电路的基本概念和基本定律答案Word文档格式.docx

1、（2 ）电流和电压的参考方向：为了进行电路分析和计算，引入参考方向的概念。电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、 电压的正方向。当按参考方向来分析电路时， 得出的电流、 电压值可能为正，也可能为负。正值表示所设电流、电压的参考方向与实际方向一致，负值则表 示两者相反。当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，称它们为关联参考方向。一般来说，参考方向的假设完全可以是任意的。但应注意：一个电路一旦假设了参考方向， 在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。（3）参考电位：人为规定的电路种的零电位点。电路中某点的电位就是该点与参考点之间 的电压， 而电压是两点之间的电位差。 电位是相对的，

2、 与电位参考点的选取有关； 电压是绝对的， 与电位参考点的选取无关。4电功率及元件性质的判断（ 1） 电功率：元件上的电功率等于该元件两端的电压与通过该元件电流的乘积。 电压、电流取关联参考方向时， P = UI 或 p=ui ；电压、电流取非关联参考方向时， P = -UI 或 p=-ui注意引入了参考方向后电压电流本身有正负号。（2）元件性质的判断 根据电压和电流的实际方向确定某一元件是电源还是负载，即： 若 U 、 I 实际方向相反，即电流从“ + ”端流出，说明元件发出功率，是电源。若 U 、 I 实际方向相同，即电流从“ - ”端流出，说明元件吸收功率，是负载。 5电路的基本定律（1

3、）欧姆定律：电阻元件上电流与电压的关系。U、I 为关联参考方向时， U = RIU、I 为非关联参考方向时， U = -RI 在分析电路元件上的电流、电压关系时，一般采用关联参考方向。 （2）基尔霍夫定律：包括电压定律（ KVL ）和电流定律 （KCL） 。1KCL :对电路中的任一结点，在任一瞬时，流入该结点的电流之和等于流出该结点的电流 之和。2KVL :在任一瞬时，从回路中任一点出发，沿回路绕行一周，则在这个方向上电位升之和 等于电位降之和。KVL 和 KCL 用于任意时刻、任意性质的元件、任意变化的电流和电压，两定律只与电路结 构有关。 练习与思考 解答1-1-1 Uab是否表示a端的

4、电位高于b端的电位？解：不一定。Uab表示a、b两点之间电压的参考方向为由 a指向b，即a点的参考极性为“ + ”，b点的参考极性为“一”。如果Uab0，则意味着a点实际电位高于b点；如果Uab0,则意味着a点实际电位低于b点;流入，因此它实际起到负载的作用（充电）1-1-3某白炽灯的电压为 220V，功率为100W，问该白炽灯电阻是多大？此时电流是多大？” 2202 100R 484 I 0.455A100 2201-1-4根据日常观察，电灯在深夜时要比黄昏时亮一些，为什么？黄昏时候并联于电源的负载多，在线路等效电阻上产生的损耗压降就大，发电机输出电 压一定时，用户端实际获得的电压就要降低，

5、 因此电灯要暗一些。 深夜时候并联于电源的负载少，线路上的损耗压降低，用户端实际获得的电压比黄昏时候高，因此电灯相对要亮一些。1-2-1当线圈两端的电压为零时， 线圈中有无储能？当通过电容器的电流为零时， 电容器中有无储能？线圈两端电压为零， 意味着其中流过的电流的变化率为零， 但电流不一定为零，-Li2就2是电感元件中的磁场能量； 电容器中的电流为零，说明其两端电压的变化率为零，但电1压不一定为零，丄Cu2就是电容元件中的电场能量 。1-2-2如果电感元件的电压电流选取关联参考方向， 其电压与电流的关系式为 u=Ldi/dt。但如果选为非关联参考方向，这一关系式还成立吗？功率应如何表示？如果

