第四章电器的电接触理论习题
4-1 答：接触电阻的形成有两个要素：收缩电阻和膜电阻。接触表面实际上只有一小部分凸出点发生了导电接触，称之为导电斑点。当电流通过这些斑点时会发生电流线收缩现象，由此带来电流路径增加，有效导电截面积减少，使电阻值增加。另一方面，接触表面有膜存在，如果这些膜能够导电，则电流通过薄膜时会受到膜的阻碍而产生膜附加电阻。
影响接触电阻的因素主要有以下四点：
材料性质：是影响接触电阻最直接的因素。从增加有效接触面积，抑制膜生成的角度来看，好的材料应保证良好的导电性和导热性，力学、化学性能以及电弧抗性。
接触形式：分为点接触、线接触和面接触三类。其对接触电阻的影响主要体现在接触点数目上。一般认为点接触的接触点数最少，面接触的接触点数最多。但还应该依据触头所受接触压力综合考虑。
接触压力：增大接触压力可以增加有效接触面积并在最大程度上限制表面膜的影响。
接触表面加工情况：对于大负载触头，宜采用平整度高的表面，避免因装配时出现倾斜而导致有效接触面积大幅度减小；对于小功率电器的触头要求表面粗糙度较低，可以保证接触电阻低值且稳定。无论何种负载，都不宜追求过于精细的表面，它对降低接触电阻未必有利。
4-2 答：温度对不同材料的接触电阻有不同的影响。从收缩电阻上考虑，其受到导体电阻率的影响，而
电阻温度系数和冷态电阻率为材料本身的属性，因此在同一温度下不同材料具有不
同的电阻率和收缩电阻。
从膜电阻的角度考虑，不同材料形成的膜不同。如AgC系触头材料表面形成的富银层可以使触头在工作中保持低值接触电阻，而AgW系材料在触头表面形成的是不导电氧化物，会增加接触电阻。膜的生长速度受到温度的影响，导电性好的膜它的工作温度相对较低，使其能够维持在低值而稳定状况下；导电性差的膜使接触电阻升高，进而使触头产生高温发热，而高温度又加快了膜的生成，形成一种恶性循环。
4-3 答：动触头在支架带动下获得一个初速度向静触头运动，在接触时发生碰撞，当碰撞未能完全消耗动触头初动能时，触头会在反力作用下反向运动，这一过程称为反跳。由于触头的一侧或两侧装有预压缩的弹簧，弹簧和触头可以视为一个弹簧振子，在碰撞——反跳中做往复运动，直到能量损失使碰撞后弹簧的压缩力大于反跳力，振动过程结束。
触头弹跳时接触电阻会周期性地增大（由于接触面积在变化），甚至使动静触头分离而产生电弧，使触头熔焊和烧损，严重影响触头的电寿命和工作稳定。
根据对触头弹跳过程的能量平衡买情况进行分析，得到触头反跳时最大距离公式
式中和分别表示触头的初速度和质量；表示触头弹簧的预压缩力；是弹簧刚度；
为材料的恢复系数（与碰撞材料的能量损失有关）。为了减少触头反跳，应当选用较硬的
弹簧、恢复系数接近于1的触头材料，并增大触头的预压缩力，减小触头的质量和闭合速度。但是考虑到电器其它性能的需要，不能全部采用以上措施，应该根据实际情况进行优化处理。
4-4 答：触头熔焊可分为两类，一类称为静熔焊，由接触电阻长期发热产生，多发生于固定连接或接触力大的闭合连接中；另一类称为动熔焊，由于触头振动或被短路引起的巨大电动力斥开而产生电弧，电弧的高温使接触表面的金属熔化和汽化，最后导致触头焊接。还有一种叫做冷熔焊的情况，一般发生在洁净的贵金属接触表面。由于这种表面不易形成氧化膜，接触面较大，金属分子和原子间化学亲和力的作用使两个金属表面牢固结合。冷熔焊产生的触头间粘接力很小。
熔焊与电流有关，强电流下的触头发热情况更严重，更易产生电弧，发生熔焊后果更严重。触头能承受短路电流峰值产生的电动力而不至发生熔焊的能力称为触头的电动稳定性。根据触头的电动稳定性经验公式
式中为接触压力，系数取决于触头材料和接触形式。由此可见，可以增大触头压力，
选择具有更大系数的接触形式以提高触头的电动稳定性。同时应选用电阻率小，抗拉强度小，熔化温度高的材料，以减轻熔焊的危害。
4-5 答：断路器触头大多采用面接触形式。因为断路器容量一般较大，接触压力也比较大，面接触可以增加有效接触面积，减少收缩电阻。
断路器需要开断短路电流，因此采用多个触指并联组成的触头如玫瑰触头，可以使各触指间流过同方向的电流而产生互相吸引的电动力，从而提高触头的电动稳定性。
4-6 答：低压继电器和低压接触器都采用点接触的形式。以CJ20型交流接触器为例，它采用了双断点桥式触点结构，触点开距小，结构紧凑；触点分合时冲击力小，机械寿命长；具有两个有效灭弧区，灭弧效果好。其动触点通过弹簧固定在触点架上，便于安装，并且可以减少触点振动。低压继电器常用分裂触点和片簧形式，这种结构有利于继电器提高通断的可靠性。
低压接触器的触点有时会采用线接触，如CJI8系列直流接触器采用的单断点指形触点。其优点是：触点在分合过程中有滑动，便于清除表面氧化层；触点材料可以采用铜或铜基合金；触点接触压力大，电动力稳定性高；触点参数易于改变和调节。这种触点多用于大、中容量接触器。而继电器为控制电器，主要用于小电流电路，反映控制信号，因此触点容量较小，不适合用线接触。
4-7 解：接触电阻的估算公式为
采用线接触，取，查得AgC和AgNi的K值为
4-8 解：斑点a的最高温升包含3个分量：收缩区超温、接触电阻损耗温升以及导体本身温升。假设触点附近收缩区的导体外表面不散热，应用变截面导体温升模型和叠加定理有
由于动触桥比静触桥导体截面积小得多，且长度很短，可以认为动触桥为一等温体并忽略其散热，触头产生的热量完全为静触头导体一边传出。所以稳定温升为铜导电板温升，即
取铜导体的代入上式得
已知银触点平均接触系数为所以
4-9 答：一台完整的电器产品最薄弱的环节为它的触头部分，原因是触头需要频繁动作（分断，关合），在分合过程中伴随着机械、化学、热、电等一系列破坏作用，使触头材料发生消耗及转移，导致接触表面逐渐损坏，破坏开关电器的正常工作。上述现象称为触头磨损，其产生原因主要有三种：机械原因，电和热的原因，以及化学原因。触头分合电流造成的磨损主要是电和热的原因。叙述如下：
1）机械磨损
触头在分合过程中，由于触头之间的撞击和滑动等机械力作用，会造成触头的变形和触头材料的损耗，触头接触压力越大，机械磨损越严重。但机械磨损不是触头磨损的主要形式，其磨损的比例只有电磨损的1%~3%。
2）化学磨损
触头金属材料由于和周围环境中化学腐蚀性的有害气体相互作用而引起的腐蚀称为化
学腐蚀，化学腐蚀使触头表面形成非导电膜，导致接触电阻增大和不稳定，甚至完全破坏触头的导电性能。这种非导电的触头在相互碰撞和接触压力等机械作用下，逐渐剥落，会形成金属材料的损耗。因此，触头的化学腐蚀也可以称为化学磨损。
