1 第1章習題解答 1-1 直流電源的內阻為1.0當輸出電流為A100時的端電壓為V220。 1求電源的電動勢 2求負載的電阻值。 解1電路如解題圖1所示根據電路有載工作 狀態時的全電路歐姆定律 L0RREI 則 UIRIRIRE0L0 上式中由于電流I在負載電阻RL上產生的電壓降 即為電源路端電壓U電源電動勢E為 V2302201001.0E 2再根據路端電壓U的關系式部分電路歐姆定律 IRUL 那么 2.2100220IURL 1-2 某電源的開路電壓為1.6 V短路電流為500 mA。求電動勢和內阻。 解當電源電路在開路時電路如解題圖2a 所示根據全電路歐姆定律和I 0電動勢電壓 V6.1UUIRE000 當電源電路短路時電路如解題圖2b所示根據全電路歐姆定律和U 0 則 IRUIRE00 那么電源的內阻 2.35.06.1IER0 1-3 一只額定電壓為V220功率為100W的白熾燈在額定狀態下工作時的電阻和電流各為多少 解根據功率表達式 IUE0RLR解題圖1 0I0UE0R解題圖2aSIUE0R解題圖2b 2 UIIRP2L 則此時流過白熾燈的電流和白熾燈中的電阻分別為 A45.0220100UPI 48445.0100IPR22L 1-4 阻值為1000電阻器其額定功率是1W該電阻器的額定電流和電壓是多少 解根據額定功率表達式 NN2NNNIUIRP 則該電阻器的額定電流和額定電壓分別為 mA6.31A0316.0001.010001RPINNN V6.310316.01IPUNNN 1-5 有一直流電源其額定功率PN 200W額定電壓UN 50V內阻R0 0.5負載電阻R可以調節其電路如圖1-15所示。試求 1額定工作狀態下的電流及負載電阻 2開路狀態下的電源端電壓 3電源短路狀態下的電流。 解1電路如解題圖3所示當S閉合時根據 額定功率表達式 NNNIUP 則 A450200UPINNN 又根據額定電壓表達式 NNNIRU 那么 5.12450IURNNN 2根據全電路歐姆定律和開路狀態下電源端電壓等于電動勢電壓所以 V5245.050IRUEUN0N0 3電源電路短路時負載電阻為零則短路電流為 A1045.052REI0S IUE0RLR解題圖3S 3 1-6 一只110V、8W的指示燈現在要接在380V的電源上問要串聯多大阻值的電阻該電阻應選用多大瓦數的 解此時的電源電壓比指示燈的額定電壓高出了270V必須采用串聯電阻分壓的方法 將高出的電壓全部降在分壓電阻上否則指示燈將被燒毀同時還要考慮電阻的耗散功率否則電阻將被燒毀。 根據功率表達式和歐姆定律可知選用的串聯電阻的阻值和耗散功率應分別為 A073.01108UPINNN k7.33699073.0110380R W20073.02703699073.0IURIP2NRN2 1-7 在題圖1-7中五個元件代表電源或負載。電流和電壓的參考方向如圖中所示通過實驗測量得知 V30UV80UV60UV90UV140UA10IA6IA4I54321321 1試標出各電流的實際方向和電壓的實際極性 2判斷那些元件是電源那些是負載 3計算各元件的功率電源發出的功率和負載取用的功率是否平衡 解1各元件電流的實際方向和各元件電壓的實際極性如解題圖4所示。 2根據U和I的實際方向來判定當U和I的實際方向相反時即為電源注意U的實際方向指的是電位降落的方向即從正極指向負極否則為負載。據此元件1和元件2為電源其余的全為負載。 3根據解題圖4計算各元件的功率分別為 W5604140IUP111 W540690IUP222 W6001060IUP333 W320480IUP144 12345題題1-71I2I3I1U3U2U4U5U 123451I2I3I1U3U2U4U5U解題圖4 4 W180630IUP255 根據功率平衡的關系帶有負號的功率之和應和帶有正號的功率之和相等即得 W1100180320600540560 上式表明電源發出的功率和負載取用的功率是平衡的注意此法也是驗證解題結果正確與否的方法之一。 1-8 試求題圖1-8所示電路中A點、B點和C點的電位。 解參照解題圖5可知四個電阻上的電壓降均由電流I所產生電流的參考方向如圖所示其大小為 A5.06030201020102050I 根據某點的電位即該點與參考點之間的電壓令參考點VD 0 則電位VA、VB和VC分別為 V45505.01050I10VVVDAA V35I2020I1050I10I20VVVDBB V10I20VVVDCC 1-9 試求題圖1-9所示電路中A點的電位。 解參照解題圖6該電路圖上半部分的電路為一閉合電路可產生電流I因此在1和2電阻上均產生電壓降而電路圖下半部分的電路不閉合故4電阻上無電壓降。那么該電路中的電流和電位VA分別為 A1213I 2020V20V501010ABCD題題1-8 A12V3V64題題1-9 2020V20V501010ABCD解題圖5I A12V3V64I解題圖6 5 V56I236I1VA 1-10 求題圖1-10所示電路中A點和B點的電位。