【正文】 第 1章 電路的基本定律與分析方法 【思 】 (a) 圖 Uab＝ IR＝ 5 10＝ 50V，電壓和電流的實(shí)際方向均由 a 指向 b。 (b) 圖 Uab＝－ IR＝－ 5 10＝－ 50V，電壓和電流的實(shí)際方向均由 b 指向 a。 (c) 圖 Uab＝ IR＝－ 5 10＝－ 50V，電壓和電流的實(shí)際方向均由 b 指向 a。 (d) 圖 Uab＝－ IR＝－ (－ 5) 10＝ 50V，電壓和電流的實(shí)際方向均由 a 指向 b。 【思 】根據(jù) KCL 定律可得 (1) I2＝－ I1＝－ 1A。 (2) I2＝ 0，所以此時(shí) UCD＝ 0，但 VA和 VB不一定相等 ，所以 UAB不一定等于零。 【思 】這是一個(gè)參考方向問題，三個(gè)電流中必有一個(gè)或兩個(gè)的數(shù)值為負(fù)，即必有一條或兩條支路電流的實(shí)際方向是流出封閉面內(nèi)電路的。 【思 】 (a) 圖 UAB＝ U1＋ U2＝－ 2V，各點(diǎn)的電位高低為 VC＞ VB＞ VA。 (b) 圖 UAB＝ U1－ U2＝－ 10V，各點(diǎn)的電位高低為 VB＞ VC＞ VA。 (c) 圖 UAB＝ 8－ 12－ 4 (－ 1)＝ 0，各點(diǎn)的電位高低為 VD＞ VB(VA＝ VB)＞ VC。 【思 】電路的電源及電位參考點(diǎn)如圖 11 所示。當(dāng)電位器 RW的滑動(dòng)觸點(diǎn) C 處于中間位 置時(shí)，電位 VC＝ 0；若將其滑動(dòng)觸點(diǎn) C 右移，則 VC降低。 【思 】 (a) 當(dāng) S 閉合時(shí)， VB＝ VC＝ 0， I＝ 0。 當(dāng) S 斷開時(shí)， I＝ 1233? ＝ 2mA， VB＝ VC＝ 2 3＝ 6V。 (b) 當(dāng) S 閉合時(shí)， I＝－ 63 ＝－ 2A， VB＝－ 321? 2＝－ 2V。 當(dāng) S 斷開時(shí)， I＝ 0， VB＝ 6－ 321? 2＝ 4V。 【思 】根據(jù)電路中 元件電壓和電流的實(shí)際方向可確定該元件是電源還是負(fù)載。當(dāng)電路元件上電壓與電流的實(shí)際方向一致時(shí)，表示該元件吸收功率，為負(fù)載；當(dāng)其電壓與電流的實(shí)際方向相反時(shí)，表示該元件發(fā)出功率，為電源。 可以根據(jù)元件電壓與電流的正方向和功率的正、負(fù)來判別該元件是發(fā)出還是吸收功率。例如某元件 A 電壓、電流的正方向按關(guān)聯(lián)正方向約定，即將其先視為“負(fù)載模型”，如圖 12(a)所示，元件功率 P＝ UI。設(shè) U＝ 10V(電壓實(shí)際方向與其正方向一致 )， I＝ 2A(電流實(shí)際方向與其正方向一致 )， U、 I 實(shí)際方向一致， P＝ UI＝ 10 2＝ 20W＞ 0(P 值 為正 )，可判斷 A元件吸收功率，為負(fù)載。設(shè) U＝ 10V(電壓實(shí)際方向與其正方向一致 )， I＝－ 2A(電流實(shí)際方向與其正方向相反 )， U、 I 實(shí)際方向相反， P＝ UI＝ 10 (－ 2)＝－ 20W＜ 0(P 值為電工技術(shù) 與電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版 ) ? 2 ? 負(fù) )，可判斷 A元件發(fā)出功率，為電源。 同理，元件 B 電壓、電流的正方向按非關(guān)聯(lián)正方向約定，即將其先視為“電源模型”，如圖 12(b)所示，元件功率 P＝ UI，若 P＝ UI＞ 0(P 值為正 )，可判斷該元件發(fā)出功率，為電源；若 P＝ UI＜ 0(P 值為負(fù) )，可判斷該元件吸收功率，為負(fù)載。 (a) (b) 圖 11 思考題 的電路圖 圖 12 思考題 的電路圖 【思 】 A元件的 KVL 方程為 U＝ E1－ IR1＝ 10V， A 元件電壓、電流的正方向按非關(guān)聯(lián)正方向約定， PA＝ IU＝－ 10W＜ 0，可判斷其吸收功率，為負(fù)載 (其電壓、電流實(shí)際方向一致 )。 B元件的 KVL 方程為 U＝ E2＋ IR2＝ 10V， B元件電壓、電流的正方向按關(guān)聯(lián)正方向約定， PB＝ IU＝－ 10W＜ 0，可判斷其發(fā) 出功率，為電源 (其電壓、電流實(shí)際方向相反 )。 