目录 第1章电路的基本概念与定律 第1.5节电源有载工作、开路与短路 第1.5.1题 第1.5.2题 第153题 第1.5.4题 第156题 第158题 第1.5.11题 第1.5.12题 333355667899 第1.6节基尔霍夫定律 第1.6.2题 第17节电路中电位的概念及计算 第1.7.4题
目录 第1章 电路的基本概念与定律 3 第1.5节 电源有载工作、开路与短路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第1.5.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第1.5.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第1.5.3题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第1.5.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 第1.5.6题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第1.5.8题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 第1.5.11题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 第1.5.12题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 第1.6节 基尔霍夫定律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第1.6.2题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 第1.7节 电路中电位的概念及计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第1.7.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1
List of Figures 1习题1.5.1图 2习题1.5.2图 3习题1.5.8图 4习题1.5.11图 34778 5习题1.5.12图 6习题1.6.2图 7习题1.7.4图
List of Figures 1 习题1.5.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 习题1.5.2图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 习题1.5.8图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 习题1.5.11图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 习题1.5.12图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 习题1.6.2图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7 习题1.7.4图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2
1电路的基本概念与定律 1.5电源有载工作、开路与短路 1.5.1 在图1中,五个元件代表电源和负载。电流和电压的参考方向如图中所示 今通过实验测量得知 图1:习题1.5.1图 I1=-4A I2=6A I3=10A U1=140v U3=60V U4=-80V 1试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。 2判断哪些元件是电源?哪些是负载? 3计算各元件的功率,电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡? [解]: 2元件1,2为电源;3,4,5为负载。 3B1=U1l1=140×(-4)W=-560W 电源发出功率P P2=U2l2=(-90)×6W=-540 P3=U3l3=60×10W=600W P4=U4l1=(-80)×(-4)W=320W B=U512=30×6W=180W P1+P2=1100W 负载取用功率P=P3+P4+P=1100 两者平衡 1.5.2 在图2中,已知Ⅰ1=3mA,Ⅰ2=1mA.试确定电路元件3中的电流l3和其两端 电压U,并说明它是电源还是负载。校验整个电路的功率是否平衡
1 电路的基本概念与定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.5.1 在图1中,五个元件代表电源和负载。电流和电压的参考方向如图中所示。 今通过实验测量得知 图 1: 习题1.5.1图 I1 = −4A I2 = 6A I3 = 10A U1 = 140V U2 = −90V U3 = 60V U4 = −80V U5 = 30V 1 试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。 2 判断哪些元件是电源？哪些是负载？ 3 计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？ [解]: 2 元件1，2为电源；3，4，5为负载。 3 P1 = U1I1 = 140 × (−4)W = −560W P2 = U2I2 = (−90) × 6W = −540W P3 = U3I3 = 60 × 10W = 600W P4 = U4I1 = (−80) × (−4)W = 320W P5 = U5I2 = 30 × 6W = 180W 电源发出功率 PE = P1 + P2 = 1100W 负载取用功率 P = P3 + P4 + P5 = 1100W 两者平衡 1.5.2 在图2中，已知I1 = 3mA,I2 = 1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端 电压U3，并说明它是电源还是负载。校验整个电路的功率是否平衡。 3
