《电工学》秦曾煌第六版上下册课后答案

1图1:习题1.5.1图I1=−4AU1=140VU4=−80VI2=6AU2=−90VU5=30VI3=10AU3=60V1电路的基本概念与定律1.5电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。电流和电压的参考方向如图中所示。今通过实验测量得知1试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。2判断哪些元件是电源？哪些是负载？3计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？[解]:2元件1，2为电源；3，4，5为负载。3P1=U1I1=140×(−4)W=−560WP2=U2I2=(−90)×6W=−540WP3=U3I3=60×10W=600WP4=U4I1=(−80)×(−4)W=320WP5=U5I2=30×6W=180WP1+P2=1100W负载取用功率P=P3+P4+P5=1100W两者平衡电源发出功率PE=1.5.2在图2中，已知I1=3mA,I2=1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端电压U3，并说明它是电源还是负载。校验整个电路的功率是否平衡。2[解]首先根据基尔霍夫电流定律列出图2:习题1.5.2图−I1+I2−I3=0−3+1−I3=0可求得I3=−2mA,I3的实际方向与图中的参考方向相反。根据基尔霍夫电流定律可得U3=(30+10×103×3×10−3)V=60V其次确定电源还是负载：1从电压和电流的实际方向判定：电路元件380V元件30V元件电流I3从“+”端流出,故为电源;电流I2从“+”端流出，故为电源；电流I1从“+”端流出，故为负载。2从电压和电流的参考方向判别：电路元件3U3和I3的参考方向相同P=U3I3=60×(−2)×10−3W=−120×10−3W（负值），故为电源；80V元件U2和I2的参考方向相反P=U2I2=80×1×10−3W=80×10−3W（正值），故为电源；30V元件U1和I1参考方向相同P=U1I1=30×3×10−3W=90×10−3W（正值），故为负载。两者结果一致。最后校验功率平衡：电阻消耗功率:22PR1=R1I1=10×3mW=90mW22PR2=R2I2=20×1mW=20mW3电源发出功率:PE=U2I2+U3I3=(80+120)mW=200mW负载取用和电阻损耗功率:P=U1I1+R1I2+R2I2=(90+90+20)mW=200mW12两者平衡1.5.3有一直流电源，其额定功率PN=200W，额定电压UN=50V。内阻R0=0.5Ω，负载电阻R可以调节。其电路如教材图1.5.1所示试求：1额定工作状态下的电流及负载电阻；2开路状态下的电源端电压；3电源短路状态下的电流。[解]PN(1)额定电流IN=UN200=50A=4A,负载电阻R=UNIN50=Ω=12.5Ω4(2)电源开路电压U0=E=UN+INR0=(50+4×0.5)V=52VE(3)电源短路电流IS=R052=0.5A=104A1.5.4有一台直流稳压电源，其额定输出电压为30V,额定输出电流为2A，从空载到额定负载，其输出电压的变化率为千分之一（即∆U=U0−UNUN=0.1%),试求该电源的内阻。[解]电源空载电压U0即为其电动势E，故可先求出U0，而后由U=E−R0I，求内阻R0。由此得U0−UNUNU0−3030=∆U=0.1%U0=E=30.03V4UNN再由U=E−R0I30=30.03−R0×2得出R0=0.015Ω1.5.6一只110V、8W的指示灯，现在要接在380V的电源上，问要串多大阻值的电阻？该电阻应选多大瓦数的？[解]由指示灯的额定值求额定状态下的电流IN和电阻RN：I=PNN8UN=A=0.073ARN=110IN110=Ω=1507Ω0.073在380V电源上指示灯仍保持110V额定电压，所串电阻其额定功率R=U−UNIN=380−1100.073Ω=3700ΩPN=RI2=3700×(0.073)2W=19.6W故可选用额定值为3.7KΩ、20W的电阻。1.5.8图3所示的是用变阻器R调节直流电机励磁电流If的电路。设电机励磁绕组的电阻为315Ω,其额定电压为220V,如果要求励磁电流在0.35∼0.7A的范围内变动，试在下列三个变阻器中选用一个合适的:(1)1000Ω、0.5A；(2)200Ω、1A；(3)350Ω、1A。[解]当R=0时当I=0.35A时220I=315=0.7AR+315=2200.35=630ΩR=(630−315)=315Ω因此，只能选用350Ω、1A的变阻器。5图3:习题1.5.8图1.5.11图4所示的是电阻应变仪中测量电桥的原理电路。Rx是电阻应变片，粘附在被测零件上。当零件发生变形（伸长或缩短）时，Rx的阻值随之而改变，这反映在输出信号Uo上。在测量前如果把各个电阻调节到Rx=100Ω，R1=R2=Rx200Ω，R3=100Ω，这时满足R3时，如果测出:=R1R2的电桥平衡条件，Uo=0。在进行测量(1)Uo=+1mV；(2)Uo=−1mV；试计算两种情况下的∆Rx。Uo极性的改变反映了什么？设电源电压U是直流3V。[解](1)Uo=+1mV图4:习题1.5.11图应用基尔霍夫电压定律可列出:Uab+Ubd+Uda=0Uab+Uo−Uad=0或URx+R3URx+Uo−2=03RxRx+100+0.001−1.5=06解之得Rx=99.867Ω因零件缩短而使Rx阻值减小，即(2)Uo=−1mV同理∆Rx=(99.867−100)Ω=−0.133Ω3RxRx+100−0.001−1.5=0Rx=100.133Ω因零件伸长而使Rx阻值增大，即∆Rx=(100.133−100)Ω=+0.133ΩUo极性的变化反映了零件的伸长和缩短。1.5.12图5是电源有载工作的电路。电源的电动势E=220V，内阻R0=0.2Ω；负载电阻R1=10Ω，R2=6.67Ω；线路电阻Rl=0.1Ω。