电工学 秦曾煌 课后答案 全解 doc格式.doc

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1、电工学 秦曾煌 课后答案 全解 doc格式1 电路的基本概念与定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。电流和电压的参考方向如图中所示。 今通过实验测量得知图 1: 习题1.5.1图I1 = 4A U1 = 140V U4 = 80VI2 = 6AU2 = 90V U5 = 30VI3 = 10A U3 = 60V1试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。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？解:112元件1，2为电源；3，4，5为负载。3P1 = U1I1 = 140 (4)W = 560W P2

2、 = U2I2 = (90) 6W = 540W P3 = U3I3 = 60 10W = 600WP4 = U4I1 = (80) (4)W = 320W P5 = U5I2 = 30 6W = 180WP1 + P2 = 1100W负载取用功率P = P3 + P4 + P5 = 1100W两者平衡电 源 发 出 功 率PE =1.5.2在图2中，已知I1 = 3mA,I2 = 1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端 电压U3，并说明它是电源还是负载。校验整个电路的功率是否平衡。解首先根据基尔霍夫电流定律列出图 2: 习题1.5.2图I1 + I2 I3= 03 + 1 I3= 0可

3、求得I3 = 2mA, I3的实际方向与图中的参考方向相反。 根据基尔霍夫电流定律可得U3 = (30 + 10 103 3 103 )V = 60V其次确定电源还是负载：1从电压和电流的实际方向判定：电路元件380V元件30V元件电流I3 从“+”端流出,故为电源;电流I2 从“+”端流出，故为电源； 电流I1 从“+”端流出，故为负载。2从电压和电流的参考方向判别：电路元件3U3 和I3的参考方向相同P = U3 I3 = 60 (2) 103W =120 103W （负值），故为电源；80V元 件U2 和I2的 参 考 方 向 相 反P = U2I2 = 80 1 103W =80 10

4、3W （正值），故为电源；30V元件U1 和I1参考方向相同P = U1I1 = 30 3 103 W = 90 103W （正值），故为负载。两者结果一致。 最后校验功率平衡： 电阻消耗功率:2 2PR1= R1I1 = 10 3 mW = 90mW2 2PR2= R2I2 = 20 1 mW = 20mW电源发出功率:PE = U2 I2 + U3 I3 = (80 + 120)mW = 200mW负载取用和电阻损耗功率:P = U1I1 + R1 I 2 + R2I 2 = (90 + 90 + 20)mW = 200mW1 2两者平衡1.5.3有一直流电源，其额定功率PN = 200W

5、 ，额定电压UN = 50V 。内阻R0 =0.5，负载电阻R可以调节。其电路如教材图1.5.1所示试求：1额定工作状态下的电流及负载电阻；2开路状态下的电源端电压；3电源短路状态下的电流。解PN(1) 额定电流IN =UN200=50A = 4A, 负载电阻R = UNIN50= = 12.54(2) 电源开路电压U0 = E = UN + IN R0 = (50 + 4 0.5)V = 52VE(3) 电源短路电流IS =R052=0.5A = 104A1.5.4有一台直流稳压电源，其额定输出电压为30V ,额定输出电流为2A，从空载 到额定负载，其输出电压的变化率为千分之一（即U = U

6、0 UNUN= 0.1%),试求该电源的内阻。解 电源空载电压U0 即为其电动势E，故可先求出U0 ，而后由U = E R0I ，求内阻R0。由此得U0 UNUNU0 3030= U= 0.1 %U0 = E = 30.03V再由U= E R0I30 = 30.03 R0 2得出R0 = 0.0151.5.6一只110V 、8W 的指示灯，现在要接在380V 的电源上，问要串多大阻值的 电阻？该电阻应选多大瓦数的？解 由指示灯的额定值求额定状态下的电流IN 和电阻RN ：UNI= PN N8UN=A = 0.073A RN =110IN110= = 15070.073在380V 电源上指示灯仍

7、保持110V 额定电压，所串电阻其额定功率R = U UNIN= 380 1100.073 = 3700NPN = RI 2= 3700 (0.073)2W = 19.6W故可选用额定值为3.7K 、20W 的电阻。1.5.8图3所示的是用变阻器R调节直流电机励磁电流If 的电路。设电机励磁绕组 的电阻为315,其额定电压为220V ,如果要求励磁电流在0.35 0.7A的范围内变 动，试在下列三个变阻器中选用一个合适的:(1) 1000、0.5A；(2) 200、1A；(3) 350、1A。解当R = 0时当I = 0.35A时220I =315= 0.7AR + 315 =2200.35=

8、 630R = (630 315)= 315因此，只能选用350、1A的变阻器。图 3: 习题1.5.8图1.5.11图4所示的是电阻应变仪中测量电桥的原理电路。Rx是电阻应变片，粘附 在被测零件上。当零件发生变形（伸长或缩短）时，Rx的阻值随之而改变，这 反映在输出信号Uo 上。在测量前如果把各个电阻调节到Rx = 100，R1 = R2 =Rx200，R3 = 100，这时满足R3时，如果测出:= R1R2的电桥平衡条件，Uo = 0。在进行测量(1) Uo = +1mV ；(2) Uo = 1mV ；试计算两种情况下的Rx。Uo 极性的改 变反映了什么？设电源电压U 是直流3V 。解(1

