电工学第三版1章课后题答案

' I1
R2 I S 3A R1 R2 R1 ' I2 I S 2A R1 R2
'' '' I1 I2
US 2A R1 R2
' '' I1 I1 I1 1A ' '' I2 I2 I2 4A
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IS
R1
1 2
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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。
5 + 5A + U _ 3 + I 1A 2 U2 _
U1 _
[解 ]
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, U 3 (5 1)V 5V U 2 U1 U 3 (8 5)V 3V
R0 R1 R2 1 R1 R2
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用等效电流源 代替有源二端 网络， I3 为 1.4 A 。
I R0 I es 1.4 A R0 R3
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1.10.1 某非线性电阻 的伏安特性如图示,已知该 电阻两端的电压为3 V,求通 过该电阻的电流及静态电 阻和动态电阻。 [解 ]
[解] （1）通路时，电路的电流
I E 10 A RS RW RL
负载电压:U L RL I 115V 电源电压U S ( Rw RL ) I E Rs I 117V 负载消耗的电功率PL U L I R L I 2 =1150W 电源产生的电功率PE EI 1200W 电源输出的电功率PS U S I 1170W
设通过 R2 的电流为 I2 。
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
R2 I I S 5A R2 R3
' 3
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1.9.1用戴维宁定理求图1．22(练习题1．7．1)所示 电路中的电流I3。
1.9.2 用戴维宁定理求 图示电路中的电流I2 。
IS
5 A 10 V
+ US _
2
I2
[解 ]
+ US _ + UOC _
R1
R2
3
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1.8.3 在图示电路中，当 US＝ 16 V 时 ，Uab＝8 V，试用叠加原理 求 US＝0 时的 Uab 。 [解] 恒压源US＝16 V 单独作用时，
+ US_ R R
+
US_
R
R
IS2
a R b
IS1
a
+ Uab _ R
b
' U ab
则 US＝0 时Uab 的值可 记做 U’’ab 应为三个电源共 同作用的结果减去恒压源单 独作用的结果：
I/A 5 4 3 2 1
U/V 1 2 3 4 5
U R 1.5 I U r 1 I
0
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'' ' Uab Uab Uab 4V
R U S 4V 4R
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1.8.4 图示电路中，R2 ＝ R3。 当 IS＝0 时，I1＝2 A, I2＝I3＝4 A。 求 IS＝10 A 时的 I1、I2 和 I3 。 [解 ]
I’2 R2
R1 I2 R2
I1 R3 I3 US2 _
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 。 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＝40×6=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＝10×1=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。
S 闭合时，
Us I1 1.5 A R1
利用KCL得，I I I 3.5 A
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5
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。 [解]
I1 I3 + 40 V 2 _
I2 + 10 V _
设 2 电阻上电流为 I3， 如图。
联立方程组：
I1 1A, I 2 4 A
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1.8.1 用叠加原理求图示 电路中的电流I1和 I2 。 [解 ] 恒流源单独作用:
IS I’1 R1 R2 I’2
IS
5 A 10 V
I1 R1
+ US _
2
I2 R2
3
恒压源单独作用:
+ US _ R2
I’’2
I’’1 R1
IS
+ UeS _
I2 R2
R1
R1
R0
将待求支路提 出，剩下一有 源二端网络， 其开路电压 UOC 为 20 V。
有源二端网络 的除源等效电 阻 RO 为 2 。
用等效电压源 代替有源二端 网络， I2 为 4A。
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1.9.3 用诺顿定理求图 示电路中的电流 I3 。 [解 ]
[解]（1）图（a），由于三者并联，电压相同，故
U R U S 1V IR UR / R 2A U C U S 1V
（2）图（b），由于三者串联，电流相同，故
IR IS 1A U R I R R 0.5V IV I S 1 A
1．5．2在图1．16所示直流电路中，已知Us=3 V， Is=3 A，R=1 。求a、b、c三点的电位
1.8.2 用叠加原理求图示电路 中的电流 I 。 [解 ]
恒流源单独作用
IS
R3 R1 R3 R4
7A
R3
3
R2
+
R4
4
US_
35 V
恒压源单独作用
R1
I
R2
R2 +
R4
US _
I I ' I ''
I’’
I’
8A
I'
R3 I 3A R3 R4 S
I ''
US 5A R3 R4
R1 + US1 _
I3 R1 + US1 _ R2 + US2 _
ISC
R3
R2 + US2 _
ISC R1 R2
I3 R0 R3
将待求支路提 出，剩下一有 源二端网络， 其等效电流源 ISC 为 14 A。
U U I sc s1 s 2 14 A R1 R2
有源二端网络 的除源等效电 阻 RO 为 1 。
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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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？ + _
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 开关的电流 I（不必用支路电流 法）。 [解]
S 断开时，I2 = IS = 2 A
R2 I2 R1 + US _ S + U I _
IS
1V R (a) 1A
+ _
1V
R
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。
（2）开路时，
U S E 120V UL 0
（3）短路时， 负载短路时， I
E 240 A Rs RW
U s Rw I E Rs I 48V
电源短路时，
E I 400 A Rs Us 0
1.5.1 试分析图示电流中的电阻的电压和电流以及 图（a）中电流源的电压和图（b）中电压源的电 流。
练习题解答
1.2.1 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。
[解] S 闭ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时，
a
6V
R
b
3V
S c
Va 6V,Vb 3V,Vc 0V.
S 断开时
Va Vb 6V,Vc (6 3)V 9V.
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1.3.1 在图1.14所示电路中，电源电动势E=120V，内电阻 Rs=0.3Ω，连接导线电阻RW=0.2Ω，负载电阻RL=11.5Ω。求 （1）通路时的电流、负载和电源的电压、负载消耗的电功率、 电源产生和输出的电功率；（2）开路时的电源电压和负载电 压；（3）在负载端和电源端短路时电源的电流和电压。
恒流源 IS＝10 A 单独作用时，
R1 I’1 R3 I’3
' I1 0A
+ IS US1 _
+
IS
R3 I I S 5A R2 R3
' 2
则三个电源共同作用时：
I1 (2 0)A 2A I 2 (4 5)A 1A I 3 (4 5)A 9A
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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
R1 S I + U _ IS
+ US _
[解] 设所求电压和电流的参考方向如图。 S 断开时， U U s R1I s 14V
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1.7.1 用支路电流法求图中各 I1 支路电流，并说明 US1 和 US2 是起 R1 电源作用还是起负载作用。图中 + US1＝12 V ，US2＝15 V ，R1＝3 ， US1 _ R2＝1.5 , R3＝9 。 [解] 结点a: 回路 : 各支路和结点标于图中。 I1 + I2 － I3 ＝ 0 R2 I2＋ R3 I3 － US2 ＝0
a
I2 R2 + US2 _ I3 R3
b
回路 :
R1 I1 ＋ R3 I3 － US1 ＝0
联立方程，解得： I1＝－0.2 A I2＝1.6 A I3＝1.4 A
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1.7.2 用支路电流法求图 示电路中的各支路电流 [解 ]
上结点：I1 I 2 I S 0 右网孔：R1I1 R2 I 2 U s 0