电工电子技术课后习题答案(瞿晓主编)

第一章1.1在图1-18中，五个元件代表电源或负载。电压和电流的参考方向如图所标，现通过实验测得I1=－4AI2=6AI3=10AU1=140VU2=－90VU3=60VU4=－80VU5=30V，（1）试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性（可另画一图）；（2）判断哪些元件是电源、哪些元件是负载？（3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡？14532+_U2+_U1+_U3I1I3I2_+_+14532+_U2+_U1+_U3I1I3I2+__+题1-18图题1．1改画图解：（1）将原电路图根据实测的电压、电流值重新标出各电流的实际方向和电压的实际极性如改画图所示：（2）根据电源和负载的定义及电路图可知：元件3、4、5是电源，元件1、2是负载。（3）电源发出的功率554433IUIUIUPsW11006304801060负载消耗的功率2211IUIUPRW11006904140RsPP，电路的功率守恒。1．2在图1-19中，已知I1=-3mA，I2=1mA。试确定电路元件3中的电流I3和其二端电压U3,并说明它是电源还是负载，并验证整个电路的功率是否平衡。解对A点写KCL有：mAIII213213对第一个回路写KVL有：301031UI3+30VI1U1_10k20k+_U280V+_U3I3I2A题1．2图即：VIU60)3(1030103013根据计算结果可知，元件3是电源。这样，V80的电源的元件3是电路中的电源，其余元件为负载。电源提供的功率：WIUIUPs2002601803322负载消耗的功率：WIIIUP200120310330201022222111这说明电路的功率平衡。1．3一只110V8W的指示灯，现要接在380V的电源上，问要串联多大阻值的电阻？该电阻应选用多大功率的电阻？解根据题意，电阻上的电压为V270，则此时电路中的电流也就是灯泡中的电流，即：AUPi07.01108电阻消耗的功率为：WPR2007.0270电阻的阻值为：kiURR7.307.02701．4如图1-20所示，试求电路中每个元件的功率，并分析电路的功率是否守衡，说明哪个电源发出功率，哪个电源吸收功率。解0.5A2+_1V+_2V2Ω1Ω+_1V(a)(b)Ω+_Ui1i2i3A图1-20)(a设电流源二端的电压为U根据KVL有：U15.02VU2WPR5.05.022消耗WPI15.02发出WPU5.05.01消耗)(b设各支路电流如图，AUiA113AUiA5.0221Aiii5.0132WiRPR5.05.0222111消耗WiRPR11122322消耗WiUPU15.02111发出WiUPU5.05.01222发出1．5有二只电阻，其额定值分别为40Ω，10W和200Ω，40W，试问它们允许通过的电流是多少？如将二者串联起来，其两端最高允许电压加多大？解电阻1R能承受的最大电流为：ARPi5.04010111电阻2R能承受的最大电流为：ARPi45.020040222将2个电阻串联后，能通过的电流只能是小的值，因而2个电阻串联后能承受的最大电压为：ViRRU10845.0)20040()(min21max1．6求图1-21所示电路中的电流i1和i2。解2A-10A6A3A4Ai1i2R1R3R2A图1-21将1R、2R、3R及相联的三个结点看成一个广义结点，根据KCL有：Ai14362对A点，根据KCL有Ai13)1()10(211．7在图1-22所示电路中，已知U1=10V，U2=4V，U3=2V，R1=4Ω，R2=2Ω，R3=5Ω，1、2两点处于开路状态，试计算开路电压U4。解设闭合回路中电流i的参考方向如图，则有：+_U1R2R1R3+_U2+_U3+_U4i图1-22ARRUUi1244102121对右侧开口回路，根据KVL有：01243iRUUUVUiRUU6214431241．8试用KCL和KVL求图1-23所示电路中的电压u。50Ω22Ω88Ω3Ω1Ω2Ω+_u8A+_u+_2V+_10V(a)(b)ii1i2i3A图1-23解)(a对右侧回路，设电流参考方向如图，根据KVL有：0108822ii111228810iAViu81118888)(b设各支路参考电流方向如图，有：121ui222ui33ui对A点写KCL有：8321iii即832212uuu解得：Vu61．9在图1-24电路中，已知U=3V，试求电阻R。解设各支路电流参考方向如图，根据题意，VU3，因此对AB支路由欧姆定律有：mAi47400031011mA2kΩ2kΩ4kΩR+_10V+_Ui2i3Ii1AB图1-24对结点A写KCL方程有：0121Iii即Ii4112其中mAUi4743104101对电路的中间回路写KVL方程有：02232Uii将471i，Ii4112，Iii13，3U代入上式有：03)(2)411(21IiI解得：mAI5.1于是有：kmAVIUR25.131．10在图1-25电路中，问R为何值时I1=I2？R又为何值时，I1、I2中一个电流为零？并指出哪一个电流为零。