6、电压、电流取非关联参考方向，则 u=-Ldi/dt，功率p=-ui。1-2-3试求一个10疔的电容元件充电到10V时的电荷及其储存电能。11q Cu 10 10 6 10 10 4库 W=Cu2= 10 10 6 2202 =0.242 焦221-2-4 一个理想电压源向外电路供电时，若再并联一个电阻，这个电阻是否会影响原来外电路的响应情况？而一个理想电流源向外电路供电时，若再串联一个电阻，这个电阻是否会影响原 来外电路的响应情况？均不影响原来外电路的响应情况。1-3-1结点示意图如图1-30所示，已知|1、|2的数值为正值，试问|3的数值为正还是为负, 为什么？由KCL得11 + 12+13

7、=0, |1、|2的数值为正值，则|3的数值为负。1-3-2求图1-31中be两点间的电压 Ubc。根据图1-31得，ad间2 电阻的电流为零，所以 Uad=0由推广的KVL定律得Uab+Uad+Ubc=Udc 即 10+0+Ubc=3所以 Ubc= -7V。图1-30 练习与思考1-3-1图 图1-31 练习与思考1-3-2图1-4-1图1-37所示电路中，若增加电位器Rp的数值，则A点电位与灯Rl的亮度将如何变化？ 解：Is是理想电流源，增加电位器 Rp的数值，电路中的电流不变，所以灯 Rl的亮度不变。由于电路中的电流不变，但电阻值变大，所以 A点电位升高。1-4-2计算图1-38电路中A

8、点的电位。Va=20 1 10 30V习题解答1-1在图1-39所示的电路中，若li=4A, |2=5A，请计算13、U2的值；若Ii=4A, l2=3A，请计算13、U2、Ui的值，判断哪些元件是电源？哪些是负载？并验证功率是 否平衡。对节点a应用KCL得 li+ |3= l2即4+ 13=5,所以l3=1A在右边的回路中，应用 KVL得6 12+20 13= U2，所以U2=50V同理，若 li=4A，l2=3A，利用 KCL 和 KVL 得 l3= -1A，U2= -2V在左边的回路中，应用 KVL得20 li+6 12= Ui,所以Ui=98V。Ui，U2都是电源。电源发出的功率：P发

9、=Ui li+ U2 l3=98 4+2=394W负载吸收的功率：P吸=20 li2+6l 22 +20132 =394W二者相等，整个电路功率平衡。i-2有一直流电压源，其额定功率Pn=200W,额定电压Un=50V，内阻Ro=0.5Q, 负载电阻Rl可以调节，其电路如图i-40所示。试求：额定工作状态下的电流及负 载电阻Rl的大小；开路状态下的电源端电压；电源短路状态下的电流。 U oc U s U n l n Ro 50+4 0.5 = 52V/、 US 52 I sc i04AR0 0.5i-3 一只ii0V、8W的指示灯，现在要接在220V的电源上，问要串多大阻值的电阻？该电阻的瓦数

10、为多大？若串联一个电阻R后，指示灯仍工作在额定状态，电阻 R应分去ii0V的电压，所以阻值R 110 1512.5110该电阻的瓦数Pr 11匕8W1-4图1-41所示的电路是用变阻器 Rp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 315Q,其 ； 额定电压为220V，如果要求励磁电流在0.350.7A的范 22HV Q刖旳围内变动，试从下列四个电阻中选用一个合适的变阻器： 石 1000Q 0.5A; 350 Q 0.5A :200Q 1A : 350Q 1A; 图 1-41 习题 1-4 图要求励磁电流在0.350.7A的范围内变动，则应有2200.35 0.7315 RP则

11、313.6 Rp 0.714取 314 Rp 0同时变阻器中允许通过的电流最大值不小于 0.7A综上所以选择第四个变阻器。1-5有一电感元件，L=2H，电压u的波形如图1-42b所示，已知i（0）=0，求t在0到3秒期间的电流i，并画出波形图。*u/VL eLt/s+-1 一u Ldi-tA ,0 t 131i （ t）A ,1 t 22 21 A ,2 t 3电流i的波形图如下图所示:JL ； J31-6有一电容元件，C=2尸，电路中电压 uc的波形如图1-43b所示，已知uc=20exp（-t）V，求ic，并画出其波形图。ic c = 40e t A dt波形图如下图所示：1-7某照明电路

