电工学第四版习题解答

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第1章

习题解答(部分)

1.5.3 有一直流电源,其额定功率P N =200 W ,额定电压U N =50 V ,内阻只RN =0.5Ω,

负载电阻R0可以调节,其电路如图所示。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,

分析 电源的额定值有额定功率P

N 。额定电压U N 和额定电流I N 。三者间的关系为P N =U N I N 。额定电压U N 是指输出额定电流I N 时的端电压,所以额定功率P N 也就是电源额定工作状态下负载所吸收的功率。

解 (1)额定电流 A U P I N N N 450

200===

负载电阻 Ω5.124

50

===

N N I U R (2)开路状态下端电压U 0 等于

电源电动势E 。

U 0=E =U N +I N R0=50+4×0.5=52 V

1.5.6 一只100V ,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

电阻应选用多大瓦数的?

分析 此题是灯泡和电阻器额定值的应用。白炽灯电阻值随工作时电压和电流大小而变,但可计算出额定电压下的电阻值。电阻器的额定值包括电阻值和允许消耗功率。

解 据题给的指示灯额定值可求得额定状态下指示灯电流I N 及电阻只R N

Ω≈==

≈==

1510073

.0110

A 073.0110

8

N N N N N N U U R U P I 串入电阻R 降低指示灯电压,使其在380V 电源上仍保持额定电压U N =110V 工作,

故有

Ω≈-=-=

3710073

.0110

3800N N I U U R 该电阻工作电流为I N =0.073 A,故额定功率为

W

R I P N R 6.193710073.02

2

≈⨯=⋅= 可选额定值为3.7k Ω,20 W 的电阻。

1.5.7在图1.03的两个电路中,要在12V 的直流电源上使6V ,50 mA 的电珠正常发光,

应该采用哪 一个联接电路? 解 要使电珠正常发光,必须保证电珠获得6V ,50mA 电压与电流。此时电珠

的电阻值为Ω。12050

6

==

R 在图1.03(a)中,电珠和120Ω电阻

R d

c (a )

(b )

将12V 电源电压平分,电珠能获得所需

的6V 电压和50mA 电流,发光正常。

在图1.03(b)中,电珠与120Ω电阻并联后再串联120Ω电阻。并联的120Ω电阻产生分流作用,使总电流大于50mA ,串联的120Ω电阻压降大于6V ,电珠电压将低于6V ,电流将小于50mA ,不能正常发光。用中学物理中学过的电阻串并联知识,或教材第二章中2.1节的方法可计算如下:

33.3mA mA 7.662

121V 41201066.712mA 6.77180

12

180120

120120

1201203-N

‘⨯⨯⨯≈Ω

⨯I I U I R 结论 应采用图1.03(a)联接电路。

1.5.9 图1.05的电路可用来测量电源的电动势E 和内阻R 0。图中,R 1=

2.6 Ω,

R 2=5.5Ω。当将开关S 1闭合时,电流表读数为2A

,断开S 1,

,闭合S 2后,读数为1A 。试求E 和R 0。

解 据题意有两个未知量,可列出两个电压方程式求解之。

当开关S 1闭合时有

E

-I 1R0= I 1R1 ①当开关S 1断开, S 2闭合时有 E -I 2R0= I 2R2 ②代入数据联立求解。

E -2×R0=2×2.6=5.2

E -1×R0=1×5.5=5.5

可得 E=5.8 V ,R0=0.3 Ω

1.6.2 在图1011所示的电路中,U 1=10V ,E 1=4V ,E 2=4V ,R 1=4 Ω,R 2=2

Ω,R 3=5Ω,1,2两点处于开路状态,试计算开路电压U 2。解 根据基尔霍夫电压定律,电路左边回路

电流为

A

R R E U 14

2410I 1211=+-=+-=对电路右边回路有

IR 1+E 1=E 2+U 1

所以U 2=IR 1+E 1-E 2=1×4+4-2=6V 1.7.4 在图1.15中,求A 点电位V A 。 解 将图1.15改成图解1.13所示电路。 根据基尔霍夫电流定律有 I 1-I 2-I 3=0

根据基尔霍夫电压定律,对左边回路有

图1.03 习题1.5.7的图+

E 1 1 图1.05 习题1.5.9的图

U -

1 +

U 2

2

图1.11 习题1.6.2的图

E 1-I 1 R 1=V A

1

A 11R V E I -=

对右边回路有

E 2+V A =I 2 R 2

2

A

2

2R V E I +=又 V A =I 3R 3 ,I 3=V A / R 3

将各电流代入,并加以整理得

3V .1420

15110155010501113212

211A -≈+

+-=++-=R R R R E R E V 此题由于所求量为A 点电位,V A ,作未知量,而各支路电流只作为中间变量,无须求出其值。

1.7.5 在图1.16中,如果15 Ω电阻上的电压降为30V ,其极性如图所示,试求电阻R 及B 点

的电位V B 。

解 将图1重画如图解2所示,标出各支路电流及各结点名称。 根据欧姆定律有

A 215

30

1==

I 根据基尔霍夫电流定律有

对A 点:I 2=5+I 1,则I 2=5+2=7A ,对B 点:I 2=I 3+2+3,则I 3=+2A 。根据基尔霍夫电压定律得B 点电位为

V B =100-30-5×I 2=100-30-35=35V

由此得

Ω===

5.172

35B B I V R 10ΩA

5Ω图1.15习题1.7.4的图

50V

2R 1 图解1.13图1.

图2