[解]首先根据基尔霍夫电流定律列出 kQ IT ①vU 图2:习题1.5.,2图 I1+12-13=0 3+1-13=0 可求得I3=-2mA,3的实际方向与图中的参考方向相反。 根据基尔霍夫电流定律可得 U3=(30+10×103×3×10-3)V=60V 其次确定电源还是负载 从电压和电流的实际方向判定 电路元件3 电流l3从“+”端流出,故为电源; 80V元件 电流Ⅰ2从“+”端流出,故为电源 30V元件 电流l1从“+”端流出,故为负载。 2从电压和电流的参考方向判别 电路元件3U3和I3的参考方向相同P=U3l3=60×(-2)×10-W 120×10-3W(负值),故为电源; 80V元件2和12的参考方向相反P=U2l2=80×1×10-3W= 80×10-3W(正值),故为电源; 30V元件U1和1参考方向相同P=U1l1=30×3×10-3=90× 10-3W(正值),故为负载 两者结果一致。 最后校验功率平衡: 电阻消耗功率 R12=10×32mW=90mW PR R212=20×12mW=20mW
[解] 首先根据基尔霍夫电流定律列出 图 2: 习题1.5.2图 −I1 + I2 − I3 = 0 −3 + 1 − I3 = 0 可求得I3 = −2mA, I3的实际方向与图中的参考方向相反。 根据基尔霍夫电流定律可得 U3 = (30 + 10 × 103 × 3 × 10−3 )V = 60V 其次确定电源还是负载： 1 从电压和电流的实际方向判定： 电路元件3 80V元件 30V元件 电流I3从“+”端流出,故为电源; 电流I2从“+”端流出，故为电源； 电流I1从“+”端流出，故为负载。 2 从电压和电流的参考方向判别： 电路元件3 U3和I3的参考方向相同P = U3I3 = 60 × (−2) × 10−3W = −120 × 10−3W（负值），故为电源； 80V元件 U2和I2的参考方向相反P = U2I2 = 80 × 1 × 10−3W = 80 × 10−3W（正值），故为电源； 30V元件 U1和I1参考方向相同P = U1I1 = 30 × 3 × 10−3W = 90 × 10−3W（正值），故为负载。 两者结果一致。 最后校验功率平衡： 电阻消耗功率: PR1 = R1I 2 1 = 10 × 3 2mW = 90mW PR2 = R2I 2 2 = 20 × 1 2mW = 20mW 4
电源发出功率 PE=U2l2+U3l3=(80+120)mW=200mW 负载取用和电阻损耗功率 P=U11+R1+R2l2=(90+90+20)mW=200mW 两者平衡 1.5.3 有一直流电源,其额定功率PN=200W,额定电压UN=50V。内阻R0 0.5,负载电阻R可以调节。其电路如教材图1.5.1所示试求 1额定工作状态下的电流及负载电阻; 2开路状态下的电源端电压 3电源短路状态下的电流 [解 (1)额定电流N=N=54=4,负载电阻R=2N=52 Px200 (2)电源开路电压U=E=UN+IFo=(50+4×0.5)V=52V (3)电源短路电流l=E=52 R00.5 A=104A 1.5 有一台直流稳压电源,其额定输出电压为30V额定输出电流为2A,从空载 到额定负载,其输出电压的变化率为千分之 (即△U=U0-bN=0.1%,试求该电源的内阻 解]电源空载电压U即为其电动势E,故可先求出U,而后由U=E-B0I,求 内阻R0。 Uo -U 0.1% 由此得 U0=E=30.03v 5
电源发出功率: PE = U2I2 + U3I3 = (80 + 120)mW = 200mW 负载取用和电阻损耗功率: P = U1I1 + R1I 2 1 + R2I 2 2 = (90 + 90 + 20)mW = 200mW 两者平衡 1.5.3 有一直流电源，其额定功率PN = 200W，额定电压UN = 50V 。内阻R0 = 0.5Ω，负载电阻R可以调节。其电路如教材图1.5.1所示试求： 1 额定工作状态下的电流及负载电阻； 2 开路状态下的电源端电压； 3 电源短路状态下的电流。 [解] (1) 额定电流IN = PN UN = 200 50 A = 4A, 负载电阻R = UN IN = 50 4 Ω = 12.5Ω (2) 电源开路电压U0 = E = UN + IN R0 = (50 + 4 × 0.5)V = 52V (3) 电源短路电流IS = E R0 = 52 0.5 A = 104A 1.5.4 有一台直流稳压电源，其额定输出电压为30V ,额定输出电流为2A，从空载 到额定负载，其输出电压的变化率为千分之一 （即∆U = U0 − UN UN = 0.1%),试求该电源的内阻。 [解] 电源空载电压U0即为其电动势E，故可先求出U0，而后由U = E − R0I，求 内阻R0。 U0 − UN UN = ∆U U0 − 30 30 = 0.1 % 由此得 U0 = E = 30.03V 5