电路理论第一章习题答案解析
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第一章习题答案1-1解:(1)题1-1图(a )中,u 、i 在元件上为关联参考方向;题1-1图(b )中,u 、i 在元件上为非关联参考方向。
(2)题1-1图(a )中,p =ui 表示元件吸收的功率(因为u 、i 为关联参考方向,吸收功率);题1-1图(b )中,p =ui 表示元件发出的功率(因为u 、i 为非关联参考方向,发出功率)。
(3)在题1-1图(a )中,p =u i <0表示元件吸收负功率,实际发出功率;在题1-1图(b )中,p =ui >0,元件实际发出功率。
1-2解:u 、i 参考方向的关联与否,须对某一元件、支路或端口而言。
题1-2图(a )中,u 、i 的方向对N A 是非关联的,对N B 是关联的;因此,p =ui 表示了N A 发出的功率,也即N B 吸收的功率。
在题1-2图(b )中,u 、i 的方向对N A 是关联的,对N B 是非关联的;因此,p =ui 表示了N A 吸收的功率,也即N B 发出的功率。
注意:这些结论不论u 、i 的乘积是正或负,都是成立的。
1-3解:元件A 上,u 、i 为非关联参考方向;元件B 、C 、D 与E 上,u 、i 为关联参考方向。
因而有元件A 发出功率为:W W p A 300560=⨯=发 元件B 吸收功率为:W W p B 60160=⨯=吸 元件C 吸收功率为:W W p C 120260=⨯=吸 元件D 吸收功率为:W W p D 08204=⨯=吸 元件E 吸收功率为:W W p 40220E =⨯=吸不难证明:吸吸吸吸发E D C B p p p p p +++=A 。
因此,整个电路功率是平衡的。
1-4解:(1)图(a )中,u 、i 为关联参考方向,i u 31010⨯= (2)图(b )中,u 、i 为非关联参考方向,i u 10-=(3)图(c )中,u 与电压源的激励电压方向相同,V u 10= (4)图(d )中,u 与电压源的激励电压方向相反,V u 5-= (5)图(e )中, i 与电流源的激励电流方向相同,A i 31010-⨯=(6)图(f )中, i 与电流源的激励电流方向相反,A i 31010-⨯-= 1-5解:题1-5图(a )中,流过15V 电压源的2A 电流与激励电压15V 为非关联参考方向,因此,电压源发出功率W W p 30215s U =⨯=发;2A 电流源的端电压()V V U A51525=+⨯-=,此电压与激励电流问关联参考方向,因此,电流源吸收功率W W p Is 1025=⨯=吸。
第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答1-1 题 1-1 图所示电路,求各段电路的电压U ab 及各元件的功率,并说明元件是消耗功率还是对外提供功率2Ab 1Ab a-8Aba- a+6V+-8V-+-10V -(a)(b)(c)-2Aba-1Aa-2Aa+ -b-+ b--6V+-8V 16V (d)(e)(f)题 1-1 图解 根据功率计算公式及题给条件,得( a ) U =6V, P =6×2= 12W消耗功率ab( b ) U ab =-8V , P =1×(-8)=-8W 提供功率( c ) U ab =-10V, P =-(-8) (-10)=-80W提供功率( d ) U =-8V, P =-(-2)(-8)=-16W提供功率ab( e ) ab =-(-6)=6V,=-(-1)(-6)=-6W提供功率UP( f ) U ab =-16V, P =(-2)16=-32W提供功率1-2 在题 1-2 图所示各元件中, 已知:元件 A 吸收 66W 功率,元件 B 发出 25W 功率; 元件 C 吸收负 68W 功率,求 i 、 u 和 i 。
ABCi A-5Ai CA--B++C-+u B-4V6V题 1-2 图解 根据题意,对元件A ,有A=6 A =66,i A==11APi对元件 B ,有B=-5 B =-25,B==5VP uu对元件 C ,有P C =-4 i C =-68, i C ==17A1-3 题 1-3 图所示电路中, 5 个元件代表电源或负载。
通过实验测量得知: I 1=-2A ,I 2=3A , I 3=5A , U =70V ,U =-45V , U =30V , U =-40V , U =-15V 。
1 2 3 45(1)试指出各电流的实际方向和各电压的实际极性 (2)判断那些元件是电源;那些元件是负载(3)计算各元件的功率,验证功率平衡U 4U 5I 1+-4+-I3-+5+-I 2++++-+U1 1U 33U2 2----+ -题1-3 图解( 1)图中虚线箭头为各支路电流的实际方向。
第一章 电路模型和电路定律电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,用电流i 、电压u 和功率p 等物理量来描述其中的过程。
因为电路是由电路元件构成的,因而整个电路的表现如何既要看元件的联接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各支路电流、电压要受到两种基本规律的约束,即:(1)电路元件性质的约束。
也称电路元件的伏安关系(VCR ),它仅与元件性质有关,与元件在电路中的联接方式无关。