3）电磨损
触头在分合电路过程中，触头间隙进行着剧烈的热电物理过程，伴随着金属液桥、电弧和电火花放电等各种现象，金属材料的金属会发生转移、喷溅和气化，使触头材料损耗和变形。这种现象称为触头的电磨损，也称为触头的电腐蚀，是触头磨损的主要形式。电磨损程度决定了触头的电寿命。
针对以上提到的磨损原因，对触头进行相应的改进可以提高触头的寿命。如选用导热性好的材料作为桥最高温度偏移边的触头而组成所谓“补偿触头对”以限制桥转移，减少桥磨损；选择适当的吹弧方式以减少熔化金属被吹弧力吹散带来的材料损失；采用化学稳定性好的材料和电化电位差小的金属以降低化学腐蚀度；减小触头闭合时的速度防止触头弹跳和冲击损耗等等。
第四章组合逻辑电路 1. 解： (a)(b)是相同的电路，均为同或电路。 2. 解：分析结果表明图(a)、(b)是相同的电路，均为同或电路。同或电路的功能：输入相同输出为“1”；输入相异输出为“0”。因此，输出为“0”(低电平)时，输入状态为AB＝01或10 3. 由真值表可看出，该电路是一位二进制数的全加电路，A为被加数，B为加数，C为低位向本位的进位，F1为本位向高位的进位，F2为本位的和位。 4. 解：函数关系如下： AB S F+ ⊕ = + + A BS S S A B B 将具体的S值代入，求得F 3 1 2 值，填入表中。
A A F B A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111 1110 1101 01100 01011 1010 1001 1000 00111 0110 )(0101 0100 1010011 10010 10001 10000 0123
5. （1）用异或门实现，电路图如图(a)所示。 (2) 用与或门实现，电路图如图(b)所示。 6. 解因为一天24小时，所以需要5个变量。P变量表示上午或下午，P＝0为上午，P=1为下午；ABCD表示时间数值。真值表如表所示。 利用卡诺图化简如图(a)所示。 化简后的函数表达式为
1.一个非线性时不变电感元件在偏置电流I(t)=2sint 作用下，其小信号等效电感为 L d (t)=cos2t 。求该电感元件的成分关系Ψ=f(i)。 2.判断下图中网络是否属于端口型线性网络，并说明理由。 1' 1 1H i L 20Ω i L （0）=1A 3.下图中给出了用运放和电阻元件实现CNIC 的电路。试证明其与电流反相型负 阻抗变化器（CNIC ）间的等效性。 图：CNIC(2 1 21,1R R k k = =) 4.一个非线性时不变电阻元件的成分关系为3 3u i i =-,试求该电阻在偏置电流 (t)cos 4t I =作用下的小信号等效电阻。判断该小信号等效电阻是否为非线性的， 是否为时不变的。 5.已知如图所示SFG 中的源节点变量E=1，试通过化简SFG 的方法求出汇节点变 量的值。
4 6.设()L t 为线性时变电感，试证明：当且仅当 ()0L t ≥和 ()0L t ≥（对所有t ） 该电感是无源的。 7.用拓扑公式求如图所示有载二端口网络的转移电压比T （s ）=U 2（s ）/ U 1（s ）。 R 1R 5 C 2 C 4 L 3 U 2(t)U 1(t)++ - -12 2' 1'
答案： 1解 2.解： 1' 1 1H i L 20Ω i （0）=1A U(t) i (t) 因为网路的端口型线性性质包括齐次性和可加性。如图， 0() ()()(0)20 t L u t i t u t dt i =++? ，因为初始时刻，(0)10L i A =≠,所以端口网路不具备 齐次性也不具备可加性，因此端口网路是端口型非线性网路。 3. 解：可做出其零泛器电路的等效图 由零泛器图可知： 21u u = （1） 02211=-i R i R
电工电子学课后习题答案 目录 电工电子学课后习题答案 (1) 第一章电路的基本概念、定律与分析方法 (2) 练习与思考 (2) 习题 (4) 第二章正弦交流电 (14) 课后习题 (14) 第三章电路的暂态分析 (29) 第四章常用半导体器件 (41) 第五章基本放大电路 (43) 第六章集成运算放大器及其应用 (46) 第七章数字集成电路及其应用 (54) 第八章Multisim简介及其应用 (65) 第九章波形的产生与变换 (65) 第十章数据采集系统 (67) 第十一章直流稳压电源 (69) 第十二章变压器与电动机 (71) 第十三章电气控制技术 (77) 第十四章电力电子技术 (80)
第一章电路的基本概念、定律与分析方法练习与思考 1.4.2（b） a 1.4.2(c) a b 1.4.3（a） b 55215 5 ab ab U V R =+?= =Ω 1.4.3 (b) a b 66642 6 ab ab U V R =+?= =Ω 1.4.3 (c)
a b R 10651040 5 ab ab U U V R =+=?+= =Ω 1.4.3 (d) a b 12 4 s s u u I= I= 9 12 :230 36 ab s ab ab KVL u u u V R I+- I= =- 6 ? =+1=3Ω 3+6 1.4.4 (2) R
2424 34311515155b b b b V V R R V V R R --I = I =-+I = I = 1234 1243:b b b b b KCL V V V V R R R R V I =I +I +I +515-6- 5- = + + 求方程中2121+9+9 ==50k 100k 9 :=150k 100k b b b b b b b V V V V R R V V KCL V V 6-6-I = I = 6-+ =b :650KI+100KI 9=0 1 100KI=15 I=A 10k 1 =650k =1V 10k KVL V -+--? 习题 1.1 （a ） 5427x A I =+-= （b ） 10.40.70.3x A I =-=- 20.30.20.20.1x A I =-++= (C) 40.230 x ?I = =0.1A 60 30.20.10.3x A I =+= 2x 10?0.3+0.2?30 I = =0.6A 1.5 10.30.60.9x A I =+= 1.2 30.010.30.31A I =+= 4 9.610.319.3A I =-=
