思考与习题1-1 1-35图中,已知电流I =-5A ,R =10Ω。
试求电压U ,并标出电压的实际方向。
图1-35 题1-1图解:a)U=-RI=50V b)U=RI=-50V 。
1-2 在1-36图所示电路中,3个元件代表电源或负载。
电压和电流的参考方向如图所示,通过实验测量得知:I 1=-4A ,I 2=4A ,I 3=4A ,U 1=140V ,U 2=-90V ,U 3=50V 。
试求(1)各电流的实际方向和各电压的实际极性。
(2)计算各元件的功率,判断哪些元件是电源?哪些元件是负载? (3)效验整个电路的功率是否平衡。
图1-36 题1-2图解:(2)P 1=U 1I 1=-560W ,为电源;P 2=-U 2I 2=360W ,为负载;P 3=U 3I 3=200W,为负载。
(3)P发出=P吸收,功率平衡。
1-3 图1-37中,方框代表电源或负载。
已知U =220V ,I = -1A ,试问哪些方框是电源,哪些是负载?图1-37 题1-3图a) b)IIa) b) c) d)解:a)P=UI =-220W,为电源;b)P=-UI=220W,为负载;c)P=-UI=220W,为负载;d)P=UI =-220W,为电源。
1-4 图1-38所示电路中,已知A、B段产生功率1500W,其余三段消耗功率分别为1000W、350W、150W,若已知电流I=20A,方向如图所示。
(1)标出各段电路两端电压的极性。
(2)求出电压U AB、U CD、U EF、U GH的值。
(3)从(2)的计算结果中,你能看出整个电路中电压有什么规律性吗?解:(2) U AB=-75V,U CD=50V,U EF=17.5V,U GH=7.5V(3) U AB+U CD+U EF+U GH=0.1-5 有一220V、60W的电灯,接在220V的电源上,试求通过电灯的电流和电灯在220V 电压下工作时的电阻。
如果每晚用3h,问一个月消耗电能多少?解:I=P/U=0.27A,R= U 2/ P= 807Ω,W= P t=60×10-3 kW×30×3h =5.4度.1-6 把额定电压110V、额定功率分别为100W和60W的两只灯泡,串联在端电压为220V的电源上使用,这种接法会有什么后果?它们实际消耗的功率各是多少?如果是两个110V、60W的灯泡,是否可以这样使用?为什么?解:把额定电压110V、额定功率分别为100W和60W的两只灯泡,串联在端电压为220V的电源上使用,将会使60W的灯泡烧毁。
60W的灯泡实际消耗的功率是93.8W,100W 的灯泡实际消耗的功率是56W。
如果是两个110V、60W的灯泡,都在额定值下工作,可以这样使用。
1-7 有一直流电源,其额定功率为150W,额定电压50V,内阻1Ω,负载电阻可以调节。
试求:(1)额定状态下的电流及额定负载。
(2)开路状态下的电源端电压。
(3)电源短路状态下的短路电流。
解:(1)I N=150/50=3A,R N=50/3-1=15.67Ω(2)U OC=50V (3) I S=50A1-8 图1-39所示电路可以用来测试电源的电动势和内阻。
已知R 1=2Ω,R 2=4.5Ω。
当只有开关S 1闭合时,安培表读数为2A ;当只有S 2闭合时,安培表读数为1A 。
试求电源的E 和R S 。
图1-39 题1-8图解:由E/(R S + R 1)=2,E/(R S + R 2)=1得E=5V ,R S =0.5Ω。
1-9 图1-40所示电路中,已知E =100V ,R 1=2k Ω,R 2=8k Ω。
试在(1) R 3=8k Ω;(2) R 3=∞(即R 3 处断开);(3) R 3=0(即R 3 处短接)三种情况下,分别求电压U 2和电流I 2、I 3。
图1-40 题1-9图解:(1)I 1 = E/(R 1+ R 2// R 3)=16.7 mA ,U 2= I 1 (R 2// R 3)=66.7V ,I 2=I 3= I 1/2=8.35mA ;(2)I 1= E/(R 1+ R 2) =10mA ,U 2= I 1 R 2=80V ,I 2= I 1= 10mA ,I 3=0A ; (3)I 2=0A ,U 2=0V ,I 3= I 1= E/R 1 =50mA 。
1-10 试等效简化图1-41所示网络。
图1-41 题1-10图解:将3A 电流源变为电压源与3V 电压源串联得到12V 电压串6Ω电阻,再将其变为2A 电流源并6Ω电阻与2A 电流源并联,得到4A 电流源并6Ω电阻①, 将6V 电压串3Ω电阻变为2A 电流源并3Ω电阻②并联①②得I S =6A ,R=2Ω,电路如图所示:1-11 求1-42图中的电流I 。
图1-42 题1-11图解:将6V 电压源变为电流源与6A 电流源并联,得到9A 电流源并1Ω电阻,再将其变为9V 电压串1Ω电阻,与2A 电流源变为的4V 电压串2Ω电阻串联,即I =(9-4)/(1+2+7)=0.5A 1-12 图1-43所示电路中,试求:(1)开关S 断开时A 点的电位。
(2)开关S 闭合时A 点的电位。
(3)开关S 闭合时A 、B 两点电压U AB 。
