第1章 电路的基本概念和定律
1.1 在如图1.6所示各电路中。
（1）元件1消耗10W功率，求电压Uab； （2）元件2消耗
W功率，求电压Uab；
（3）元件3产生10W功率，求电流I； （4）元件4产生
W功率，求电流I。
图1.6 习题1.1的图
分析 本题考查电流、电压参考方向的关联性和功率，题目不难，但一不小心就容易出错。运用功率公式计算时，电压和电流参考方向关联时采用公式，非关联时采用公式
。此外，由于元件3产生10W功率，故W；元件4产生W功率，故W，实际上元件4吸收了10W功率。
解 （1）元件1的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得： （V）
（2）元件2的电流与电压是非关联参考方向，根据功率计算公式得： （V）
（3）元件3的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得： （A）
（4）元件4的电流与电压是关联参考方向，根据功率计算公式得：
（A）
1.2 求如图1.7所示各电路中各电源的功率，并指出是吸收功率还是放出功率。
图1.7 习题1.2的图
分析 计算电路时，应先标出各待求元件或支路电流和电压的参考方向，根据元件或支路电流和电压参考方向的关联关系确定待求量。一般情况下，参考方向可直接标在原电路图中，不必另画出电路图。
解 标出各待求元件电流和电压的参考方向，如图1.8所示。
图1.8 习题1.2解答用图
（1）如图1.8（a）所示电路中的电流为：
（A）
所以，10V电源的功率为：
（W）
，故10V电源放出功率。
（2）如图1.8（b）所示电路中，3A电源的电压为：
（V）
所以，3A电源的功率为：
（W）
10V电源的功率为：
（W）
根据计算结果可知，3A电源放出功率，10V电源吸收功率。 （3）如图1.8（c）所示电路中的电流为：
（A）
所以，20V电源的功率为：
（W）
10V电源的功率为：
（W）
根据计算结果可知，20V电源放出功率，10V电源吸收功率。
1.3 在图1.9中，5个元件电流和电压的参考方向如图中所示，今通过实验测量，得知，，，，，。
（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？哪些是负载？
（3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？
分析 本题共3个小题。第（1）小题应掌握电流、电压的实际方向与参考方向的关系：当实际方向与参考方向一致时，其实验测量值或计算值为正值，当实际方向与参考方向相反时，其实验测量值或计算值为负值。第（2）小题判别元件是电源还是负载，这里可根据电流和电压的实际方向判别：若电流和电压的实际方向相同，电流从高电位端流向低电位端，则元件吸收功率，为负载；若电流和电压的实际方向相反，电流从低电位端流向高电位端，则元件放出功率，为电源。第（3）小题计算各元件功率，用参考方向计算，所有元件的功率之和应等于零，则功率平衡，否则说明计算有误或实验数据有错。
解 （1）先根据参考方向和KVL计算元件4、5的电压，分别为：
（V）
（V）
根据实验测量值或计算值，可标出各元件电流、电压的实际方向，如图1.10所示。 （2）根据电流和电压的实际方向可知元件1、2为电源，元件3、4、5为负载。 （3）根据参考方向计算各元件的功率，分别为：
（W） （W） （W） （W） （W）
所有元件的功率之和为：
可见功率平衡。
图1.9 习题1.3的图 图1.10 习题1.3解答用图
1.4 在图1.11中，已知，。试确定元件N中的电流I3和它两端的电压U3，并说明它是电源还是负载。校验整个电路中的功率是否平衡。
分析 电路有2个节点、3条支路和3个回路，欲求元件N的电流和电压，必须应用基尔霍夫定律。
解 设元件N上端节点为a，左边回路的方向为顺时针方向，如图1.12所示。对节点a列KCL方程，为：
（mA）
对左边回路列KVL方程，为：
（V）
根据参考方向计算元件N的功率，为：
（mW）
可见元件N放出功率，为电源。 30V电源的功率为：
（mW）
80V电源的功率为：
（mW）
10kΩ电阻的功率为：
（mW）
20kΩ电阻的功率为：
（mW）
所有元件的功率之和为：
可见功率平衡，其中30V电源的功率
，说明该电源实际上处于负载状态。
图1.11 习题1.4的图 图1.12 习题1.4解答用图
1.5 用如图1.13所示电路可以测量并绘制实际电源的伏安特性曲线。今测得某直流电压源的空载电压为V；负载时的电流和电压分别为A、V。试绘制此电源的伏安特性曲线，并建立此电源的电压源模型及电流源模型。
分析 电源的电压源模型为恒压源US和内阻R0串联，电流源模型为恒流源IS与内阻R'0并联。由图1.4可知，US就等于电源的开路电压UOC，IS就等于电源的短路电流ISC，所以，建立电源的电压源模型和电流源模型，实际上就是求电源的开路电压UOC、短路电流ISC、内阻R0和R'0。 解 （1）求电源的电压源模型。由题意可知：
（V）
根据电压源的伏安关系
，得：
（Ω）
（2）求电源的电流源模型。
（A）
根据电流源的伏安关系
，得：
（Ω）
（3）画电源的伏安特性曲线，如图1.14所示。
图1.13 习题1.5的图 图1.14 习题1.5解答用图
1.6 一直流发电机，其额定电压为V，额定功率为kW。
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