1.1在图1-18中,五个元件代表电源或负载。电压和电流的参考方向如图所标,现通过实验测得 I1=-4A I2=6A I3=10A U1=140V U2=-90V U3=60V U4=-80V U5=30V,
(1)试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性(可另画一图); (2)判断哪些元件是电源、哪些元件是负载?
(3)计算各元件的功率,电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡?
_4+U11_I1I33++_U3I22+
题1-18图 题1.1改画图
_5+_U2+U11_+_4+_5++I1I33_U3I22_U2
解:(1)将原电路图根据实测的电压、电流值重新标出各电流的实际方向和电压的实际极性如改画图所示:
(2)根据电源和负载的定义及电路图可知: 元件3、4、5是电源,元件1、2是负载。 (3)电源发出的功率
Ps?U3I3?U4I4?U5I5
W ?60?10?80?4?30?6?1100 负载消耗的功率 PR?U1I1?U2I2
W ?140?4?90?6?1100 Ps?PR,电路的功率守恒。
1.2 在图1-19中,已知 I1 = -3mA,I2 = 1mA。试确定电路元件3中的电流I3和其二
端电压U3,并说明它是电源还是负载,并验证整个电路的功率是否平衡。
解 对A点写KCL有: I3?I1?I2??3?1??2mA 对第一个回路写KVL有: 10I1?U3?30
10kI1+U1 30V_I33_A+U320k+80V_I2U2
题1.2图
即: U3?30?10I1?30?10?(?3)?60V 根据计算结果可知,元件3是电源。
这样,80V的电源的元件3是电路中的电源,其余元件为负载。 电源提供的功率: Ps?U2I2?U3I3?80?1?60?2?200W
负载消耗的功率: P?U1I1?10I1?20I2?30?3?10?3?20?1?200W 这说明电路的功率平衡。
1.3 一只110V 8W的指示灯,现要接在380V的电源上,问要串联多大阻值的电阻?该电阻应选用多大功率的电阻?
解 根据题意,电阻上的电压为270V,则此时电路中的电流也就是灯泡中的电流,
2222即: i?P8??0.07A U110电阻消耗的功率为: PR?270?0.07?20W 电阻的阻值为: R?
1.4 如图1-20所示, 试求电路中每个元件的功率,并分析电路的功率是否守衡,说明哪个电源发出功率,哪个电源吸收功率。
解
UR270??3.7k? i0.07i12Ω+U_0.5A+1V_+_2V2Ω1ΩAi3i2+1V_(a) 图1-20
(b)
(a) 设电流源二端的电压为U
根据KVL有:
2?0.5?1?U U?2V PR?2?0.52?0.5W 消耗 PI?2?0.5?1W 发出 PU?1?0.5?0.5W 消耗
(b) 设各支路电流如图,
i3?UA2?UA?1A i1??0.5A i2?i3?i1?0.5A 1222 PR1?R1i1?2?0.5?0.5W 消耗
2 PR2?R2i3?1?12?1W 消耗
PU1?U1i1?2?0.5?1W 发出 PU2?U2i2?1?0.5?0.5W 发出
1.5 有二只电阻,其额定值分别为40Ω,10W和200Ω,40W,试问它们允许通过的电流是多少?如将二者串联起来,其两端最高允许电压加多大?
解 电阻R1能承受的最大电流为:i1?P110??0.5A R140P240??0.45A R2200 电阻R2能承受的最大电流为:i2? 将2个电阻串联后,能通过的电流只能是小的值,因而2个电阻串联后能承受的
最大电压为:
Umax?(R1?R2)imin?(40?200)?0.45?108V
1.6 求图1-21所示电路中的电流i1和i2。 解
3A2Ai1A-10A6A 图1-21
R1i2R2R34A
将R1、R2、R3及相联的三个结点看成一个广义结点,根据KCL有: i2?6?3?4??1A 对A点,根据KCL有
i1?2?(?10)?(?1)?13A
1.7 在图1-22所示电路中,已知U1 = 10V,U2 = 4V,U3 = 2V,R1 = 4Ω,R2 = 2Ω,R3 = 5Ω,1、2两点处于开路状态,试计算开路电压U4。 解 设闭合回路中电流i的参考方向如图,则有:
iR2+U1_+R3+R1U2_U3_+U4_
图1-22
i?U1?U210?4??1A
R1?R24?2对右侧开口回路,根据KVL有:
U3?U4?U2?R1i?0
U4?U2?R1i?U3?4?4?1?2?6V
1.8试用KCL和KVL求图1-23所示电路中的电压u。
i22Ω50Ω+10V_+u_8A88Ωi33ΩA+i11Ω+2V_ui22Ω_(b)(a) 图1-23
解
(a)对右侧回路,设电流参考方向如图,根据KVL有:
22i?88i?10?0 i?101A ?88?2211