第四章 习题 4.4 由两个与非门构成的基本RS 触发器的输入如图P4.4所示，画出Q 和Q 端的波形。 图 P4.4 4.5 由两个或非门构成的基本RS 触发器的输入波形如图P4.5所示，画出输出Q 和Q 的波形。 图 P4.5 4.6 图P4.6是一个防抖动输出的开关电路。当拨动开关S 时，由于开关触点接通瞬间发生振颤。 D S 和D R 的电压波形如图中所示，试画出Q 、Q 端对应的电压波形。
图P4.6 4.7 在同步RS触发器中，若CP、S、R的电压波形如图P4.7所示。画出Q和Q端的波形。设触发器的初始状态为Q=0。 图 P4.7 4.10 主从型JK触发器输入波形如图P4.10所示，画出输出端Q和Q的波形。设触发器初始状态Q=0。
4.11 主从型JK 触发器组成图P4.11（a ）所示电路，输入波形如图P4.11（b ）所示，画出各触 发器Q 端的波形。 （a ） 解：AB J 1 ，先画出J 的波形，然后画Q.。 4.12 主从型RS 触发器的CP 、S 、R 、D R 各输入的电压波形如图P4.12所示，画出端Q 和Q 端
对应的电压波形。 图 P4.12 4.14 维持阻塞D触发器构成图P4.14所示的电路，输入波形如图P4.14（b）所示。画出各触发器Q段的波形。触发器的初态均为0。 （b） 图 P4.14
4.16 上升沿触发的维持阻塞型D触发器74LS74组成图（a）所示电路，输入波形如图（b）所示，画出Q1和Q2的波形，设Q初态为0。 4.20 画出图P4.20电路在图中所示CP、 R信号作用下Q1、Q2、Q3的输出电压波形，并说明 D Q1、Q2、Q3输出信号的频率与CP信号频率之间的关系。 CP 1/2 1/4 Q Q Q 频率的 、1/8 。 、 和 的频率分别是 、 1 3 2
阅前提示：以下习题答案仅供参考，未经仔细核实，定有不少谬误，如有发现，请及时指正，谢谢！ 习题1 1. 一个非线性电阻元件的电压、电流分别为：u(t) = cos ωt ，i(t) = cos4ωt(u 、i 参考方向一致)。求该电阻元件的构成关系。 i(t) = cos4ωt = 8cos 4ωt -8cos 2ωt+1 = 8u 4(t)-8u 2(t)+1 2．二端元件的电压、电流分别为u(t) = 2cost ，i(t) = 0.5-cost ，试确定元件类型(即属于电阻、电感、电容等中的哪一类)，并论证其无源性。 i(t) = 0.5-cost = 0.5-0.5u(t) 0T d )cos 5.0(cos 2d )(i )(u )t ,t (W T T 0<-=ττ-τ=τττ=?? 电阻，有源。 3．有两个二端元件，其电压、电流关系方程分别为 dt ) t (di ) t (2i u(t) (2) dt du(t)2u(t)i(t) )1(2== 试确定各元件类型，并论证各元件的无源性。 （1）因为dt du dt dq i 2 = =，所以q = u 2+A ，A 为常数，电容元件。 )t (u 3 2 d d du u 2u d )(i )(u )t (W 3t t =ττ?=τττ=??∞-∞-，当u<0时，W(t)<0，有源。 （2）因为dt di 32dt d u 3 = ψ=，所以ψ = 32i 3+A ，电感元件。 0)t (i 2 1 id d di i 2d )(i )(u )t (W 4t 2t ≥=τ?τ=τττ=??∞-∞-，无源。 4．如题图1所示二端口电路，其中非线性电阻r 的构成关系为u r = i r 3。此二端口是有源的还是无源的。 p = u 1i 1+u 2i 2 = i = (i 1R 1+u R )i 1+(i 2R 2+u R )i 2 = i 12R 1+i 22R 2+i R 4≥0 0pd d )()()t (W t t =≥τ=τττ=??∞ -∞ -i u ，无源。 5．图1.23中对四种线性受控源给出了其一种零泛器模型。证明各含零泛器电路与对应受控源间的等效性。 6． 图1.16给出了用运放和电阻元件实现的CNIC 和VNIC 的电路。试证明各含运放电路与对应的负阻抗变换器间的等效性。 题图1
纵联保护依据的最基本原理是什么？ 答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。 纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。 纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。 4.7 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K 点短 路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。 A B C D 1E ?2E ? 123456k 答：当短路发生在B —C 线路的K 处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号 持续存在，线路A —B 上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A —B 两侧 均不跳闸；保护5的闭锁信号将C —D 线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护 不跳闸。故障线路B —C 上保护3、4功率方向全为正，均停发闭锁信号，它们 判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B —C 被切 除。 答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本 端保护元件动作，同时无闭锁信号。1保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不 动作；2保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；3保护本端元件 动作，无闭锁信号，故动作；4保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作；5保 护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；6保护本端元件动作，但有 闭锁信号，故不动作。 4.10 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，在K 点短路 时，若A —B 和B —C 线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护 动作切除故障？
