电路基础课后习题答案专科教材.docx
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电路基础课后习题答案专科教材
第1章章后习题解析
1.1一只“100Q、100W”的电阻与120V电源相串联,至少要串入多大的电阻R才
能使该电阻正常工作?
电阻R上消耗的功率又为多少?
解:
电阻允许通过的最大电流为
迟妙=1A
R'一.100
1.2图1.27(a)、(b)
电路中,若让
l=0.6A,R=?
图
1.27(c)、(d)电路中,若让
120120
所以应有100R,由此可解得:
R100=20“
11
电阻R上消耗的功率为
P=12X20=20W
U=0.6V,F=?
2A
2A
3Q
(a)
□R
R
(b)
3Q
R
(c)
Q
+
3V+-U
(d)
图1.27习题1.2电路图
解:
(a)图电路中,3Q电阻中通过的电流为
R与3Q电阻相并联,端电压相同且为
所以R=4.2-0.6=7Q
I/=2-0.6=1.4A
U=1.4X3=4.2V
(b)图电路中,3Q电阻中通过的电流为
R与3Q电阻相并联,端电压相同,因此
(c)图电路中,R与3Q电阻相串联,通过的电流相同,因此
I/=3-3=1A
R=3—0.6=5Q
3Q
R=0.6—2=0.3Q
(d)图电路中,3Q电阻两端的电压为U'=3-0.6=2.4V
R与3Q电阻相串联,通过的电流相同且为
所以R=0.6-0.8=0.75Q
I=2.4-3=0.8A
1.3两个额定值分别是“110V,40W“110V,100W的灯泡,能否串联后接到220V的
电源上使用?
如果两只灯泡的额定功率相同时又如何?
“110V,40V”
解:
两个额定电压值相同、额定功率不等的灯泡,其灯丝电阻是不同的,
U21102
R40302.51;“110V,100W灯泡的灯丝电阻为:
P40
灯泡的灯丝电阻为:
尺00
U21102
1211,若串联后接在220V的电源上时,其通过两灯泡的电流相同,且
P100
220
1二五冷0.52A,因此40W灯泡两端实际所加电压为:
U40=0.52302.5=157.3V,显然这个电压超过了灯泡的额定值,而100W灯泡两端实际所
加电压为:
Uoo=0.52X12仁62.92V,其实际电压低于额定值而不能正常工作,因此,这两个功率不相等的灯泡是不能串联后接到
上使用的。
若两只灯泡的额定功率相同时,由于灯丝电阻也相同,联后接在220V电源上使用的。
因此分压相等,是可以串
1.4图1.28所示电路中,已知US=6V,Is=3A,F=4Q。
计算通过理想电压源的电流及理想电流源两端的电压,并根据两个电源功率的计算结果,说明它们是产生功率还是吸收功率。
解:
(a)图电路中,三元件为串联关系,因此通过的电流相同,因此根据KVL定律可列
出电压方程为:
UAb—US+IsR,因此可得恒流源端电压LAb=6—3X4=—6V。
根据这一结果可计算出理想电流源上吸收的功率为:
P=IsX(—g)=3X(—6)=—18W吸收负功率说明理想电
流源实际上是发出功率;理想电压源的电压与通过它的电流为非关联方向,发出的功率为:
P=IsXU=3X6=18W正值说明理想电压源的确是向外供出电能;负载R上消耗的功率为P=
Is2R=32X4=36W两个理想电源发出的功率恰好等于电阻上消耗的功率,分析结果正确。
(b)图电路中,三元件为并联关系,因此端电压相等,根据欧姆定律可得R中通过的
电流为:
I/=Lb-R=6-4=1.5A(由A点流出),对A点列一KCL方程又可得出理想电压源中通过的电流1〃=3—1.5=1.5A(由A点流出)。
根据这一结果可计算出理想电流源上发出的功率为:
P=IsXLfe=3X6=18W理想电压源的电压与通过它的电流为关联方向,吸收的功率为:
P=I〃XUs=1.5X6=9W负载R上消耗的功率为P=I/2R=1.52X4=9W,理想电流源发出的功率恰好等于理想电压源和电阻上消耗的功率,分析结果正确。
1.5电路如图1.29所示,已知U=100V,R=2KQ,R=8KQ,在下列3种情况下,分别求电阻R两端的电压及忠R中通过的电流。
①Rj=8KQ;②閒8(开路):
③R3=0(短路)。
解:
①民3=R2//R=8//8=4KQ,根据分压公式可求得电阻
R两端的电压为
R2
1004
"24
:
66.7V
13=12=UR2-R2=66.78<-8.33mA
2Rj=8时,通过它的电流为零,此时R?
