《电工学》秦曾煌第六版上下册课后答案.doc
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1 电路的基本概念与定律
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1
在图1中,五个元件代表电源和负载。
电流和电压的参考方向如图中所示。
今通过实验测量得知
图1:
习题1.5.1图
I1=−4AU1=140VU4=−80V
I2=6A
U2=−90VU5=30V
I3=10AU3=60V
1 试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性。
2 判断哪些元件是电源？
哪些是负载？
3 计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？
[解]:
10
2 元件1，2为电源；3，4，5为负载。
3 P1=U1I1=140×（−4）W=−560WP2=U2I2=（−90）×6W=−540WP3=U3I3=60×10W=600W
P4=U4I1=（−80）×（−4）W=320WP5=U5I2=30×6W=180W
P1+P2=1100W
负载取用功率 P=P3+P4+P5=1100W
两者平衡
电源发出功率 PE=
1.5.2
在图2中，已知I1=3mA,I2=1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端电压U3，并说明它是电源还是负载。
校验整个电路的功率是否平衡。
[解] 首先根据基尔霍夫电流定律列出
图2:
习题1.5.2图
−I1+I2−I3 =0
−3+1−I3 =0
可求得I3=−2mA,I3的实际方向与图中的参考方向相反。
根据基尔霍夫电流定律可得
U3=（30+10×103×3×10−3）V=60V
其次确定电源还是负载：
1 从电压和电流的实际方向判定：
电路元件3
80V元件
30V元件
电流I3从“+”端流出,故为电源;
电流I2从“+”端流出，故为电源；电流I1从“+”端流出，故为负载。
2 从电压和电流的参考方向判别：
电路元件3 U3和I3的参考方向相同P=U3I3=60×（−2）×10−3W=
−120×10−3W（负值），故为电源；
80V元件 U2和I2的参考方向相反P=U2I2=80×1×10−3W=
80×10−3W（正值），故为电源；
30V元件 U1和I1参考方向相同P=U1I1=30×3×10−3W=90×
10−3W（正值），故为负载。
两者结果一致。
最后校验功率平衡：
电阻消耗功率:
2 2
PR1 =R1I1=10×3mW=90mW
2 2
PR2 =R2I2=20×1mW=20mW
电源发出功率:
PE=U2I2+U3I3=（80+120）mW=200mW
负载取用和电阻损耗功率:
P=U1I1+R1I2+R2I2=（90+90+20）mW=200mW
1 2
两者平衡
1.5.3
有一直流电源，其额定功率PN=200W，额定电压UN=50V。
内阻R0=
0.5Ω，负载电阻R可以调节。
其电路如教材图1.5.1所示试求：
1 额定工作状态下的电流及负载电阻；
2 开路状态下的电源端电压；
3 电源短路状态下的电流。
[解]
PN
（1） 额定电流IN=
UN
200
=
50
A=4A,负载电阻R=UN
IN
50
= Ω=12.5Ω
4
（2） 电源开路电压U0=E=UN+INR0=（50+4×0.5）V=52V
E
（3） 电源短路电流IS=
R0
52
=
0.5
A=104A
1.5.4
有一台直流稳压电源，其额定输出电压为30V,额定输出电流为2A，从空载到额定负载，其输出电压的变化率为千分之一
（即∆U=U0−UN
UN
=0.1%）,试求该电源的内阻。
[解]电源空载电压U0即为其电动势E，故可先求出U0，而后由U=E−R0I，求
内阻R0。
由此得
U0−UN
UN
U0−30
30
=∆U
=0.1%
U0=E=30.03V
再由
U =E−R0I
30=30.03−R0×2
得出
R0=0.015Ω
1.5.6
一只110V、8W的指示灯，现在要接在380V的电源上，问要串多大阻值的电阻？
该电阻应选多大瓦数的？
[解]由指示灯的额定值求额定状态下的电流IN和电阻RN：
U
N
I =PNN
8 UN
= A=0.073A RN=
110 IN
110
