电工电子技术课后习题答案docx.docx
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电工电子技术课后习题答案docx
第一章
在图1-18中,五个元件代表电源或负载。
电压和电流的参考方向如图所标,现通过实验测得I1=-4AI2=6AI3=10AU1=140VU2=-90VU3=60VU4=-80VU5=30V,
(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、哪些元件是负载
(3)计算各元件的功率,电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡
_
+
_
+
+
_
_
+
4
5
4
5
+
+
_
+
+
+
U1
U1
1
I1I3
3U3
I22U2
1
I1I3
3U3
I22U2
_
_
+
_
_
_
题1
图
题1.1改画图
-18
解:
(1)将原电路图根据实测的电压、电流值重新标出各电流的实际方向和电压的实际极性如改画图所示:
(2)根据电源和负载的定义及电路图可知:
元件3、4、5是电源,元件1、2是负载。
(3)电源发出的功率
PsU3I3U4I4U5I5
60108043061100W
负载消耗的功率
PRU1I1U2I2
14049061100W
PsPR,电路的功率守恒。
1.2
在图1-19中,已知
I
1=-3mA,I2=1mA。
试确定电路元件
3中的电流
I3和其
二端电压
U3,并说明它是电源还是负载,并验证整个电路的功率是否平衡。
解对A点写KCL
有:
I3
I1
I2
31
2mA
对第一个回路写KVL有:
10I1U330
10k
A
20k
I1
I3
I2
+
+
+
80V
U1
30V
U3
U2
3
_
_
_
题1.2图
即:
U33010I13010(3)60V
根据计算结果可知,元件3是电源。
这样,80V的电源的元件3是电路中的电源,其余元件为负载。
电源提供的功率:
Ps
U2I2
U3I3
801
60
2200W
负载消耗的功率:
P
U1I1
10I12
20I22
303
1032
2012
200W
这说明电路的功率平衡。
1.3
一只110V8W的指示灯,现要接在380V的电源上,问要串联多大阻值的电阻该
电阻应选用多大功率的电阻
解
根据题意,电阻上的电压为270V,则此时电路中的电流也就是灯泡中的电流,
即:
P
8
0.07A
i
110
U
电阻消耗的功率为:
PR2700.07
20W
电阻的阻值为:
UR
270
3.7k
R
0.07
i
1.4如图1-20所示,试求电路中每个元件的功率,并分析电路的功率是否守衡,说
明哪个电源发出功率,哪个电源吸收功率。
解
2Ω
+
+
U
0.5A
1V
_
_
(a)
图1-20
(a)设电流源二端的电压为U
根据KVL有:
20.51U
PR20.520.5W
PI20.51W
PU10.50.5W
(b)设各支路电流如图,
i1
A
i2
2Ω
i3
+
1Ω
+
_2V
1V
_
(b)
U2V
消耗
发出
消耗
i3
UA
1A
i1
2
UA
0.5A
i2i3i10.5A
1
2
PR1
R1i12
2
0.52
0.5W
消耗
P
R
i2
1
2
W
消耗
R2
2
3
1
1
PU1
U1i1
2
0.5
1W
发出
PU2
U2i2
1
0.5
0.5W
发出
1.5有二只电阻,其额定值分别为40Ω,10W和200Ω,40W,试问它们允许通过的电流是多少如将二者串联起来,其两端最高允许电压加多大
解
电阻R1
能承受的最大电流为:
i1
P1
10
R1
0.5A
40
电阻R2
能承受的最大电流为:
i2
P2
40
0.45A
R2
200
将2个电阻串联后,能通过的电流只能是小的值,因而
2个电阻串联后能承受的
最大电压为:
Umax(R1R2)imin(40200)
0.45
108V
1.6求图1-21所示电路中的电流i1和i2。
解
3A
2AR1
i1i2
R2
A
-10A