第四章电气主接线最全答案 4-1 对电气主接线的基本要求是什么？ 答：对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性。 其中保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。灵活性包括：操作、调度、扩建的方便性。经济性包括：节省一次投资，占地面积小，电能损耗少。 4-2 隔离开关与断路器的区别何在？对它们的操作程序应遵循哪些重要原则？ 答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通和切断电路的控制电器。而隔离开关没有灭弧装置，其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。 4-3 防止隔离开关误操作通常采用哪些措施？ 答：为了防止隔离开关误操作，除严格按照规章实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁和机械闭锁装置或电脑钥匙。 4-4 主母线和旁路母线各起什么作用？设置专用旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修出线断路器时，如何操作？ 答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。旁路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断回路而设计的。设置旁路短路器极大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路器兼旁路断路器的接线，可以减少设备，节省投资。当出线和短路器需要检修时，先合上旁路短路器，检查旁路母线是否完好，如果旁路母线有故障，旁路断路器在合上后会自动断开，就不能使用旁路母线。如果旁路母线完好，旁路断路器在合上就不会断开，先合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路短路器代替断路器工作，便可对短路器进行检修。 4-5 发电机-变压器单元接线中，在发电机和双绕作变压器之间通常不装设断路器，有何利弊？ 答：发电机和双绕组变压器之间通常不装设断路器，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得在选择出口断路器时，受到制造条件或价格等原因造成的困难。但是，变压器或者厂用变压器发生故障时，除了跳主变压器高压侧出口断路器外，还需跳发电机磁场开关，若磁场开关拒跳，则会出现严重的后果，而当发电机定子绕组本身发生故障时，若变压吕高压侧失灵跳闸，则造成发电机和主变压器严重损坏。并且发电机一旦故障跳闸，机组将面临厂用电中断的威胁。
第四章 习题与思考题 ◆◆ 习题 4-1 在图P4-1所示互补对称电路中，已知V CC 为6V ，R L 为8Ω，假设三极管的饱和管压降U CES ＝1V ， ① 试估算电路的最大输出功率P om ； ② 估算电路中直流电源消耗的功率P V 和效率η。 解：① W W R U V P L cem CC om 563.18 2)16(2)(2 2≈?-=-= 如忽略U CES ，则 W W R V P L CC om 25.28 2622 2=?=≈ ② W W R V P L CC V 865.28 6222 2≈??=≈ππ %55.54865 .2563.1≈==V om P P η 如忽略U CES ，则%53.78865.225.2≈== V om P P η 此题的意图是理解OCL 互补对称放大电路的P om 和P V 的估算方法。 ◆◆ 习题 4-2 在图P4-1所示的电路中： ① 三极管的最大功耗等于多少？ ② 流过三极管的最大集电极电流等于多少？ ③ 三极管集电极和发射极之间承受的最大电压等于多少? ④ 为了在负载上得到最大输出功率P om ，输入端应加上的正弦电压有效值大约等于多少？ 解：① W W P P om CM 45.025.22.02.0=?=> ② A A R V I L CC CM 75.08 6==> ③ V V V U CC CEO BR 12622)(=?=> ④ 因为互补对称电路中无论哪个三极管导电，电路均工作在射极跟随器状态，1≈u A ，而略小于1，故V V V U U CC cem i 24.426 22≈=≈≈。 本题的意图是了解OCL 互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法。
6章 暂态电路习题 6.1.2 电路如图6.02所示。求在开关S 闭合瞬间（t=0+）各元件中的电流及其两端电压；当电路到达稳态时又各等于多少？设在t=0-时，电路中的储能元件均为储能。 解：t=0+时：此时等效电路如图解6.10所示。 ()()()()()()()()()()()()()()V 200 0000A 1000A 18 210 000000 0012121121212121R 2R R L L R C C 21R R c c L L ==?=======+=+= =====++++++++++++++u R i u u u i i i R R U i i u u i i 当电路达到稳定（t=∞）：此时等效电路如图解6.11所示。 ()()()()()()()()A 18 210 21L R L R L L C C 22112121=+=+= ∞=∞=∞=∞=∞=∞=∞=∞R R U i i i i u u i i 注意 ()()的方向相反的方向和+∞022R R i i ()()()()8V 2R C R C 2221=?∞=∞=∞=∞R i u u u 注意 ()()()2V 0122R R R =∞∞+u u u 方向相反。与 6.2.7电路如图6.10所示，换路钱已处于稳态，试求换路后(t ≥0)的u C 。 解： 换路前（t=0-）时 ()V 101020101033=???=--C u 图6.10 习题6.2.7的图 F 图解6.11
