电工与电子技术基础习题答案清华大学第3版.doc

1、 9 第1章 电路的基本定律与分析方法 电路的基本定律与分析方法【思1.1.1】(a) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由a指向b。(b) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由b指向a。(c) 图UabIR51050V，电压和电流的实际方向均由b指向a。(d) 图UabIR(5)1050V，电压和电流的实际方向均由a指向b。【思1.1.2】根据KCL定律可得(1) I2I11A。(2) I20，所以此时UCD0，但VA和VB不一定相等，所以UAB不一定等于零。【思1.1.3】这是一个参考方向问题，三个电流中必有一个或两个的数值为负，即必有一条或两条支路电流的实际方

2、向是流出封闭面内电路的。【思1.1.4】(a) 图UABU1U22V，各点的电位高低为VCVBVA。(b) 图UABU1U210V，各点的电位高低为VBVCVA。(c) 图UAB8124(1)0，各点的电位高低为VDVB(VAVB)VC。【思1.1.5】电路的电源及电位参考点如图1-1所示。当电位器RW的滑动触点C处于中间位置时，电位VC0；若将其滑动触点C右移，则VC降低。【思1.1.6】(a) 当S闭合时，VBVC0，I0。当S断开时，I2mA，VBVC236V。(b) 当S闭合时，I2A，VB22V。当S断开时，I0，VB624V。【思1.1.7】根据电路中元件电压和电流的实际方向可确定

3、该元件是电源还是负载。当电路元件上电压与电流的实际方向一致时，表示该元件吸收功率，为负载；当其电压与电流的实际方向相反时，表示该元件发出功率，为电源。可以根据元件电压与电流的正方向和功率的正、负来判别该元件是发出还是吸收功率。例如某元件A电压、电流的正方向按关联正方向约定，即将其先视为“负载模型”，如图1-2(a)所示，元件功率PUI。设U10V(电压实际方向与其正方向一致)，I2A(电流实际方向与其正方向一致)，U、I实际方向一致，PUI10220W0(P值为正)，可判断A元件吸收功率，为负载。设U10V(电压实际方向与其正方向一致)，I2A(电流实际方向与其正方向相反)，U、I实际方向相反

4、，PUI10(2)20W0(P值为负)，可判断A元件发出功率，为电源。同理，元件B电压、电流的正方向按非关联正方向约定，即将其先视为“电源模型”，如图1-2(b)所示，元件功率PUI，若PUI0(P值为正)，可判断该元件发出功率，为电源；若PUI0(P值为负)，可判断该元件吸收功率，为负载。 图1-1 思考题1.1.5的电路图 图1-2 思考题1.1.7的电路图【思1.1.8】A元件的KVL方程为UE1IR110V，A元件电压、电流的正方向按非关联正方向约定，PAIU10W0，可判断其吸收功率，为负载(其电压、电流实际方向一致)。B元件的KVL方程为UE2IR210V，B元件电压、电流的正方向

5、按关联正方向约定，PBIU10W0，可判断其发出功率，为电源(其电压、电流实际方向相反)。若由U、I的正方向及其值正、负先判定它们的实际方向，则元件A、B为发出还是吸收功率是很容易判断的。【思1.2.1】(1) 错。因为有载工作状态下的电压源、恒压源、电流源、恒流源，如果在其两端电压的实际方向与流过它的电流实际方向相反，则向外电路发出功率，为电源；反之，则由外电路吸收功率，为负载。(2) 错。两个电源等效的条件为它们具有相同的外特性(VA特性)，此题对任意相同的外接电路都具有相同的电压、电流和功率。如图1-3(a)和(b)所示的恒压源和恒流源电路，它们外接相同的1电阻元件，尽管此时它们输出相同

6、的U、I、P，但它们并非等效电源。例如将电阻1增大到2，两个电源输出的U、I、P不再相等。 (a) (b)图1-3 思考题1.2.1的电路图(3) 对。(4) 错，电源只对外电路等效，对内电路则不等效。(5) 错，恒压源与恒流源之间不可以等效变换。【思1.2.2】UR10220V；PE10220W0，非关联正方向，它发出功率；10220W0，关联正方向，它发出功率。【思1.2.3】(a) IS1.5A，RS6，电流源的IS正方向向上。(b) IS30.5A，RS4，电流源的IS正方向向下。(c) E5525V，R05，电压源的E正方向向上。(d) E36315V，R03，电压源的E正方向向下。

7、【思1.2.4】利用等效电压源和电流源化简方法，可把教材图1.2.8化简为图1-4(a)和(b)所示。其中，IS15A，IS22A，IS523A，再利用并联电阻分流原理可得I3IS32A (a) (b)图1-4 思考题1.2.4的电路图【思1.3.1】(1) 对。(2) 错。叠加原理只适用于电压和电流的叠加运算，不适用于功率的叠加运算。(3) 对。(4) 错。应用戴维南定理求等效电压源内阻R0时，凡恒压源应短接，恒流源应开路。【思1.3.2】根据叠加原理可得，I与US成正比，所以，当US增大到30V时，I等于3A。【思1.3.3】根据叠加原理可得，当电路仅将恒流源断开后，电压表的读数为UV12

