上海工程技术大学 电工技术 第01章习题解答.doc

第一章第一章 习题参考题解答习题参考题解答练习与思考练习与思考1.1.1 举出一个生活中的电路，并分析它完成的是何种作用，它的负载将电能转化为何种能源或者处理的是什么信号？【【解解】】显示器电路有两部分功能，一部分是接受电脑主机显示卡传送来的图像信号，另一 部分是将电能转化为光能形成人眼能够看到的图像Iba UIba UIba UIba U(a)P=UI(b)P=-UI(c)P=-UI(d)P=UI图 1.2.4 不同参考方向下功率的计算1.2.1 在图 1.2.4 方框中的电气元件，其电压从 b 到 a 降低 20V，电流为 4A 从 b 流入，请分析：（1）图（a）-（d）所示参考方向下，电压 U 和电流 I 的数值；（2）计算此元件的电功率，并判断其是电源还是负载解解】】 （1）图（a）中，U=-20V，I=-4A；图（b）中，U=-20V，I=4A；图（c）中，U=20V，I=-4A；图（d）中，U=-20V，I=-4A；（2）虽然图（a）-（d）所示参考方向不同，但是此元件的实际电压和电流是不变的，因此无论以哪个图所示方向选择功率的计算式，结果都是一样的以图（a）所示参考方向为例，U=-20V，I=-4A，电压和电流参考方向一致，故 P=UI=(-20)*(-4)=80W>0，为负载；1.2.2 如图 1.2.5 所示，湖北三峡地区有一条直流高压输电线路连接至上海南桥变电站，其电压为 500kV，电流为 1800A，请计算三峡端的功率，并分析电能输送的方向。

三峡 湖北南桥 上海1.8kA500kV+-图 1.2.5 思考题 1.2.2 的电路图 【【解解】】对三峡端而言，电流的方向与电压降低的方向相反，即为非关联参考方向（方向不 一致）故应在功率计算公式加上负号，则 P=-UI=-500*1000*1800=-900MW 由于 P0，故吸收电能，在此电路中做负载同理由于电压源两端电压恒定为 5V，故电流源两端的电压也为 5V，方向与电流方向 不一致，故 1A 电流源的功率 PIS=-UI=-5*1=-5W0，故吸收电能，在此电路中做 负载1.3.2 在图 1.3.9 所示的电路中，计算电路中各未知电压或电流的数值，以及各电阻上消耗 的电能 Ia5Ω25Ω50V 50V I d(a)(d)Uc20Ω1A(c)Ub8Ω1A(b)图 1.3.9 思考题 1.3.2 的电路图【【解解】】 （a）电阻上电压与电压源相同，方向与 Ia一致，由欧姆定律，a50105UIAR6V3VAI1 1ΩΩ电阻消耗的功率；2250500W5UPR（b）电阻上电流与电流源相同，方向与 Ub不一致，由欧姆定律，b1 88UIRV     电阻消耗的功率；22188WPI R （c）电阻上电流与电流源相同，方向与 Uc一致，由欧姆定律，c1 2020UIRV 电阻消耗的功率；2212020WPI R（d）电阻上电压与电压源相同，方向与 Ia不一致，由欧姆定律，d50225UIAR   电阻消耗的功率。

2250100W25UPR1.4.1 一只节能灯管上标记 220V、5W，在使用时电流不能超过多大数值？【【解解】】电气设备上标记的就是额定数值，故此灯管额定电压 UN=220V，额定功率 PN=5W由 P=UI 可知，，故最大电流不能超过额定电流 22.7mA522.7220N N NPImAU1.4.2 一个电热器从 220 V 的电源取用的功率为 1000 W，如将它接到 110 V 的电源上，则取用的功率为多少？【【解解】】由，，无论接在电压多大的电源上，电热2UPR2222048.41000URP器的电阻值不会改变，故接在 110V 的电源上时，取用的功率22 110 11011025048.4UPWR1.4.3 图 1.4.7 所示电路中，A 点的电位是多少？【【解解】】接地点电位为 0V，6V 电源的正极电位比其负极（接地点）高6V，即+6V，3V 电源的负极即 A 点应比其正极低 3V，故 VA=6-3=3V图 1.4.7 思考题 1.4.3 的电路1.5.1 电路如图 1.5.7 所示，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求 U 和 I10V(a)1A 5ΩU(b)5ΩI10V1A图 1.5.7 思考题 1.5.1 的电路 【【解解】】由欧姆定律知电阻电压电流如思考题 1.3.3，此处略。