换路后 ()()V 1000C ==-+C u u 到达稳定（t =∞）时 ()V 510102020 101010 10133 C -=-??++?=∞-u 时间常数 ()s 1.010101020 101020101063=???++?+=-τ 于是 ()()()[]()[]V 155******** .0C C C C t t t e e e u u u u -- -++-=--+-=∞-+∞=τ 6.5.2电路如图6.16所示，在换路前已处于稳态。当将开关从1的位置合到2的位置后，试求i L 和i ，并作出它们的变化曲线。 解：当开关S 处于1位置时的稳态值为 ()A 2.10A 2.11 22 A 8.1121213 L L -=-=+=-=+?+ -= -i i i i 所以 开关S 合到2时，()()()+-+-==02A .100L L L i i i ，将当作恒流源代替电感L ，并与2Ω电阻组成电流源，再将其变成-2.4V ，2Ω的电压源，其参考方向为下“+”上“-”。由此可求得i （0+）为 ()()()()()()()()[][]()()()[][] 所示。 的变化曲线如图解和结果到达稳态时 当时间常数17.6A 4.22.12.12.12.10A 6.18.18.12.08.10A 2.18.13 2 1228.11 21213 18.13 213 12121V 2.0214.230L 8.18 .1L L L L 8.18 .1L i i e e e i i i i e e e i i i i i i s i t s L i t t t t t t ---+-- -++-=--+=∞-+∞=-=-+=∞-+∞==?=∞?+=∞=+?+ +=∞∞==+ =+?+==+-+= τ τ τ 图解 6.17
第4章 集成运算放大电路 自测题 一、选择合适答案填入空内。 (1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为( C )。 A.可获得很大的放大倍数 B.可使温漂小 C.集成工艺难于制造大容量电容 (2)通用型集成运放适用于放大( B )。 A.高频信号 B.低频信号 C.任何频率信号 (3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的( C )。 A.指标参数准确 B.参数不受温度影响 C.参数一直性好 (4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( A )。 A.减小温漂 B.增大放大倍数 C.提高输入电阻 (5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用( A )。 A.共射放大电路 B.共集放大电路 C.共基放大电路 二、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。 (1)运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。( × ) (2)运放的输入失调电流I IO 是两输入端电流之差。( √ ) (3)运放的共模抑制比c d CMR A A K = 。( √ ) (4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。( √ ) (5)在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。( × ) 三、电路如图 所示，已知β1＝β2＝β3= 100 。各管的U BE 均为 , 试求I C 2的值。 解：分析估算如下： 21 100CC BE BE R V U U I A R μ--= = 00202211B B B B I I I I ββ ββ ++= =++； 020 2( )1R B B B I I I I β βββ+=+=++ 图 22021C B B I I I β ββ β +==?+。比较上两式，得 2(2) 1002(1) C R R I I I A ββμβββ+= ?≈=+++ 四、电路如图所示。
4-2 试用外施电源法求图题4-2 所示含源单口网络VCR ，并绘出伏安特性曲线。 解：图中u 可认为是外加电压源的电压。 根据图中u 所示的参考方向。可列出 (3)(6)(5)20(9)50u i i A V A i V =Ω+Ω++=+ 4-5试设法利用置换定理求解图题4-5所示电路中的电压0u 。何处划分为好？置换时用电压源还是电流源为好？ 解：试从下图虚线处将电路划分成两部分，对网路N 1有（节点法） 111 1 9 67 (11)u u u u i ???+-=? ?+????-++=-? 整理得： 1511714u i =-
对网络2N 有 251133 u i i i =?+?= 解得3i A =，用3A 电流源置换N 1较为方便，置换后利用分流关系，可得： ()121031V 1V u +=??= 4-9 求图题4-7所示电路的输入电阻R i ，已知0.99α= 解： 施加电源t u 于输入端可列出网孔方程： 12335121(25100)100 (1) 100(100100101010)100.990(2) t i i u i i i +-=-++?+?-?= 将(2)代入(1)得135t i u R i = =Ω 4-14求图题4-10所示各电路的等效电路。 解
解： 图(a):因电压的计算与路径无关，所以 [5(1)]4(13)4ad ac cd ad ab bd u u u V V u u u V V =+=---=-=+=--=- 图(b): 流出a 点的电流(521)8a i A =++=，流入b 点多的电流(541)8b i A =+-=。所以ab 之间的等效电路为8A 的电流源，电流从b 端流出。 图(c):导线短接。 4-23 电路如图题4-15 所示，已知非线性元件A 的VCR 为2u i =。试求u ，i ，i 1.