8、84V。【思1.3.4】当开关S断开时，其等效电路图如图1-5(a)所示，RabR5(R1R3)(R2R4)。当开关S闭合时，其等效电路图如图1-5(b)所示，RabR5(R1R2R3R4)。 (a) (b)图1-5 思考题1.3.4的电路图【思1.3.5】其等效电路图如图1-6所示，Rab(443)6。【思1.3.6】其等效电路图如图1-7所示，Rab8412。 图1-6 思考题1.3.5的电路图 图1-7 思考题1.3.6的电路图【思1.3.7】(a) U02113V，R01。(b) U024612V，R0362。(c) U0141014V，R0448k。(d) U010402.5V，R0

9、30102040。由图1-9(a)得U010146V，由图1-9(b)得R04，由图1-9(c)得I1A。【习题1.1】【解】(1) 各电流、电压的实际方向如图1-10所示。(2) 从图1-10中可知，元件1、3、5上电流的实际方向与电压的实际方向相反，故为电源。元件2、4上电流的方向与电压的实际方向相同，故为负载。电源1、3、5上消耗的功率分别为P1U1I1515W，P3U3I2428W，P5U5I3339W。负载2、4上消耗的功率分别为P2U2I1111W，P4U4I37321W。【习题1.2】【解】(1) 从电路图可得，流过回路ABCDA的电流为I2A。由此可求出E2UACI(R2R3r

10、2)28+2(2+6+1)46V。(2) VAE35VVBVAIR15243V或VBE1Ir1UACVA18212853VVCVBE1Ir13182123V或VCUACVA28523VVDVCIR2232227V或VDIr2E2IR3VA24612527V【习题1.3】【解】利用电源等效变换法化简后可得图1-11(a)和图1-11(b)。 图1-10 【习题1.1】各电流、电压的实际方向图 图1-11 【习题1.3】的图在图1-11(a)中，E3ISR3313V，IS11.25A。在图1-11(b)中，R01.2，E0IS1R01.251.21.5V。所以，I2A。由KCL定律可得IR3ISI

11、 321A，所以，UIR3R(ISI)R3(32)11V。【习题1.4】【解】根据弥尔曼定理可得Uab2V【习题1.5】【解】由题可知，因本电路中有三个电源，故应用叠加原理解题分三步进行，IS2、IS1、E1单独作用时的等效电路分别如图1-12(a)、(b)、(c)所示。由图1-12(a)得U1由图1-12(b)得U2由图1-12(c)得U3 根据叠加原理可得UU1U2U3 (a) (b) (c)图1-12 【习题1.5】的图【习题1.6】【解】根据叠加原理可得Uab可看成为三个电源(E、IS1、IS2)共同作用时，在ab支路上产生的电压之和。当电压源E单独作用时的等效电路如图1-13(a)所

12、示，可求得E164V所以，将理想电压源除去后，仅剩下两个电流源作用时的等效电路如图1-13(b)所示，根据叠加原理可得Uab，即Uab1248V。 (a) (b)图1-13 【习题1.6】的图【习题1.7】【解】首先求出支路R3的电流I3。根据戴维南定理，可把支路R3划出，其等效电压源的电动势和内阻R0的等效电路分别如图1-14(a)和图1-14(b)所示。最后得到如图1-14(c)所示的电路图。化简和计算过程如下： (a) (b) (c)图1-14 【习题1.7】的图由图1-14(a)得U0 =10V由图1-14(b)得R0k由图1-14(c)得I3mA所以，VAI3 R347.5V【习题1

13、.8】【解】要求出支路R4的电流I，根据戴维南定理，可把支路R4划出，其等效电压源的电动势和内阻R0的等效电路分别如图1-15(a)和图1-15(b)所示。最后得到如图1-15(c)所示的电路图。化简和计算过程如下：在图1-15(a)中，先用叠加原理求通过R1的电流I1，其电压源U和电流源IS单独作用时的等效电路分别如图1-15(d)和图1-15(e)所示。由图1-15(d)得A由图1-15(e)得A所以，I1A由图1-15(a)得U0UR1I1ISR5168134V由图1-15(b)得R0 R5389由图1-15(c)得IA (a) (b) (c) (d) (e)图1-15 【习题1.8】的

14、图【习题1.9】【解】要求出支路R3的电流I。根据戴维南定理，可把支路R3划出，其等效电压源的电动势和内阻R0的等效电路分别如图1-16(a)和图1-16(b)所示。最后得到如图1-16(c)所示的电路图。化简和计算过程如下：由图1-16(a)得U0E2+ 1312V由图1-16(b)得R01由图1-16(c)得I1.1A (a) (b) (c)图1-16 【习题1.9】的图【习题1.10】【解】要求出支路R4的电压Uab，可先求出支路R4的电流I4。根据戴维南定理，可把支路R4划出，其等效电压源的电动势和内阻R0的等效电路分别如图1-17(a)和图1-17(b)所示，最后得到如图1-17(c

15、)所示的电路图。化简和计算过程如下： (a) (b) (c)图1-17 【习题1.10】的图在图1-17(a)中的EIS1R2414V由图1-17(a)得I1A，I2A所以，U0I1 R3I2 R6236V由图1-17(b)得R03由图1-17(c)得 I1A所以，R4上电压为UabIR4133V【习题1.11】【解】根据戴维南定理，可把支路R4划出，其等效电压源的电动势和内阻R0的等效电路分别如图1-18(a)和图1-18(b)所示。最后得到如图1-18(c)所示的电路图。 (a) (b) (c)图1-18 【习题1.11】的图由图1-18(a)得U0E3E1E21616013046V由图1-18(b)得R00由图1-18(c)得I34.6A