a）由 KVL 可知，U=10+5=15V（b）由 KCL 可知，I=1-2=-1A1.5.2 电路如图 1.5.8 所示，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求：（1）；（2）；（3）5I1U；（4）；（5）24V 电压源提供的功率2U5UP24V3Ω2Ω7ΩI5U1U2U5图 1.5.8 思考题 1.5.2 的电路 【【解解】】 （1）由欧姆定律和基尔霍夫定律可知，24=3I5+7I5+2I5，故；524==2A3+7+2I（2）由欧姆定律，U1与 I5参考方向不一致，故 U1=-2I5=-2*2=-4V；（3）由欧姆定律，U2与 I5参考方向一致，故 U2=3I5=3*2=6V；（4）由欧姆定律，U5与 I5参考方向一致，故 U5=7I5=7*2=14V；（5）24V 电压源上，电压与 I5参考方向不一致，故 P=-UI=-24*2=-48W1.5.3 在图 1.5.9 所示的电路中，请利用欧姆定律和基尔霍夫定律求未知电阻的数值R200VR120V24Ω8Ω图 1.5.9 思考题 1.5.3 的电路图 【【解解】】由欧姆定律可知，24Ω 电阻上电流为 120/24=5A，8Ω 电阻上电流为 120/8=15A， 方向均与 120V 电压一致，为从上往下。

由 KCL 可知，R 上电流为上述两电流之和，故为 5+15=20A，方向从左往右 由 KVL 可知，R 上电压为 200-120=80V，方向从左往右下降 再由欧姆定律，R 上电压电流方向一致，故 R=U/I=80/20=4Ω1.6.1 电路如图 1.6.5 所示，求：（1）U；（2）电流源产生的功率 PE；（3）最右端 4Ω 电阻上的电流 I 及其消耗的功率 P4Ω4Ω6A3Ω4Ω2Ω2ΩUI图 1.6.5 思考题 1.6.1 的电路【【解解】】 （1）由电阻的串并联等效可知，最右端 2Ω 和 4Ω 电阻串联后为 2+4=6Ω，6Ω 与3Ω 并联后为 3*6/（3+6）=2Ω，2Ω 和 2Ω 电阻串联后为 2+2=4Ω，4Ω 与 4Ω 并联后为4*4/（4+4）=2Ω，故电路的总电阻 R总=2Ω由欧姆定律，电阻上的电流与 U 方向一致，故 U=IR=6*2=12V2）电流源上电压与电流方向不一致，故 PE=-UI=-12*6=-72W3）由并联分流和串联分压可知，与左边 4Ω 并联的 4Ω 等效电阻分到电流为4*6/（4+4）=3A，与 3Ω 并联的 6Ω 电阻分到电流为 3*3/（3+6）=1A，即为最右端 4Ω 电阻上的电流 I，故 I=1A，P4Ω=I2R=12*4=4W。

1.6.2 电路如图 1.6.6 所示，请求：（1）未接入负载电阻时，电路的开路电压；LROU（2）时的输出电压；（3）负载两端发生短路时，25kΩ 的电阻上消耗150LRkOULR的电功率1P200V25kΩ75kΩRLUO图 1.6.6 思考题 1.6.2 的电路【【解解】】 （1）未接入负载电阻 RL时，75kΩ 与 25kΩ 串联分压，故 UO=75*200/（25+75）=150V（2）RL=150kΩ 时，其与 75kΩ 电阻并联后等效电阻为 150*75/（150+75）=50kΩ，50kΩ 与 25kΩ 串联分压，故 UO=50*200/（25+50）=133.3V（3）负载 RL两端发生短路时，电路中电阻只有 25kΩ，其电压为电源电压 200V，其消耗的功率为22132001.6W25 10UPR1.6.3 应用电源的等效变换画出图 1.6.7（a） （b）的等效电流源和图 1.6.7（c） （d）的等效电压源10V2ΩAB(a)5 V1ΩAB(b)4Ω2AAB(c)3Ω1AAB(d)图 1.6.7 思考题 1.6.3 的电路【【解解】】由电源的等效变换可知，电压源替换为电流源时电流的大小为 US/R0，内阻大小不 变改为并联；电流源替换为电压源时电压的大小为 ISR0，内阻大小不变改为串联。