12、中已知电源的电动势 E=220V，内阻R=0.2Q,线路电阻Rl=0.3X2Q,负载为一只额定值为220V、100W的白炽灯，试求：电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流；若将电灯两端再并联接上一只额定值为 220V、2kW的电阻炉时，求此时的电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流;负载功率、电源负载总功率P。当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载总功率端及负载端的电压如何变化?电路中的电流I220 0 45 A0.2 0.6 484电源端电压U（0.6 484） I 218.07V电灯的实际工作电压U灯484 I 217.8V电灯的实际功率P灯484 I 2 98.

13、01W电阻炉的阻值R12202 24.22000220 9 A0.2 0.6 484/24.2（0.6 484/24.2） I 218.05V484/24.2 I 212.52V灯 93.31W Rl白炽灯电阻RlP93.31220： 484100212.52 1959.062W24.2当负载增大时，线路中电流、负载功率变大；总的负载电阻变小；电源端及负载 端的电压基本不变。1-8某电流源的电激流ls=10A，内阻为200Q,求负载电阻为20Q时的端电压,若负载电阻为200Q,则端电压又为多少？当负载为20Q时的端电压U= 200 20 10 181.8V 200 20若负载电阻为200Q,则

14、端电压U=100 10 1000V1-9求图1-44所示电路中电阻的电流及其两端的电压， 并求图1-44a中电压源的 电流及图1-44 b中电流源的电压，判断两图中的电压源和电流源分别起电源作用还是 负载作用。图1-44a中，Ir 2A , Ur 2V，电压源的电流I 2A。电压源起电源作用，电流源也起电源作用图1-44b中，Ir 1A , Ur 1V，电流源的电压U 1V。电压源起负载作用，电流源 起电源作用。1-10 图 1-45 中，已知 1= 4A，Ii=1A，l4=2A，试求电流 12, |3, |5和 |6。由 KCL 得，l6 = l= 4A|2+ |4= |6,则 |2=2A|

15、1+ |3= |，则 |3=3AP电压源=10 1 10W1-12图1-47所示电路中，求U1、U2及电流源、电压源各自的功率U1 2 3 2 （3 2） 2 6VU2 2 （3 2） 2 5 2 10V电流源的功率F2a 2 U2 20WP3A 3 U1 18W电压源的功率P2V 2 （3 2） 2W图1-46 习题1-11图图1-47 习题1-12图1-13用等效变换法求图1-48的等效电源。根据等效变换的方法可求出上面电路的等效电源见下图:1-14电路如图1-49所示，试用电压源和电流源等效变换的方法计算电流图1-49 习题1-14图等效电路如下图：所以：! 5 6 7 3A112 21

16、-15在图1-50所示的电路中，求a b两点的电位。如果将a b两点直接短接, 则电路的工作状态是否改变？V 2 （3/3） 3VVb 6 3V1 2/2由于a b两点等电位，所以将a b两点直接短接，电路的工作状态不会改变1-16 图 1-51 所示的电路中，已知 U1=U2=12V, R1=2Q, R2=4Q, R3=10Qo 以 b点为电位参考点，画出其简化电路并求 a点电位Vao简化电路如下图所示：图1-52 简化电路图法1:在图1-51中，由KCL和KVL得：h i2 i3U 1 i1 R.1 i 2 R2 U 2 0i 3R3 U 2 i 2 R2 0解得：i3 A1760Va 10i3 V法2:在图1-52中，由KCL得：i1 i2 i3VaV12法3:由弥尔曼定理：Uab410而b点为电位参考点,所以60VRi