《电工与电子技术基础》第1章直流电路习题解答重庆科技学院免.docx
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《电工与电子技术基础》第1章直流电路习题解答重庆科技学院免
第1章直流电路及其分析方法习题解答
习题
1.1题1.1图所示电路由4个元件组成,电压电流的参考方向如图中所示。
已知U1=–5V,U2=15V,I1=2A,I2=3A,I3=–1A。
试计算各元件的电功率,并说明哪些元件是电源?
哪些元
件是负载?
题1.1图
解:
1元件:
1025(111−=×−==IUP(W是电源。
2元件:
40315222=×==IUP(W是负载。
3元件:
151(15323−=−×==IUP(W是电源。
4元件:
202155(14−=×+−−=−=UIP(W是电源。
1.2求题1.2
图所示各元件的端电压或通过的电流。
题1.2图
解:
(a10101−=×−=−=IRU(V(b15
5−=−==RUI(A(c10101(−=×−==IRU(V
1.3
有一电感元件L=0.1H,通过此电感的电流i随时间变化的波形如题1.3图所示,若电压uL与电流i
的参考方向一致,试画出电压的波形。
题1.3
图
第1章直流电路及其分析方法习题解答
2解:
t=0~4ms时,5.24
10==dtdi25.05.21.0=×==dtdiLuL(Vt=4~6ms时,54610−=−−=dtdi5.05(1.0−=−×==dt
diLuL(V
1.4有一电容元件C=10µF,其端电压u的波形题1.4图所示。
若电流iC与电压u的参考方向一致,试画出流过电容的电流iC的波形。
题1.4图
解:
t=0~2ms时,
31021024×=×=−dtdu02.010*******=×××==−dt
duCiC(mAt=2~4ms时,010203=×=−dtdu0010106=××==−dt
duCiC(mAt=4~6ms时,331021024×=×=−dtdu02.010*******=×××==−dt
duCiC(mAt=6~10ms时,010403=×=−dtdu0010106=××==−dt
duCiC(mAt=10~12ms时,331021024×−=×−=−dtdu02.0102(101036−=×−××==−dt
duCiC(mAt=12~14ms时,010203=×=−dtdu0010106=××==−dtduCiC(mA
第1章直流电路及其分析方法习题解答3
t=14~16ms时,331021024×−=×−=−dtdu02.0102(101036−=×−××==−dt
duCiC(mA
1.5已知电路如题1.5图(a和(b所示,试计算a、b两端的电阻。
解:
(a由图可知,电阻的串并联关系可等效为下图所示:
则710//10210//]612//6[(2=+=++=abR(Ω
(b由图可知,电阻的串并联关系可等效为下图所示:
则4.54.236//46//6=+=+=abR(Ω
1.6在题1.6图中,R1=R2=R3=R4=300Ω,R5=600Ω,试求开关S断开和闭合时a、b之间的等效电阻。
题1.5图题1.6图
解:
S断开时的电阻联接如图所示。
则200600//600//600//(//(31425==++=RRRRRRab(Ω
第1章直流电路及其分析方法习题解答4
S闭合时的电阻联接如图所示。
则200150150//(600]//////[34125=+=+=RRRRRRab(Ω
1.7题1.7图所示的电路是一衰减电路,共有四挡。
当输入电压U1=16V时,试计算各档输出电压U2。
解:
a档:
U2a=U1=16V
b档:
由末级看,先求等效电阻R‘
[如图(c和(b]55
.552755.555.4(5.5545(==++×+=′R(Ω同理可得=′′R5(Ω
于是由图(a可求U2b,即
6.1550
16554512=×=×+=
UUb(Vc档:
由图(b可求U2c,即
第1章直流电路及其分析方法习题解答5
16.0550
6.1554522=×=×+=
bcUU(Vd档:
由图(c可求U2d,即016.055016.055
4522=×=×+=cdUU(V1.8题1.8图所示的电路是由电位器组成的分压电路,电位器的电阻Rp=270Ω,两边的串联电阻R1=350Ω,R2=550Ω。
设输入电压U1=12V,试求输出电压U2
的变化范围。
题1.7图题1.8图解:
三个电阻中的电流为
01.0550
27035012=++=I(A当滑动触点移到下方时64.512550
2703505502=×++=U(V当滑动触点移到下方时41.8125502703502705502=×+++=
U(V因此,输出电压U2的变化范围是5.64V-8.41V。
1.9题1.9图所示电路是电源有载工作的电路。
电源的电动势E=220V,内阻Ro=0.2Ω;负载电阻R1=10Ω,R2=6.67Ω;线路电阻RL=0.1Ω。
试求负载电阻R2并联前后:
(1电路中的电流I;(2电源端电压U1和负载端电压U2;(3负载功率P。
解:
[1]负载电阻R2并联前
负载电阻为:
110RR==(Ω
(1电路中的电流为:
022021.1520.220.110
LEIRRR=
==+++×+(A(2电源端电压:
1022021.150.2215.77UEIR=−=−×=(V负载端电压:
221.1510211.5UIR==×=(V
(3负载功率为
2221.15104622.5PIR==×=(W
第1章直流电路及其分析方法习题解答
6[2]负载电阻R2并联后负载电阻为:
467
.61067.6102121=+×=+=
RRRRR(Ω(1电路中的电流为:
02205020.220.14
LEIRRR===+++×+(A(2电源端电压:
10220500.2210UEIR=−=−×=(V
负载端电压:
2504200UIR==×=(V(3负载功率为
2250410PIR==×=(KW
