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填空题:
1. 任何一个完整的电路都必须有 电源 、 负载 和 中间环节 3个基本部分组成。具有单一电磁特性的电路元件称为 理想 电路元件,由它们组成的电路称为 电路模型 。电路的作用是对电能进行 传输 、 分配 和 转换 ;对电信号进行 传递 、 存储 和 处理 。
2. 反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是 电阻 元件;反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是 电感 元件;反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是 电容 元件,它们都是无源 二端 元件。
I?USR03. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。当电路中电流路 ,这种情况下电源产生的功率全部消耗在 内阻 上。
、端电压U=0时,此种状态称作 短
4.从耗能的观点来讲,电阻元件为 耗能 元件;电感和电容元件为 储能 元件。
5. 电路图上标示的电流、电压方向称为 参考方向 ,假定某元件是负载时,该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 关联参考 方向
1. 理想电流源输出恒定的电流,其输出端电压由内电阻决定。 (错) 2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。 (错) 3. 电压是产生电流的根本原因。因此电路中有电压必有电流。 (错) 4. 绝缘体两端的电压无论再高,都不可能通过电流。 (错) 三、选择题:(每小题2分,共30分)
1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时,即为假设该元件(A)功率;当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时,即为假设该元件(B)功率。
A、吸收; B、发出。
2. 一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指( C )
A、负载电阻增大; B、负载电阻减小; C、电源输出的电流增大。 3. 当电流源开路时,该电流源内部( C )
A、有电流,有功率损耗; B、无电流,无功率损耗; C、有电流,无功率损耗。 4. 某电阻元件的额定数据为“1KΩ、2.5W”,正常使用时允许流过的最大电流为( A )
A、50mA; B、2.5mA; C、250mA。 四、计算题
1.1已知电路如题1.1所示,试计算a、b两端的电阻。
解: (1)在求解电阻网络的等效电阻时,应先将电路化简并转化为常规的直流电路。 该电路可等效化为:
(b)先将电路图化简,并转化为常规直流电路。
就本题而言,仔细分析发现25Ω和5Ω电阻被短路,则原图可化为: 1.2 根据基尔霍夫定律,求图1.2所示电路中的电流I1和I2;
解:本题所涉及的基本定律就是基尔霍夫电流定律。基尔霍夫电流定律对电路中的任意结点适用,对电路中的任何封闭面也适用。本题就是KCL对封闭面的应用。
对于节点a有:I1+2-7=0 对封闭面有:I1+I2+2=0
解得: I1=7-2=5(A) , I2=-5-2=-7(A)
1.3 有一盏“220V 60W”的电灯接到。(1)试求电灯的电阻;(2)当接到220V电压下工作时的电流;(3)如果每晚用三小时,问一个月(按30天计算)用多少电?
解: 由题意:
2
①根据 R=U/P 得:
22
电灯电阻 R=U/P=220/60=807(Ω) ②根据 I=U/R或P=UI得: I=P/U=60/220=0.273(A) ③由 W=PT 得
W=60×60×60×3×30
2
=1.944×10(J)
在实际生活中,电量常以“度”为单位,即“千瓦时”。
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对60W的电灯,每天使用3小时,一个月(30天)的用电量为: W=60/1000×3×30=5.4(KWH)
1.4 根据基尔霍夫定律求图1.3图所示电路中的电压U1、U2和U3。
解:根据基尔霍夫电压定律,沿任意回路绕行一周,回路中各元件上电压的代数和等于零。 则对abcka回路:
2-U2-2=0 U2=0
对cdpkc回路:
-4-U1+U2=0 U1=-4(V)
对 eghce回路:
-U3-10+5+U2=0
U3=-5(V)
1.5 已知电路如图1.4所示,其中E1=15V,E2=65V,R1=5Ω,R2=R3=10Ω。试用支路电流法求R1、R2和R3三个电阻上的电压。
解:在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,选取绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下
代入已知数据得 解方程可得
I1=-7/4(A),I2=33/8(A),I3=19/8(A)。
三个电阻上的电压电流方向选取一至,则三个电阻上的电压分别为:
7?54U1=I1R1=-=-35/4(V) 33?10U2=I2R2=8=165/4(V)
19?10U3=I3R3=8=38/4(V)
1.6 试用支路电流法,求图1.5所示电路中的电流I1、I2、 I3、I4和I5。(只列方程不求解)
解:在电路图上标出各支路电流的参考方向,如图所示,三回路均选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下
如给定参数,代入已知,联立方程求解即可得到各支路电流。 1.7 试用支路电流法,求图1.6电路中的电流I3。
解:此图中有3支路,2节点,但有一支路为已知,所以只需列两个方程即可。外回路选取顺时针绕行方向。应用KCL和KVL列方程如下
I2=5(A)所以:I1=-2(A),I3=3(A)
1.8 应用等效电源的变换,化简图1.7所示的各电路。
解:
1.9 试用电源等效变换的方法,求图1.8所示电路中的电流I。 解:利用电源等效变换解题过程如下:
(A)
1.10 试计算题1.9图中的电流I。
解:由于题目中没有要求解题方法,所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴
维南定理等方法进行求解,下面用戴维南定理求解。
(1)先计算开路电压,并将电流源化成电压源,如下图。
4?13由分流公式可得:I=5?43?2.86I?(2)再求等效电阻Rab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
12?62?3?63(A)
UOC=-2+12-6×2/3=6(V)
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Rab?3?6?1?1?43?6(Ω) 6?14?2(A)
(3)由戴维南定理可知,有源二端网络等效为一个电压源,如图。
I?1.11 已知电路如图1.10所示。试应用叠加原理计算支路电流I和电流源的电压U。
解:(1)先计算18V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
18?62?1(A) U??1?6?6(V) I??(2)再计算6A电流源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
1?6?22?1(A) 3?6U???6??2?2?163?6(V)
I???(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
I?I??I???6?2?4(A)
U?U??U???6?16?22(V)
1.12 电路图1.11所示,试应用叠加原理,求电路中的电流I1、I2及36Ω电阻消耗的电功率P。 解:(1)先计算90V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
I1??9090??612?36156?12?36(A)
36??6?I2?4.512?36(A) 12??6?I3?1.512?36(A)
(2)再计算60V电压源单独作用时的电流和电压,电路如图所示。
60?3.56?3612?6?36(A) 36???3.5?I1?36?36(A) 6???3.5?I3?0.56?36(A) ???I2(3)两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
???6?3?3(A) I1?I1??I1??I????3.5?3??1I2??I2??I???1.5?0.5?2I3?I3 (4)36Ω电阻消耗的电功率为
(A)
(A)
P?I32R3?22?36?144(W)
1.13 电路如图1.8所示,试应用戴维南定理,求图中的电流I
解:(1)先计算开路电压,并将12A、6Ω电流源化成电压源,如下图。
由于此电路仍为复杂电路,因此求开路电压仍可用所有分析计算方法计算,现用支路电流法进行求解,设各支路电流及参考方向如图所示。