若由 U、 I 的正方向及其值正、負(fù)先判定它們的實(shí)際方向，則元件 A、 B為發(fā)出還是吸收功率是很容易判斷的。 【思 】 (1) 錯(cuò)。因?yàn)橛休d工作狀態(tài)下的電壓源、恒壓源、電流源、恒流源，如果在其兩端電壓的實(shí)際方向與流過它的電流實(shí)際方向相反，則向外電路發(fā)出功率，為電源；反之，則由外電路吸收功率，為負(fù)載。 (2) 錯(cuò)。兩個(gè)電源等效的條件為它們具有相同的外特性 (V－ A特性 )，此題對(duì)任意相同的外接電路都具有相同的電壓、電流和功率。 如圖 13(a)和 (b)所示的恒壓源和恒流 源電路，它們外接相同的 1Ω 電阻元件，盡管此時(shí)它們輸出相同的 U、 I、 P，但它們并非等效電源。例如將電阻 1Ω增大到 2Ω，兩個(gè)電源輸出的 U、 I、 P 不再相等。 (a) (b) 圖 13 思考題 的電路圖 (3) 對(duì)。 (4) 錯(cuò)，電源只對(duì)外電路等效，對(duì)內(nèi)電路則不等效。 (5) 錯(cuò)，恒壓源與恒流源之間不可以等效變換。 【思 】 UR＝－ 10 2＝－ 20V； PE＝ 10 2＝ 20W＞ 0，非關(guān)聯(lián)正方向，它發(fā)出功率；SIP ＝－ 10 2＝－ 20W＜ 0，關(guān)聯(lián)正方向，它發(fā)出功率。 第 1 章 電路的基本定律與分析方法 ? 3 ? 【思 】 (a) IS＝69＝ ， RS＝ 6Ω，電流源的 IS正方向向上。 (b) IS＝ 3－410＝ ， RS＝ 4Ω，電流源的 IS正方向向下。 (c) E＝ 5 5＝ 25V， R0＝ 5Ω，電壓源的 E 正方向向上。 (d) E＝ 3 6－ 3＝ 15V， R0＝ 3Ω，電壓源的 E 正方向向下。 【思 】利用等效電壓源和電流源化簡(jiǎn)方法，可把教材圖 化簡(jiǎn)為圖 14(a)和 (b)所示。其中， IS1＝ 5A， IS2＝ 2010＝ 2A， IS＝ 5－ 2＝ 3A，再利用并聯(lián)電阻分流原理可得 I3＝－223?RRR IS＝－ 1010 5? 3＝－ 2A (a) (b) 圖 14 思考題 的電路圖 【思 】 (1) 對(duì)。 (2) 錯(cuò)。疊加原理只適用于電壓和電流的疊加運(yùn)算，不適用于 功率的疊加運(yùn)算。 (3) 對(duì)。 (4) 錯(cuò)。應(yīng)用戴維南定理求等效電壓源內(nèi)阻 R0時(shí)，凡恒壓源應(yīng)短接，恒流源應(yīng)開路。 【思 】根據(jù)疊加原理可得， I 與 US成正比，所以，當(dāng) US增大到 30V 時(shí)， I 等于3A。 【思 】根據(jù)疊加原理可得，當(dāng)電路僅將恒流源斷開后，電壓表的讀數(shù)為 UV＝ 12－ 8＝ 4V。 【思 】當(dāng)開關(guān) S 斷開時(shí)，其等效電路圖如圖 15(a)所示， Rab＝ R5∥ (R1＋ R3)∥ (R2＋ R4)。 當(dāng)開關(guān) S 閉合時(shí)，其等效電路圖如圖 15(b)所示， Rab＝ R5∥ (R1∥ R2＋ R3∥ R4)。 (a) (b) 圖 15 思考題 的電路圖 電工技術(shù) 與電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版 ) ? 4 ? 【思 】其等效電路圖如圖 16 所示， Rab＝ (4∥ 4＋ 3)∥ 6＝ 3011Ω。 【思 】其等效電路圖如圖 17 所示， Rab＝ 8＋ 4＝ 12Ω。 圖 16 思考題 的電路圖 圖 17 思考題 的電路圖 【思 】 (a) E? ＝ U0＝ 2＋ 1 1＝ 3V， R0＝ 1Ω。 (b) E? ＝ U0＝ 24－ 24 663?? 6＝ 12V， R0＝ 3∥ 6＝ 2Ω。 (c) E? ＝ U0＝ 1 4＋ 10＝ 14V， R0＝ 4＋ 4＝ 8kΩ。 (d) E? ＝ U0＝ 610 30? 10－ 620 40? 40＝－ ， R0＝ 30∥ 10＋ 20∥ 40＝ 1256Ω。 由圖 19(a)得 E? ＝ U0＝ 10－ 1 4＝ 6V，由圖 19(b)得 R0＝ 4Ω，由圖 19(c)得 I＝40 RRE??＝ 642?＝ 1A。 【習(xí)題 】 【解】 (1) 各電流、電壓的實(shí)際方向如圖 110 所示。 (2) 從圖 110 中可知，元件 5 上電流的實(shí)際方向與電壓的實(shí)際方向相反，故為電源。