习题册参考答案 §1—1 电流和电压 一、填空题 1．电流 电源 导线 负载 开关 2．正 相反 3. 相反 4．直流 交流 电流的大小和方向都随时间的变化而变化 交流电流 交流 大小和方向恒定不变 直流电流 直流 5．0．01 6．串联 + - 量程 7．电场力 将正电荷从电源负极经电源内部移到正极 8．参考点 U ，—Ub Ub —U ， 9．0 正 负 10．负 正 11. 并 一致 12． c d c 二、判断题 1．X 2．√ 3．X 4．√ 三、问答题 答：略 四、计算题 1．解：5min=300s )(12)(012.03006.3mA A t Q I ==== 答：略 2．解：(1)U ab =U a —U b = -6-(-3)=-3 (V) U cd =U c —U d =0-(-2)=2(V) (2)电压不随参考点的变化而变化 由上可知： U cd =2V U d =0 所以U 。=2V U bd = -3-(-2)= -1(V) 所以U b = -1 V U ab = -3 V 所以U 。= -4V U cd = -2 V 所以U 。= -2V 答：略 §1---2 电阻
一、填空题 1．导体绝缘体半导体 2．阻碍 3．正反环境温度 4．导电 强 弱 5．电导率容易 6．增大 减小 二、选择题 1．C 2．B 3．D 4．C 5．C 6．A 三、问答题 略 四、计算题 解：(1) S L R ρ= ) (5.1710*22000 *10*75.168Ω==-- (2) )(75.82/5.17'Ω==R (3) )(704*5.17''Ω==R 答：略 §1~~3 欧姆定律 一、填空题 1．电压 电阻 2．正 反 3．内电压 外电压 4．端电压 负载电流 5．通路断路短路 6．大 10Ω 5Ω 7．= 非线性 线性 8．220 9．1 4 10． 1：1 11．小电流 大电流 二、判断题 1．X 2．X 3．X 4．√ 5．X 6．√ 7．√ 8．X 9．X 三、选择题 1．B 2．A 3．B 四、计算题
第四章电位分析法习 题解答
第四章电位分析法 1．M1| M1n+|| M2m+| M2在上述电池的图解表示式中，规定左边的电极为( ) (1) 正极 (2) 参比电极 (3) 阴极 (4) 阳极 解：(4) 2. 下列强电解质溶液在无限稀释时的摩尔电导λ∞/S·m2·mol-1分别为： λ∞(NH4Cl)=1.499×10-2，λ∞(NaOH)=2.487×10-2，λ∞(NaCl)=1.265×10-2。所以NH3·H2O 溶液的λ∞(NH4OH) /S·m2·mol-1为( ) (1) 2.721×10-2 (2) 2.253×10-2 (3) 9.88 ×10-2 (4) 1.243×10-2 解：(1) 3．钾离子选择电极的选择性系数为，当用该电极测浓度为 1.0×10-5mol/L K+，浓度为 1.0×10-2mol/L Mg溶液时，由 Mg引起的 K+测定误差为( ) (1) 0.00018% (2) 1.34% (3) 1.8% (4) 3.6% 解：(3) 4. 利用选择性系数可以估计干扰离子带来的误差，若,干扰离子的浓度为0.1mol/L，被测离子的浓度为 0.2mol/L，其百分误差为(i、j均为一价离子)( ) (1) 2.5 (2) 5 (3) 10 (4) 20 解：(1) 5．下列说法中正确的是:
晶体膜碘离子选择电极的电位( ) (1) 随试液中银离子浓度的增高向正方向变化 (2) 随试液中碘离子浓度的增高向正方向变化 (3) 与试液中银离子的浓度无关 (4) 与试液中氰离子的浓度无关 解：(1) 6．玻璃膜钠离子选择电极对氢离子的电位选择性系数为 100，当钠电极用于测定1×10-5mol/L Na+时，要满足测定的相对误差小于 1%，则试液的 pH 应当控制在大于 ( ) (1) 3 (2) 5 (3) 7 (4) 9 解：(4) 7．离子选择电极的电位选择性系数可用于( ) (1) 估计电极的检测限 (2) 估计共存离子的干扰程度 (3) 校正方法误差 (4) 计算电极的响应斜率 解：(2) 8．在电位滴定中，以?E/?V－V（?为电位，V为滴定剂体积）作图绘制滴定曲线, 滴定终点为：( ) (1) 曲线的最大斜率（最正值）点 (2) 曲线的最小斜率（最负值）点 (3) 曲线的斜率为零时的点
总之，要知道每个章节里总体上给我们介绍了哪些东西，有哪些应用(给出相应的总结) 电网络分析与综合复习要点 Ch1 1. 电网络理论的基本公设为集总公设，即认为电磁波的传播是瞬时完成的，网络变量仅是时间t 的函数与所在点的空间坐标无关。网络的基本变量是电流i 、电压u 、电荷q 、磁通Φ (磁链ψ)分别对应于电磁场中 的磁场强度H → (l i H d l →→=? )、电场强度E →(l u E d l →→=?)、电位移D →(S q D d S →→ =? )、磁感应强 度B → ( S B d S φ→ → =?)，两个复合变量为电功率 ()()()p t u t i t =，电能量 2 1 12(,)()()t t W t t u t i t dt =?。 2. 传统线性：网络若仅含线性非源元件和独立源；端口型线性：n 端口网络的输入-输出关系由积分微分算子D 确定，D 既具有齐次性、又具有可加性。传统时不变：网络中不含任何非源时变网络元件；端口型时不变：n 端口网络的输入-输出关系由积分微分算子D 确定 ((),())0D t y t ν=，对于任意t 和T 若满足 ((),())0D t T y t T ν--=；传统无源网络：网络仅由无源元件构成；端口型无源网络：对于任意t 、t 和所有容许信号偶(u,i)，满足0 0()()()0t T t W t d τττ+ ≥? u i ；无损网络：()()0T d τττ∞ -∞ =?u i ；无源网络元件：对于任意t 、t0和所有容许信号偶(u,i)，满足0 000()(,)()()()0t t W t W t t W t u i d τττ+=+≥?。 3. 网络元件无源判据： ①电阻元件不能储能 0()W t =0，⑴线性时变或时不变电阻：R(t)>0；⑵非线性电阻：u-i 特性曲线在所有的 时间t 均为以第1和3象限； ②电容无源条件为 ()()0t u i d τττ-∞ ≥? ；⑴荷控非线性时不变电容设()0q -∞=其无源条件为 () ()0 q t h q dq ≥? ；⑵压控非线性时不变电容设 ()0u -∞=其无源条件为 () '0 ()0 u t u f u du ≥? ，对应充分 条件 '()0f u ≥；⑶线性时变电容21()()2C t u t +0 21()2t t C u τ? ()τ 0d τ≥，对应充要条件对于任意t 有 ()C t 0≥和()C t 0≥；⑷荷控非线性时变电容判据 () (,)((),)0q t t t h q t dq W q d ττττ? +≥?? ? ； ③电感无源条件为 ()()0t u i d τττ-∞ ≥?；⑴磁控非线性时不变电感设()0ψ-∞=其无源条件为
练习题解答 [解］ S 闭合时, V V V a b c 6V,3V,0V. ==-= S 断开时 V V V a b c 6V,(63)V 9V. ===+= 下一题 返回练习题集 幻灯片2 1、3、1 求图示电路中开关S 闭合与断开两种情况下 a 、b 、c 三点得电位。 R S 3 V 6 V a b c 1、3、2 求图示电路中开关 S 闭合与断开两种情况下a 、b 、c 三点得电位。 S 2 k a b c ＋12 V 4 k －6 V 4 k 2 k 解:S 闭合时 V V V b 3 a 33 3 c 33 0V 410(12)V 8V 210410410(6)V 4V 210410=?=?=?+????=?-=-???+???
