1、 1 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 2012 级材料类电工学（李彬彬 版） （ 计算题必考题 ：叠加定理 ， 戴维南 定理 ， 异步电动机 ， 单相 正铉交流电，支路电流法 等等总共 40 分） 第 1 章 直流电路 习题参考答案 一、 填空题： 1. 任何一个完整的电路都必须有 电源 、 负载 和 中间环节 3 个基本部分组成。具有单一电磁特性的电路元件称为 理想 电路元件，由它们组成的电路称为 电路模型 。 电路的作用是对电能进行 传输 、 分配 和 转换 ；对电信号进行 传递 、 存储 和 处理 。 2. 反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是 电阻 元件；反映实际电 路
2、器件储存磁场能量特性的理想电路元件是 电感 元件；反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是 电容 元件，它们都是无源 二端 元件。 3. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。当电路中电流 0RUI S 、端电压 U 0 时，此种状态称作 短路 ，这种情况下电源产生的功率全部消耗在 内阻 上。 4.从耗能的观点来讲，电阻元件为 耗能 元件；电感和电容元件为 储能 元件。 5. 电路图上标示的电流、电压方向称为 参考方向 ，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 关联参考 方向。 二、 判断题： 1. 理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。
3、（错） 2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。 （ 错 ） 3. 电压是产生电流的根本原因。因此电路中有电压必有电流。 （ 错 ） 4. 绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流 。 （ 错 ） 三、选择题： （每小题 2 分，共 30 分） 1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，即为假设该元件（ A）功率；当元件两端电压与通 过电流取非关联参考方向时，即为假设该元件（ B）功率。 A、吸收； B、发出。 2. 一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（ C ） A、负载电阻增大； B、负载电阻减小； C、电源输出的电流增大。 3. 当电流源开路时，该电
4、流源内部（ C ） A、有电流，有功率损耗； B、无电流，无功率损耗； C、有电流，无功率损 耗。 4. 某电阻元件的额定数据为“ 1K 、 2.5W”，正常使用时允许流过的最大电流为（ A ） A、 50mA； B、 2.5mA； C、 250mA。 四 、计算题 2 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 1.1 已知电路如题 1.1 所示，试计算 a、 b 两端的电阻。 解 : (1)在求解电阻网络的等效电阻时，应先将电路化简并转化为常规的直流电路。 该电路可等效化为： (b)先将电路图化简 ,并转化为常规直流电路。 就本题而言 ,仔细分析发现 25和 5电阻被短路 ,则原图可化为 :
5、1.2 根据基尔霍夫定律，求图 1.2 所示电路中的电流 I1和 I2； 解： 本题所涉及的基本定律就是基尔霍夫电流定律。基尔霍夫电流定律对电路中的任意结点适用，对电路中的任何封闭面也适用。本题就是 KCL 对封闭面的应用。 3 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 对于节点 a 有 :I1+2-7=0 对封闭面有 :I1+I2+2=0 解得 : I1=7-2=5(A) , I2=-5-2=-7(A) 1.3 有一盏“ 220V 60W”的电灯接到。（ 1）试求电灯的电阻；（ 2）当接到 220V电压下工作时的电流；（ 3）如果每晚用三小时，问一个月（按 30 天计算）用多少电？ 解 : 由
6、题意 : 根据 R=U2/P 得： 电灯电阻 R=U2/P=2202/60=807( ) 根据 I=U/R或 P=UI得 : I=P/U=60/220=0.273(A) 由 W=PT 得 W=60 60 60 3 30 =1.944 102 (J) 在实际生活中，电量常以“度”为单位，即“千瓦时”。 对 60W 的电灯，每天使用 3小时，一个月 (30 天 )的用电量为 : W=60/1000 3 30=5.4(KWH) 1.4 根据基尔霍夫定律求图 1.3 图所示电路中的电压 U1、 U2和 U3。 解 :根据基尔霍夫电压定律，沿任意回路绕行一周，回路中各元件上电压的代数和等于零。 则对 a
7、bcka 回路 : 2-U2-2=0 U2=0 对 cdpkc 回路： -4-U1+U2=0 U1=-4(V) 对 eghce 回路： -U3-10+5+U2=0 4 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） U3=-5(V) 1.5 已知电路如图 1.4 所示，其中 E1=15V， E2=65V， R1=5， R2=R3=10。试用支路电流法求 R1、 R2和 R3三个电阻上的电压。 解： 在电路图上标出各支路电流的参考方向，如图所示，选取绕行方向。应用 KCL 和 KVL 列方程如下 0321 III 13311 ERIRI 23322 ERIRI 代入已知数据得 0321 III 1510
8、5 31 II 651010 32 II 解方程可得 I1=-7/4（ A） ， I2 33/8（ A） ， I3 19/8（ A） 。 三个电阻上的电压电流方向选取一至，则三个电阻上的电压分别为： U1=I1R1=- 547 =-35/4（ V） U2=I2R2= 10833 =165/4（ V） U3=I3R3= 10819 =38/4（ V） 1.6 试用支路电流法，求图 1.5 所示电路中的电流 I1、 I2、 I3、 I4 和 I5。（只列方程不求解） 解： 在电路图上标出各支路电流的参考方向，如图所示，三回路均选取顺时针绕行方向。应用 KCL 和 KVL 列方程如下 0321 II