(2)电路联接方式的约束(亦称拓扑约束)。
这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。
基尔霍夫电流定律(KCL )和基尔霍夫电压定律(KVL )是概括这种约束关系的基本定律。
掌握电路的基本规律是分析电路的基础。
1-1 说明图(a ),(b )中,(1),u i 的参考方向是否关联?(2)ui 乘积表示什么功率?(3)如果在图(a )中0,0<>i u ;图(b )中0,0u i <>,元件实际发出还是吸收功率?解:(1)当流过元件的电流的参考方向是从标示电压正极性的一端指向负极性的一端,即电流的参考方向与元件两端电压降落的方向一致,称电压和电流的参考方向关联。
所以(a )图中i u ,的参考方向是关联的;(b )图中i u ,的参考方向为非关联。
(2)当取元件的i u ,参考方向为关联参考方向时,定义ui p =为元件吸收的功率;当取元件的i u ,参考方向为非关联时,定义ui p =为元件发出的功率。
所以(a )图中的ui 乘积表示元件吸收的功率;(b )图中的ui 乘积表示元件发出的功率。
(3)在电压、电流参考方向关联的条件下,带入i u ,数值,经计算,若0>=ui p ,表示元件确实吸收了功率;若0<p ,表示元件吸收负功率,实际是发出功率。
(a )图中,若0,0<>i u ,则0<=ui p ,表示元件实际发出功率。
在i u ,参考方向非关联的条件下,带入i u ,数值,经计算,若0>=ui p ,为正值,表示元件确实发出功率;若0<p ,为负值,表示元件发出负功率,实际是吸收功率。
习题一习题一1-1按指定的电流电压参考方向及其给定值,计算下列各元件的功率,并说明元件是吸收功率还是发出功率。
解A :W 20210=⨯==UI P B :()W 20210-=-⨯==UI P C :W 20210-=⨯-=-=UI P D :()W 20210=⨯--=-=UI P1-2在指定的电压u 和电流i 的参考方向下,写出下列各元件的端口特性方程式。
解:(a )i u 5000=; (b) dtu 02.0=; (c) dt du i 61020-⨯=(d) i u 5000-=; (e) dt di u 02.0-=;(f) dtdu i 61020-⨯-= 1-3作用于F 1.5μ电容的电压波形如图1-3(a )所示,试写出电流表达式,画出波形图,在mS 5=t 时电容器的贮能是多少?流过0.1mH 电感的电流波形如图1-3(b )所示,试写出电压表达式,画出波形图,在mS 2=t 及mS 6=t 时电感的贮能是多少?图1-1习题1-1题图 图1-3 习题1-3题图习题一解:(a )()mS 50A 102.10105010101.5336----≤≤⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯==t t dt d dt du Ci C ()m S 85A 1017103100101.5336-+---≤≤⨯-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯==t t dt d dt du Ci CmS 5=t 时电容器的储能()J 1055.210101.55.05.010542623---⨯=⨯⨯⨯==⨯Cu w(b) ()mS 20V 5.0102010101.033---≤≤=⨯-⨯==t t dt d dt di Lu L ()mS 6201021010101.033-+--≤≤=⨯-⨯==t t dt d dt di L u L ()mS 86V5.0102100101.033-+--≤≤-=⨯-⨯==t t dt d dt di L u L mS 6~2=t 期间的电感储能J 005.010101.02121232=⨯⨯⨯==-Li w L (mS 6~2=t )1-4RLC 串联电路如图1-4(a )所示,原处于零状态,流过之电流波形如图(b ),试求R u 、L u 、C u ,并画出波形图。
电路理论教程希有答案第二版第一章本章的内容主要是运用电路理论,结合一些常见案例和公式进行讲解,希望能给同学们一些帮助。
本章涉及到以下哪些问题?对于数字电路的学习可以用到一元二次方程,其解析如下:A.用二极管串联一颗三极管作为调制器时,由单极或双极组成的一元二次方程。
B.电路元件中一个电阻为5Ω,两个引脚为1Ω和0Ω。
C.如果三极管的电压大于零,则表示电路的漏电电流大于零,因此两级串联电阻之和就等于零。
一、基本电路原理1.常见的三极管包括栅极电阻R4、栅极电压R5、栅极电流R6。
2.基本电路元件是三极管。
3.常见三极管的导通电阻R3、R4由二极管串联而成,分别连接两个两端,用于控制电路工作状态。
4.常见电路元件如图 b所示。
其中,栅极电阻R4是用来调节芯片通断电流,其值是R3值。
二、电路特性1.电路特性的描述(A.定义);2.电路的极性;3.串联电阻的影响;4.互补性;5.电路的特性方程(C.; D.);6.短路的判定。
三、公式说明1.原理分析:利用电阻的不同特性,可以计算出电路的电阻,但要考虑电阻的电流密度和损耗情况,因此一定要有准确的计算方法。
使用欧姆定律和电容定律来计算电阻两端与元件间的电阻电流:将电阻两端的电流设为零,可以得到两个等值电阻电容 F,两个等值电容 A之间产生的漏电电流也为零。
