电工学(少学时)(第三版)学习辅导与习题全解(唐介)第1章

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第1章 直流电路
1.9（1） 有源二端网络用电压源或电流源代替时，为 什么要对外等效？对内是否也等效?
[答] 根据戴维宁定理和诺顿定理，一有源二端网络用 等效电压源或电流源代替时，其输出电压和输出电流是对 应相等的，即等效是对有源二端网络的外部电路而言的， 等效不会改变外部电路的电压和电流。而对网络内部则是 不等效的。
[答] 选回路时避开含理想电流源支路，这样既可减少 一个未知数，从而少列一个方程式，又不会引入新的未 知数——理想电流源的电压。
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第1章 直流电路
1.8（1） 叠加原理可否用于将多电源电路（例如有4 个电源）看成是几组电源（例如2组电源）分别单独作用 的叠加?
[答] 可以。
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第1章 直流电路
1.6.2 图示电路中，已知 US＝6 V ，IS＝2 A， R1＝R2＝4 。求开关 S断开时开关两端的电压U和开关S闭 合时通过开关的电流 I（在图中注明 所选的参考方向）。
R2
+
+
_US
S I
U _
R1 IS
[解] 设所求电压和电流的参考方向如图。
S 断开时， U＝14 V S 闭合时， I ＝3.5 A
右回路： 5I1＋2I3－40 = 0，则 I1= 6 A 或外回路：5I1＋10－40 = 0，有 I1= 6 A 再用 KCL 求得 I2= I1－I3= 1 A， 左恒压源的功率 P1＝240 W，由于其电压和电流的实际方 向符合电源关联参考方向，故起电源作用； 右恒压源的功率P2＝10 W，由于其电压和电流的实际方向符 合负载关联参考方向，故起负载作用。
2) 103

2 103
24110033
(6)
(12 6) V 4V

V

3V
Vc

6
(2 4 4 2) 103
(12 6) V

3V
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第1章 直流电路
1.5.1 试根据理想电压源和理想电流源的特点分析图示的 两电路：当 R 变化时，对其余电路（虚线方框内的电路）的 电压和电流有无影响？R 变化时所造成的影响是什么？
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第1章 直流电路
1.5（3） 凡是与理想电压源并联的理想电流源其电压 是一定的，因而后者在电路中不起作用；凡是与理想电流 源串联的理想电压源其电流是一定的，因而后者在电路中 也不起作用。这种观点是否正确?
[答] 这种观点不正确。 与理想电压源并联的理想电流源不影响电路其余部
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第1章 直流电路
1.10（1） 非线性电阻元件的电压与电流之间的关系 是否符合欧姆定律?
[答] 不符合欧姆定律。 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它是一个表示
某段电路的特性而与电压和电流无关的常数。而非线性 电阻的阻值不是常数，随电压或电流变动，故其电压与 电流的关系不符合欧姆定律。
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第1章 直流电路
1.6.4 求图示电路中恒流源两 端的电压 U1、U2 及其功率，并说 明是起电源作用还是起负载作用。
[解]
5
+ 5A I
+
U3
_ +
1A
U1
2 U2
_
_
设 2 电阻上电流为 I，5 电阻两端电压为U3 如图。
I (5 1)A 4A U1 (2 4)V 8V,U3 (5 1)V 5V U2 U1 U3 (8 5)V 3V
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第1章 直流电路
1.6.3 求图示电路中通过恒压源 的电流 I1、I2 及其功率，并说明是 起电源作用还是起负载作用。
5 +I1 40 V 2I3 _
I2 +
10 V _
[解] 设 2 电阻上电流为 I3， 如图。
该电阻与 10 V恒压源并联，故其上电压为10 V，所以 I3 = (10／2) A = 5 A 。
任
+
何
US_ R
电
（a）
路
R
任任
ISS
何何
电电
（（bb）） 路路
解：[解对]电对路（电a路），（因b）为凡，与因理为想凡电与压源理并想联电的流元源件其串两联端的电元压件均等其 于 电理流想均电等压于源理的电想压电，流故源改的变R电不流会，影响故虚改线变部分R 电不路会的影电响压虚，而线虚部 线 的 分其部电电电分流路压电及的。理路R电想结的流电构压一变，源定化而的，仅虚电故影线流亦响部。不会其分影本电响身路其的结电电构流。压一R及定的理，变化想故仅电亦影流不响源会其的影本身电响 压。
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第1章 直流电路
1.4（1） 在图示 的关联参考方向下,若
I
I
＋
＋
电源和负载中求得的 电功率P > 0，这说明
E
UU
它们是取用还是输出
—
—
电功率?
[答] 电源的电功率 P > 0,说明电源输出电功率; 负载的电功率 P > 0,说明负载取用（输入）电功率。
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－6 V
解[解：]SS闭断合开时时，
Va
Vb
120V
2 103 (2441034 2)