的端电压为
Ur2=Us—=100疋8=80V
R2SR1R228
12-UR2R2=808:
:
'1OmA
3R3=0时,R被短路,其端电压为零,所以
12=0,i3二土=50mA
3R12
1.6电路如图1.30所示,求电流I和电压U。
解:
对右回路列一个KVL方程(选顺时针绕行方向):
U-1+1X3=0可得U=1—1X3=—2V
对A点列一个KCL方程I—1-2—仁0可得
图1.30习题1.6电路
I=1-2+1=1.5A
1.7求图1.31所示各电路的入端电阻Rxbo
解:
(a)图:
Rxb=2+[(3/9+6)//8]〜6.06Q
(b)图:
Rxb=1.2+4+[(3+9)//(2+6)]〜10Q
(C)图:
Fab=0Q
(d)图:
首先对3个三角形连接的电阻进行
R\b=10+[
—
j9Q
—II1—<|
I
3Q
6Q
J
(a)
2Q
Y变换,然后可得
(10+30)//(10+30)
]=30Q
2Q
6Q
b
a
图1.31习题1.7电路
1.8求图1.32所示电路中的电流I和电压
U。
6Q
I
+
12V()
24Q
12Q
1i〃
习题1.8等效电路图
解:
首先把原电路等效为右上图所示,求出
I'=12-24=0.5A1〃=12-12=1A
再回到原电路可求出电流
9+9
I=1X=0.75A
996
(方向向下),
因此
9Q电阻中通过的电流为1—0.75=0.25A
U=0.25X9-0.5X8=6.25V
1.9假设图1.18(a)等效变换方法,求解流过电阻
解:
由(a)图到(b)
12
IS10.6A,
20
电路中,LS1=12V,
R的电流I。
图可得
Is「知侮,
US2=24V,FU1=Ru2=20Q,R=50Q,利用电源的
由(b)图到(c)图可得
Is=IS1IS2=0.61.2=1.8A,R]=RI2〃R^=20//20=10"
对图(C)应用分流公式可得
10
I=1.80.3A
10+50
R
IS2
R11
(b)
Rl2
图1.18电路图与等效电路图
1.10常用的分压电路如图1.33所示,试求:
①当开关S打开,负载R未接入电路时,分压器的输出电压Ub;②开关S闭合,接入R=150Q时,分压器的输出电压Ub;③开关S
闭合,接入R=15KQ,此时分压器输出的电压U0又为多少?
并由计算结果得出一个结论。
解:
①S打开,负载R未接入电路时
Ub=200/2=100V;
②S闭合,接入FL=150Q时
Uo
=200
150//150
150//150150
:
66.7V;
③开关S闭合,接入R-=15KQ时
Uo
=200150//15000
150//15000150
■99.5V
显然,负载电阻两端电压的多少取决于负载电阻的阻值,其值越大,分得的电压越多。
1.11用电压源和电流源的“等效”方法求出图1.34所示电路中的开路电压Ub。
US2-Uab
40汁1.6A
图1.35习题1.12电路
解:
利用电压源和电流源的“等效”互换,将原电路等效为右下图所示电路:
由等效电路可得:
Ue=8—4—6=—2V
1.12电路如图1.35所示,已知其中电流|1=—1A,g=20V,US2=40V,电阻R=4Q,Ra=10
Q,求电阻Rs等于多少欧。
解:
并联支路的端电压
LAefUs1—11R1=20—(—1)X4=24V
US2支路的电流假设方向向上,贝U
对结点A列KCL方程可求出R支路电流(假设参考方向向下)为
13=I1+I2=(—1)+1.6=0.6A
由此可得
R3=U\b+I3=24十0.6=40Q
1.13接1.12题。
若使R中电流为零,贝U
US2应取多大?
