课后习题教学文案

1、学习资料1.1 在如图1.6所示各电路中。(1) 元件1消耗10W功率，求电压UL；(2) 元件2消耗-I。W功率，求电压 山;(3) 元件3产生10W功率，求电流I ；(4) 元件4产生-功率，求电流I。仅供学习与参考分析本题考查电流、电压参考方向的关联性和功率，题目不难，但一不小心就容易出错。运用功率公式计算时，电压和电流参考方向关联时采用公式非关联时采用公式。此外，由于元件3产生10W功率，故W元件4产生J°W功率，故W实际上元件4吸收了 10W功率。解 (1)元件1的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得:(2) 元件2的电流与电压是非关联参考方向，根据功率计算公式得:

2、(3) 元件3的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得:(4) 元件4的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得:5(A)学习资料(V)仅供学习与参考1.2 求如图1.7所示各电路中各电源的功率，并指出是吸收功率还是放出功率6Q图1.7 习题1.2的图分析计算电路时，应先标出各待求元件或支路电流和电压的参考方向，根据元件或支路电流和电压参考方向的关联关系确定待求量。一般情况下，参考方向可直接标在原电路图中，不必另画出电路图。解标出各待求元件电流和电压的参考方向，如图1.8所示。图1.8 习题1.2解答用图（1）如图1.8（a）所示电路中的电流为:（A）所以，10V电源的功率为：/&g

3、t;=_!（!/ =-10x1 = _10（ w）P<0，故10V电源放出功率。（2）如图1.8 （b）所示电路中，3A电源的电压为：17 = 2x3 + 10 = 115 （ V）所以，3A电源的功率为：= 3E/ = 3x16( w10V电源的功率为：马 ItU 3W（ w根据计算结果可知，3A电源放出功率，10V电源吸收功率。（3）如图1.8（c）所示电路中的电流为：（A）所以，20V电源的功率为：片=207 = 2ft x 2_5=50 （ w）10V电源的功率为：马 1罠 1甘山坐（w根据计算结果可知，20V电源放出功率，10V电源吸收功率。1.3 在图1.9中，5个元件电流和

4、电压的参考方向如图中所示，今通过实验测量 得知 4Z,=6A Z5=WA t/ =1W t7,=-WJV 耳量，q得知，丄,。（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？分析 本题共3个小题。第（1）小题应掌握电流、电压的实际方向与参考方向 的关系：当实际方向与参考方向一致时， 其实验测量值或计算值为正值，当实际 方向与参考方向相反时，其实验测量值或计算值为负值。第（2）小题判别元件是电源还是负载，这里可根据电流和电压的实际方向判别：若电流和电压的实际方向相同，电流从高电位端

5、流向低电位端，贝U元件吸收功率，为负载；若电流和 电压的实际方向相反，电流从低电位端流向高电位端，则元件放出功率，为电源。 第（3）小题计算各元件功率，用参考方向计算，所有元件的功率之和应等于零， 则功率平衡，否则说明计算有误或实验数据有错。解（1）先根据参考方向和KVL计算兀件4、5的电压，分别为:山牛_廿、刘（v根据实验测量值或计算值，可标出各元件电流、电压的实际方向，如图1.10所示。（2）根据电流和电压的实际方向可知元件1、2为电源，元件3、4、5为负载。（3）根据参考方向计算各元件的功率，分别为：/； F Jl 1斗厲的（W码I企（W代打出 6CW1U（ W什 f蚀（W片（/乡 弓0

6、 1J0 （ W所有元件的功率之和为：片+码=560-540+«» + 320+180=0可见功率平衡。图1.9 习题1.3的图图1.10 习题1.3解答用图1.4 在图1.11中，已知，。试确定元件N中的电流丨3和它两端的电压U3，并说明它是电源还是负载。校验整个电路中的功率是否平衡。分析 电路有2个节点、3条支路和3个回路，欲求元件N的电流和电压，必 须应用基尔霍夫定律。解 设元件N上端节点为a,左边回路的方向为顺时针方向，如图1.12所示对节点a列KCL方程，为：学习资料_7 （mA对左边回路列KVL方程，为：10 + 39- -0=10 +39=10x3-30 =

7、60 （V）根据参考方向计算元件N的功率，为：坨5厶旳"即饮（mW可见元件N放出功率，为电源。30V电源的功率为：q 'io/j ）（!<吋（mW80V电源的功率为：；2叫-卅"13 （mW10k Q电阻的功率为：胃叫妁（mW20k Q电阻的功率为：匕叭恥卩加（mW所有元件的功率之和为：昌十乌十耳十耳+/5-W-BO-120 1-90+20-0可见功率平衡，其中30V电源的功率>0,说明该电源实际上处于负载状态图1.11 习题1.4的图图1.12 习题1.4解答用图1.5 用如图1.13所示电路可以测量并绘制实际电源的伏安特性曲线。今测得某直 流电压源的

