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第一部分 电路基本概念、定理与分析方法
(教材第1、2章)
1、在如图1.11所示电路中,试分别计算在开关S断开和闭合两种状态下A点的电位。
-12V3K?3.9K?AS20K?+12V
图1.11
解: 设由20K?电阻流向3.9 K?电阻的电流为I,则
当S断开时:
VA?12?I?20?103
12?(?12)
(3?3.9?20)?103??5.84V?12?VA?I?3.9?103当S闭合时:
12?3.9?103 3(3.9?20)?10?1.96V?2、对如图1.12所示电路,求各点电位Va,Vb,Vc,Vd。
c20?a5?d4A?E16?140V??6A?E210A??90Vb图1.12
解: 设b为参考点,则
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Vb?0V
Va?Uab?10?6?60V Vc?Ucb?E1?140V Vd?Udb?E2?90V bUab
3、在如图1.13所示电路中,求电压Uab。
a?_3V?1A10?2AUab4A5?_bI3?4?5A
图1.13
解: 设通过10?电阻由上向下的电流为I1,通过5?电阻由上向下的电流为I2,
则由KCL知
I1??1?2??3A,I2?I1?4??3?4?1A,I?5?I2?5?1?4A
所以
Uab??3?10I1?5I2?3I??3?10?(?3)?5?1?3?4 ??40V4、在如图1.14所示电路中,已知I1?0.01μA,I2?0.3μA,I5?9.61μA。求其余电流I3,I4和I6。
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I6I2I4I1I3I5
图1.14
解: 由KCL可得
I3?I1?I2?0.01?0.3?0.31μA I4?I5?I3?9.61?0.31?9.3μA I6?I2?I4?0.3?9.3?9.6μA
5、在图1.15所示电路中,若欲使指示灯上的电压U3和电流I3分别为12V和0.3A,试求电源电压U。
10?I5I210?15??U?20?I1I3图1.15
?I4U3?
解: 综合运用KVL与KCL,可得
U12U3?20I4?I4?3??0.6V
2020
I2?I3?I4?0.3?0.6?0.9A
10I2?20I4?15I5?I5?10I2?20I410?0.9?20?0.6??1.4A
1515I1?I2?I5?0.9?1.4?2.3A
U?10I1?10I2?U3?10?2.3?10?0.9?12?44V
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R1?1?,IS?2A,R2?2?,R3?5?,6、如图1.16所示电路中,已知U1?10V,
R?1?。(1)求电阻R中的电流I;(2)计算理想电压源U1中的电流IU1,理想电流源IS两端的电压UIS;(3)分析电路的功率平衡。
IR1IU1R3+IS_U1_R2R1U+a+ISIRU_b
图1.16
解: (1) 由电源的性质及电源的等效变换可得(可将电路化为图1.16-B的形式)
a+U1_R1IISRaII1R1ISR
图1.16-A 图1.16-B
bb
I1?U110I?I10?2?A?10A, I?1S?A?6A R1122(2) 由原图可得
IR1?IS-I?2A-6A?-4A,IR3?U110?A?2A R35理想电压源中的电流
IU1?IR3-IR1?2A-(-4)A?6A
理想电流源两端的电压
UIS?U?R2IS?RI?R2IS?1?6V?2?2V?10V
(3)由计算可知,本例中理想电压源与理想电流源都是电源,发出的功率分别是
PU1?U1IU1?10?6?60W
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PIS?UISIS?10?2?20W
各个电阻所消耗的功率分别是
PR?RI2?1?62?36W
22PR1?R1IR(-4)?16W 1?1?PR2?R2IS2?2?22?8W PR3?R3IR32?5?22?20W
可知
(60?20)W=(36+16+8+20)W
即两者平衡
7、电路如图1.17所示,已知U1,I3S,R1,R2,R4,R5和R6。试求各支路电流。
aR1R2bI3SR4c?U1R5R6?d
图1.17
解: 该电路有6条支路,5个未知电流数,故需列5个方程。选择回路电压计算与电流方向如下图所示,则有个节点电流方程为
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