若让丨1=0时,US1又应等于多大?
解:
若使R中电流为零,则US2应等于Ub;若让丨1=0时,US1也应等于Ub。
2KQA4KQ
—12V,I!
f[b-
/s
26KQ
+12V
图1.36习题1.14电路
1.14分别计算S打开与闭合时图1.36电路中A、B两点的电位。
解:
①S打开时:
水0.99I
=12_12一12)26一_7.5v
B2426
12—(—12),…
VA一7.54=-10.5V
2+4+26
*Ri
100Q
Oi
25Q
4I
10KQ
图1.37习题1.15电路
100KQ
②S闭合时:
\A=0V,VB=1241.6V
26+4
1.15求图1.37所示电路的入端电阻Ro
解:
首先求出原电路的等效电路如右下图所示:
可得
RJ251®”
l
100Q
有一台40W的扩音机,其输出电阻为
10W氐音扬声器2只,16Q、20W场声器1
只,问应把它们如何连接在电路中才能满足“匹配”的要求?
能否象电灯那样全部并联?
解:
将2只8Q、10W低音扬声器串联以后与1只16Q、20W扬声器并联,这样可得到相当于1只8Q、40W扬声器的作用,然后与8Q、40W扩音机连接在一起可满足“匹配”的要求。
如果象电灯那样全部并联时,只能起到
“匹配”的要求。
1.16
8Qo
现有8Q、
3.2Q、40W扬声器的作用,就无法满足
1.17某一晶体管收音机电路,已知电源电压为压)分别为19V、11V7.5V和6V,各段负载所需电流如图1.38所示,求各段电阻的数值。
24V,现用分压器获得各段电压(对地电
解:
R1
畫〜5“
1.18
R2
R4
Rs
化简图
19T1
10-6
10mA
24VR1
19V
一11V
\1L
R2
6mA
图1.38
R3
1.6mA
7.5V
6V
R4
0.6mA
Rs
X
习题1.17电路
11—75
7.51.462
10-6-1.6
7.5-6
10-6-1.6-0.6
6
10-6-1.6-0.6
1.39所示电路。
:
0.832
:
3.333
I5A
U
图1.39习题1.18电路
13V
解:
由电路可得
U=5+21+8=21+13
根据上式可画出等效电路图如图所示。
1.19图示1.40电路中,电流I=10mAI1=6mAR=3KQ,
A和A的读数各为多少?
解:
对a点列KCL方程可得
12=I—11=10—6=4mA
对闭合回路列KVL方程(设绕行方向顺时针)
可得
I1R1+13R5—12艮=0
41—63
137mA
对b点列
KCL方程可得
14=I1—13=6—(—7)=13mA
对c点列
KCL方程可得
15=—12—13=—4+7=3mA
1.20如图1.41所示电路中,有几条支路和几个结点?
图1.41所示电路中,有3条支路和2个结点,由于中间构不成回路,所以电流均等于零。
Ukb和I各等于多少?
