1、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. . . . . .
2、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.6题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.8题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.11题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第1.5.12题. . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Li
4、st of Figures1 习题1.5.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 习题1.5.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 习题1.5.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 习题1.5.11图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、 . . . . . . 75 习题1.5.12图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 习题1.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 习题1.7.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021 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
6、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 = 10AU1 = 140V U2 = 90V U3 = 60VU4 = 80V U5 = 30V1 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 = 560WP2 = U2I2 = (90) 6W = 540WP3 = U3I3 = 60 10W = 600WP4 = U4I1 = (80) (4)W = 320W
7、P5 = U5I2 = 30 6W = 180W电源发出功率PE =P1 + P2 = 1100W负载取用功率P = P3 + P4 + P 5 = 1100W两者平衡1.5.2在图2中，已知I1 = 3mA,I 2 = 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图2: 习题1.5.2图I1 + I2 I3 = 03 + 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 3 103)V = 60V其次确定电源
8、还是负载：1 从电压和电流的实际方向判定：电路元件380V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) 103W =120 103W（负值），故为电源；80V元件U2和I2的参考方向相反P = U2I2 = 80 1 103W =80 103W（正值），故为电源；30V元件U1和I1参考方向相同P = U1I1 = 30 3 103W = 90 103W（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:PR
9、1 = R1I21 = 10 32mW = 90mWPR2 = R2I22 = 20 12mW = 20mW4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 + R1I21 + R2I22 = (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
10、定电流 IN =PNUN=20050A = 4A, 负载电阻R =UNIN=504 = 12:5(2) 电源开路电压 U0 = E = UN + INR0 = (50 + 4 0:5)V = 52V(3) 电源短路电流 IS =ER0=520:5A = 104A1.5.4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 UNUN= 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 UNUN= UU0 3030= 0:1%由此得U0 =
11、E = 30:03V5再由U = E R0I30 = 30:03 R0 2得出R0 = 0:0151.5.6一只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：IN =PNUN=8110A = 0:073A RN =UNIN=1100:073 = 1507在380V 电源上指示灯仍保持110V 额定电压，所串电阻R =U UNIN=380 1100:073 = 3700其额定功率PN = RI2N= 3700 (0:073)2W = 19:6W故可选用额定值为3:7K、20W的电阻。1
12、.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315,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) 1000、0:5A；(2) 200、1A；(3) 350、1A。解当R = 0时I =220315= 0:7A当I = 0:35A 时R + 315 =2200:35= 630R = (630 315) = 315因此，只能选用350、1A的变阻器。6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（
13、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 = 100，R1 = R 2 =200， R3 = 100，这时满足RxR3=R1R2的电桥平衡条件，Uo = 0。在进行测量时，如果测出:(1) Uo = +1mV ；(2) Uo = 1mV ；试计算两种情况下的 Rx。U o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 = 0Uab + Uo Uad = 0或URx + R3Rx + Uo U2= 03RxRx + 100+
14、 0:001 1:5 = 07解之得Rx = 99:867因零件缩短而使Rx 阻值减小，即Rx = (99:867 100) = 0:133(2) Uo = 1mV同理3RxRx + 100 0:001 1:5 = 0Rx = 100:133因零件伸长而使Rx 阻值增大，即Rx = (100:133 100) = +0:133Uo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 = 220 V ，内阻R0 = 0:2；负载电阻R1 = 10，R2 = 6:67；线路电阻Rl = 0:1。试求负载电阻R2并联前后：(1)电路中电流 I；(2) 电源端电压 U
15、1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) = 10:4(1) 电路中电流I =ER=22010:4A = 21:2A8(2) 电源端电压U1 = E R0I = (220 0:2 21:2)V = 216V负载端电压U2 = R1I = 10 21:2V = 212V(3) 负载功率P = U2I = 212 21:2W = 4490W = 4:49kWR2并联后，电路总电阻R = R0
16、 + 2Rl +R1R2R1 + R2= (0:2 + 2 0:1 +10 6:6710 + 6:67) = 4:4(1) 电路中电流I =ER=2204:4A = 50A(2) 电源端电压U1 = E R0I = (220 0:2 50)V = 210V负载端电压U2 =R1R2R1 + R2I =10 6:6710 + 6:67 50V = 200V(3) 负载功率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
17、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 = 1AI2 = I3 =62A = 3A9图6: 习题1.6.2图并得出I4 = I1 + I3 = (1 + 3)A = 2AI5 = I I4 = (6 2)A = 4A因I5R = I4 1得R =I4I5=24 = 0:51.7 电路中电位的概念及计算1.7.4在图7中，求A点电位VA 。解图7: 习题1.7.4图10I1 I2 I3 = 0 (1)I1 =50 VA10(2)I2 =VA (50)5(3)I3 =VA20(4)将式(2)、(3)、(4)代入式(1)，得50 VA10V
18、A + 505VA20= 0VA = 14:3V1112目录第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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19、 . . . . 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
20、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. . . . . . . . . . . . . . . . . .
21、 . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22、. 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. . .
23、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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第2.7.1题. . . . . . . . . . . . . . .
24、. . . . . . . . . . . . . . . . 19第2.7.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19第2.7.5题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20第2.7.7题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21第2.7.8题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25、. . . . . . . . 22第2.7.9题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22第2.7.10题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23第2.7.11题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241List of Figures1 习题2.1.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26、 . . . . . . . . . 32 习题2.1.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 习题2.1.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 习题2.1.5图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 习题2.1.7图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27、 . . . . . . . . . 76 习题2.1.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 习题2.3.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 习题2.3.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 习题2.3.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28、 . . . . . . . . . 910 习题2.4.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011 习题2.4.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1112 习题2.5.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313 习题2.5.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29、. . . . . . . . . . . . . 1314 习题2.5.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1415 习题2.6.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1516 习题2.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1617 习题2.6.3图. . . . . . . . . . . . . . .
30、. . . . . . . . . . . . . . . . . 1718 习题2.6.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1819 习题2.6.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1820 习题2.7.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1921 习题2.7.2图. . . . . . . . . . .
31、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2022 习题2.7.5图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2023 习题2.7.7图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2124 习题2.7.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225 习题2.7.9图. . . . . . .
32、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2326 习题2.7.10图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2327 习题2.7.11图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2422 电路的分析方法2.1 电阻串并联接的等效变换2.1.1在图1所示的电路中，E = 6V ，R1 = 6，R2 = 3，R 3 = 4，R 4 =3，R5 = 1 ，试求I3和I4。解图1: 习题2.1.1图本题通过电阻的串联和并联可化为单回路电路计算。R1和R 4并联而后与R3串联，得出的等效电阻R1;3;4和R 2并联，最后与电源及R 5组成单回路电路，于是得出电源中电流I =ER5 +R2(R3 +R1R4R1 + R4)R2 + (R3 +R1R4R1 + R4)=