9、I 0542 III 11315 ERII 0133522 RIRIRI 2435 15 EIRI 如给定参数，代入已知，联立方程求解即可得到各支路电流。 5 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 1.7 试用支路电流法，求图 1.6 电路中的电流 I3。 解：此 图中有 3 支路， 2 节点，但有一支路为已知，所以只 需列两个方程即可。外回路选取顺时针绕行方向。应用 KCL 和 KVL 列方程如下 0321 III 24126 31 II I2=5（ A） 所以： I1=-2（ A） ， I3=3（ A） 1.8 应用等效电源的变换 ， 化简图 1.7 所示的各电路。 解： 6 / 30
10、版权所有 翻版必究（汪一一） 1.9 试用电源等效变换的方法，求图 1.8 所示电路 中的电流 I。 解： 利用 电源等效变换解题过程如下： 由分流公式可得： I=586.213434 (A) 1.10 试计算题 1.9 图中的电流 I。 7 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 解： 由于题目中没有要求解题方法，所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行 求解，下面用戴维南定理求解。 （ 1）先计算开路电压，并将电流源化成电压源，如下图。 3263 612 I (A) UOC=-2+12-6 2/3=6(V) （ 2）再求等效电阻 Rab 将恒压源和恒流
11、源除去，得电路如图。 41163 63 abR ( ) （ 3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。 124 6 I (A) 1.11 已知电路如图 1.10 所示。试应用叠加原理计算支路电流 I 和电流源的电压 U。 解： （ 1）先计算 18V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。 61218 I (A) 661 U (V) （ 2）再计算 6A 电流源单独作用时的电流和电压，电路 如图所示。 2612 1 I (A) 8 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 162263 636 U (V) （ 3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。 426
12、III (A) 22166 UUU (V) 1.12 电路图 1.11 所示，试应用叠加原理，求电路中的电流 I1、 I2 及 36电阻 消耗的电功率 P。 解： （ 1）先计算 90V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。 61590361236126 901 I（ A） 5.43612 3662 I （ A） 5.13612 1263 I （ A） （ 2）再计算 60V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。 5.336636612 602 I（ A） 3366 365.31 I （ A） 5.0366 65.33 I （ A） （ 3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别
13、作用时的叠加。 336111 III （ A） 135.322 III （ A） 25.05.133 III （ A） （ 4） 36电阻 消耗的电功率为 9 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 144362 2323 RIP （ W） 1.13 电路如图 1.8 所示，试应用戴维南定理，求图中的电流 I 解： （ 1）先计算开路电压，并将 12A、 6电流源化成电压源，如下图。 由于此电路仍为复杂电路，因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算，现用支路电流法进行求解，设各支路电流及参考方向如图所示。 由 KCL 和 KVL 得： 0321 III 0121263 21 II 841246
14、 32 II 解得： I1=8/9（ A）， I2 4/9（ A）， I3 -4/3（ A） 320)34(2424 3 IU OC （ V） （ 2）再求等效电阻 Rab 将恒压源和恒流源除去，得电路如图。 )263 63( abR 342 （） （ 3）由戴维南定理 可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。 86.2720134320I(A) 1.14 电路如图 1.12 所示，试应用戴维南定理，求图中的电流 I。 解： （ 1）先计算开路电压，并将 3A、 6电流源化成电压源，如下图。 10 / 30 版权所有 翻版必究（汪一一） 由于此电路仍为复杂电路，因此求开路电压仍可用所有分析计
15、算方法计算，现用支路电流法进行求解，设各支路电流及参考方向如图所示。 由 KCL 和 KVL 得： 0321 III 1081846 21 II 8124 32 II 解得： I1=4/3（ A）， I2 -1/2（ A）， I3 5/6（ A） 2)21(44 2 IU OC （ V） （ 2）再求等效电阻 Rab 将恒压源除去，得电路如图。 Rab=4 6 12=2( ) （ 3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。 4.032 2 I (A) 1.15 电路如图 1.11 所示，试应用戴维南定理，求图中的电压 U。 解： （ 1）先计算开路电压，如下图。 UOC=-1 16+1=-15(V) （ 2）再求等效电阻 Rab 将恒压源和恒流源除去，得电路如图。 Rab=1( ) （ 3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。 351541 15 I (A) U=4I=4 ( 3 )=-12(V) 1.16 电路如图 1.11 所示，如果 I3=1A，试应用戴维南定理，求图中的电阻R3。