1.10题1.10图所示电路中,已知I1=0.01A,I2=0.3A,I5=9.61A,试求电流I3、I4、I6。
解:
由KCL:
321III=+543III=+2
46III+=所以:
31.03.001.0213=+=+=III(A
3.931.061.9354=−=−=III(A6
.93
.03.9246=+=+=III(A
题1.9图题1.10图
1.11根据基尔霍夫定律求题1.11图所示电路中的电流I1和I2。
解:
由KCL得:
8531
=+=I(A6822−=−=I(A
题1.11图题1.12图
1.12根据基尔霍夫定律求题1.12图所示电路中的电压U1、U2和U3。
解:
由KVL得:
74251−=−+−=U(V
3252−=+−=U(V
9254103−=+−+−=U(V
1.13已知电路如图1.27所示,其中U1=15V,U2=65V,R1=5Ω,R2=R3=10Ω。
试用支路电流法,求R1、R2和R3三个电阻上的电压。
解:
应用KCL和KVL列方程如下
第1章直流电路及其分析方法习题解答7
123
III+=11331
+=IRIRE22332
+=IRIRE代入已知数据得
1230
+−=III1363690
+=II23123660
+=II解方程可得
I1=3(A,I2=–1(A,I3=2(A。
186311=×==IRUR(V
12121222−=×−==RIUR(V
72362333=×==RIUR(V
1.14试用支路电流法,求题1.14图所示电路中的电流I1、I2、I3、I4和I5(只列方程,不求解。
解:
由KCL列两个方程
351III=+5
42III=+由KVL列三个方程(绕行方向分别按顺时针、逆时针、逆时针
13311URIRI=+24422URIRI=+0
554433=+−RIRIRI1.15试用支路电流法,求图1.45(a电路中的电流I3。
解:
由KCL和KVL得:
3
21III=+2461213=+II由于52=IA
所以33=I(A21−=I(A1.16在题1.16图所示的电路中,求各理想电流源的端电压、功率及各电阻上消耗的功率。
题1.14图题1.16图
解:
112123=−=−=III(A20201331=×==RIU(V
4010220122132=×+×=+=RIRIU(V
第1章直流电路及其分析方法习题解答
820201111=×==UIP(W
(消耗80402222=×==UIP(W(产生2020121231=×==RIPR(W(消耗4010222222=×==RIPR(W
(消耗1.17求题1.17图所示电路中的电压U、电流I。
题1.17图
解:
(a10=U(V
5210===
RUI(A(b5=I(A50105=×==IRU(V1.18试用电压源与电流源等效变换的方法,求题1.18图所示电路中的电流I3。
解:
将电流源转换成电压源,如图所示。
所以
2.15.023=+=I(A6.02.12
1213=×==II(A
题1.18图
题1.19图1.19试用电压源与电流源等效变换的方法,求题1.19图所示电路中的电流I。
解:
化简步骤如下。
第1章直流电路及其分析方法习题解答9
由分流公式可得:
I=5×86.213434=+(A
1.20运用电压源与电流源等效变换的方法,化简题1.20图所示的各电路。
题1.20图解:
化简步骤和结果如下。
第1章直流电路及其分析方法习题解答
101.21试用电压源与电流源等效变换的方法,求题1.21图所示电路中2Ω电阻中的电流I。
解:
将原图经电压源与电流源等效变换后得下图所示,由图可得
12
2228=++−=I(A
1.22已知电路如题1.22图所示。
试应用叠加原理计算支路电流I和电流源的电压U。
题1.21图题1.22图解:
电压源作用时
61218=+=
′I(A616=×=′U(V电流源作用时26121−=×+−
=′′I(A162(236636=−×−××+=′′U(V所以426=−=′′+′=III(A22166=+=′′+′=UUU(V
1.23电路如题1.23图所示,试应用叠加原理,求电路中的电流I1、I2及R3(36Ω电阻消耗的功率P。
解:
90V电源作用时
第1章直流电路及其分析方法习题解答
11
636
123612690
1=+×+
=
′I(A
5.436
1236
12
=+×′=′II(A
5.136
1212
13
=+×′=′II(A
60V电源作用时
5.336
63661260
2
=+×+
=′′I(A
336
636
2
1=+×′′=′′II(A
5.036
66
23
=+×′′=′′II(A
所以
33611
1=−=′′−′=III(A15.35.4222−=+−=′′+′−=III(A25.0133
3=+=′′+′=III(A36Ω电阻消耗的功率为:
1443622
32
3=×=RI(W1.24
试应用叠加原理计算题1.24图中R3支路的电流I3和电压Uab。
图中电源U=15V,
IS=10A,R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω
。
题1.23图题1.24图
解:
电流源作用时
4103
22
3
=×+=′I(A123433ab
=×=′=′RIU(V电压源作用时
33215
3
=+=′′I(A93333ab
=×=′′=′′RIU(V所以
73433
3=+=′′+′=III(A21912abab
ab=+=′′+′=UUU(V
第1章直流电路及其分析方法习题解答
121.25已知电路如题1.25图所示。
试应用叠加原理计算支路电流I1和I2。
解:
电流源作用时
6106
46
1−=×+−
=′I(mA4106
44
2
−=×+−=′I(mA电压源作用时
16
410
1−=+−
=′′I(mA16410
=+=
′′I(mA所以
716111−=−−=′′+′=III(mA
31422
2−=+−=′′+′=III(A1.26欲使题1.26图所示电路中的电流I=0,US应为多少?
