电工学：电路的基本概念和基本定律习题与答案

第1章电路的基本知识一、填空题1.电荷间存在相互作用力,同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

2.真空中有两个点电荷，电荷量均为2×10－6C,相距0.2 m，则它们之间的作用力为0。

9N ，且为斥力。

3。

电荷周围存在的特殊物质叫电场。

4.电荷的定向移动形成的电子流叫做电流.我们规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。

在金属导体中电流方向与电子的运动方向相反。

5。

通过一个导体的电流是5A,经过2min时间，通过这个电阻横截面的电荷量是600C.导体中的电流为1A，在 0。

4min时间内，通过导体横截面的电荷量为24C。

6.衡量电场力做功大小的物理量叫电压,其定义式为U AB=W AB/q。

7。

电位是相对值，它的大小与参考点选择有关；电压是不变值,它的大小与参考点选择无关 .8.电压的正方向为高电位指向低电位，电动势的正方向为电源负极指向正极。

9。

衡量电源力做功大小的物理量叫电动势，其定义式为E=W/q 。

10.有二根同种材料的电阻丝,长度之比为1：2,横截面积之比为2：3，则它们的电阻之比是 3:4 。

11.一段导线的电阻值为R，若将其对折合并成一条新导线，其阻值为 R/4 。

12.部分电路欧姆定律告诉我们，在某段纯电阻电路中，电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，其表达式为 I=U/R 。

13。

全电路欧姆定律告诉我们，闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比,其表达式为 I=E/(R+r）。

14.电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.5Ω，负载电阻R=4Ω，则电路中的电流I＝ 1A ，路端电压U＝ 4V .15。

电流在单位时间内所做的功叫做电功率。

电源电动势所供给的功率，等于电源内阻和负载电阻所消耗的功率之和.16.额定值为“220V 40W”的白炽灯，灯丝的热态电阻为1210Ω。

如果把它接到110 V的电源上，它实际消耗的功率为 10W 。

17.有一只标有“1kΩ10W”的电阻，允许通过的最大电流是0.1A ,允许加在它两端的最大电压是 100V 。

图1: 习题1.5.1图I1 = −4A U1 = 140V U4 = −80V I2 = 6AU2 = −90VU5 = 30VI3 = 10AU3 = 60V1 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 = −560WP2 = U2I2 = (−90) ×6W = −540WP3 = U3I3 = 60 ×10W = 600WP4 = U4I1 = (−80) ×(−4)W = 320WP5 = U5I2 = 30 ×6W = 180WP1 + 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−I 1 + I 2 − I 3 = 0 −3 + 1 − I 3 = 0可求得I 3 = −2mA, I 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U 3 = (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I 3 从“+”端流出,故为电源; 电流I 2 从“+”端流出，故为电源； 电流I 1 从“+”端流出，故为负载。

1 电路的基本概念与定律电源有载工作、开路与短路电源发出功率P E =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: 习题图−I1 + I2 −I3=−3 + 1 −I3=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 ×10−3 W =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 2P R= R1I= 10 ×3 mW = 90mW12 2P R= R2I= 20 ×1 mW = 20mW2电源发出功率:P E = U2I2 + U3I3 = (80 + 120)mW =200mW负载取用和电阻损耗功率:P = U1I1 + R1 I2 + R2I2 = (90 + 90 + 20)mW =200mW1 2两者平衡基尔霍夫定律试求图6所示部分电路中电流I、I1和电阻R，设U ab = 0。

