上海工程技术大学电工技术第01章习题解答

第一章 习题参考题解答

练习与思考

1.1.1 举出一个生活中的电路，并分析它完成的是何种作用，它的负载将电能转化为何种能源或者处理的是什么信号？

【解】显示器电路有两部分功能，一部分是接受电脑主机显示卡传送来的图像信号，另一部分是将电能转化为光能形成人眼能够看到的图像。

I

b

a

U

I

b

a U

I

b

a U I

b

a

U

(a)P=UI (b)P=-UI (c)P=-UI

(d)P=UI

图1.2.4 不同参考方向下功率的计算

1.2.1 在图方框中的电气元件，其电压从b 到a 降低20V ，电流为4A 从b 流入，请分析： （1）图（a ）-（d ）所示参考方向下，电压U 和电流I 的数值；

（2）计算此元件的电功率，并判断其是电源还是负载。 【解】（1）图（a ）中，U=-20V ，I=-4A ； 图（b ）中，U=-20V ，I=4A ； 图（c ）中，U=20V ，I=-4A ； 图（d ）中，U=-20V ，I=-4A ；

（2）虽然图（a ）-（d ）所示参考方向不同，但是此元件的实际电压和电流是不变的，因此无论以哪个图所示方向选择功率的计算式，结果都是一样的。以图（a ）所示参考方向为例，U=-20V ，I=-4A ，电压和电流参考方向一致，故P=UI=(-20)*(-4)=80W >0，为负载；

1.2.2 如图所示，湖北三峡地区有一条直流高压输电线路连接至上海南桥变电站，其电压为500kV ，电流为1800A ，请计算三峡端的功率，并分析电能输送的方向。

三峡湖北

南桥上海

1.8kA

500kV

+-

图1.2.5 思考题的电路图

【解】对三峡端而言，电流的方向与电压降低的方向相反，即为非关联参考方向（方向不一致）故应在功率计算公式加上负号，则 P=-UI=-500*1000*1800=-900MW

由于P <0，故三峡端输出电能，电能从三峡传输至南桥。

1.3.1在图所示的电路中，判断电路中哪个电源产生电能，哪个吸收电能。

51A 51A

图1.3.8 思考题的电路图

【解】（a ）由于图中电流源流过的电流恒定为1A ，故电压源流过的电流也为1A ，方向与电压方向一致，故5V 电压源的功率P US =UI=5*1=5W >0，故吸收电能，在此电路中做负载。 同理由于电压源两端电压恒定为5V ，故电流源两端的电压也为5V ，方向与电流方向不一致，故1A 电流源的功率P IS =-UI=-5*1=-5W <0，故产生电能，在此电路中做电源。

（b ）5V 电压源上电压电流方向不一致，故功率P US =-UI=-5*1=-5W <0，故产生电能，在此电路中做电源。

1A 电流源上电压电流方向一致，故功率P IS =UI=5*1=-5W >0，故吸收电能，在此电路中做负载。

1.3.2在图所示的电路中，计算电路中各未知电压或电流的数值，以及各电阻上消耗的电能。

I a

5Ω25Ω

50V

50V

I d

U c

Ω1A

(c)

U b

Ω

1A

(b)

图1.3.9 思考题的电路图

【解】（a ）电阻上电压与电压源相同，方向与I a 一致，由欧姆定律a 50

105

U I A R =

==，电阻消耗的功率22

50500W 5

U P R ===； （b ）电阻上电流与电流源相同，方向与U b 不一致，由欧姆定律b 188U IR V =-=-⨯=-，

6V

3V

A

I

1Ω

电阻消耗的功率22188W P I R ==⨯=；

（c ）电阻上电流与电流源相同，方向与U c 一致，由欧姆定律c 12020U IR V ==⨯=，电

阻消耗的功率2212020W P I R ==⨯=；

（d ）电阻上电压与电压源相同，方向与I a 不一致，由欧姆定律d 50

225

U I A R =-

=-=-，电阻消耗的功率22

50100W 25

U P R ===。

1.4.1 一只节能灯管上标记220V 、5W ，在使用时电流不能超过多大数值？

【解】电气设备上标记的就是额定数值，故此灯管额定电压U N =220V ，额定功率P N =5W 。由P=UI 可知，522.7220

N N N P I mA U ===，故最大电流不能超过额定电流。

1.4.2 一个电热器从220 V 的电源取用的功率为1000 W ，如将它接到110 V 的电源上，则取用的功率为多少？

【解】由2U P R =，22

22048.41000

U R P =

==Ω，无论接在电压多大的电源上，电热器的电阻值不会改变，故接在110V 的电源上时，取用的功率

22

11011011025048.4

U P W R =

==。

1.4.3图所示电路中，A 点的电位是多少？

【解】接地点电位为0V ，6V 电源的正极电位比其负极（接地点）高6V ，即+6V ，3V 电源的负极即A 点应比其正极低3V ，故V A=6-3=3V 。 图1.4.7 思考题的电路

1.5.1电路如图所示，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求U 和I 。