解1Ω2Ω+_6V+_10Vi1i2RI+_U图1-25对结点写KCL方程有：Iii21根据欧姆定律有：RUI161Ui2102Ui将此式代入上式有：RUUU2106整理得：1)123(UR（1）根据题意：21ii有2106UU得VU2于是AUi461Aii412AiiI82125.082IUR（2）根据题意：先设01i，则有VU6，Ai226102，AiI22326IUR再设02i，则有VU10，VUi410661，按现在这种情况，V10的电压源因电流等于零，因而不能发出功率，而对于V6的电压源，按现在电流的流向而成为负载，不合题意，因此，只能是01i。1．11电路如图1-26所示。（a）求图(a)中的电阻R；（b）求图(b)中A点的电位AU。21+_10VR2A-8V1+_6V+_3V2+_6V4A(a)(b)图1-26解：（a）首先-8V点与零电位参考点间补上8V的电压源，则2Ω上的电流为2A，两结点间电压为4V，1Ω电阻上的电流为4A，方向从左往右，根据KCL，R上的电流为2A，方向从右往左，电压为6V，左低右高，所以R=3Ω。（b）4Ω这条支路没有电流，1Ω和2Ω电阻上的电流均为1A，方向逆时针方向，故，A点电位VA=6V-2V-3V=1V。1.12求电路图1.10中A点的电位。+50V-50V10520A图1-27解：对A点写KCL定律205501050AAAVVV解得，VA=-14.3V第四章4.1如图4-24所示的电路在换路前已处于稳态，在0t时合上开关S，试求初始值i(0+)和稳态值()i。+_6V22SLt=0i+_6V22CSt=0i(a)(b)图4-24习题4.1的图解（a）AiiLL3)0()0(AiAi32222//26)(,5.123)0((b)0tVuuCC6)0()0(AiAi5.1226)(,0)0(4.2在图4-25所示电路中，已知I=10mA，R1=3kΩ，R2=3kΩ，R3=6kΩ，C=2μF，电路处于稳定状态，在0t时开关S合上，试求初始值Cu(0+)，Ci(0+)。ISR2R3iCR1+_uCC+_U10VSR1L1L2C2C11H1μF2μF2HR22Ω8Ωa图4-25解0tVIRuuCC601010106)0()0(333对a点写结点电压方程有1321)0()0()111(RuuRRRCa将有关数据代入有Vua246131313/60)0(mARuiaR810324)0()0(322mARuiaR410624)0()0(333mAiiiRRC12)48()()0(324.3图4-26所示电路已处于稳定状态，在t=0时开关S闭合，试求初始值Cu(0+)、Li(0+)、Ru(0+)、Ci（0+）、Lu(0+)。1A+_uCiC0.1F+_uR+_uL2Ω4ΩSiLS+_6V1F+_uCiiC+_u4Ω1Ω2Ω2Ωi1a图4-26解0tVuR414)0(VuuRC4)0()0(0)0(CiVuL0)0(AiL1)0(0tVuuCC4)0()0(AiiLL1)0()0(ViRuLR414)0()0(VuuuCLR0)0()0()0(0)0(Lu对结点a写KCL方程有0)0()0(2)0(1LCCiiuAiC2)0(4.4如图4-27所示电路，在t=0时开关S由位置1合向位置2，试求零输入响应Cu(t)。1A+_uC12S5Ω3Ω2Ω0.1F图4-27解VuC515)0(开关合向位置1后有sRC5.01.0)23(零输入响应为VeeututtCC25)0()(4.5在图4-28所示电路中，设电容的初始电压为零，在t=0时开关S闭合，试求此后的Cu(t)、Ci(t)。+_20V+_uCSiC10kΩ10kΩ5kΩ图4-28解已知0)0(Cu，开关在0t时合上，电路的响应是零状态响应，首先利用戴维南定理对电路进行化简VuOC1010101020kReq10101010105sCReq1.01010101063VetutC)1(10)(10mAedttduCtitCC10)()(4.6如图4-29所示电路，开关S在位置a时电路处于稳定状态，在t=0时开关S合向位置b，试求此后的Cu(t)、i(t)。+_12V+_5Vi(t)+_uC1Ω5Ω5ΩabS0.1F图4--29解此时电路的响应是全响应VuC1055112)0(开关由位置a合向位置b后，零输入响应为tCetu10)(sRC25.01.05555零状态响应为VuOC5.25555)1(5.2)(tCetu全响应为VeeetutututttCCC4445.75.2)1(5.210)()()(AeetutittC445.15.055.75.25)(5)(4.7图4-30所示电路在开关S打开前处于稳定状态，在t=0时打开开关S，求Ci(t)和t=2ms时电容储存的能量。+_12ViCS1kΩ1kΩ1kΩ20μF图4--30解VuC611112)0(零输入响应tCetu6)(kReq211sRC04.0102010263零状态响应)1(12)(tCetu全响应)1(126)()()(ttCCCeetututute25612mAeedttduCtittCC252506315001020)()(当mst2时，002.025612)2(emsuCV293.661.0612JmsCuWCC626210396293.6102021)2(214.8电路如图4-31所示，设电感的初始储能为零，在t=0时开关S闭合，试求此后的Li(t)、Ru(t)。解已知0)0(Li，开关合上后，利用戴维