题1.25图题1.26图
解:
如果I=0A,则5Ω电阻中的电流为
2.05
154
=+(A1052.0=×=SU(V
1.27
在题1.27图所示的电路中,R1=5Ω,R2=15Ω,US=100V,I1=5A,I2=2A。
若R2电
阻两端的电压U=30V,求电阻R3。
解:
若R2电阻两端的电压U=30V,则电流
215
30
==
I(A351525(30100(113
=×+++−=+++−=RIIUUUSR(V
5.172
35
33==
=IURR(Ω
第1章直流电路及其分析方法习题解答13
题1.27图
1.28电路如题1.19图所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I。
解:
解:
(1先计算开路电压,并将12A、6Ω电流源化成电压源,如下图。
由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。
由KCL和KVL得:
0321=++III012126321=−=−II8
4124632=−=−II解得:
I1=8/9(A,I2=4/9(A,I3=-4/3(A
3
20
34(24243=
−×−=−=IUOC(V(2再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
26363(
++×=abR∥3
4
2=(Ω
(3由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
第1章直流电路及其分析方法习题解答
1486.2720
13
4320
==+=I(A
1.29电路如题1.21图所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I。
解:
(1先计算开路电压,并将电流源化成电压源,如下图。
3
2
63612=+−=
I(AUOC=-2+12-6×2/3=6(V
(2再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
4116
36
3=+++×=
abR(Ω
(3由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
12
46
=+=
I(A1.30电路如题1.23图所示,如果I3=1A,试应用戴维南定理,求图中的电阻R3。
解:
(1先计算开路电压,如下图。
第1章直流电路及其分析方法习题解答15
3
5
126609021=+−=−=II(A
803
5
6906901=×−=−=IUOC
(V
(2再求等效电阻RAB
将恒压源除去,得电路如图。
4121
612
6=+×=
abR(Ω
(3由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
当I3=1A时,则14
80
3=+R所以
R3=80-4=76(Ω
1.31电路如题1.31图所示,试应用戴维南定理,求图中的1Ω电阻中的电流。
解:
设1Ω电阻中的电流方向如图所示,则根据戴维南定理,可计算开路电压:
3010410=−×=U(V
4=R(Ω61
430=+=I(A
1.32电路如题1.32图所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I。
第1章直流电路及其分析方法习题解答16
题1.31图题1.32图解:
根据戴维南定理,分别计算开路电压和等效电阻。
1012015020−=+−=abU(V
0=abR(Ω所以110
1010−=−=+=abab
RUI(A
1.33试分别画出题1.33图所示电路的戴维南定理等效电路。
题1.33图
解:
第1章直流电路及其分析方法习题解答17
1.34电路如题1.34图所示,已知15Ω电阻的电压降为30V,极性如图中所示。
试计算电路中R的大小和B点的电位。
解:
设各未知电路的电流分别为1I、2I和3I,电流方向如图所示。
第1章直流电路及其分析方法习题解答
18由已知得215
301==I(A725512=+=+=II(A
22372323=−−=−−=II(A
由KVL得:
3570571003052=+×−=+−×−=IUR(V
5.172353===IURR(ΩB点的电位为:
35V
1.35试计算题1.35图中A点的电位:
(1开关S打开;(2开关S闭合。
题1.34图题1.35图
解:
(1当开关S打开时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(a所示。
由KVL得
(3+3.9+20I=12+12
I=0.892(mA
UA=-20I+12=-5.84(V
(2当开关S闭合时,将电位标注的电路复原为一般电路,如图(b所示。
由KVL得
(3.9+20I=12
I=0.502(mA
UA=-20I+12=1.96(V
1.36题1.36图所示各电路在换路前都处于稳态,试求换路后各电路中电流i的初始值(0i+和稳态值(i∞。
第1章直流电路及其分析方法习题解答19
题1.36图
1.37在题1.37图所示的电路中,I=10mA,R1=3kΩ,R2=3kΩ,R3=6kΩ,C=2μF。
在开关S闭合前电路已经处于稳态。
求在t≥0时uC和i1,并作出它们随时间变化的曲线。
第1章直流电路及其分析方法习题解答20
题1.37图
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