试求负载电阻R2并联前后：(1)电路中电流I；(2)电源端电压U1和负载端电压U2;(3)负载功率P。当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源端和负载端的电压是如何变化的？[解]R2并联前，电路总电阻图5:习题1.5.12图R=R0+2Rl+R1=(0.2+2×0.1+10)Ω=10.4Ω(1)电路中电流EI==R22010.4A=21.2A7×RR(2)电源端电压U1=E−R0I=(220−0.2×21.2)V=216V负载端电压(3)负载功率U2=R1I=10×21.2V=212VP=U2I=212×21.2W=4490W=4.49kWR2并联后，电路总电阻R1R210×6.67R=R0+2Rl+1(1)电路中电流+R2=(0.2+2×0.1+10+6.67)Ω=4.4Ω(2)电源端电压EI==R2204.4A=50AU1=E−R0I=(220−0.2×50)V=210V负载端电压R1R210×6.67(3)负载功率U2=1+R2I=50V=200V10+6.67P=U2I=200×50W=10000W=10kW可见，当负载增大后，电路总电阻减小，电路中电流增大，负载功率增大，电源端电压和负载端电压均降低。1.6基尔霍夫定律1.6.2试求图6所示部分电路中电流I、I1和电阻R，设Uab=0。[解]由基尔霍夫电流定律可知，I=6A。由于设Uab=0，可得I1=−1A6I2=I3=2A=3A8图6:习题1.6.2图并得出I4=I1+I3=(−1+3)A=2AI5=I−I4=(6−2)A=4A因I5R=I4×1得R=I4I52=Ω=0.5Ω41.7电路中电位的概念及计算1.7.4[解]在图7中，求A点电位VA。图7:习题1.7.4图9I1−I2−I3=0(1)50−VAI1=(2)10I2=VA−(−50)(3)5VA将式(2)、(3)、(4)代入式(1)，得I3=(4)2050−VAVA+50VA10−5−20=0VA=−14.3V101第2.7.1题...............................19第2.7.2题...............................19第2.7.5题...............................20第2.7.7题...............................21第2.7.8题...............................22第2.7.9题...............................22第2.7.10题..............................23第2.7.11题..............................24目录第2章电路的分析方法3第2.1节电阻串并联接的等效变换.....................3第2.1.1题...............................3第2.1.2题...............................4第2.1.3题...............................4第2.1.5题...............................5第2.1.6题...............................6第2.1.7题...............................6第2.1.8题...............................7第2.3节电源的两种模型及其等效变换..................8第2.3.1题...............................8第2.3.2题...............................9第2.3.4题...............................9第2.4节支路电流法............................10第2.4.1题...............................10第2.4.2题...............................11第2.5节结点电压法............................12第2.5.1题...............................12第2.5.2题...............................13第2.5.3题...............................14第2.6节叠加定理..............................14第2.6.1题...............................14第2.6.2题...............................15第2.6.3题...............................16第2.6.4题...............................18第2.7节戴维南定理与诺顿定理......................192ListofFigures1习题2.1.1图................................32习题2.1.2图................................43习题2.1.3图................................44习题2.1.5图................................65习题2.1.7图................................76习题2.1.8图................................77习题2.3.1图................................88习题2.3.2图................................99习题2.3.4图.............................