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电工学第1章练习.doc
基本要求
(1) 理解电路模型及理想电路元件(电阻、电感、电容、电压源和电流源)的电压和电流关系。
(2) 理解电压、电流参考方向的意义。
(3) 理解电源的有载工作,开路与短路状态;了解电功率和额定值的意义。
(4) 理解并能正确运用基尔霍夫定律。
(5) 理解电路中电压和电位的概念,掌握分析与计算电路中各点电位的方法。
(6)掌握串、并联电阻的等效变换,特别是串联电阻的分压公式及并联电阻分流公式。掌握电压源与电流源进行等效变换的方法,应特别注意,等效是对外电路而言,对内部电路不等效。
(7) 了解支路电流法,理解叠加原理。
(8) 掌握运用戴维南定理分析电路的方法。
例1 指出下图所示电路中A、B、C三点的电位。
解:图(a)中,电流 , 各点电位 VC = 0
VB = 2×1.5 = 3V
VA = (2+2)×1.5 = 6V
图(b)中,电流, 各点电位 VB = 0
VA= 4×1 = 4V
VC =- 2×1 = -2V
图(c)中,因S断开,电流I = 0, 各点电位 VA = 6V
VB = 6V
VC = 0
图(d)中,电流, 各点电位 VA = 2×(4+2) =12V
VB = 2×2 = 4V
VC = 0
图(e)的电路按一般电路画法如图,
电流,
各点电位 VA = E1 = 6V
VB = (-1×4)+6 = 2V
VC = -6V
例2 左图所示电路中,已知电压U1 = U2 = U4 = 5V,求U3和UCA。
解:根据基尔霍夫电压定律,对回路ABCDA可写出方程
U1+U2-U3+U4 =0
U3= U1+U2+U4 = 5+5+5=15V
对回路ACDA可写出方程
UCA+U3-U4=0
UCA =U4-U3=5-15=-10V
例3 在下图所示三个电路中,R1 = 5Ω,R2 = 15Ω,US = 100V,I1 = 5A,I2 = 2A。若R2电阻两端电压U=30V,求电阻R3 。
解:
例4 求下图所示各电路中的未知量。
解: (a)图 (b) 图
(c) 图
例5 电路如图所示,求A点的电位。
(a) (b)
解: 图(a)的电路按一般电路画法如图(b),
VA=-1.25×4=-5V
例6 求图所示电路中的电压U、电流I。
解:(a)图 U为恒压源的输出,U=10V
I=10/2=5A
(b)图 I为恒流源的输出,I=5A
U=5×10=50V
例7 简化图所示各电路为一个等效的电压源或理想电流源。
解:(a)图 两理想电流源合并为一个,电流IS=5-3=2A,如图(f)???
(b)图 两理想电压源合并为一个,其值US=6-4=2V,如图(g)。
(c)图 与恒压源并联的电阻可以去掉,等效为一个理想电压源,如图(h)。
(d)图 与恒流源串联的电阻可以去掉,等效为一个理想电流源,如图(j)。
(e)图 与3A恒流源串联的电压源可以去掉,与5A恒流源串联的电阻可以去掉,
等效为一个理想电流源,电流IS=5-3=2A,如图(k)。
例8 在图(a)(b)(c)所示的电路中,电压U是多少?
解:(a)图 U=0
(b)图 U=1-3=-2V
(c)图 U=(1+2)×120=360V
例9 电路如图所示,试画出以地为参考点的完整电路,并计算A点的电位。
解:本题也是电位的计算。图 (a)是用电位的形式标示的电路。在不熟悉这种画法时,在分析电路前,可把电路还原成完整的画法,即把标有电位的悬空端与参考点之间接一理想电压源,其极性和数值与原来标的电位值一致。于是图(a)和电路就可画成图 (b)所示的完整电路。
设电流、、的参考方向如图(b)所示,由KCL可得
=+
而 = ,= , =
得 = +
则 = -14.3 V
由此可知,电位的引入给电路的分析和计算带来了很大的方便,而且电位的计算是与路径无关的。
用电压源和电流源等变换的方法计算图(a)所示电路中ab支路的电流I。
解:等效变换过程如图所示,最后化简为如图(f)所示的电路,由此可知电 流I。
例11 对于图(a)所示电路,计算a、b间的等效电阻,并求电流I和。
解:(1) 对于比较复杂的混联电阻电路,计算其等效电阻的方法
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