电工电子课后习题答案第一章

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，为掌握电路的分析计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)了解电路的三种工作状态：额定工作状态、过载工作状态和欠载工作状态。理解电气器件、设备的额定值。本章习题解析1－1试求图1－1所示电路的电压Uab和Uba。图1－1解(a)电压U的参考方向如图所示，已知U＝10V，故有10UUabV10UUUabbaV(b)直流电压源的电压参考方向如图所示，故有5abUV5abbaUUV1－2根据图1－2所示的参考方向和电压、电流的数值确定各元件电流和电压的实际方向，并计算各元件的功率，说明元件是吸收功率还是发出功率。(a)(b)(c)(d)图1－2解(a)因为电流为＋2mA，电压为＋5V，所以电流、电压的实际方向与参考方向相同。电阻元件的功率为101010102533UIPmW电阻元件的电压与电流取关联参考方向，计算结果P0，说明电阻元件吸收功率。(b)因为电流、电压随时间t按照正弦规律变化，所以当电流i0、电压u0时，它们的实际方向与参考方向一致；当电流i0、电压u0时，它们的实际方向与参考方向相反。电阻元件的功率为)(sin)sin()sin(tttuip255W电阻元件的电压与电流取关联参考方向，计算结果p0，说明电阻元件吸收功率。(c)因为电流为－2mA，所以电流的实际方向与参考方向相反；电压为＋5V，所以电压的实际方向与参考方向相同。直流电压源的功率为101010102533)(UIPmW直流电压源的电压与电流取关联参考方向，计算结果P0，说明直流电压源发出功率。(d)因为电流为＋2A，电压为＋6V，所以电流、电压的实际方向与参考方向相同。直流电流源的功率为1226UIPW直流电流源的电压与电流取非关联参考方向，计算结果P0，说明直流电流源发出功率。1－3在图1－3所示电路中，试求：(1)若元件A吸收10W功率，求其电压UA；(2)若元件B吸收－10W功率，求其电流IB；(3)若元件C发出10W功率，求其电流IC；(4)若元件D发出10mW功率，求其电流ID。(a)(b)(c)(d)图1－3解(1)元件A的电流与电压取关联参考方向，其吸收功率为104AAUPW故其电压UA为＋A－UA4A＋B－10VIB－C+6VIC＋D－10VID52410.AUV(2)元件B的电流与电压取关联参考方向，其吸收功率为1010BBIPW故其电流IB为11010BIA电流IB0，说明其实际方向与参考方向相反。(3)元件C的电流与电压取关联参考方向，其发出功率为106CCIPW故其电流IC为671610.CIA电流IC0，说明其实际方向与参考方向相反。(4)元件D的电流与电压取非关联参考方向，其发出功率为1010DDIPmW故其电流ID为11010101033DImA1－4在图1－4所示电路中，串联电阻R1、R2、R3和R4的电压、电流额定值分别是6.3V、0.3A，R5的电压、电流额定值分别是6.3V、0.45A。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Rx和Ry？图1－4解为使电阻元件R1、R2、R3、R4和R5均处于其额定工作状态，电阻Rx的电压应为串联电阻R1、R2、R3和R4的端电压，即36.xUV，电阻Rx的电流应为15.03.045.0xIA（KCL）故4215.03.6xxxIUR电阻Ry的电流应为45.0yIA，由KVL，得1103.63.6yU4.973.63.6110yUV故44.21645.04.97yyyIUR1－5图1－5是某电路的一部分，试分别计算下述两种情况的电压Uab、Ubc、Uac和Uae。(1)在图示电流参考方向I＝1A；(2)在图示电流参考方向I＝－2A。图1－5解(1)在图示电流I参考方向，I＝1A，有1011010IUabV5bcUV由KVL，得15510bcabacUUUV又1011010IUcdV3deUV由KVL，得22)3(1015decdacaeUUUUV(2)在图示电流I参考方向，I＝－2A，有20)2(1010IUabV5bcUV由KVL，得155)20(bcabacUUUV又20)2(1010IUcdV3deUV由KVL，得38)3()20()15(decdacaeUUUUV1－6在图1－6所示电路中，已知U1＝10V，Us1＝4V，Us2＝2V，R1＝4Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω。试计算端子1、2开路时流过电阻R2的电流I2和电压U2。+I－－+eabcd10Ω10Ω5V3V1++－U1I2+－－+－R2R1R3Us1Us2U22图1－6解端子1、2开路时流过电阻R3和电压源Us2的电流为零，因此流过电阻R2、R1和Us1的电流均为I2。由KVL，得11212112122)(ssUUIRRUUIRIR16642410)(12112RRUUIsA222212446ssUURIUV1－7在图1－7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U1＝100V，U2＝－40V，U3＝60V，U4＝－80V，电流I＝－10A。(1)试标出各元件电压的实际极性（正极性⊕，负极性○－）及回路电流I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。图1－7解(1)根据图示电流、电压的参考方向和它们的代数值，各元件电压的实际极性和回路电流的实际方向如图1－8所示。图1－8(2)元件1和2的电压与电流实际方向相反，因此它们是电源；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1000)10(10011IUPW22(40)(10)400PUIW33(10)60600PIUW800)10()80(44IUPW电路发出的功率为U11234I－－－－++++U2U3U4U11234I○－○－○＋○＋○+○+○－○－U2U3U414004001000＝＋＝发出PW电路吸收的功率为1400800600＝＋＝吸收PW上述计算结果表明，电路的功率平衡。1－8在图1－9(a)所示电路中，已知I1＝0.2A，I2＝0.3A，I6＝1A。试求电流I3、I4和I5。(a)(b)图1－9解应用KCL对图1－9(a)电路中各结点列写电流方程，得5.03.02.0213IIIA7.03.01264IIIA2.17.05.0435IIIA验证：作一闭合面如图1－9(b)所示，对该闭合面有2.112.0615IIIA通过该闭合面的电流符合KCL，故上述计算正确。I1I2I6I3I4I5I1I2I6I3I4I5