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。

图1.2.4 不同参考方向下功率的计算

1.2.1 在图，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，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。

图1.2.5 思考题

【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。

，判断电路中哪个电源产生电能，哪个吸收电能。

图1.3.8 思考题

【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。

，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。

A

图1.3.9 思考题

【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 50105

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 =-=-⨯=-，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 50225

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22.7mA 。 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 ===。 ，A 点的电位是多少？

【解】接地点电位为0V ，6V 6V ，即+6V ，3V 电源的负极即A 点应比其正极低3V ，故V 图1.4.7 思考题

，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求U 和I 。

图1.5.7 思考题

【解】由欧姆定律知电阻电压电流如思考题1.3.3，此处略。

（a ）由KVL 可知，U=10+5=15V

（b ）由KCL 可知，I=1-2=-1A

，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求：（1）

5I ；（2）1U ；（3）2U ；（4）5U ；（5）24V 电压源提供的功率P 。

图1.5.8 思考题

【解】（1）由欧姆定律和基尔霍夫定律可知，24=3I 5+7I 5+2I 5，故524=

=2A 3+7+2

I ； （2）由欧姆定律，U 1与I 5参考方向不一致，故U 1=-2I 5=-2*2=-4V ；

（3）由欧姆定律，U 2与I 5参考方向一致，故U 2=3I 5=3*2=6V ；

（4）由欧姆定律，U 5与I 5参考方向一致，故U5=7I 5=7*2=14V ；

（5）24V 电压源上，电压与I 5参考方向不一致，故P=-UI=-24*2=-48W 。

1.5.3 在图，请利用欧姆定律和基尔霍夫定律求未知电阻R 的数值。 图1.5.9 思考题

【解】由欧姆定律可知，24Ω电阻上电流为120/24=5A ，8Ω电阻上电流为120/8=15A ，方向均与120V 电压一致，为从上往下。

由KCL 可知，R 上电流为上述两电流之和，故为5+15=20A ，方向从左往右。 由KVL 可知，R 上电压为200-120=80V ，方向从左往右下降。

再由欧姆定律，R 上电压电流方向一致，故R=U/I=80/20=4Ω。

，求：（1）U ；（2）电流源产生的功率P E ；（3）最右端4Ω电阻上的电流I 及其消耗的功率P 4Ω。

图1.6.5 思考题

【解】（1）由电阻的串并联等效可知，最右端2Ω和4Ω电阻串联后为2+4=6Ω，6Ω与3Ω并联后为3*6/（3+6）=2Ω，2Ω和2Ω电阻串联后为2+2=4Ω，4Ω与4Ω并联后为4*4/（4+4）=2Ω，故电路的总电阻R 总=2Ω。

由欧姆定律，电阻上的电流与U 方向一致，故U=IR=6*2=12V 。

（2）电流源上电压与电流方向不一致，故P E =-UI=-12*6=-72W 。

（3）由并联分流和串联分压可知，与左边4Ω并联的4Ω等效电阻分到电流为4*6/（4+4）=3A ，与3Ω并联的6Ω电阻分到电流为3*3/（3+6）=1A ，即为最右端4Ω电阻上的电流I ，故I=1A ，P 4Ω=I 2R=12*4=4W 。

，请求：（1）未接入负载电阻L R 时，电路的开路电压O U ；（2）150L R k =Ω时的输出电压