8、空载电压为V;负载时的电流和电压分别为A、V。试绘制此电源的伏安特性曲线，并建立此电源的电压源模型及电流源模型。分析电源的电压源模型为恒压源US和内阻Ro串联，电流源模型为恒流源Is与内阻R'o并联。由图1.4可知，US就等于电源的开路电压UOc， I s就等于电源的 短路电流Isc,所以，建立电源的电压源模型和电流源模型，实际上就是求电源 的开路电压Ubc短路电流Ise、内阻R和R'oo解 (1)求电源的电压源模型。由题意可知：根据电压源的伏安关系 5 匕'风，得:(Q)仅供学习与参考(2)求电源的电流源模型。(A)根据电流源的伏安关系氏,得:(Q)(3)画电源的伏安

9、特性曲线，如图1.14所示。图1.13 习题1.5的图图1.14 习题1.5解答用图1.6一直流发电机，其额定电压为虫1 V,额定功率为从 kWO(1) 试求该发电机的额定电流I N和额定负载电阻R；(2) 将10只220V、40W的灯泡并联作为该发电机的负载， 这些灯泡是否能正常 工作？为什么？分析 本题考查电气设备的额定值及其应用。电气设备的额定电流In、额定电压UN和额定功率Pn之间的关系为。至于电气设备是否能正常工作，则取决于其实际的电流、电压和功率等是否与额定值相等， 若相等，则设备能正常 工作，否则设备不能正常工作。解(1)该发电机的额定电流In为:10(V)额定负载电阻R为:3严

10、晋七(Q)(2)将10只220V、40W勺灯泡并联作为该发电机的负载时，因为这些灯泡的实际电压与额定电压相等，所以它们能正常工作。注意：本题中的发电机并没有工作在额定状态，这是因为10只220V 40W勺灯泡只需要W功率，所以发电机也就只发出 400W功率。1.7 一直流电源，其开路电压为110V,短路电流为44A。现将一个220V 40W 的电烙铁接在该电源上，该电烙铁能否正常工作？它实际消耗多少功率？ 分析 本题求得电源的电压源模型或电流源模型后，再求出电烙铁的电阻，即 可求出流过电烙铁的电流，进而可求出电烙铁实际消耗的功率，并根据实际功率 来判断电烙铁能否正常工作。解 电源的内阻为:Ji

11、n = (Q)电烙铁的电阻为:(.)由于%心，&可忽略不计，因此流过电烙铁的电流为:S _ Uqc _ "oc _ *10 _ !禺 * Jt & 羊星 Jt 1210 - 11（ A）电烙铁实际消耗的功率为:P=R= x 1210 10（W因为电烙铁实际消耗的功率与额定功率不相等，所以电烙铁不能正常工作。1.8 求如图1.15所示电路a、b两点之间的电压Uabo分析本题考查基尔霍夫定律的推广运用。在运用基尔霍夫定律列方程时，先要在电路图中标出电流、电压的参考方向和所选回路的绕行方向。KCL可推广到包围部分电路的任一假设的闭合面，KVL可推广到不闭合的电路上。解 设电

12、流的参考方向和所选回路的绕行方向如图1.16所示。根据KCL有：4=0根据KVL列出如图1.16所示两个回路的方程，为：31+1 +2Z + 3J + 7+2f = 12-fi57 + 6 + 7 + 2/+ >=0解之，得:0_5（A）f_ 12-6_ 3+1 + 2 + 3+1+2=3/ >6+ Z + 2J+=3x05 + 6 + 05+2x0+3x0=9 （ V）a b 3Qo 1 i图1.15 习题1.8的图图1.16 习题1.8解答用图1.9 在如图1.17所示的电路中，已知V,叫U Q,肛1 kQo求开关S在不同位置时，电流表和电压表的读数各为多少？分析 开关S在不同

13、位置时，电路电路分别处于不同的工作状态：在位置 1时 处于负载状态，在位置2时处于开路状态，在位置3时处于短路状态。解 （1）开关S打在位置1时，电路处于负载状态。由于，Ro可忽略不计，因此电压表的读数为：心-叫:：化10（V电流表的读数为：(mA（2）开关S打在位置2时，电路处于开路状态，因此电压表的读数为:电流表的读数为：7 = 0 （mA（3）开关S打在位置3时，电路处于短路状态，因此电压表的读数为:= 0（ V）电流表的读数为：(A)1.10 求如图1.18所示电路中负载吸收的功率。分析 欲求负载吸收的功率，必须先求出负载的电流和电压，而负载的电流和 电压可利用基尔霍夫定律求出。解 设