= Ω=1507Ω
0.073
在380V电源上指示灯仍保持110V额定电压，所串电阻
其额定功率
R=U−UN
IN
=380−110
0.073
Ω=3700Ω
N
PN=RI2
=3700×（0.073）2W=19.6W
故可选用额定值为3.7KΩ、20W的电阻。
1.5.8
图3所示的是用变阻器R调节直流电机励磁电流If的电路。
设电机励磁绕组的电阻为315Ω,其额定电压为220V,如果要求励磁电流在0.35∼0.7A的范围内变动，试在下列三个变阻器中选用一个合适的:
（1） 1000Ω、0.5A；
（2） 200Ω、1A；（3） 350Ω、1A。
[解]
当R=0时
当I=0.35A时
220
I=
315
=0.7A
R+315=
220
0.35
=630Ω
R=（630−315） =315Ω
因此，只能选用350Ω、1A的变阻器。
图3:
习题1.5.8图
1.5.11
图4所示的是电阻应变仪中测量电桥的原理电路。
Rx是电阻应变片，粘附在被测零件上。
当零件发生变形（伸长或缩短）时，Rx的阻值随之而改变，这反映在输出信号Uo上。
在测量前如果把各个电阻调节到Rx=100Ω，R1=R2=
Rx
200Ω，R3=100Ω，这时满足
R3
时，如果测出:
=R1
R2
的电桥平衡条件，Uo=0。
在进行测量
（1） Uo=+1mV；
（2） Uo=−1mV；试计算两种情况下的∆Rx。
Uo极性的改变反映了什么？
设电源电压U是直流3V。
[解]
（1） Uo=+1mV
图4:
习题1.5.11图应用基尔霍夫电压定律可列出:
Uab+Ubd+Uda=0
Uab+Uo−Uad=0
或
U
Rx+R3
U
Rx+Uo−2 =0
3Rx
Rx+100
+0.001−1.5=0
解之得
Rx=99.867Ω
因零件缩短而使Rx阻值减小，即
（2） Uo=−1mV
同理
∆Rx=（99.867−100）Ω=−0.133Ω
3Rx
Rx+100−
0.001−1.5=0
Rx=100.133Ω
因零件伸长而使Rx阻值增大，即
∆Rx=（100.133−100）Ω=+0.133Ω
Uo极性的变化反映了零件的伸长和缩短。
1.5.12
图5是电源有载工作的电路。
电源的电动势E=220V，内阻R0=0.2Ω；负载电阻R1=10Ω，R2=6.67Ω；线路电阻Rl=0.1Ω。
试求负载电阻R2并联前后：
（1）电路中电流I；
（2）电源端电压U1和负载端电压U2;（3）负载功率P。
当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源端和负载端的电压是如何变化的？
[解] R2并联前，电路总电阻
图5:
习题1.5.12图
R=R0+2Rl+R1=（0.2+2×0.1+10）Ω=10.4Ω
（1） 电路中电流
E
I= =
R
220
10.4
A=21.2A
（2） 电源端电压
U1=E−R0I=（220−0.2×21.2）V=216V
负载端电压
（3） 负载功率
U2=R1I=10×21.2V=212V
P=U2I=212×21.2W=4490W=4.49kW
R2并联后，电路总电阻
R
R1R2
10×6.67
R=R0+2Rl+
1
（1） 电路中电流
+R2
=（0.2+2×0.1+10+6.67）Ω=4.4Ω
（2） 电源端电压
E
I= =
R
220
4.4
A=50A
U1=E−R0I=（220−0.2×50）V=210V
负载端电压
R1R2
10×6.67
（3） 负载功率
U2=
R
1
+R2
I= 50V=200V
×
10+6.67
P=U2I=200×50W=10000W=10kW
可见，当负载增大后，电路总电阻减小，电路中电流增大，负载功率增大，电源端电压和负载端电压均降低。
1.6 基尔霍夫定律
1.6.2
试求图6所示部分电路中电流I、I1和电阻R，设Uab=0。
[解] 由基尔霍夫电流定律可知，I=6A。
由于设Uab=0，可得
I1 =−1A
6
I2 =I3=2A=3A
图6:
习题1.6.2图
并得出
I4 =I1+I3=（−1+3）A=2A
I5 =I−I4=（6−2）A=4A
因
I5R=I4×1
得
R=I4
I5
2
= Ω=0.5Ω
4
1.7 电路中电位的概念及计算
1.7.4
[解]
在图7中，求A点电位VA。
图7:
习题1.
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