a第一章 电路的基本概念和基本定律 课后答案电路基础 (贺洪江 王振涛 著) 高等教育出版社 课后答案

第一章 电路的基本概念
1
重点掌握：
1.电压、电流的参考方向 2.功率计算、功率的吸收和释放 3.基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律
2
第一章 主讲内容
§1.1 电路及电路模型 §1.2 电功率 §1.3 电阻元件 §1.4 电源元件 §1.5 受控源 §1.6 基尔霍夫定律 §1.7 二端网络的等效
aI
U
R
P U I (W)
b
如果U I方向不一 致结果如何？
功率有无正负？
15
2. 电路吸收或发出功率的判断
+ u, i 取关联参考方向
u P = ui
i
- u, i 取非关联参考方向
- P = - ui
P > 0 实际吸收能量 u
i
P < 0 实际发出能量
+
根据能量守衡关系 P（吸收）= P（发出） 16
u = 25V -
（d）
图（c）中电压、电流为关联方向
P3 ui 6.75W (实际发出)
图（d）中电压、电流为非关联方向
P4 ui 750 mW (实际发出)
18
结论
在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致，则 P= UI,如果 U、I 正方向不一致，则 P= --UI。
计算出P > 0时, 说明此部分电路消耗电功率，为负载 计算出P < 0时, 说明此部分电路产生电功率，为电源
(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.
13
电功率
单位时间内电场力所做的功。
p ui
功率的单位：W (瓦) 能量的单位： J (焦)
(Watt，瓦特) (Joule，焦耳)

第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.1-1 手电筒实际电路
第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律 1.1.2 电路模型
电路分析中常用的三种最基本的理想电路元件模型符号 如图1.1-3所示。
图1.1-3 三种最基本的理想电路元件模型符号
第1章 电路的基本概念和基本定律
解 元件1
元件2、3、4的电压、电流参考方向关联，故吸收功率 p2=u2i1=4×3=12 W
p3=u3i3=－6×(－4)=24 W p4=u4i4=(－u3)i4=6×(－1)=－6 W
p1=－u1i1=－10×3=－30 W
∑p吸收=12+24=36 W
∑p产生=6+30=－36 W
dw=udq
(1.2-4)
图1.2-6 电压、电流参考方向关联情况
第1章 电路的基本概念和基本定律
电荷失去能量意味着ab段电路吸收能量。电路在单位时间内
吸收的能量称为电路的电功率，简称功率，即功率是衡量电
路中能量变化速率的物理量，用符号p(t)表示。功率的数学
定义式为
p(t) dw dt
(1.2-5)
第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.2-1 简单的直流电路
第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.2-2 较复杂的直流电路
第1章 电路的基本概念和基本定律
2. 电压 图1.2-3所示的电路中，a、b两点间的电压表明了单位 正电荷由a点移至b点能量的改变量，用符号u(t)表示，写成
u (t) dw dq
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.3 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律概括了电路中电流和电压分别遵循的基本 规律，是分析一切集总参数电路的根本依据。基尔霍夫定律 包含两个内容：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。电 路中所有连接在同一节点的各支路电流之间要受到基尔霍夫 电流定律的约束，任一回路中的各支路(元件)电压之间要受 到基尔霍夫电压定律的约束，这种约束关系与电路元件的特 性无关，只取决于元件的互联方式，称为拓扑约束。在具体 介绍基尔霍夫定律之前，下面先介绍几个表述电路结构的常 用术语。如图1.3-1所示 。

题图3-4
解：（1）该电路有三个网孔。设网孔电流分别为 、 ，
参考方向如图3-4所示。并设受控源两端电压为U。
（2）列写网孔方程：
辅助方程为：
联立求解得：
U= V
所以： mW
3-5电路如题图3-5所示，试用网孔分析法求电流 和电压 。
题图3-5题图3-5（b）
解：(1)将原图中20A电流源与2 电阻并联部分等效为40V电压源与2 电阻串联，如图3-5（b）所示。
（2）列写节点方程：
整理得：
求解得： V
V
所以： V
3-7电路如题图3-7所示，①试用节点分析法列写电路的节点方程；②该电路能否用网孔分析法分析？为什么？
题图3-7题图3-7（b）
①解：
(1)将原图中的 电压源与 串联部分等效为 电流源与 并联。
且 。如图3-7（b）所示。
(2)该电路有5个节点，以节点5为参考点，节点电压分别设为： 、 、 ，
Ua=10-3I=4V
Ub=2I=4V
Uab＝Ua–Ub=0V
题图1-2
1-3试计算题图1-3所示电路中I、Us、R和电源Us产生的功率。
解：做节点标识，A、B、C：
I1=6+12＝18A
I2=I1-15=3A
I2+I3=12+5 I3=14A
I=15- I3=1A
US=3I1+12I2=90V
题图1-3
2-15题图2-15所示电路，试问当电阻R等于何值时，可获得最大功率，最大功率等于多少?
题图2-15图2-15（b）
解：先将a，b与R断开，则
得：
所以：共戴维南等效电路为图（a）所示
所以：当 时，获得最大功率

A I
N
已知： UAB=3V I = – 2A
电源：U和I的实际方向相反，
B
发出功率
求：N的功率，并说明它
负载：U和I的实际方向相同，
是电源还是负载
取用功率
解：P=UI = (–2)×3= – 6W
根据电压、电流的参考方向判别 因为此例中电压、电流
的参考方向相同
若电压、电流的参考方向相同
而P为负值，所以
U2 – (–3) –8+5 + (–2)=0
电压的参考极性 KVL 与实际极性是否相同
KVL推广应用于假想的闭合回路
I
A
E
A
UA UAB
R
B
根据KVL可列出
E+ IR UAB=0
或
UAB= E+ IR
C
UB
B
根据 U = 0
UA UB UAB=0 UAB= UA UB
五、 独立电源
电源：P=UI为负值，发出功率
N发出功率是电源 想一想，若根据电压电流
负载：P= UI为正值，取用功率 的实际方向应如分析？
I
4）额定值与实际值
额定值是为电气设备在 +
给定条件下正常运行而 规定的允许值
电源
U
S1
S2
S2
–
电气设备不在额定 条件下运行的危害： P
电源输出的电流和功 率由负载的大小决定
第二章 常用电路分析方法
主要内容：
1、电阻串、并联联接及电阻星形联接与三角 形联接的等效变换
2、电压源与电流源及其等效变换 3、支路电流法 4、弥尔曼定理 5、叠加原理 6、戴维南定理
一、 电阻串并联联接