R34A
6A
图1-21
将R1、R2、R3及相联的三个结点看成一个广义结点,根据
KCL有:
i2
6
3
4
1A
对A点,根据KCL有
i1
2
(
10)
(1)
13A
1.7在图1-22所示电路中,已知U1=10V,U2=4V,U3=2V,R1=4Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,1、2两点处于开路状态,试计算开路电压U4。
解设闭合回路中电流i的参考方向如图,则有:
i
R2
+
U3
_
+
U1
_+
R1
+U4
U2
_R3_
图1-22
U1
U2
10
4
i
R2
4
1A
R1
2
对右侧开口回路,根据KVL有:
U3
U4
U2R1i
0
U4
U2
R1iU3
44126V
1.8试用KCL和KVL求图1-23所示电路中的电压u。
i
A
i1
22Ω
8A
i3
+
1Ω
+
+
+
u
50Ω
10V
88Ω
3Ω
u
i2
2Ω2V
_
_
_
_
(a)(b)
图1-23
解
(a)对右侧回路,设电流参考方向如图,根据
KVL有:
22i
88i
10
0
i
10
22
1
A
88
11
u88i88
1
8V
11
(b)设各支路参考电流方向如图,有:
u
2
i2
u2
u
i1
2
i3
1
3
对A点写KCL有:
i1
i2
i3
8
u
2
u
2
u
即
1
2
8
3
解得:
u
6V
1.9在图1-24电路中,已知U=3V,试求电阻R。
解设各支路电流参考方向如图,根据题意,U3V,因此对AB支路由欧姆定律
有:
i1
103
7mA
4000
4
A
i2
4kΩi1
I
+
1mA
2kΩ
+
RU
10V
_
2kΩ
_
i3B
图1-24
对结点A写KCL方程有:
1i1i2I0即i2
11
I
4
10
U
10
3
7
mA
其中
i1
4
4
4
对电路的中间回路写KVL方程有:
2i2
2i3
U
0
将i1
7
11
i1I
,U
3代入上式有:
,i2
I,i3
4
4
2(11
I)2(i1
I)30
4
解得:
I
1.5mA
于是有:
R
U
3V
2k
I
1.5mA
1.10在图1-25电路中,问R为何值时I1=I2R又为何值时,I1、I2中一个电流为零
并指出哪一个电流为零。
解
i2
I
i1
+
1Ω
2Ω
+
+
U
R
6V
10V
_
_
_
图1-25
对结点写KCL方程有:
i1
i
2
I
U
i1
6
U
10U
根据欧姆定律有:
I
1
i2
R
2
将此式代入上式有:
6
10
U
U
U
2
R
整理得:
3
1)
1
(
U
2
R
(1)根据题意:
i1
i2
有
6
U
10
U
得
U
2V
2
于是
i1
6U
4A
i2
i1
4A
I
i1
i2
8A
R
U
2
0.25
I
8
(2)根据题意:
先设
i1
0,则有
U
6V,i2
10
6
2A,I
i22A
2
R
U
6
3
I
2
再设i2
0,则有
U
10V,i1
6
U
6
10
4V,按现在这种情况,10V
的电压源因电流等于零,因而不能发出功率,而对于6V的电压源,按现在电流的流向而
成为负载,不合题意,因此,只能是i10。
1.11电路如图1-26所示。
(a)求图(a)中的电阻R;
(b)求图(b)中A点的电位UA。
+10V_
R
1
6V
_
+
2A
2
1
-8V
+
+3V
_A
2
_6V
4
(a)(b)
图1-26
解:
(a)首先-8V点与零电位参考点间补上8V的电压源,则2Ω上的电流为2A,两结点间电压为4V,1Ω电阻上的电流为4A,方向从左往右,根据KCL,R上的电流为2A,方向从右往左,电压为6V,左低右高,所以R=3Ω。
(b)4Ω这条支路没有电流,1Ω和2Ω电阻上的电流均为1A,方向逆时针方向,故,A点电位VA=6V-2V-3V=1V。
求电路图中A点的电位。
+50V
10
A
520
-50V
图1-27
解:
对A点写KCL定律
50VAVA50VA
10520
解得,VA=
第四章
如图
4-24
