《电工学》秦曾煌第六版上下册课后答案.doc

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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=−4AU1=140VU4=−80V

I2=6A

U2=−90VU5=30V

I3=10AU3=60V

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]:

10

2 元件1，2为电源；3，4，5为负载。

3 P1=U1I1=140×（−4）W=−560WP2=U2I2=（−90）×6W=−540WP3=U3I3=60×10W=600W

P4=U4I1=（−80）×（−4）W=320WP5=U5I2=30×6W=180W

P1+P2=1100W

负载取用功率 P=P3+P4+P5=1100W

两者平衡



电源发出功率 PE=

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。

[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:

2 2

PR1 =R1I1=10×3mW=90mW

2 2

PR2 =R2I2=20×1mW=20mW

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+R1I2+R2I2=（90+90+20）mW=200mW

1 2

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]

PN

（1） 额定电流IN=

UN

200

=

50

A=4A,负载电阻R=UN

IN

50

= Ω=12.5Ω

4

（2） 电源开路电压U0=E=UN+INR0=（50+4×0.5）V=52V

E

（3） 电源短路电流IS=

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。

由此得

U0−UN

UN

U0−30

30



=∆U

=0.1%

U0=E=30.03V

再由

U =E−R0I

30=30.03−R0×2

得出

R0=0.015Ω

1.5.6

一只110V、8W的指示灯，现在要接在380V的电源上，问要串多大阻值的电阻？

该电阻应选多大瓦数的？

[解]由指示灯的额定值求额定状态下的电流IN和电阻RN：

U

N

I =PNN

8 UN

= A=0.073A RN=

110 IN

110

= Ω=1507Ω

0.073

在380V电源上指示灯仍保持110V额定电压，所串电阻

其额定功率

R=U−UN

IN

=380−110

0.073



Ω=3700Ω

N

PN=RI2

=3700×（0.073）2W=19.6W

故可选用额定值为3.7KΩ、20W的电阻。

1.5.8

图3所示的是用变阻器R调节直流电机励磁电流If的电路。

设电机励磁绕组的电阻为315Ω,其额定电压为220V,如果要求励磁电流在0.35∼0.7A的范围内变动，试在下列三个变阻器中选用一个合适的:

（1） 1000Ω、0.5A；

（2） 200Ω、1A；（3） 350Ω、1A。

[解]

当R=0时

当I=0.35A时



220

I=

315



=0.7A

R+315=

220

0.35



=630Ω

R=（630−315） =315Ω

因此，只能选用350Ω、1A的变阻器。

图3:

习题1.5.8图

1.5.11

图4所示的是电阻应变仪中测量电桥的原理电路。

Rx是电阻应变片，粘附在被测零件上。

当零件发生变形（伸长或缩短）时，Rx的阻值随之而改变，这反映在输出信号Uo上。

在测量前如果把各个电阻调节到Rx=100Ω，R1=R2=

Rx

200Ω，R3=100Ω，这时满足

R3

时，如果测出:

=R1

R2

的电桥平衡条件，Uo=0。

在进行测量

（1） Uo=+1mV；

（2） Uo=−1mV；试计算两种情况下的∆Rx。

Uo极性的改变反映了什么？

设电源电压U是直流3V。

[解]

（1） Uo=+1mV

图4:

习题1.5.11图应用基尔霍夫电压定律可列出:

Uab+Ubd+Uda=0

Uab+Uo−Uad=0

或

U

Rx+R3

U

Rx+Uo−2 =0

3Rx

Rx+100

+0.001−1.5=0

解之得

Rx=99.867Ω

因零件缩短而使Rx阻值减小，即

（2） Uo=−1mV

同理

∆Rx=（99.867−100）Ω=−0.133Ω

3Rx

Rx+100−

0.001−1.5=0

Rx=100.133Ω

因零件伸长而使Rx阻值增大，即

∆Rx=（100.133−100）Ω=+0.133Ω

Uo极性的变化反映了零件的伸长和缩短。

1.5.12

图5是电源有载工作的电路。

电源的电动势E=220V，内阻R0=0.2Ω；负载电阻R1=10Ω，R2=6.67Ω；线路电阻Rl=0.1Ω。

试求负载电阻R2并联前后：

（1）电路中电流I；

（2）电源端电压U1和负载端电压U2;（3）负载功率P。

当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源端和负载端的电压是如何变化的？

[解] R2并联前，电路总电阻

图5:

习题1.5.12图

R=R0+2Rl+R1=（0.2+2×0.1+10）Ω=10.4Ω

（1） 电路中电流

E

I= =

R

220

10.4



A=21.2A

（2） 电源端电压

U1=E−R0I=（220−0.2×21.2）V=216V

负载端电压

（3） 负载功率

U2=R1I=10×21.2V=212V

P=U2I=212×21.2W=4490W=4.49kW

R2并联后，电路总电阻

R

R1R2

10×6.67

R=R0+2Rl+

1

（1） 电路中电流



+R2

=（0.2+2×0.1+10+6.67）Ω=4.4Ω

（2） 电源端电压

E

I= =

R

220

4.4



A=50A

U1=E−R0I=（220−0.2×50）V=210V

负载端电压



R1R2



10×6.67

（3） 负载功率

U2=

R

1



+R2

I= 50V=200V

×

10+6.67

P=U2I=200×50W=10000W=10kW

可见，当负载增大后，电路总电阻减小，电路中电流增大，负载功率增大，电源端电压和负载端电压均降低。

1.6 基尔霍夫定律

1.6.2

试求图6所示部分电路中电流I、I1和电阻R，设Uab=0。

[解] 由基尔霍夫电流定律可知，I=6A。

由于设Uab=0，可得

I1 =−1A

6

I2 =I3=2A=3A

图6:

习题1.6.2图

并得出

I4 =I1+I3=（−1+3）A=2A

I5 =I−I4=（6−2）A=4A

因

I5R=I4×1

得

R=I4

I5

2

= Ω=0.5Ω

4

1.7 电路中电位的概念及计算

1.7.4

[解]

在图7中，求A点电位VA。



图7:

习题1.7.4图

I1−I2−I3=0

（1）

50−VA

I1=



（2）

10

I2=

VA−（−50） （3）

5

VA

将式

（2）、（3）、（4）代入式

（1），得

I3=

（4）

20

50−VA

VA+50 VA

10 −

5 −20=0

VA=−14.3V

目录

第2.7.1题

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第2.7.2题

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第2.7.5题

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第2.7.7题

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第2.7.8题

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第2.7.9题

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第2.7.10题

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第2.7.11题

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第2章 电路的分析方法 3第2.1节 电阻串并联接的等效变换..................... 3第2.1.1题 ............................... 3第2.1.2题 ............................... 4第2.1.3题 ............................... 4第2.1.5题 ............................... 5第2.1.6题 ............................... 6第2.1.7题 ............................... 6第2.1.8题 ............................... 7第2.3节 电源的两种模型及其等效变换.................. 8第2.3.1题 ............................... 8第2.3.2题 ............................... 9第2.3.4题 ............................... 9第2.4节 支路电流法 ............................ 10第2.4.1题 ............................... 10第2.4.2题 ............................... 11第2.5节 结点电压法 ............................ 12第2.5.1题 ............................... 12第2.5.2题 ............................... 13第2.5.3题 ............................... 14第2.6节 叠加定理.............................. 14第2.6.1题 ............................... 14第2.6.2题 ............................... 15第2.6.3题 ............................... 16第2.6.4题 ............................... 18第2.7节 戴维南定理与诺顿定理...................... 19

25

ListofFigures

1

习题2.1.1图.

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习题2.1.2图.

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习题2.1.3图.

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习题2.1.5图.

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习题2.1.7图.

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习题2.1.8图.

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7

7

习题2.3.1图.

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习题2.3.2图.

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习题2.3.4图.

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习题2.4.1图.

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习题2.4.2图.

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12

习题2.5.1图.

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