元件 4 上電流 的方向與電壓的實(shí)際方向相同，故為負(fù)載。 電源 5 上消耗的功率分別為 P1＝ U1I1＝ 5 1＝ 5W， P3＝ U3I2＝ 4 2＝ 8W， P5＝ U5I3＝ 3 3＝ 9W。 負(fù)載 4 上消耗的功率分別為 P2＝ U2I1＝ 1 1＝ 1W， P4＝ U4I3＝ 7 3＝ 21W。 【習(xí)題 】 【解】 (1) 從電路圖可得，流過回路 ABCDA的電流為 I＝111AC rR EU ?? ＝ 41 1828?? ＝ 2A。 由此可求出 E2＝ UAC＋ I(R2＋ R3＋ r2)＝ 28+2 (2+6+1)＝ 46V。 (2) VA＝ E3＝ 5V VB＝ VA－ IR1＝ 5－ 2 4＝－ 3V或 VB＝ E1＋ Ir1－ UAC＋ VA＝ 18＋ 2 1－ 28＋ 5＝－ 3V VC＝ VB－ E1－ Ir1＝－ 3－ 18－ 21＝－ 23V或 VC＝－ UAC＋ VA＝－ 28＋ 5＝－ 23V VD＝ VC－ IR2＝－ 23－ 22＝－ 27V或 VD＝ Ir2－ E2＋ IR3＋ VA＝ 2－ 46＋ 12＋ 5＝－ 27V 第 1 章 電路的基本定律與分析方法 ? 5 ? 【習(xí)題 】 【解】利用電源等效變換法化簡(jiǎn)后可得圖 111(a)和圖 111(b)。 (a ) (b ) 圖 110 【習(xí)題 】各電流、電壓的實(shí)際方向圖 圖 111 【 習(xí)題 】的圖 在 圖 111(a)中， E3＝ ISR3＝ 3 1＝ 3V， IS1＝11RE ＝ 252. ＝ 。 在 圖 111(b)中， R0＝2121 RR RR? ＝ 56 ＝ ， E0＝ IS1R0＝ ＝ 。 所以， I＝5430320 RRRR EEE ??? ?? ＝ 75381121 11351 ... . ??? ?? ＝ 2A。 由 KCL 定律可得 IR3＝ IS－ I ＝ 3－ 2＝ 1A，所以， U＝ IR3R＝ (IS－ I)R3＝ (3－ 2) 1＝ 1V。 【習(xí)題 】 【解】根據(jù)彌爾曼定理可得 Uab＝4321332121111RRRRRERREE?????? ＝2131241 310242020?????? ＝213161 31034???? ＝12 ＝ 2V 【習(xí)題 】 【解】 由題可知， 因本電路中有三個(gè)電源，故應(yīng)用疊 加原理解題分三步進(jìn)行， IS ISE1單獨(dú)作用時(shí)的等效電路分別如圖 112(a)、 (b)、 (c)所示。 由圖 112(a)得 U1＝321312S RRR RRI ?? 由圖 112(b)得 U2＝321211S RRR RRI ?? 由圖 112(c)得 U3＝ －321321 )( RRR RRE ?? ? 根據(jù)疊加原理可得 U＝ U1＋ U2＋ U3＝321 312S RRRRRI ?? ＋321 211S RRRRRI ?? －321 321)( RRR RRE ?? ? ＝321321211S312S )(RRR RRERRIRRI ?? ??? 電工技術(shù) 與電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版 ) ? 6 ? (a) (b) (c) 圖 112 【習(xí)題 】的 圖 【習(xí)題 】 【解】根據(jù)疊加原理可得 Uab 可看成為三個(gè)電源 (E、 IS IS2)共同作用時(shí)，在 ab 支路上產(chǎn)生的電壓之和。當(dāng)電壓源 E 單獨(dú)作用時(shí)的等效電路如圖 113(a)所示，可求得 abU? ＝43213 RRRR R ??? E＝ 41 16＝ 4V 所以，將理想電壓源除去后，僅剩下兩個(gè)電流源作用時(shí)的等效電路如圖 113(b)所示，根據(jù)疊加原理可得 Uab＝ abU? ＋ abU? ，即 abU? ＝ Uab－ abU? ＝ 12－ 4＝ 8V。 (a) (b) 圖 113 【習(xí)題 】的圖 【 習(xí)題 】 【解】首先求出支路 R3 的電流 I3。根據(jù)戴維南定理，可把支路 R3 劃出，其等效電壓源的電動(dòng)勢(shì) E? 和內(nèi)阻 R0的等效電路分別如圖 114(a)和圖 114(b)所示。最后得到如圖 114(c)所示的電路圖。化簡(jiǎn)和計(jì)算過程如下： (a) (b) (c) 圖 114 【習(xí)題 】的 圖 第 1 章 電路的基本定律與分析方法