103
(12
6) V


9V
Va

( 2 103(2 4 4)1013 0312)V

8V

Vb Vc
12

(2441034
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第1章 直流电路
1.2（2） 某电源的电动势为 E，内电阻为 R0，有载时 的电流为 I，试问该电源有载时和空载时的电压和输出的 电功率是否相同，若不相同，各应等于多少?
[答] 该电源有载时如图（a)，故输出电压 U = E －R0I，
输出功率 P＝UI。
该电源空载时如图（b)，由于此时电源输出电流 I＝0， 所以输出电压 U＝E，输出功率 P＝0 不变。
左恒流源的功率 P1＝40 W，起电源作用； 右恒流源的功率 P2＝3 W，起负载作用。
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第1章 直流电路
1.6.5 试分析图示两电路中：(1) 图(a)中的理想电压源在 R 为何值时既不取用也不输出电功率？在 R 为何范围时输出 电功率？在 R 为何范围时取用电功率？而理想电流源处于何 种状态？ (2) 图(b)中的理想电流源在R为何值时既不取用也不 输出电功率？在R为何范围时输出电功率？在 R 为何范围时取 用电功率？而理想电压源处于何种状态？
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第1章 直流电路
1.7（1） 列独立的回路方程式时是否一定要选用网孔? [答] 不一定。只要满足每次所选回路中至少有一条以 前未用过的新支路即可。
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第1章 直流电路
1.7（2） 如果电路中含有理想电流源，理想电流源的 电流已知，而电压是未知的，怎么办?
Va 6V,Vb 3V,Vc 0V.
S 断开时
Va Vb 6V,Vc (6 3)V 9V.
b
3V
c
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第1章 直流电路
1.3.2 求图示电路中开 关 S 闭合和断开两种情况 下a、b、c 三点的电位。
a 4 k b 4 k
2 k
S
c
2 k
＋12 V
第1章 直流电路
分析与思考解答
1.2（1） 某负载为一可变电阻器，由电压一定的蓄电 池供电，当负载电阻增加时，该负载是增加了？还是减小 了？
[答] 负载的增减指负载消耗的电功率的增减。
负载消耗的电功率 P = U2/RL,蓄电池电压一定即式中 U 不变，当 RL 增加时，P 减小，故该负载减小了。
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可见电源有载和空载时的电压和输出的电功率不相同。
+I
E_
+ RU
R0
_
+ I=0 +
E_
U
R0
_
(a)
(b)
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第1章 直流电路
1.2（3） 图示电路中的电源 短路时，是烧坏电源还是烧坏照 明灯?
S1
Ⅰ
S2
Ⅱ
[答] 烧坏电源。
因为这时所有负载均被短路，电流不通过负载，外 电路的电阻可视为零，回路中仅有很小的电源内阻，故 会有很大的电流通过电源，将电源烧坏。
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第1章 直流电路
1.5（1） 今需要一只 1 W、500 k 的电阻元件，但手 头只有 0.5 W、250 k 和 0.5 W、1 M 的电阻元件许多 只,试问应怎样解决?
[答] 可将二个 0.5 W、250 k 的电阻串联使用或将二 个 0.5 W、1 M 的电阻并联使用。这样，不仅总电阻值 符合要求，而且各电阻在实际工作时消耗的电功率和通过 的电流也不超过各自的额定功率和额定电流。
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第1章 直流电路
1.8（2） 利用叠加原理可否说明在单电源电路中，各 处的电压和电流随电源电压或电流成比例的变化?
[答] 可以。比如电路中若理想电压源的电动势加倍， 可相当于两个具有原来电动势的理想电压源串联。则根据 叠加原理，电路中各处的电压、电流均应为二个原值相加 即原值的二倍。
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源自文库
