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。
3. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。当电路中电流
0R U I S
、端电压U =0时,此种状态称作 短
路 ,这种情况下电源产生的功率全部消耗在 内阻 上。 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“1K Ω、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I 1和I 2;
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:I 1+2-7=0
对封闭面有:I 1+I 2+2=0
解得: I 1=7-2=5(A) , I 2=-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:
①根据 R=U 2/P 得:
电灯电阻 R=U 2/P=2202/60=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
=1.944×102 (J)
在实际生活中,电量常以“度”为单位,即“千瓦时”。
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U 1、U 2和U 3。
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-U 2-2=0
U 2=0
对cdpkc 回路:
-4-U 1+U 2=0
U 1=-4(V )
对 eghce 回路:
-U 3-10+5+U 2=0
U 3=-5(V)
1.5 已知电路如图1.4所示,其中E 1=15V ,E 2=65V ,R 1=5Ω,R 2=R 3=10Ω。试用支路电流法求R 1、R 2和R 3三个电阻上的电压。
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
I 1=-7/4(A ),I 2=33/8(A ),I 3=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:
U 1=I 1R 1=-547?=-35/4(V )
U 2=I 2R 2=10833?=165/4(V )
U 3=I 3R 3=10819?=38/4(V )
1.6 试用支路电流法,求图1.5所示电路中的电流I 1、I 2、 I 3、I 4和I 5。(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I 3。
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
I 2=5(A )所以:I 1=-2(A ),I 3=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:
由分流公式可得:I =5?86
.213434=+(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。 3263612=+-=
I (A) U OC =-2+12-6×2/3=6(V)
(2)再求等效电阻R ab
将恒压源和恒流源除去,得电路如图。
4116363=+++?=ab R (Ω)
(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。 1246=+=
I (A) 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。
61218=+=
'I (A)
661=?='U (V) (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。
26121=?+=
''I (A)
162263636=?++??=''U (V) (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。
426=-=''-'=I I I (A)
22166=+=''+'=U U U (V)
1.12 电路图1.11所示,试应用叠加原理,求电路中的电流I 1、I 2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。
61590361236126901==+?+='I (A )
5.436123662=+?='I (A )
5.136121263=+?='I (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。
5.336636612602
=+?+=''I (A )
3366365.31=+?=''I (A )
5.036665.33=+?=''I (A ) (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。
3361
11=-=''-'=I I I (A ) 135.32
2-=+-=''+'-=I I I (A ) 25.05.13
3=-=''+'=I I I (A )
(4)36Ω电阻消耗的电功率为 1443622323=?==R I P (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。