在一定数值下根据公式,可以计算出任意数量电阻的阻值,并根据计算结果选择电阻。
四、例题讲解例1:图中 V、V0分别为V1、C2两端的电压, v为三极管的漏电电流, E、 F分别为三极管开通时和关断时的电流。
说明图中V1和V0端分别有5Ω电阻和0Ω电阻,则图中 V、 V点上的电压分别应是()Ω?由题意可知: A与 B点组成负载输入,输出相同的电压,说明电路两个两端串联电阻之和即为()。
在电路中 C点上有2个负载电压; C、 F分别对应两个漏电电流,如图所示:解析: A点与 C点之间在电路中没有设置稳压或者稳流器,因此这一等效电路只能用来补偿输入端对输出端的漏电流,不能用来作为电源。
第一章习题题图示一段电路N ,电流、电压参考方向如图所标。
(1) 若1t t =时1()1i t A =,1()3u t V =,求1t t =时N 吸收的功率1()N P t 。
(2) 若2t t =时2()1i t A =-,2()4u t V =,求2t t =时N()P t 解:(1) 111()()()313N P t u t it W ==⨯="(2)222()()()414N P t u t i t W ==⨯-=-题图示一段直流电路N ,电流参考方向如图中所示,电压表内阻对测试电路的影响忽略不计,已知直流电压表读数为5V ,N I 。
解: 1025P I A V -===-(题图示一个3A 的理想电流源与不同的外电路相接,求3A 电流源三种情况解:(a) 223218s P I R W ==⨯= 电流源输出功率 (b) 3515s P I V W ==⨯= 电流源输出功率(c) 31030s P I V W ==⨯-=- 电流源吸收功率题图示某电路的部分电路,各已知的电流及元件值已标出在图中,求I 、s U 、R 。
;解:流过3Ω电阻的电流为 12A+6A=18A 流过12Ω电阻的电流为 18A-15A=3A流过电阻R 的电流为 3A-12A-5A=-14A 可得: I=-14A+15A=1A 18331290S U V =⨯+⨯=1511231.514R ⨯-⨯==Ω-题图示电路,已知U=28V ,求电阻R 。
解:根据电源等效,从电阻R 两端 可等效为如下图等效电路。
有: '41515442I A =⨯=+'448R =Ω+Ω=Ω 可得: '287152828U R U I R ===Ω--求题图示各电路的开路电压。
解:(a) 2010530OC U V A V =-⨯Ω=-)(b) 开路时,流过8Ω电阻的电流为 931189A ⨯=+流过6Ω电阻的电流为 1832189A ⨯=+可得: 26184OC U V =⨯-⨯=(c) 开路时,8Ω电阻的电压为 8208128V ⨯=+ 2Ω电阻的电压为 5210A V ⨯Ω= 可得: 82100OC U V V V V =+-=I 。
第一章 电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础,介绍了电路的基本概念和基本定律:主要包括电压、电流的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。
主要内容: 1.电路的基本概念(1)电路:电流流通的路径,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的系统。
(2)电路的组成:电源、中间环节、负载。
(3)电路的作用:①电能的传输及转换;②信号的传递及处理。
2.电路元件及电路模型(1)电路元件:分为独立电源和受控电源两类。
①无源元件:电阻、电感、电容元件。
②有源元件:分为独立电源和受控电源两类。
(2)电路模型:由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。
它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。
采用电路模型来分析电路,不仅使计算过程大为简化,而且能更清晰地反映该电路的物理本质。
(3)电源模型的等效变换①电压源及电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源及电阻并联的电路,两种电源之间的等效变换条件为:0R I U S S =或0R U I SS =②当两种电源互相变换之后,除电源本身之外的其它外电路,其电压和电流均保持及变换前完全相同,功率也保持不变。
3.电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位 (1)电路的基本物理量包括:电流、电压、电位以及电功率等。
(2)电流和电压的参考方向:为了进行电路分析和计算,引入参考方向的概念。
电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。
当按参考方向来分析电路时,得出的电流、电压值可能为正,也可能为负。
正值表示所设电流、电压的参考方向及实际方向一致,负值则表示两者相反。
当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时,称它们为关联参考方向。
一般来说,参考方向的假设完全可以是任意的。
但应注意:一个电路一旦假设了参考方向,在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。
(3)参考电位:人为规定的电路种的零电位点。