变换时 对外产生的电压电流方向不变故等效电源如下图所示2Ω5AAB1Ω5AAB8 V4ΩAB3 V3ΩAB(a)(b)(c)(d)1.7.1 图 1.7.2 所示电路中，共有三个网孔回路在运用支路电流法时，是否可以选取最右边的网孔应用基尔霍夫电压定律列写方程？【【解解】】不可以最右边的网孔回路包含一个电流源，它两端的电压是未知数，故其回路电压方程不能用来求解支路电流在应用支路电压法求解电路时，列写回路电压方程需要避开电流源所在支路，除非电流源的端电压已知1.7.2 请总结支路电流法的解题步骤解解】】支路电流法的解题步骤应为：（1）根据电路，确定未知数（即待求支路电流）的个数；（2）应用基尔霍夫电流定律，对节点列写节点电流方程；（3）应用基尔霍夫电压定律，对回路列写回路电压方程；（4）对（2） （3）组成的方程组联立求解出各个支路电流；（5）根据各支路电流计算题目要求的各电量1.7.3 在图 1.7.7 的电路中，用节点电压法求 U1、U2、I1，计算两个电流源的功率并判断其产生还是消耗电能60Ω15A15Ω5Ω2Ω5AUU21I1图1.7.7 思考题1.7.3的电路图【【解解】】图中共三个节点，故取 3-1=2 个节点电压为未知数，即 U1、U2。

由 KCL，对 5Ω 电阻左边的节点，111215060155UUUU由 KCL，对 5Ω 电阻右边的节点，2125025UUU联立求解可得 U1=60V，U2=10V I1=（U1-U2）/5=（60-10）/5=10A 15A 电流源，电压 U1与电流方向不一致，故 P=-UI=-60*15=-900W0，消耗电能1.8.1 在图 1.8.4（a）所示的电路中试求流过 2Ω 电阻上的电流的大小现有如下三种答案，哪一个是正确的？哪一个是错误的？分析得到错误答案的原因1）根据欧姆定律得)(6212AI(2) 根据叠加定理两电源共同作用得)(82212AI(3) 根据电源模型的等效变换将电流源和并联的电阻转换成电压源如图 1.8.4(b)所示,)(42412AI12V(b)2ΩI(a)2ΩI12V2A4 V图1.8.4 思考题1.8.1的电路图【【解解】】根据叠加定理，2A电流源单独作用时，12V电压源应短路，此时2Ω电阻被短路，故电阻上电流为零因此2Ω电阻上的电流即12V电源单独作用时，产生的电流I=12/2=6A因此可知，第一种答案是正确的后两种错误。

2）中错误的原因是，电流源单独作用的时候，2Ω电阻被短路，所以不应加上2A3）中错误的原因是，电源等效变换时，内阻上的状态是会改变的，所谓等效是对电源外部而言，既然想把电流源等效为电压源，则2Ω电阻被视作内阻，其电流不再等效1.8.2 图 1.8.5 的电路中，已知 US单独作用时，R2上的电流 I′=5A，IS单独作用时，R2上的电流 I″=1A请用叠加原理分析，若图中电路的电流源大小变成 3IS时，R2上的电流 I的数值RRRIUISS123图1.8.5 思考题1.8.2的电路图【【解解】】根据叠加定理，电流源大小变成 3IS时，也就是在原来电路的基础上，再叠加 2 个 IS的作用，故 I= I′+ I″+2 I″=5+1+2*1=8A1.9.1 应用戴维宁定理将图 1.9.8 所示电路化为等效电压源ab4A(a)ab(b)2A5V+-ab6A6A6V+-(C。