第一章 习题参考题解答
练习与思考
1.1.1 举出一个生活中的电路，并分析它完成的是何种作用，它的负载将电能转化为何种能源或者处理的是什么信号？
【解】显示器电路有两部分功能，一部分是接受电脑主机显示卡传送来的图像信号，另一部分是将电能转化为光能形成人眼能够看到的图像。
IaUb(a)P=UIIaUb(c)P=-UIUUIab(b)P=-UIIab(d)P=UI
图1.2.4 不同参考方向下功率的计算
1.2.1 在图1.2.4方框中的电气元件，其电压从b到a降低20V，电流为4A从b流入，请分析：
（1）图（a）-（d）所示参考方向下，电压U和电流I的数值；
（2）计算此元件的电功率，并判断其是电源还是负载。 【解】（1）图（a）中，U=-20V，I=-4A； 图（b）中，U=-20V，I=4A； 图（c）中，U=20V，I=-4A； 图（d）中，U=-20V，I=-4A；
（2）虽然图（a）-（d）所示参考方向不同，但是此元件的实际电压和电流是不变的，因此无论以哪个图所示方向选择功率的计算式，结果都是一样的。以图（a）所示参考方向为例，U=-20V，I=-4A，电压和电流参考方向一致，故P=UI=(-20)*(-4)=80W>0，为负载；
1.2.2 如图1.2.5所示，湖北三峡地区有一条直流高压输电线路连接至上海南桥变电站，其电
压为500kV，电流为1800A，请计算三峡端的功率，并分析电能输送的方向。
1.8kA三峡湖北+-500kV南桥上海
图1.2.5 思考题1.2.2的电路图
【解】对三峡端而言，电流的方向与电压降低的方向相反，即为非关联参考方向（方向不一致）故应在功率计算公式加上负号，则 P=-UI=-500*1000*1800=-900MW
由于P<0，故三峡端输出电能，电能从三峡传输至南桥。
1.3.1在图1.3.9所示的电路中，判断电路中哪个电源产生电能，哪个吸收电能。
5V1A5V(a)(b)1A
图1.3.8 思考题1.3.1的电路图
【解】（a）由于图中电流源流过的电流恒定为1A，故电压源流过的电流也为1A，方向与电压方向一致，故5V电压源的功率PUS=UI=5*1=5W>0，故吸收电能，在此电路中做负载。 同理由于电压源两端电压恒定为5V，故电流源两端的电压也为5V，方向与电流方向不一致，故1A电流源的功率PIS=-UI=-5*1=-5W<0，故产生电能，在此电路中做电源。
（b）5V电压源上电压电流方向不一致，故功率PUS=-UI=-5*1=-5W<0，故产生电能，在此电路中做电源。
1A电流源上电压电流方向一致，故功率PIS=UI=5*1=-5W>0，故吸收电能，在此电路中做负载。
1.3.2在图1.3.9所示的电路中，计算电路中各未知电压或电流的数值，以及各电阻上消耗的电能。
Ia50V (a)5Ω1AUb(b)8Ω1AUc(c)20Ω50V Id25Ω(d)
图1.3.9 思考题1.3.2的电路图
【解】（a）电阻上电压与电压源相同，方向与Ia一致，由欧姆定律Ia?U50??10A，电R5U2502??500W； 阻消耗的功率P?R5（b）电阻上电流与电流源相同，方向与Ub不一致，由欧姆定律Ub??IR??1?8??8V，
电阻消耗的功率P?I2R?12?8?8W；
（c）电阻上电流与电流源相同，方向与Uc一致，由欧姆定律Uc?IR?1?20?20V，电
阻消耗的功率P?I2R?12?20?20W；
（d）电阻上电压与电压源相同，方向与Ia不一致，由欧姆定律Id??U50????2A，R25U2502??100W。 电阻消耗的功率P?R25
1.4.1 一只节能灯管上标记220V、5W，在使用时电流不能超过多大数值？
【解】电气设备上标记的就是额定数值，故此灯管额定电压UN=220V，额定功率PN=5W。由P=UI可知，IN?