9、) Uo = +1mV图 4: 习题1.5.11图 应用基尔霍夫电压定律可列出:Uab + Ubd + Uda = 0Uab + Uo Uad = 0或URx + R3URx + Uo 2= 03RxRx + 100+ 0.001 1.5 = 0解之得Rx = 99.867 因零件缩短而使Rx阻值减小，即(2) Uo = 1mV同理Rx = (99.867 100) = 0.133 3RxRx + 100 0.001 1.5 = 0Rx = 100.133 因零件伸长而使Rx阻值增大，即Rx = (100.133 100) = +0.133 Uo 极性的变化反映了零件的伸长和缩短。1.5.12

10、图5是电源有载工作的电路。电源的电动势E = 220V ，内阻R0 = 0.2；负 载电阻R1 = 10，R2 = 6.67；线路电阻Rl = 0.1。试求负载电阻R2并联前 后：(1)电路中电流I ；(2)电源端电压U1和负载端电压U2;(3)负载功率P 。当负载 增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源端和负载端的电压是如 何变化的？解R2并联前，电路总电阻图 5: 习题1.5.12图R = R0 + 2Rl + R1 = (0.2 + 2 0.1 + 10) = 10.4 (1) 电路中电流EI =R22010.4A = 21.2A(2) 电源端电压U1 = E R0I = (2

11、20 0.2 21.2)V = 216V负载端电压(3) 负载功率U2 = R1I = 10 21.2V = 212VP = U2I = 212 21.2W = 4490W = 4.49kWR2 并联后，电路总电阻RR1R210 6.67R = R0 + 2Rl +1(1) 电路中电流+ R2= (0.2 + 2 0.1 + 10 + 6.67 ) = 4.4 (2) 电源端电压EI =R2204.4A = 50AU1 = E R0I = (220 0.2 50)V = 210V负载端电压R1 R210 6.67(3) 负载功率U2 =R1+ R2I = 50V = 200V10 + 6.67

12、P = U2I = 200 50W = 10000W = 10kW可见，当负载增大后，电路总电阻减小，电路中电流增大，负载功率增大，电 源端电压和负载端电压均降低。1.6 基尔霍夫定律1.6.2试求图6所示部分电路中电流I 、I1 和电阻R，设Uab = 0。解由基尔霍夫电流定律可知，I = 6A。 由于设Uab = 0，可得I1= 1A6I2= I3 = 2 A = 3A图 6: 习题1.6.2图并得出I4= I1 + I3 = (1 + 3)A = 2AI5= I I4 = (6 2)A = 4A因I5R = I4 1得R = I4I52= = 0.541.7 电路中电位的概念及计算1.7

13、.4解在图7中，求A点电位VA 。图 7: 习题1.7.4图I1 I2 I3 = 0(1)50 VAI1 =(2)10I2 =VA (50) (3)5VA将式(2)、(3)、(4)代入式(1)，得I3 =(4)2050 VAVA + 50VA105 20 = 0VA = 14.3V目录第2.7.1题.19第2.7.2题.19第2.7.5题.20第2.7.7题.21第2.7.8题.22第2.7.9题.22第2.7.10题.23第2.7.11题.24第2章 电路的分析方法3 第2.1节 电阻串并联接的等效变换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

14、第2.1.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第2.1.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第2.1.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第2.1.5题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第2.1.6题 . .

15、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第2.1.7题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第2.1.8题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第2.3节 电源的两种模型及其等效变换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 第2.3.1题 . . . . . . . . . . . . . . .

16、. . . . . . . . . . . . . . . . 8 第2.3.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第2.3.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第2.4节 支路电流法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第2.4.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17、. . . . . . . . . 10 第2.4.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 第2.5节 结点电压法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 第2.5.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 第2.5.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18、 . . . 13 第2.5.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 第2.6节 叠加定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 第2.6.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 第2.6.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19、15 第2.6.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 第2.6.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 第2.7节 戴维南定理与诺顿定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1925List of Figures1习题2.1.1图 .32习题2.1.2图 .43习题2.1.3图 .44习题2.1.5图 .65习题2.1.7图 .76习题2.1.8图 .

20、77习题2.3.1图 .88习题2.3.2图 .99习题2.3.4图 .910习题2.4.1图 .1011习题2.4.2图 .1112习题2.5.1图 .1313习题2.5.2图 .1314习题2.5.3图 .1415习题2.6.1图 .1516习题2.6.2图 .1617习题2.6.3图 .1718习题2.6.4图 .1819习题2.6.4图 .1820习题2.7.1图 .1921习题2.7.2图 .2022习题2.7.5图 .2023习题2.7.7图 .2124习题2.7.8图 .2225习题2.7.9图 .2326习题2.7.10图.2327习题2.7.11图.242 电路的分析方法2.