图1-43 题1-12图解:(1) I=(7+8)/(3+1+1)=3 mA ,U A =8- I R 3=5V(2) 开关S 闭合时B 点的电位为6V ,I=(8-6)/(1+1)=1mA ,U A =8- I R 3=7V (3)U AB =7-6=1V1-13 指出图1-44所示电路中A 、B 、C 点的电位图1-44 题1-13图解:(a) U C =0V ,U A =6V ,U B =3V(b) U B =0V ,U A =4V , U C =-2V (c) U C =0V ,U A =12V ,U B =8V (d) U A =6V ,U B =-2V ,U C =-6V1-14 图1-45所示电路中,已知U S =16V ,I S =2A ,R 1=12Ω,R 2=1Ω。
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 。
图1-45 题1-14图解:开关断开R 2= 1Ω电阻上流过的电流即电流源电流2A ,开关两端电压U 为电压源电压与R 2两端电压之和U=16-2×1=14V ,开关闭合,R 2= 1Ω电阻上流过的电流I 2= U S / R 2=16A ,I= I 2- I S = 14A1-15 在1-46图中,已知I 1=0.1A ,I 2=3A ,I 5=9.6A ,试求电流I 3、I 4和I 6。
图1-46 题1-15图解: I 3= I 1+ I 2=3.1A ,I 4= I 5- I 3=6.5A ,I 6= I 4+ I 2=9.5A1-16 求1-47图中的电流I 。
a) b) c) d)12V图1-47 习题1-16图解: I=0A1-17 在图1-48中,已知U 1=3V ,R 1=10Ω,R 2=5Ω,R 3=4Ω,其他各电流如图所示。
试求电路中电流I X 和电压U 。
图1-48 题1-17图解: I 1 +2+4=0,I 1 =-6 A ,I 2= I 1 +4=-2 A ,I X + I 2=5A ,I X =7A , U=- U 1+ I 1 R 1+ I 2R 2 =-73V1-18 求1-49图中各电流源上的电压。
图1-49 题1-18图解:各支路电流参考方向如图所示:I 1=-2A ,I 2=3A,I 3=7A,I 4=-2A ,I 5=-5AU 1=10I 1+5I 2=-5V ,U 2=10I 1+2I 5-5I 3=-65V ,U 3=5I 3-4I 4=43V ,U 4=-5I 2+2I 5-4I 4=-17V5Ω思考与习题2-1 求图2-19所示电路A 、B 两端的等效电阻。
a) b)c)ABΩΩd)e )f )图2-19 题2-1图2-1解:a) R AB =[ (6// 6)+7]// 10=5Ω b) R AB =[ (4// 4+1)// 6+(2//2) ] //3=1.5Ω c) R AB =[(R 1// R 2)+ R 3]// R 4// R 5=0.75Ω d) R AB =4//6=2.4Ωe) R AB =[ (8// 8)+4]// 12+(20// 5) =8.8Ω f) R AB =(24// 24)+ (12//12)=18Ω2-2 试求图2-20所示电路5Ω电阻上的电压U 。
图2-20 题2-2图解:电路如图2-20所示:并联分流:I 1=3484⨯+=1A ,U=5I 1=5V 2-3 在图2-21中,R 1= R 2= R 3 = R 4 =30Ω,R 5=60Ω,试求开关S 断开和闭合时A 和B 之间的等效电阻。
图2-21 题2-3图解:S 断开,R AB =(R 1+R 2)//(R 3+R 4)//R 5=20ΩS 闭合,R AB =(R 1//R 3+R 2//R 4)//R 5=20Ω2-4 电路如图2-22所示,已知外加电压U 为200V ,电路总消耗功率为400W ,求R 及各支路电流。
图2-22 题2-4图解:电路如图2-22所示: I==UP2A ,I 1=I ⨯+++)50//5050(2550//5050=1.5A ,I 2=I-I 1=0.5A ,I 3=I 4= I 2/2=0.25A R=(U- 25I 1)/I=81.25Ω2-5 图2-23为万用表的直流毫安挡电路。
表头内阻R g =280Ω,满标值电流I g =0.6mA 。
要使其量程扩大为1mA 、10mA 、100mA ,试求分流电阻R 1、R 2及R 3。
图2-23 题2-5图解:(R 1+R 2+R 3)0.4=280×0.6 (R 1+R 2)(10-0.6)=(280+R 3)×0.6 (280+R 2+R 3)0.6=(100-0.6) R 1联立解得R 1=4.2Ω,R 2=37.8Ω,R 3=378Ω2-6 用支路电流法求图2-24所示电路中各支路电流。
图2-24 题2-6图解:电路如图2-24所示: a )I 1=3AI 3=I 1+I 2=3+I 2 (1)10I 3+100+40I 2=0 (2) 解得I 2=-2.6A ,I 3=0.4A b)电路如上图所示: I 1+I 2=3+5=8 (1) I 2+2=I 3+5 (2)4I 2+2I 3-I 1=0 (3) 解得I 1=6A ,I 2=2A ,I 3=-1A2-7 列写出图2-25中各电路用支路电流法求解时所需要的独立方程。