如將A、B兩點直接連接或接一個電阻對電路工作有無影響 解根據題圖1-10所示該電路有兩個獨立 的回路共用一個參考點判定A、B兩點連接 后對原有電路的工作有無影響即有無電流流過的依據首先要確定VA和VB的電位是否相等 兩點電位分別為 V816444VV8208128VBA 由于兩點電位相等所以A、B點連接后對電路工作無影響。 1-11 在題圖1-11中在開關S斷開和閉合的兩種情況下試求A點的電位。 解在開關S斷開時電路如解題圖7a所示根據電位差和電壓的關系 即 I1020V123A 則 V84.584.1712109.262420121039.3201212102012I102012V3333A 在開關S閉合時電路如解題圖7b所示此時電路中的12V和12V兩個電源將分別獨立作用一個回路VA就是3.9k電阻上的電壓降即 V96.1109.3109.32012V33A Ak20V12Sk3k9.3V12題題1-11 V61V2012484AB題題1-10 Ak20V12Sk3k9.3V12解題圖7aI Ak20V12Sk3k9.3V12解題圖7bI 6 1-12 計算題圖1-12所示兩電路中a、b 間的等效電阻abR。 解圖a 24/422/436364444/43/64/4/4Rab 注上式中的符號“/”表示電阻并聯符號“”表示電阻串聯在計算串、并聯等效電阻時應遵循先并聯、后串聯、括號運算優先的原則。 圖b 12/23/3/32/2/2Rab 1-13 在題圖1-13中R1 R2 R3 R4 300R5 600試求開關S斷開和閉合時a和b之間的等效電阻。 解當開關S斷開時a、b之間的等效電阻 200600/600/600RR/RR/RR42315ab 當開關S閉合時a、b之間的等效電阻 200300/600300/300300/300/600R/RR/R/RR43215ab 1-14 題圖1-14所示的是直流電動機的一種調速電阻它由四個固定電阻串聯而成。利用幾個開關的閉合或斷開可以得到多種電阻值。設四個電阻都是1試求在下列三種情況下ab兩點間的電阻值1S1和S5閉合其它斷開2S2S3和S5閉合其它斷開3S1S3和S4閉合其它斷開。 ab題題1-12446354abab333222 1R2R3R4R5RSab題題1-13 7 解1當S1和S5閉合其它開關斷開時電路如解題圖8a所示a、b間的等效電阻 3111RRRR321ab 2當R2、R3和R5閉合其它開關斷開時電路如解題圖8b所示等效電路如解題圖8c所示a、b之間的等效電阻 33.11/1/11R/R/RRR4321ab 3當開關S1、S3和S4閉合其它開關斷開時電路如解題圖8d所示其等效電路如解題圖8f所示a、b之間的等效電阻 5.01/1R/RR41ab 1-15 題圖1-15所示是一衰減電路共有四檔。當輸入電壓U1 16 V時試計算各檔輸出電壓U2 。 ab1S2S3S4S5S1R2R3R4R題題1-14 ab1S5S1R2R3R4R 解題圖8a ab1R2R3R4R 解題圖8c ab2S3S5S1R2R3R4R 解題圖8b ab1S3S4S1R2R3R4R 解題圖8d ab1R2R3R4R 解題圖8f 8 解當電路連接a檔時如解題圖9a所示輸出電壓等于輸入電壓即 V16UU12 當電路連接b檔時如解題圖9b所示輸出電壓為16V的分壓即 V6.110116455/5.545/5.545455/5.545/5.5UU12 當電路連接c檔時如題圖1-9所示輸出電壓為1.6V的分壓即 V16.01016.14555.5454555.56.1U2 當電路連接d檔時如解題圖9c所示輸出電壓為0.16V的分壓即 V016.010116.0545516.0U2 1-16 題圖1-16所示的是由電位器組成的分壓電路電位器的電阻RP 270兩邊的串聯電阻R1 350R2 550。設輸入電壓U1 12 V試求輸出電壓U2的變化范圍。 1U2U5.55.50.5454545abcd題1-15題 1U2U5.55.50.5454545abcd解題圖9a 1U2U5.55.50.5454545abcd解題圖9c 1U2U5.55.50.5454545abcd解題圖9b 9 解當電位器的滑動觸點置于電位器RP的最下端時輸出 電壓U2應該是電阻R2上的壓降即 V64.512550270350550URRRRU12P122 當電位器的滑動觸點置于電位器RP的最上端時輸出 電壓U2應該是電阻RPR2上的壓降即 V41.812550270350550270URRRRRU12P12P2 因此該分壓電路輸出電壓U2的變化范圍應該是5.64V 8.41V。 1-17 試用兩個6 V的直流電源、兩個1k的電阻和一個