下一题 上一题 返回练习题集 幻灯片3 1、5、1 试根据理想电压源与理想电流源得特点分析图示得两电路：当 Ｒ 变化时，对其余电路（虚线方框内得电路)得电压与电流有无影响?R 变化时所造成得影响就是什么? [解] S 断开时, V V V 3 a 3 3 b 3 3 c 3 21012(126)V 9V (2442)10(24)1012(126)V 3V (2442)102106(126)V 3V (2442)10???=-?+=??+++??? ??+?=-?+=??+++??? ???=-+?+=-??+++???
（a) （b) 下一题 上一题 返回练习题集 幻灯片4 1、6、１ 图示电路中，已知 U Ｓ＝6 Ｖ,IS ＝２ A ，R1＝2 ,R ２＝1 。求开关 S 断开时开关两端得电压 Ｕ 与开关 S 闭合时通过开关得电流 I （不必用支路电流法）. US + _ R 任 何 电 路 IS R 任 何 电 路 解:对电路(a),因为凡与理想电压源并联得元件其两端电压均等于理想电压源得电压,故改变R 不会影响虚线部分电路得电压,而虚线部分电路结构一定,故亦不会影响其电流。R 得变化仅影响其本身得电流及理想电压源得电流。 US + _ R 任 何 电 路 US + _ IS R1 R2 U + _ I S
习题4 4－1 分析图P4－1所示的各组合电路，写出输出函数表达式，列出真值表，说明电路的逻辑功能。 解：图（a ）：1F AB =；2 F A B =e ；3F AB = 真值表如下表所示： A B 1F 2F 3F 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 其功能为一位比较器。A>B 时，11F =；A=B 时，21F =；A
功能：一位半加器，1F 为本位和，2F 为进位。 图（c ）：1(0,3,5,6)(1,2,4,7)F M m = =∑∏ 2(0,1,2,4)(3,5,6,7)F M m ==∑∏ 真值表如下表所示： 功能：一位全加器，1F 为本位和，2F 为本位向高位的进位。 图（d ）：1F AB =；2 F A B =e ；3F AB = 功能：为一位比较器，AB 时，3F ＝1 4－2 分析图P4－2所示的组合电路，写出输出函数表达式，列出真值表，指出该电路完成的逻辑功能。
解：该电路的输出逻辑函数表达式为： 100101102103F A A x A A x A A x A A x =+++ 因此该电路是一个四选一数据选择器，其真值表如下表所示： 1A 0A F 0 0 0x 0 1 1x 1 0 2x 1 1 3x 4－3 图P4－3是一个受M 控制的代码转换电路，当M ＝1时，完成4为二进制码至格雷码的转换；当M ＝0时，完成4为格雷码至二进制的转换。试分别写出0Y ,1Y ,2Y ,3Y 的逻辑函数的表达式，并列出真值表，说明该电路的工作原理。
第一章 1-1、图示电路中，N 为电阻性定常而端口元件，其特性为Ri u =或Gu i =，其中R 、G 为2×2矩阵，它们是已知的。现在如图示接入方式接入电阻1r 和2r 。求包括这两个电阻在内的二端口元件的特性。 （证明图示网络的线性、非时变性） 11` 2 1-7、设电感器的电感矩阵L 是：?? ? ???=2221 1211L L L L L 如果2112 L L ≠，试证明这个元件不是无源的。进而证明元件是无源的充分必要条 件是L 对称正定。 1-8、图1-8的二端口由两个线性电阻器（无源元件）和一个理想流控电流源（有源元件）组成。试证明在某些参数值下，它可以是无源二端口。 u 2 u 图1-8 1-9、设互易n 端口有混合参数矩阵H ，求H 应满足的条件。 1-10、设x 是输入，y 是输出，它们可以是n 端口的电流或电压。加法器、乘法器和延时元件的约束分别是： 21bx ax y +=，2 1x ax y =，)()(τ-=t ax t y 式中，a 、b 、τ都是正常数。这些元件是不是线性的？是不是时变的？（题中输入x 可以是二维量，输出y 是一维量，仍可以定义容许偶),(y x 。） 第二章 2-5、建立图2-5所示网络的混合方程和改进节点方程。
d 1 V 2 V 8 G a d 0 c 1 （a ） （b ） 图2-5 2-10、求图2-10所示双T 型RC 电路的转移函数)(/)(12s V s V [提示：先求外节点方程]。 (1s V ) (2s 图2-10 2-14、1N （图2-14（a ））与如下各网络2N 按对应节点号相联的方式联结，试写出联结后所构成的新网络的节点方程。 （1）2N 如图2-14（b ）所示，其端口特性为： ?? ?+=+=23 22121223 1211113U H I H I U H I H U （2）2N 为如图2-14（c ）所示回转器，其特性为： ?? ?=-=1 221rI U rI U 2 （a ） （b ） （c ） 图2-14 补充：已知四端网络a N 的不定导纳阵为4 4)(?=ij ia y Y ，求增加C,G 后的不定导纳 阵