解:
2.1
解:
I和电压Ub
12V
图1.41
习题1.20电路
章后习题解析
求图2.9所示电路中通过14Q电阻的电流I。
将待求支路断开,先求出戴维南等效电源
Uoc=12.5——12.5一7.5V
10+2.55+20
10^2.5丄5江20小
R061'1
102.5520
I
14Q
I2
再把待求支路接到等效电源两端,应用全电路欧姆定律即可求出待求电流为
'
1
+
冒c
)24V占
_100Q
200Q
图2.10习题2.2电路
Uoc_-7.5
R014一614
--0.375A
2.2求图2.10所示电路中的电流I2。
解:
应用叠加定理求解。
首先求出当理想电流源单独作用时的电流
I2"占OS厂
再求出当理想电压源单独作用时的电流丨2〃为
24
0.08A
100200
I2''
1KQ
+
24V
c)24v①
2KQ
+
4V
」2KQ
「+
O4V
根据叠加定理可得
丨2=I2’
+12〃=0.5+0.08=0.58A
图2.11习题2.3电路
2.3
电路如图2.11
所示。
试用弥尔曼定理求解电路中
A点的电位值。
解:
24
—+-
Va1
44
22=14V
11
1
22
某浮充供电电路如图2.12所示。
整流器直流输出电压US1=250V,等效内阻FS1=1Q,
浮充蓄电池组的电压值US2=239V,内阻FS2=0.5Q,负载电阻
回路电流法求解各支路电流、负载端电压及负载上获得的功率。
2.4
R=30Q,分别用支路电流法和
解:
①应用支路电流法求解,对电路列出方程组
j+i2_i=o丁
4+301=250
0.512+301=239」
1I1
Rs1
Rl
联立方程可求得各支路电流分别为
I=8AI1=10AI2=—2A
负载端电压为
B
应用支路电流法求解电路
UAb=IRl=8X30=240V
负载上获得的功率为
PL=I2r=82x30=1920W
②应用回路电流法求解,对电路列出回路电流方程
(10.5)Ia-0.51b=250-239
(0.530)IB-0.5IA=239
■I
Rl
应用回路电流法求解电路
联立方程可求得各回路电流分别为
图2.12习题2.4电路
Ia=10AIb=8A
根据回路电流与支路电流的关系可得出各支路电流为
b=—10+8=—2A
I=Ib=8A11=Ia=10A12=—Ia+
负载端电压为
UAb=IRl=8X30=240V
Uoc=40V
8Q
:
1.176A
40
2{[(28)//10]5}//4
4
410
:
-2.353
负载上获得的功率为
PL=I2r=82x30=1920W
2.5用戴维南定理求解图2.13所示电路中的电流I。
再用叠加定理进行校验。
解:
断开待求支路,求出等效电源
R0=2114(28)//10:
6.33门
因此电流为
40
I3.53A
6.33+5
用叠加定理校验,当左边理想电压源单独作用时
402
x
4{[(28)//10]5}//2210
当右边理想电压源单独作用时
因此电流为
I=I'+I〃=1.176+2.353~3.53A
2.6先将图2.14所示电路化简,然后求出通过电阻RR的电流|3。
5V
Q
习题2.6等效电路
1QI3
11Q
T+
()5V
解:
首先根据电压源和电流源模型的等效互换将电路化简为上右图所示,然后根据全电
路欧姆定律求解电流
50-15
13=—3—=4.375A
3
2.7用结点电压法求解图2.15所示电路中50KQ电阻中的电流I。
图2.15习题2.7电路
习题2.7电路一般画法
解:
1111100100()VAVB=
10550A50B
1111
()Vb
105055
10""T
1100100
Va=
505
10
联立方程式求解可得
10Q
(\9V
心a
M,—30.12V
Vb~18.1V
由此可得50KQ电阻中的电流为
VA-VB-30.1-18.1
50
50
:
「0.964mA
电流I的实际方向由B点流向A点。
2.8求图2.16所示各有源二端网络的戴维南等效电路。
解:
(a)电路
Uoc=Uab=9川3:
;'28=28V
R0=810=18门
(b)电路
I91A
63
Uoc=613I=91=91=9V
3汉6小
R02门
36
2.9分别用叠加定理和戴维南定理求解图解:
①用叠加定理求解(a)图电路中I。
12560
I':
4036//606036
2.17
当120V电源单独作用时
O2A
(a)习题2.8电路一
[-1
O
16Q
\z
3Q
丿9V
II
图2.16习题8电路
6I
-+
(b)习题2.8电路二
所示各电路中的电流I。
当125V电源单独作用时
=1.25A
120辽60
[40//6036]//6060//403660
a
b
3V
I=1'1''=1.25(-2)--0.75A
X
H
」40Q
36Q
(〉25V
60Q
120V
|〔60Q
6
I
2Q
9Q
4Q
I2
鼻I
J0V
(b)习题2.9电路二
(a)习题2.9电路一
图2.17习题2.9电路
②用叠加定理求解(b)图电路中I。
当10V电压源单独作用时
10
0.769A
当3A电流源单独作用时
4
1''=-30.923A
4+9
I=1'1“=0.769(-0.923):
-0.154A
③用戴维南定理求解(a)图电路中I。
Uoc
12560
6040
_120=45V
RO=40〃60=24门
1汛"75A
④用戴维南定理求解(b)图电路中I。
UOC=10-34--2V
RO=4二
-2
I0.154A
49
习题3.2电压波形图
第3章章后习题解析
2
3.1按照图示所选定的参考方向,电流i的表达式为i=20sin(314t)A,如果把参
3
考方向选成相反的方向,则i的表达式应如何改写?