21、1 电阻串并联接的等效变换2.1.1在 图1所 示 的 电 路 中 ，E = 6V ，R1 = 6，R2 = 3，R3 = 4，R4 =3，R5 = 1，试求I3 和I4。解图 1: 习题2.1.1图本 题 通 过 电 阻 的 串 联 和 并 联 可 化 为 单 回 路 电 路 计 算 。R1 和R4并 联 而 后 与R3 串联，得出的等效电阻R1,3,4 和R2并联，最后与电源及R5组成单回路电路， 于是得出电源中电流E I =R2 (R3 +R1R4 )R5 + R1 + R4 R1R4R2 + (R3 +R16)+ R4=3(4 + 6 3 )1 +6 + 36 3= 2A3 + (4

22、+)6 + 3而后应用分流公式得出I3和I4I3 =R2R1 R4 I =36 32 2A = 3 ARR2 + R3 +1+ R43 + 4 +6 + 3R1 624RI4 = 1+ R4I3 = 6 + 3 3 A = 9 AI4的实际方向与图中的参考方向相反。2.1.2有 一 无 源 二 端 电 阻 网 络图2（a）， 通 过 实 验 测 得 ： 当U = 10V 时 ，I =2A；并已知该电阻网络由四个3的电阻构成，试问这四个电阻是如何连接的？解图 2: 习题2.1.2图 按题意，总电阻为UR =I10 = 52四个3电阻的连接方法如图2（b）所示。2.1.3在图3中，R1 = R2

23、= R3 = R4 = 300，R5 = 600，试求开关S断开和闭和 时a和b之间的等效电阻。解图 3: 习题2.1.3图 当开关S断开时，R1与R3串联后与R5 并联，R2与R4 串联后也与R5并联，故有Rab = R5/(R1 + R3)/(R2 + R4 )1=16001+300 + 3001300 + 300= 200 当S闭合时，则有Rab = (R1/R2) + (R3/R4 )/R51=15R +R1 R2R1 + R2=1+1R3 R4+R3 + R411600300 300 + 300 300= 200 300 + 300300 + 3002.1.5图4(a)所示是一衰减电

24、路，共有四挡。当输入电压U1 = 16V 时，试计算各 挡输出电压U2 。解a挡：U2a = U1 = 16Vb挡： 由末级看，先求等效电阻R 0 见图4(d)和(c)R 0 = (45 + 5) 5.5 = 275 = 5 同样可得R 0 0 = 5 。 于是由图4(b)可求U2b ，即(45 + 5) + 5.5U11655.5U2b = 45 + 5 5 = 50 5V = 1.6Vc挡：由图4(c)可求U2c，即U= 5 =U2b2c 45 + 5d挡：由图4(d)可求U2d ，即1.650 5V = 0.16VU= 5 =U2c2d 45 + 50.1650 5V = 0.016V图

25、 4: 习题2.1.5图2.1.6下图所示电路是由电位器组成的分压电路，电位器的电阻RP = 270 ，两 边 的 串 联 电 阻R1 = 350 ，R2 = 550 。 设 输 入 电 压U1 = 12V ， 试 求 输 出 电 压U2的变化范围。解当箭头位于RP 最下端时，U2 取最小值R2U2min=R1 + R2U1+ RP550=350 + 550 + 270 12= 5.64V当箭头位于RP 最上端时，U2 取最大值R2 + RPU2max=R1 + R2U1+ RP550 + 270=350 + 550 + 270 12= 8.41V由此可得U2 的变化范围是：5.64 8.41

26、V 。2.1.7试用两个6V 的直流电源、两个1k的电阻和一个10k的电位器连接成调压范 围为5V +5V 的调压电路。解图 5: 习题2.1.7图所联调压电路如图5所示。I = 6 (6)(1 + 10 + 1) 103= 1 103 A = 1mA当滑动触头移在a点U = (10 + 1) 103 1 103 6V = 5V当滑动触头移在b点U = (1 103 1 103 6)V = 5V2.1.8在图6所示的电路中，RP 1和RP 2是同轴电位器，试问当活动触点 a，b 移到最 左端、最右端和中间位置时，输出电压Uab 各为多少伏？解图 6: 习题2.1.8图同轴电位器的两个电位器RP

27、 1 和RP 2的活动触点固定在同一转轴上，转动转 轴时两个活动触点同时左移或右移。当活动触点a，b在最左端时，a点接电源 正极，b点接负极，故Uab = E = +6V ；当活动触点在最右端时，a点接电源负 极，b点接正极，故Uab = E = 6V ；当两个活动触点在中间位置时，a，b两 点电位相等，故Uab = 0。2.3 电源的两种模型及其等效变换2.3.1在图7中，求各理想电流源的端电压、功率及各电阻上消耗的功率。解图 7: 习题2.3.1图 设流过电阻R1的电流为I3I3 = I2 I1 = (2 1)A = 1A(1) 理想电流源1U1= R1I3 = 20 1V = 20VP1 = U1I1 = 20 1W = 20W (取用)因为电流从“+”端流入，故为负载。(2) 理想电流源2U2= R1 I3 + R2I2 = (20 1 + 10 2)V = 40V P2 = U2I2 = 40 2W = 80W (发出)因为电流从“+”端流出，故为电源。(3) 电阻R13PR1 = R1I 2 = 20 12W = 20W(4