第1章 习题解答(部分) 1.5.3 有一直流电源，其额定功率P N =200 W ，额定电压U N ＝50 V ，内阻只ＲN ＝0.5?， 负载电阻Ｒ0可以调节，其电路如图所示。试求： (1)额定工作状态下的电流及负载电阻， (2)开路状态下的电源端电压， 分析 电源的额定值有额定功率P N 。额定电压U N 和额定电流I N 。三者间的关系为 P N =U N I N 。额定电压U N 是指输出额定电流I N 时的端电压，所以额定功率P N 也就是电源额定工作状态下负载所吸收的功率。 解 （1）额定电流 A U P I N N N 450 200 === 负载电阻 5.124 50 === N N I U R ? （2）开路状态下端电压U 0 等于 电源电动势E 。 U 0＝E ＝U N ＋I N Ｒ0＝50＋4×0.5＝52 V 1.5.6 一只100V ，8W 的指示灯，现在要接在380V 的电源上，问要串多大阻值的电阻?该 电阻应选用多大瓦数的? 分析 此题是灯泡和电阻器额定值的应用。白炽灯电阻值随工作时电压和电流大小而变，但可计算出额定电压下的电阻值。电阻器的额定值包括电阻值和允许消耗功率。 解 据题给的指示灯额定值可求得额定状态下指示灯电流I N 及电阻只R N Ω ≈==≈== 1510073 .0110A 073.0110 8 N N N N N N U U R U P I 串入电阻R 降低指示灯电压，使其在380V 电源上仍保持额定电压U N ＝110V 工作，故有 Ω≈-=-= 3710073 .0110 3800N N I U U R 该电阻工作电流为I N =0.073 A,故额定功率为 W R I P N R 6.193710073.02 2≈?=?= 可选额定值为3.7k ?,20 W 的电阻。 1.5.7在图1.03的两个电路中，要在12V 的直流电源上使6V ，50 mA 的电珠正常发光， 应该采用哪 一个联接电路？ 解 要使电珠正常发光，必须保证电珠 获得6V ，50mA 电压与电流。此时电珠 的电阻值为12050 6 == R ?。 在图1.03(a)中，电珠和120?电阻 R d c （a ） （b ）
习题1——直流电路 1、 解1： 结点a：I1+I2=I3 回路1：R1I1–R2I2+U S2–U S1=0 回路2：R2I2+ R3I3–U S2=0 图1 习题1的图联立求解，得：I1= –，I2= ，I3= U s1起负载作用，其功率P1= U s1 I1= – U s2起电源作用，其功率P2= U s2 I2=24W 2、 解2：I1、I2、I3、I4如图所示。 结点a：I1+I+I2=0 结点b：I1+I=I3+I4 回路1：4I–8I1=0 回路2：5I2+9–4I4–4I=0 回路3：2I3=4I4 图2 习题2的图联立求解，得： I= 2/3A，I1= 1/3A，I2= –1A，I3= 2/3A，I4= 1/3A
3Ω 6 V 3Ω 1Ω 5Ω I 1 + - I 1a I 1b 3、 解3：①电压源单独作用时， I 1= –(I 1a + I 1b )= –(1+1) = –2A ②电流源单独作用时， I 2= –(I 2a + I 2b )= –(–1+3) = –2A 由叠加定理，I = I 1+ I 2= –4A 电压源单独作用 电流源单独作用 4、 图4 习题4的图 解4：①当开关在位置1时，电流源I S 单独作用时，毫安表读数I=K 1I S = 40mA ； ②当开关在位置2时，电流源I S 和电压源U S1同时作用，利用叠加定理有： I=K 1I S +K 2U S1 代入数据有：-60=40+ 10K 2 解得: K 2= -10 U S1 I 1 S 2 3 U S2 R 5 + - - + U S2 I S R 4 R 3 R 2 R 1 A 3Ω 6 A 3Ω 1Ω 5Ω I 2 I 2a I 2b
1. 已知某电网络的节点电压方程为 U 1-U 2-U 3=U S -U 1+2U 2-3U 3=0 -U1-3U2+8U3=0 试写出联接矩阵 2.判断下图中网络是否属于端口型线性网络，并说明理由。 1 （0）0 3.已知如图所示SFG 中的源节点变量E=1，试通过化简SFG 的方法求出汇节点变 量的值。 4.用拓扑公式求如图所示有载二端口网络的转移电压比T （s ）=U 2（s ）/ U 1（s ）。 R 1R 5 C 2 C 4 L 3 U 2(t)U 1(t)++ - -12 2' 1' 5.设()L t 为线性时变电感，试证明：当且仅当 ()0L t ≥和 ()0L t ≥（对所有t ）该电感是无源的。
6. 用Mason 公式求如图所示SFG 的图增益y T u 。 d 7.用灵敏度恒等式求下图所示网络的输入阻抗Zin 对各参数的灵敏度1in Z R S 。
答案： 1解： 2解： 1 （0）0 因为网路的端口型线性性质包括齐次性和可加性。如图，()2du i t c dt =+ ，因为网路中含有独立的电流源，对输入输出有影响，所以端口网路不具备齐次性也不具备可加性，因此端口网路是端口型非线性网路。 3解： 1.消去节点 x1,x4 2.消去节点 x2,x5
3.消去节点 x3,x6 E 4.解： 电路拓扑图为： 根据拓扑电路图，找出全部2-树（1,1’），2-树（12,1’）, 2-树（12’,1’），列出树枝 编号如下： 2-树（1,1’） ：13 , 23,24,25,34,35 2-树（12,1’）:13 2-树（12’,1’）:无 有载二端口网络的电压转移函数的拓扑公式为： 2212,1'12',1'22'12 12' 2 111 1,1'()() () () ()T y T y U s U s T y ∑-∑- == ∑ 得出结果： 13 2224241335353 1()11R SL T S C SC C S C C R SL L R L R SL = +++++ 5.解：