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1、靠射术之电工技术课图1一2第1章 电路的基本概念和基本定律1 1试求图11所示电路的电压Uab和UbaoRb-U= 10V。必=?。乩=?U 心=?Uba =?(b)图1一1解(a)电压U的参考方向如图所示，已知U=10V,故有Uab=U=10VUba=-Uab=-U=-10V(b)直流电压源的电压参考方向如图所示，故有Uab=5VUba=-Uab=-5V1-2根据图12所示的参考方向和电压、电流的数值确定各元件电流和电压 的实际方向，并计算各元件的功率，说明元件是吸收功率还是发出功率。i=8ntdf A+ u=5sInw0,说明电阻元件吸收功率。(b)因为电流、电压随时间t按照正弦规律变化，
2、所以当电流i0、电压u0 时，它们的实际方向与参考方向一致；当电流k。、电压uvO时，它们的实际方 向与参考方向相反。电阻元件的功率为p=ui=5sin( co t)X sin( w t)=5sin2( w t)W电阻元件的电压与电流取关联参考方向，计算结果p0,说明电阻元件吸收功率。因为电流为一2mA,所以电流的实际方向与参考方向相反；电压为+5V, 所以电压的实际方向与参考方向相同。直流电压源的功率为P=UI=5X(2X 10 3)=-10X 10 3=-10mW直流电压源的电压与电流取关联参考方向，计算结果PvO,说明直流电压源发出 功率。(d)因为电流为+2A,电压为+6V,所以电流、
3、电压的实际方向与参考方向 相同。直流电流源的功率为P=UI=6X2=12W直流电流源的电压与电流取非关联参考方向，计算结果P0,说明直流电流源发 出功率。1-3在图13所示电路中，试求：(1)若元件A吸收10W功率，求其电压Ua；(2)若元件B吸收一 10W功率，求其电流Ib；(3)若元件C发出10VV功率，求其电流Ic；(4)若元件D发出10mW功率，求其电流Id。(a)(b)(d)图1一3解(1)元件A的电流与电压取关联参考方向，其吸收功率为Pa=UaX4=10W故其电压UA为Ua=10/4=2.5V(2)元件B的电流与电压取关联参考方向，其吸收功率为Pb=10XIb=-10W故其电流Ib
4、为Ib=-10/10=-1A电流IBV0,说明其实际方向与参考方向相反。(3)元件C的电流与电压取关联参考方向，其发出功率为Pc=6XIc=-10W故其电流1c为Ic=-10/6 1.67A电流k、vO,说明其实际方向与参考方向相反。(4)元件D的电流与电压取非关联参考方向，其发出功率为Pd=10XId=10Mw故其电流Id为Ii)=(10X 10-3)/10=10-3=lMa1-4在图14所示电路中，串联电阻Ri、R2、R3和R4的电压、电流额定值 分别是6.3V、0.3A, Rs的电压、电流额定值分别是6.3V、0.45Ao为使上述各 电阻元件均处于其额定工作状态，应当选配多大的电阻R、和
5、Ry?Ri Ri &HZZHZZHZZHZZHZZhRx解 为使电阻元件Ri、R2、R3、R4和Rs均处于其额定工作状态，电阻Rx 的电压应为串联电阻Ri、Ri、R3和R4的端电压，即U、=6.3V,电阻Rx的电流 应为Ix=0.45 - 0.3=0.15 A (KCL)故Rx=Uxnx=6.3/0.15=42 Q电阻Ry的电流应为Iy=0.45A,由KVL,得Uy+6.3+6.3=110Uy=1106.36.3=97.4 VRy=Uy/Iy=97.4/0.45=216.44 Q1-5图1-5是某电路的一部分，试分别计算下述两种情况的电压Uab、Ube、Uac 和 Uaeo(1)在图示电流参考
6、方向I = 1A；(2)在图示电流参考方向I = -2A。. + 凹一 。abcde图1一5解(1)在图示电流I参考方向，I=1A,有Uab=10I=10Xl=10VUbc=5V由KVL,得Uac=Uab + Ubc=10 + 5=15V又Ucd=10I=10Xl=10VUde=-3V由KVL,得Uae=Uac+Ucd + Ude=15+10+ (-3) =22V(2)在图示电流I参考方向，I=-2A,有Uab=10I=10 X (2)=-20VUbc=5V由KVL,得Uac=Uab+Ubc=(-20)+5=-15V又Ucd=10I=10 X (2)=-20VUde=-3V由KVL,得Uae=
7、Uac + Ucd + Ude=( -15)+ (20) + (3) = -38V 1-6 在图 16 所示电路中，已知 Ui = 10V, Usi=4V, Us2=2V, Ri=4Q, R2=2O, R3=5。试计算端子1、2开路时流过电阻R2的电流12和电压U2。2解 端子1、2开路时流过电阻R3和电压源Us2的电流为零，因此流过电阻 R2、Ri和Usi的电流均为12。由KVL,得R2l2+Rll2+Usi=Ul(R2+Ri)l2=UiUsil2=(UiUsi)/(R2+Ri)=(104)/(2+4)=lAU2= R2l2=2Xl=2V1-7在图17所示电路中，四个电路元件的电压和回路电流