1.4.2 一个电热器从220 V的电源取用的功率为1000 W，如将它接到110 V的电源上，则取用的功率为多少？
PN5??22.7mA，故最大电流不能超过额定电流22.7mA。 UN220U2U22202??48.4?，无论接在电压多大的电源上，电热器【解】由P?，R?RP1000的电阻值不会改变，故接在110V的电源上时，取用的功率
U11021102P??250W。 110?R48.4
1.4.3图1.4.7所示电路中，A点的电位是多少？
【解】接地点电位为0V，6V电源的正极电位比其负极（接地点）高6V，即+6V，3V电源的负极即A点应比其正极低3V，故VA=6-3=3V。 图1.4.7 思考题1.4.3的电路
6V3V1ΩIA
1.5.1电路如图1.5.7所示，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求U和I。
I10VU5Ω(a)1A1A10V5Ω(b)
图1.5.7 思考题1.5.1的电路
【解】由欧姆定律知电阻电压电流如思考题1.3.3，此处略。 （a）由KVL可知，U=10+5=15V （b）由KCL可知，I=1-2=-1A
1.5.2电路如图1.5.8所示，根据欧姆定律和基尔霍夫定律求：（1）（4）
U（3）U2；I5；
（2）1；
U5；
（5）24V电压源提供的功率P。
3ΩU224VI5U57ΩU12Ω图1.5.8 思考题1.5.2的电路
【解】（1）由欧姆定律和基尔霍夫定律可知，24=3I5+7I5+2I5，故I5=（2）由欧姆定律，U1与I5参考方向不一致，故U1=-2I5=-2*2=-4V； （3）由欧姆定律，U2与I5参考方向一致，故U2=3I5=3*2=6V； （4）由欧姆定律，U5与I5参考方向一致，故U5=7I5=7*2=14V； （5）24V电压源上，电压与I5参考方向不一致，故P=-UI=-24*2=-48W。
24=2A；
3+7+2
1.5.3 在图1.5.9所示的电路中，请利用欧姆定律和基尔霍夫定律求未知电阻R的数值。
R200V120V24Ω8Ω
图1.5.9 思考题1.5.3的电路图
【解】由欧姆定律可知，24Ω电阻上电流为120/24=5A，8Ω电阻上电流为120/8=15A，方向均与120V电压一致，为从上往下。 由KCL可知，R上电流为上述两电流之和，故为5+15=20A，方向从左往右。 由KVL可知，R上电压为200-120=80V，方向从左往右下降。 再由欧姆定律，R上电压电流方向一致，故R=U/I=80/20=4Ω。
1.6.1电路如图1.6.5所示，求：（1）U；（2）电流源产生的功率PE；（3）最右端4Ω电阻上的电流I及其消耗的功率P4Ω。
2Ω2ΩI6AU4Ω3Ω4Ω
图1.6.5 思考题1.6.1的电路
【解】（1）由电阻的串并联等效可知，最右端2Ω和4Ω电阻串联后为2+4=6Ω，6Ω与3Ω并联后为3*6/（3+6）=2Ω，2Ω和2Ω电阻串联后为2+2=4Ω，4Ω与4Ω并联后为4*4/（4+4）=2Ω，故电路的总电阻R总=2Ω。
由欧姆定律，电阻上的电流与U方向一致，故U=IR=6*2=12V。 （2）电流源上电压与电流方向不一致，故PE=-UI=-12*6=-72W。
（3）由并联分流和串联分压可知，与左边4Ω并联的4Ω等效电阻分到电流为4*6/（4+4）=3A，与3Ω并联的6Ω电阻分到电流为3*3/（3+6）=1A，即为最右端4Ω电阻上的电流I，故I=1A，P4Ω=IR=1*4=4W。
1.6.2电路如图1.6.6所示，请求：（1）未接入负载电阻
2
2
RL时，电路的开路电压UO；
（2）
RRL?150k?时的输出电压UO；
（3）负载L两端发生短路时，25kΩ的电阻上消耗的电功
率
P1。