讨论把正弦量的参考方向改成相反方向时,对相位差有什么影响?
图3.11题3.1图
解:
若把电流的参考方向选成相反的方向时,解析式中的初相可加
(或减)180°,即原式可改写为i=20sin(314t•兰禦「蔥)=20sin(314t)A。
当正弦量的
33
参考方向改成相反方向时,原来的同相关系将变为反相关系;原来的反相关系变为同相关系;
原来超前的关系将变为滞后;原来滞后的关系变
为超前。
3.2已知uA=2202sin314tV,
uB=220、2sin(314t-120)V。
(1)试指出各正弦量的振幅值、有效值、
初相、角频率、频率、周期及两者之间的相位差各为多少?
(2)画出UA、UB的波形。
解:
①UA的振幅值是311V,有效值是220V,初相是0,角频率等于314rad/s,频率是50Hz,周期等于0.02s;ub的幅值也是311V,有效值是220V,初相是—120°,角频率等于314rad/s,频率是50Hz,周期等于0.02s。
ua超前ub120°电角。
ua、ub的波形如图所示。
图3.12题3.3波形图
3.3按照图示电压u和电流i的波形,问u和i的初相各为多少?
相位差为多少?
若将计时起点向右移n/3,贝Uu和i的初相有何改变?
相位差有何改变?
u和i哪一个超前?
解:
由波形图可知,u的初相是一60°,i的初相是
30°;u滞后I的电角度为90°。
若将计时起点向右移n/3(即60°),贝Uu的初相变为零,i的初相变为90°,二者之间的相位差不变。
3.4额定电压为220伏的灯泡通常接在220伏交流电源上,若把它接在220伏的直流电源上行吗?
答:
灯泡可以看作是纯电阻负载,纯电阻负载在工频交流电下和直流情况下的电阻值变
化很小,而额定电压值通常是指加在灯泡两端的长期、安全工作条件下的最高限值的有效值,
有效值又与数值相同的直流电热效应相等,因此,把灯泡接在220V直流电源上是可以的。
3.5在电压为220伏、频率为50赫的交流电路中,接入一组白炽灯,其等效电阻是11
欧,要求:
(1)绘出电路图;
(2)求出电灯组取用
的电流有效值;(3)求出电灯组取用的功率。
解:
(1)绘出电路图如右图所示;
(2)电灯组取用的电流有效值为
U220
R一11
-20a
习题3.5电路示意图
(3)电灯组取用的功率为
P二UI=22020=4400W
3.6已知通过线圈的电流i=10、.2sin314tA,线圈的电感L=70mH(电阻可以忽略不
计)。
设电流i、外施电压U为关联参考方向,试计算在t=T/6,T/4,T/2瞬间电流、电压
的数值。
解:
线圈的感抗为Xl=314X0.07~22Q
t=T/6时:
i=10、2sin(314°02)=14.14sin6012.24A
6
U=lmX=14.14X22~311V
u=311sin150'=155.5V
t=T/4时:
厂0.02&
i=10.2sin(314)=14.14sin9014.14A
4
u=311sin180'=0V
t=T/2时:
厂0.024
U10、、2sin(314)=14.14sin180=0A
2
u=311sin270丄一311V
3.7把L=51mH的线圈(其电阻极小,可
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