8、的参考方向如图 所示。设电压 U1 = 1OOV, U2=-40V, U3=60V, U4=-80V,电流 I=-10A。试标出各元件电压的实际极性(正极性，负极性O)及回路电流I的实际 方向；(2)判别哪些元件是电源，哪些元件是负载；(3)计算各元件的功率，并验 证电路的功率平衡。图1一7解(1)根据图示电流、电压的参考方向和它们的代数值，各元件电压的实 际极性和回路电流的实际方向如图18所示。图1一8(2)元件1和2的电压与电流实际方向相反，因此它们是电源；元件3和4 的电压与电流实际方向相同，因此它们是负载。(3)各元件的功率为P1=U1I=1000WP2=U2l=(-40) X(-10
9、)=400WP3=U3l=60 X(10)=600VVP4=U4l=(-80) X (- 10)=800W电路发出的功率为P 发出=1000+400= 1400W电路吸收的功率为P tt=600+800=1400VV上述计算结果表明，电路的功率平衡。1-8在图l-9(a)所示电路中，已知h=0.2A, h=03A, I6=l A。试求电流 13、14和Ko(a)(b)图1一9解 应用KCL对图1一9他)电路中各结点列写电流方程，得 l3=Ii+l2=0.2+0.3=0.5A 14=1612= 10.3=0.7A l5=l3+l4=0.5+0.7=L2A验证：作一闭合面如图19(b)所示，对该闭
10、合面有 15=11+16=0.2+ 1=1.2A通过该闭合面的电流符合KCL,故上述计算正确。第二章电阻电路的分析2-1电路如图2-1所示，设电路中每个电阻均为9。试将电路分别变换为Y 形电路和形电路。解 将ADE、DBF、EFC组成的形电路等效变换成Y形电路，如图2-l(a) 所示，其中每个电阻为Ry=1/3Ra=3Q然后将图21所示电路再进行等效变换，其变换过程如图2l(b)和所示。由图2l(c)即可得到原电路的Y形电路和形电路，分别如图2l(d)和 所示。3m6Qf2-2 在图 2-2 中，己知电压源 t/s=27V,电阻 Ri=R2=6Q,A=R4=R5=2C, R6=R7 = 6Q0
11、试求支路电流/1、/2和4图23图22“解 由电路可知，及、&, &、均和舄组成电桥电路，且&二&4& , 故它是平衡电桥，因此可将原电路等效变换为图22(a)所示电路。由欧姆定律, 得727274 = 7一弓=3.37 5A-6 +丝86 4 3由分流公式得L =Zi = A , L =7, = - A2 6 + 3 1 83 6 + 3 L 4 t2-3试用电源等效变换法将图23所示的各电路化简。1Q虱。11./、小解将原电路逐步等效变换,a L(hL, /0 1.Y io之)心1. 小图23最终化简成为最简电路。化简过程如图所示。6 |名()a K 1_四 9_q %、卜 _图 2-3
12、(b)图 2-3 (d)2-4电路如图24所示，试用电源等效变换法求电流/。图24解 首先利用电源的等效变换求出1。电阻以左部分的最简等效电路，逐步 等效化简过程如图所示。图 2-4(a)*-在最简的等效电路中，由欧姆定律得51=20所以 I=5A2-5 如图25所示，已知电压源Usi = 140V, Us2=90V,电阻Ri=20。，Ri =5。，R3=60。试用支路电流法求各支路电流/1、，2和13。哦)/23团 QC：解 根据给定的电路可列得1个独立的KCL方程和2个独立的KVL方程十4 = 0用mu。用4一已2+冬4=01 +，3=。代入数据 并整理得：2O/l+5/2=-5O解得:5
13、/2+60/=9037 Ar 3 A 725 AA , I)= A, I= A 16-4162-6 如图26所示，已知电压源 为=80V, Us2=30V, Ua=220V,电阻Ki=20。，&=5。，R3=10Q, R4=4O。试计算开关S断开和闭合时各支路电流。解(D当s断开时，电路如图26(a)。根据电路图可列得1个独立的KCL方程和2个独立的KVL方程，回路方向取照时针方向.12&可得支路电流方程点(O/S3/j +12 +14 =0-RL + R+U、2-U0 二。-R2I2+R4I4-Us2=O图 2-6/, = -3A代入数据整理，解得J，2=-2A A= 5A(2) S闭合，电路如图26(b)。选参考结点，得1个结点电压。24-1列结点电压方程代入数值+雪，+n%=%叫-翌120 5 10 4）加 20 510解得 U“i= -20V由结点电压和支路电压的关系可求得支路电流吐工一 20-80 =