电工基础课后习题答案电工基础是电气工程领域的基础课程，涵盖了电路的基本概念、基本定律以及电路分析方法等。

以下是一些电工基础课后习题的参考答案，供同学们参考和学习。

# 习题一：欧姆定律的应用问题：一个电阻值为100Ω的电阻器，通过它的电流为0.5A，求电阻两端的电压。

答案：根据欧姆定律，电压U等于电流I乘以电阻R，即U = I * R。

将已知数值代入公式，得到U = 0.5A * 100Ω = 50V。

所以电阻两端的电压为50伏特。

# 习题二：基尔霍夫电压定律（KVL）问题：在一个由三个电阻R1、R2、R3串联组成的电路中，已知R1 = 200Ω，R2 = 300Ω，R3 = 500Ω，电源电压为24V。

求通过R1的电流。

答案：首先，计算总电阻R_total = R1 + R2 + R3 = 200Ω + 300Ω +500Ω = 1000Ω。

根据欧姆定律，总电流I_total = V / R_total =24V / 1000Ω = 0.024A。

由于是串联电路，各处电流相等，所以通过R1的电流也是0.024A。

# 习题三：节点电压法问题：在一个有两个节点的电路中，节点1的电压为5V，节点2的电压为3V，求节点2与节点1之间的电压差。

答案：节点电压法中，节点间的电压差等于节点电压之差。

因此，节点2与节点1之间的电压差为V_node2 - V_node1 = 3V - 5V = -2V。

注意电压差的负号表示电压是从节点1指向节点2的。

# 习题四：戴维宁定理问题：一个由两个电阻R1 = 2kΩ和R2 = 3kΩ串联组成的电路，外接一个电阻R_load = 1kΩ。

求负载电阻上的电压。

答案：首先，计算等效电阻R_eq = R1 + R2 = 2kΩ + 3kΩ = 5kΩ。

假设有一个电压源V_th与之并联，根据戴维宁定理，V_th = I * R_eq，其中I是开路时通过R1和R2的电流。

由于是串联电路，I = V / (R1 + R2) = 0V / 5kΩ = 0A。

（请注意：为节省版面，排版比较紧凑，问答、计算题部分可在背面作答也可另加附页）第1章 电路的基本概念与基本定律1、设电路的电压与电流的参考方向如图1所示，已知0,0><I U ，则电压与电流的实际方向为（ ）。

A. a 点为高电位，电流由a 至bB. a 点为高电位，电流由b 至aC. b 点为高电位，电流由a 至bD. b 点为高电位，电流由b 至a图1 图2 2、电路如图2所示，ab 端电压=U （ ）。

A. 15V B. 4V C. 5V D. 10V3、电路如图3所示，若0,0,>>>R Is IsR Us ，则（ ）。

A. 电阻吸收功率，电压源与电流源发出功率B. 电阻与电压源吸收功率，电流源发出功率C. 电阻与电流源吸收功率，电压源发出功率D. 此电路不满足功率平衡图3 图44、电路如图4所示，2A 电流源发出的功率为（ ）。

A. 8W ； B.－8W ； C. 2W ； D. －4W 。

5、电路如图5所示，电压与电流的关系式为（ ）。

A.IR E U -=B. IR E U +=C. IR E U +-=D. IR E U --=图5 图66、电路如图6所示，则b 、c 两点间的电压bc U 为（ ）。

A ． 0V B. 2V C. 8V D. －2V图7 图87、电路如图7所示，已知图中4=Us V ，Ω=101R ，Ω=302R ，Ω=603R ，Ω=204R ，则端电压=U （ ）。

A ．－10V B. －20V C.10V D. －2V8、电路如图8所示，3A 电流源发出的功率为（ ）。

A. －21W B. 21W C. －18W D. 18W9、图9所示电路端口电压电流关系为（ ）。

A. I U +=25B. I U -=25C. I U --=25D. I U +-=25图9 图1010、电路如图10所示，若将AB 两点短路，则（ ）。

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。

一、单选题1、电流与电压为关联参考方向是指（）。

A.电流参考方向与电压降参考方向一致B.电流参考方向与电压升参考方向一致C.电流实际方向与电压升实际方向一致D.电流实际方向与电压降实际方向一致正确答案：A2、图示电路元件的功率为－10W，则Uba=（）。

A.10VB.－10VC.20VD.－20V正确答案：A3、图中电流源的功率为（）。

A.吸收功率6WB.释放功率6WC.吸收功率－6WD.以上答案都不对正确答案：A4、理想电流源向外电路提供的（）是一常数。

A.电压B.电阻C.电流D.功率正确答案：C5、色环为棕黑棕的电阻阻值为100Ω，那么色环为棕黑红的电阻阻值为（）。

A.10ΩB.10KΩC.1KΩD.100KΩ正确答案：C6、某节点A为三条支路得连接点，其电流分别为I1=2A，I2=4A，则I3为（）。

（设电流参考方向都指向节点A）A. -2AB. -4AC.-6AD.-1A正确答案：C7、一段有源支路如图所示，AB两端的电压UAB为（）。

A.10 VB.-10VC.2VD.-2V正确答案：B8、图示电路2Ω电阻两端的电压为（）。

A.9VB.4VC.5VD.10V正确答案：C9、图示电路发出功率的元件是（）。

A.电流源B.电压源C.电阻D.两个电源正确答案：A10、图示电路中，A点的电位为（）。

A.-10 VB.4 VC.-4VD.0 V正确答案：C二、判断题1、电路中提供电能或信号的器件，称为负载。

正确答案：×解析：电路中提供电能或信号的器件为电源。

2、电流由元件的低电位端流向高电位端的参考方向称为关联方向。

正确答案：×解析：电流由元件的低电位端流向高电位端的参考方向称为非关联方向。

3、在电路分析计算时，电流值为负值说明电流实际方向与参考方向相反。

正确答案：√4、日常所说的一度电就是指功率。

正确答案：×解析：日常所说的一度电就是指电能。

5、当某元件上电压电流为非关联参考方向，则其功率计算公式为P=UI。

1 第1章电路的基本概念和基本定律本章的主要任务是学习电路的基本概念、基本物理量和基本定律，为掌握电路的分析计算方法奠定必要的基础。

本章基本要求(1)正确理解理想电路元件、电路模型的概念；(2)正确理解电流、电压的参考方向的概念，并掌握电流、电压参考方向的使用；(3)计算元件或电路的功率，并判别元件或电路是吸收功率还是发出功率；(4)掌握理想元件的电压与电流关系式；(5)掌握基尔霍夫定律（KCL 和KVL ）的应用；(6)了解四种类型的受控源，理解电气器件设备的额定值。

