電路_五版_丘關(guān)源_羅先覺(jué)答案

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1、第一章電路模型和電路定律電路理論主要研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，用電流、電壓和功率等物理量來(lái)描述其中的過(guò)程。因?yàn)殡娐肥怯呻娐吩?gòu)成的，因而整個(gè)電路的表現(xiàn)如何既要看元件的聯(lián)接方式，又要看每個(gè)元件的特性，這就決定了電路中各支路電流、電壓要受到兩種基本規(guī)律的約束，即：（1）電路元件性質(zhì)的約束。也稱電路元件的伏安關(guān)系（VCR），它僅與元件性質(zhì)有關(guān)，與元件在電路中的聯(lián)接方式無(wú)關(guān)。（2）電路聯(lián)接方式的約束（亦稱拓?fù)浼s束）。這種約束關(guān)系則與構(gòu)成電路的元件性質(zhì)無(wú)關(guān)。基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（K

2、VL）是概括這種約束關(guān)系的基本定律。掌握電路的基本規(guī)律是分析電路的基礎(chǔ)。1-1說(shuō)明圖（a）,（b）中,（1）的參考方向是否關(guān)聯(lián)？（2）乘積表示什么功率？（3）如果在圖（a）中；圖（b）中，元件實(shí)際發(fā)出還是吸收功率？解：（1）當(dāng)流過(guò)元件的電流的參考方向是從標(biāo)示電壓正極性的一端指向負(fù)極性的一端，即電流的參考方向與元件兩端電壓降落的方向一致，稱電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)。所以（a）圖中的參考方向是關(guān)聯(lián)的；（b）圖中的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)。（2）當(dāng)取元件的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，定義為元件吸收的功率；當(dāng)取元件

3、的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)時(shí)，定義為元件發(fā)出的功率。所以（a）圖中的乘積表示元件吸收的功率；（b）圖中的乘積表示元件發(fā)出的功率。（3）在電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)的條件下，帶入數(shù)值，經(jīng)計(jì)算，若，表示元件確實(shí)吸收了功率；若，表示元件吸收負(fù)功率，實(shí)際是發(fā)出功率。（a）圖中，若，則，表示元件實(shí)際發(fā)出功率。正值，表示元件確實(shí)發(fā)出功率；若，為負(fù)值，表示元件發(fā)出負(fù)功率，實(shí)際是吸收功率。所以（b）圖中當(dāng)，有，表示元件實(shí)際發(fā)出功率。1-2若某元件端子上的電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向，而，，求：（1）該元件吸收功率的最大值；（2）

4、該元件發(fā)出功率的最大值。解：（1）當(dāng)時(shí)，，元件吸收功率；當(dāng)時(shí)，元件吸收最大功率：（2）當(dāng)時(shí)，，元件實(shí)際發(fā)出功率；當(dāng)時(shí)，元件發(fā)出最大功率：1-3試校核圖中電路所得解答是否滿足功率平衡。（提示：求解電路以后，校核所得結(jié)果的方法之一是核對(duì)電路中所有元件的功率平衡，即元件發(fā)出的總功率應(yīng)等于其他元件吸收的總功率）。解：由題1-3圖可知，元件A的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，其余元件的電壓電流均為關(guān)聯(lián)參考方向。所以各元件的功率分別為：，為發(fā)出功率，為吸收功率，為吸收功率，為吸收功率，為吸收功率電路吸收的總功率即

5、，元件A發(fā)出的總功率等于其余元件吸收的總功率，滿足功率平衡。注：以上三題的解答說(shuō)明，在電路中設(shè)電壓、電流參考方向是非常必要的。在計(jì)算一段電路或一個(gè)元件的功率時(shí)，如果不設(shè)電流、電壓的參考方向，就無(wú)法判斷該段電路或元件是發(fā)出還是吸收功率。此外還需指出：對(duì)一個(gè)完整的電路來(lái)說(shuō)，它產(chǎn)生（或發(fā)出）的功率與吸收（或消耗）的功率總是相等的，這稱為功率平衡。功率平衡可以做為檢驗(yàn)算得的電路中的電壓、電流值是否正確的一個(gè)判據(jù)。1-4在指定的電壓和電流參考方向下，寫(xiě)出各元件和的約束方程（元件的組成關(guān)系）。解：（a）圖為線

6、性電阻，其電壓、電流關(guān)系滿足歐姆定律。需要明確的是：（1）歐姆定律只適用于線性電阻；（2）如果電阻上的電流、電壓參考方向非關(guān)聯(lián)，歐姆定律公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)，即。由以上兩點(diǎn)得（a）圖電阻元件和的約束方程為歐姆定律表明，在參數(shù)值不等于零、不等于無(wú)限大的電阻上，電流與電壓是同時(shí)存在、同時(shí)消失的。即電阻是無(wú)記憶元件，也稱即時(shí)元件。（b）圖為線性電感元件，其電壓、電流關(guān)系的微分形式為：。如果電壓、電流參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)，上式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)，所以（b）圖電感元件和的約束方程為電感元件的電壓、電流微分關(guān)系表明：（1）

7、任何時(shí)刻，其電壓與該時(shí)刻的電流變化率成正比，顯然直流時(shí)，電感電壓為零，電感相當(dāng)于短路。因此，電感是一個(gè)動(dòng)態(tài)元件。（2）當(dāng)電感上的電壓為有限值時(shí)，電感中的電流不能躍變，應(yīng)是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。（c）圖為線性電容元件，其電壓、電流關(guān)系的微分形式為：。如果電壓、電流的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)，上式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)，即。所以（b）圖電容元件和的約束方程為電容元件的電壓。電流微分關(guān)系表明：（1）任何時(shí)刻，通過(guò)電容的電流與該時(shí)刻其上的電壓變化率成正比，即電容是一個(gè)動(dòng)態(tài)元件。顯然直流時(shí)，電容電流為零，電容相當(dāng)于開(kāi)路。（2）當(dāng)電

8、容上的電流為有限值時(shí)，電容上的電壓不能躍變，必須是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。（d）圖是理想電壓源。理想電壓源的特點(diǎn)為：（1）其端電壓與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。（2）其電壓由它自身決定，與所接外電路無(wú)關(guān)，而流經(jīng)它的電流由它及外電路所共同決定。由以上特點(diǎn)得（d）圖的約束方程為（e）圖是理想電流源。理想電流源的特點(diǎn)為：（1）其發(fā)出的電流與其兩端電壓大小、方向無(wú)關(guān)。（2）其輸出電流由它自身決定，與所接外電路無(wú)關(guān)，而它兩端電壓由它輸出的電流和外部電路共同決定。由以上特點(diǎn)得（e）圖的約束方程為注：以