压和电流如图所示。由KCL可知I2=2+5=7(A)，I=I2-2-3=2（A），(A)由KVL得，（绕行方向选顺时针方向）U-100+30+5I2=0U=100-30-35=35(V)5.17235IUR（Ω）1.18试计算图1.15中的A点的电位：（1）开关S打开；（2）开关S闭合。解：（1）当开关S打开时，将电位标注的电路复原为一般电路，如图（a）所示。由KVL得(3+3.9+20)×I=12+12I=0.892(mA)UA=-20I+12=-5.84(V)（2）当开关S闭合时，将电位标注的电路复原为一般电路，如图（b）所示。由KVL得(3.9+20)×I=12I=0.502(mA)UA=-20I+12=1.96(V)