本章习题解析1-1 试求题图1-1所示电路中的电压U ab 和U ba 。

解：(a)电压U 的参考方向如图所示，已知U ＝10V ，故有10==U U ab V 10-=-=-=U U U ab ba V (b)直流电压源的电压参考方向如图所示，故有5=ab U V 5-=-=ab ba U U V 1-2题图1-2所示电路中，已知各元件发出的功率分别为2501-=P W ，1252=P W ，1003-=P W 。

求各元件上的电压U 1、U 2及U 3。

题图1-1 解：解： V U W U P 50 2505 111=\-=´-= V U W U P 25 1255 222-=\=´-= V U W U P 20 1005 333-=\-=´=1-3题图1-3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？消耗功率还是对外提供功率？解：解： 根据功率计算公式及题给条件，得根据功率计算公式及题给条件，得（a ）U ab =6V , P =6×=6×2= 12W 2= 12W 消耗功率消耗功率消耗功率 （b ）U ab =-8V ，P =1×=1×((-8)=-8W 提供功率提供功率提供功率 （c ）U ab =-10V , P =-(-8)´(-10)=-80W 提供功率提供功率提供功率 （d ）U ab =-8V , P =-(-2)´(-8)=-16W 提供功率提供功率提供功率 （e ）U ab =-(-6)=6V , P =-(-1)´(-6)=-6W 提供功率提供功率提供功率 （f ）U ab =-16V , P =(-2)´16=-32W 提供功率提供功率提供功率1-4 将额定电压为U 0、额定功率为P 0的电热丝（可看作线性电阻）切成32长，然后加上电压U ，问此时电热丝消耗的功率P 为多少？为多少？ 解：解： 由题意可知，电热丝的原电阻为由题意可知，电热丝的原电阻为R 0=20P U+ + + - - -U 1U 2U 3 5A (a) (b) (d) (e) (f) a 6V - + b 2A a -8V - + b 1A a -10V - + b -8A (c)a -8V - +b -2A a16V - + b -2A a -6V- + b -1A 题图1-2 题图1-3 切成32长时的电阻为长时的电阻为 R =32R 0此时电热丝消耗的功率为此时电热丝消耗的功率为P =R U 2=0232R U =230202P U U =2320)(U U P0 1-5 题图1-5所示，图（a ）中电容过的电流i 的波形如图（b ）所示，已知V 1)0(=u ,试求t =1s 、t =3s 和t =5s 时电容电压u 。

一、选择题不论电路如何复杂，总可归纳为由电源、______、中间环节三部分组成。

A ．电阻B ．电容C ．电感D ．负载D0.05 mA=______A=______μA 。

A ．5510-⨯/5B ．3510-⨯/5C ．3510-⨯/50D ．5510-⨯/50D1 A=______。

A ．1C s 1 B ．1V W 1 C ．1V J 1 D ．1W V1B描述单位时间内通过导体某横截面的电荷多少之物理量及其国际标准单位分别是______。

A ．电量，库仑B ．电流，安培C ．电量，安培D ．电压，伏特B电流的实际方向与产生这一电流的电子运动方向______。

A ．相同B ．相反C ．超前90°D ．在直流电制中，相反；在交流电制中，相同B请判断下列各说法，正确答案是______。

（1）人们习惯以正电荷的运动方向作为电流的参考方向；（2）人们习惯以负电荷的运动方向作为电流的参考方向；（3）人们习惯以正电荷的运动方向作为电流的实际方向。

A ．（1）错，（2）、（3）对B ．（1）、（2）错，（3）对C ．（1）对，（2）、（3）错D ．（1）、（2）对，（3）错B关于电位与参考电位的概念，下列说法正确的是______。

A ．只有直流电路才能设参考电位，交流电路中不能B ．电位就是电压C ．电路中某点的电位等于该点与参考点之间的电位差D ．在同一个电路或电气系统中，可视分析的方便，选电路中不直接导线相连的两点作为参考电位点关于电位与参考电位的概念，下列说法错误的是______。

A．电路中某点的电位等于该点与参考点之间的电位差B．由于电位和电压的单位一致 C．在一个电路中，可任选取一点，令其电位为零D．在同一个电路或电气系统中，可视分析的方便，选电路中不直接导线相连的两点作为参考电位点D关于电位的下列说法，错误的是______。

A．电位的单位与电压、电动势一样，都是伏特B．电场中某点电位大小等于电场力将单位正电荷从该点移到参考电位点所做的功C．无论参考电位点选在何处，电源的正极电位总为正值D．参考电位点的电位值永远为零C某具有内阻的直流电源与负载电阻构成的简单供电网络如图，E=230 V，R0=0.1Ω，RL=2.2 Ω；若在SA闭合时，电路中的工作电流为______。