第1章 直流电路
1.9（2） 电压源和电流源之间可以等效变换，那么理 想电压源与理想电流源之间是否也可以等效变换?
[答] 不可以。因为理想电压源的输出电压恒等于定值， 理想电流源的输出电流恒等于定值，两种理想电源之间无 法满足输出电压和输出电流均对应相等的对外等效的原则。
S 断开时，I2 = IS = 2 A
选取由 US、R2 和 S 组成的回路，利用KVL 求得 U = US－ R2 I2 ＝ 4 V
S 闭合时， R2 右端电位与 US 下端电位相同，
R2 两端电压等于 US ，故 I2 = US／R2 = 6 A
选取右上结点，利用 KCL 求得 I = I2－ IS ＝ 4 A
分的电压和电流，但会影响理想电压源的电流； 与理想电流源串联的理想电压源也不影响电路其余
部分的电压和电流，但会影响理想电流源的电压。
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第1章 直流电路
1.6（1） 在应用RI = E 列回路方程式时，按 I 与E 的参考方向与回路方向一致时前面取正号，否则取负号的 规定，RI 和 E 可否放在等式的同一边?
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第1章 直流电路
1.5（2） 有些同学常常把理想电流源两端的电压认作 零，其理由是：理想电流源内部不含电阻,则根据欧姆定律, U = RI = 0×I = 0。这种看法错在哪里?
[答] 这种看法显然不正确。 U = RI 只适用于理想电阻元件，对理想电流源不适用， 理想电流源只有在短路时两端的电压才等于零 。
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第1章 直流电路
1.6.1 图示电路中，已知 US ＝6 V，IS＝2 A ，R1＝2 ，R2 ＝1 。求开关 S 断开时开关两 端的电压 U 和开关 S 闭合时通过 R1
开关的电流 I（不必用支路电流
法）。
R2 I2 +
_US
IS
S+ U
I_
[解] 设通过 R2 的电流为 I2 。
[答] 根据 I 和 E 取正负号的规定，RI 表示电位降、E 表示电位升，故不可放在等式的同一边。
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第1章 直流电路
1.6（2） 对图示电 路列回路方程式时，U 应 放在等式 RI 一边，还是 E 一边?
aI +
U
_
[答] U 应放在等式 RI 一边。
b
+ _ E或US R
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第1章 直流电路
1.6.6 图示电路已知 US＝4 V ， IS1＝1 A ， R1＝2 ， R2＝5 , R3
R1
＝2 ， R4＝4 。试根据题 1.5.1 总结出的规律将电路简化后求出 I4；
+
1A
1V
R
_
(a)
+
R
1V
_
1A
(b)
[解] (a)当 R＝1 时理想电压源既不取用也不输出电功率;R <1 时， 理想电压源输出电功率; R >1 时,理想电压源取用电功率。而理想电流 源始终起电源作用。
(b)当 R＝1 时理想电流源既不取用也不输出电功率;R >1 时,理想 电流源输出电功率; R <1 时,理想电流源取用电功率。而理想电压源始 终起电源作用。
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第1章 直流电路
1.10（2） 伏安特性是一条不经过坐标原点的直线时， 该电阻元件是否为线性电阻元件?
[答] 不是。
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第1章 直流电路
练习题解答
1.3.1 求图示电路中开关
a
R
S 闭合和断开两种情况下 a、 6 V
b、c 三点的电位。
S
[解] S 闭合时，
s2k?abc12v4k?6v4k?2k?vvvb3a331034c330v41012v8v2104??10??4106v4v210421010??2?????????12??4?4???6??????????????下一题上一题返回练习题集vvv3a33b33c321012126v9v244210126v3v2210126v3v244210???????????????????????????????????????第1章直流电路151试根据理想电压源和理想电流源的特点分析图示的两电路