14、负载的电流、电压参考方向关联，即设负载两端电压的参考方向为上正 下负，根据基尔霍夫定律得：/ = 3 + 3=5 (A)U-10x2 + «)=-2ffl-2x5-10x2 + M = 10 (y)所以，负载吸收的功率为:P=U? = 10x5 = 50(W图1.17 习题1.9的图图1.18 习题1.10的图i.ii 求如图1.19所示电路中的电压uac和ubd0分析本题在运用KVL求得电路中的电流后，将 KVL推广到不闭合的电路上,即可求出电压UL和LU解设电流的参考方向和回路的绕行方向如图1.20所示。根据KVL有:I+3I = 12+1S-2A（A）所以，根据KVL得：=2x

15、1+20+4x1（V）17 = 20+4/-18+ 7 = 20+4x1-18 + 1 = 7 （V）2Q图1.20 习题1.10解答用图图1.19 习题1.10的图1.12在如图1.21所示的电路中，已知如即，如 趴，禺叱q严丄 Q,- A，求 Uib、I 2、I 3、R3o分析本题可先对左边回路运用 KVL求出电流丨2，接着运用KCL求出电流丨3,最后可运用KVL和欧姆定律求出电压Lib和电阻R3o解设所选回路的绕行方向如图1.22所示。根据KVL有：5xM-12 + 8 o=J(A)对节点a列KCL方程，有:厶 J H（A）根据KVL 得:5 堆1-站 12上 H( V)根据欧姆定律，得

16、:码=*十(Q)图 1.21习题1.12的图图1.22习题1.12解答用图1.13计算如图1.23所示电路各电源的功率。分析 本题运用KCL和KVL求出通过电压源的电流和电流源两端的电压后，即 可运用功率计算公式求出各电源的功率。解设各电流、电压的参考方向和所选回路的绕行方向如图 1.24所示。对左边回路列KVL方程，有：24Z2 +6*18=0-1(A)根据KCL有:=2(-1)=3(A)对右边回路列KVL方程，有:2x2 + I/-fi = 0U =6 2x2 = 2 （ V）6V电源的功率为: di/. -fix? 1$（w）18V电源的功率为:冬 lx* nx（-i（ -m（w3A电源

17、的功率为:+6V（）=2?7 = 2x2-4（W1 办-Jd尹4-t2AO1XV图1.23 习题1.13的图图1.24 习题1.13解答用图1.14指出如图1.25所示电路有多少节点和支路，并求电压Uab和电流I。分析 本题将KCL推广到封闭曲面即可求出电流I，进而可求出电压UU解 电路有2个节点和3条支路。作封闭曲面如图1.26所示，根据KCL 得:/ = 0 （ A）所以：=67 = 6x 0 = 0（ v）图 1.25习题1.14的图图1.26 习题1.14解答用图1.15在如图1.27所示电路中，已知流过电阻 R的电流/ = °，求 也。分析本题运用KCL和KVL求出左右两条

18、支路的电流后，即可求出US20设各电流的参考方向和所选回路的绕行方向如图1.28所示。根据KCL得:由于，故得:根据KVL 得:所以:1+3(A)根据KVL 得:t/n-Jtr+a/j+l/n-0 + 3x125+5-875 ( V)图 1.27习题1.15的图图1.28 习题1.15解答用图1.16b、c、分析出a、在如图1.29所示电路中，已知均6V，求U、U、U和也，并比较a、d、e各点电位的高低。本题先运用欧姆定律求出电压 U、U、U和Ue,即可运用电位的概念求 b、c、d、e各点的电位，然后根据电位值比较各点电位的高低。根据欧姆定律，得:（A）所以：G / ，5 （V）棗卽（vV 1

19、-3 此（v=lZt+£<4 =3+6+9+12 = 30 （ V）由于c点为电位参考电，故：其他各点的电位分别为：3 4512 （ V）% 6 （ V）La （ V）乞二u壮仝' （v根据计算结果，可知a、b、c、d、e各点电位的高低关系为：U>Uh>Uc>UA>Ut厶 4 坯吗-+-a w b 2 ±c3Q_r图1.29 习题1.16的图1.17试求如图1.30所示电路中a点的电位。分析本题运用KCL和KVL求出电路中的各个电流后，即可运用电位的概念求出a点的电位。解设各电流的参考方向及所作封闭曲面如图1.31所示，根据KCL得：人 °（ A）根据KVL得：J=l(A)所以a点电位为：=-32/+«=4/1=-323£1®-4x0 = 5 (V)10(>6V4Q_L图 1.30习题1.17的图图1.31 习题1.17解答用图1.18接一电阻，对电路工作有无影响?试求如图1.32所示电路中a点和b点的电位。如将a、b两点直接连接或a、分析 将a、b两点直接连接或接一电阻是否对电路工作产生影响，取决于 b两点之间的电位U和Ub：若 厲，则将a、b