所示的电路在换路前已处于稳态,在
t
0时合上开关
S,试求初始值
i
(0+)
和稳态值i()。
(a)(b)
图4-24习题的图
解(a)iL(0)
iL(0)
3A
i(0)
3
6
2
1.5A,
i()
3A
2
2//2
22
(b)t0
uC(0)
uC(0)
6V
i(0)
0A,
i()
6
1.5A
2
2
在图4-25所示电路中,已知I=10mA,R=3kΩ,R=3kΩ,R=6kΩ,C=2μF,电
1
2
3
路处于稳定状态,在t
0时开关S合上,试求初始值uC
(0+),iC(0+)。
R2
a
iC
S
R1
2Ω
C1
+
L1
1H
R1
R3
R2
10V
I
U
+
S
_
8Ω
uC
C
L2
_
C2
2μF
图4-25
解t0
uC(0)uC(0)R3I6103
10103
60V
对a点写结点电压方程有
(1
1
1)ua(0
uC(0)
)
R1
R2
R3
R1
将有关数据代入有
60/3
24V
ua(0)
1
1
1
3
3
6
iR2(0
ua(0
)
24
8
mA
)
3
103
R2
iR3(0
ua(0
)
24
4
mA
)
6
103
R3
iC(0)
(iR2
iR3)
(84)
12mA
图4-26所示电路已处于稳定状态,在t=0时开关S闭合,试求初始值
uR(0+)、iC(0+)、uL(0+)。
a
+
uR
_
S
4Ω
iL
iC
+
+
1A
uC
0.1F
uL
_
2Ω_
uC(0+)、iL(0+)、
S
i
4Ω
i1
2Ω
+
1Ω
+
_6V
2Ω
u
_
图4-26
解
t0
uR(0
)41
4V
uC(0)uR(0)4V
iC(0)0
uL(0)0V
iL(0)1A
t0
uC(0)uC(0)4V
iL(0)iL(0)1A
uR(0
)RiL(0)414V
uR(0
)uL(0)uC(0)0V
uL(0)0
对结点a写KCL方程有
uC(0
)
iC(0)2A
1
iC(0)iL(0)0
2
如图4-27所示电路,在t=0时开关S由位置1合向位置2,试求零输入响应uC(t)。
1S2Ω
2
+
1A5Ω3Ω
0.1F
_uC
图4-27
解
uC(0)515V
开关合向位置1后有
RC(32)0.10.5s
零输入响应为
t
uC(t)uC(0)e5e2tV
在图4-28所示电路中,设电容的初始电压为零,在t=0时开关S闭合,试求此后的
uC(t)、iC(t)。
S10kΩ5kΩ
+
+
10kΩ
uC
20V
_
_
iC
图4-28
解已知uC(0)0,开关在t0时合上,电路的响应是零状态响应,首先
利用戴维南定理对电路进行化简
uOC
20
1010V
10
10
Req
10
10
10
k
5
10
10
ReqC10
103
10
106
0.1s
uC(t)
10(1
e10t)
V
iC(t)
CduC(t)
e10t
mA
dt
如图4-29所示电路,开关S在位置a时电路处于稳定状态,在t=0时开关S合向位
置b,试求此后的uC(t)、i(t)。
aS
b
i(t)
1Ω
5
Ω
+
0.1F
5Ω
uC
_
+
+
12V
_
_5V
图4--29
解此时电路的响应是全响应
12
uC(0)
510V
1
5
开关由位置a合向位置b后,零输入响应为
t
uC(t)10e
5
5
RC
0.10.25s
55
零状态响应为
uOC
5
5
2.5
V
5
5
t
uC(t)
2.5(1e
)
全响应为
uC(t)
uC(t)
uC(t)
10
e4t
2.5(1e4t)
2.5
7.5e4t
V
i(t)
5uC(t)
2.5
7.5e4t
0.51.5e
4t
A
5
5
图4-30所示电路在开关S打开前处于稳定状态,在t=0时打开开关S,求iC(t)和t=2ms
时电容储存的能量。
1kΩ
1kΩ
S
+
_
12V
iC
20μF
1kΩ
图4--30
uC(0)
12
6
V
解
1
1
1
t
零输入响应
uC(t)
6e
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