电路与电子学基础第一章
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第一章电路分析基础一、基本要求1.能熟练应用电路的基本定律;2.深刻理解电压、电流正方向的意义;3.了解电路的各种工作状态、额定值及功率平衡的意义;4.理解电流源和电压源模型及其等效变换;5.能熟练分析与计算电路中各点的电位;6.掌握电路的几种基本分析方法并能熟练应用。
二、主要内容本章着重讲授电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电位的计算、电压源和电流源的概念及复杂电路的基本分析方法。
这些基本概念和基本方法,如:参考方向、等效、额定值、功率平衡、参考电位、复杂电路的分析方法等,对电工电子技术来讲都是很重要的。
本章主要内容是本课程的分析依据和基础。
1. 电压、电流的参考方向参考方向是一个假设的方向,也称正方向,当参考方向选定以后,电流和电压的值才有正负之分。
在学习过程中,读者一定要知道什么是参考方向(假设方向、正方向),什么是实际方向,参考方向和实际方向的关系。
对于电流来讲,按照设定的参考方向,当计算结果为正时,说明电流的实际方向与其参考方向一致;当计算结果为负时,说明电流的实际方向与其参考方向相反。
对于电压和电源的电动势,一般规定高电位端为正,低电位端为负,电压的正方向由高电位指向低电位,电源电动势的正方向由低电位指向高电位。
它们的实际方向同样由计算结果的正、负号来判断。
2.欧姆定律欧姆定律是我们熟悉的定律之一,这里要注意两点:第一,应用欧姆定律列式子时,首先要标出电流、电压或电动势的正方向,当电压和电流的正方向相同(称关联方向)时,欧姆定律表达式应取正号,当电压和电流的正方向相反(称非关联方向)时,欧姆定律表达式应取负号;第二,在正方向选定后,电压和电流本身也有正值和负值之分,所以这里有两套正负号,这一概念应明确。
3. 电路的有载、开路与短路工作状态电路的有载、开路与短路这三种状态在电流、电压和功率方面的特点,我们应弄清下面几个问题。
(1) 功率的平衡在一个电路中,电源产生的功率与负载取用的功率、电源内阻及线路电阻所损耗的功率是平衡的。
第一章习题答案:1、I=3A,U=4V2、U=2V3、(a)耗能=120W 释放能量=120W ,(b) 耗能=122W 释放能量=122W4、I=2.8A U=10V5、I=0.5A U=9.6V6、U=-45V7、U=-4V U=8V8、I=18A P=1012.5W9、(a)55S 3S B543A33S 11S B3A321R UI U)R 1R 1R 1(U R 1I R UUR 1U )R 1R 1R 1(-=+++--=-++(b)V6UU U2I U 51I13U)141(U41U 2U41U )4121(BC C BABA=-+=-=++--=-+10、3S 33S C 543B3A433S 3S C 3B32A21S 11S C 4B2A421I R U U )R 1R 1R 1(UR 1UR 1R U I U R 1U )R 1R 1(U R 1I R U U R 1U R 1U )R 1R 1R 1(-=+++---=-+---=--++11、U=1.2V 12、A 12548I =13、I=7A U=14V14、U=-1/9 V I=17/7 A 15、I=19A16、(a)U OC =8V R eq =16Ω (b) U OC =26/7 V R eq =10/7Ω17、(a)U OC =15V R eq =12.5Ω (b) U OC =-4.8 V R eq =-0.6Ω 18、U=-40V 19、I=0.5A20、(a)R L =R eq =6Ω P Lmax =37.5W (a)R L =R eq =9Ω P Lmax = 4/9W 21、R eq = 400Ω I=0.04A U=4V P=0.16W P Lmax = 0.25W 22、U OC =1.25V R eq =1.25Ω 第二章习题答案2-1 (a )u 1c (0+)=100V i L (0+)=0A u 2c (0+)=0V i 2(0+)=0A(b) i L (0+)=6A u c (0+)=0V i c (0+)=6A u 1R (0+)=96V u L (0+)=–12V2-2 (a) u c (0+)=3V i L (0+)=1.5A i c (0+)=–3A u L (0+)=0V(b) u c (0+)=22V i c (0+)=–1A2-3 (a) u (t)=6e3t-V i (t)= 2e3t-A(b) u (t)=4 et2- V i (t)= 4×105- et2- A2-4 (a) i (t)= 2 et8- A u (t)= 16 et8- V(b) i (t)= 0.1 e t10- A u (t)= et10- V2-5 (a) u (t)=8(1– et250-) V i (t)= 103- et250- A(b) u (t)=15(1– et50-) V i (t)= 15×104-(1– et50-) A2-6 (a) i (t)= 3 (1–e2t-) A u (t)= 12 + 3e2t -V (b) i (t)= 2 (1– et10-) A u (t)= 50 + 10et10- V 2-7 u c (t)=10 + 5 e5103-⨯-tV i c (t)= –6 e5103-⨯-tA 2-8 u c (t)= –10 (1–e3t-) V i c (t)= 3–35e3t-A2-9 i (t)= 0.0275–0.003 e t410- A2-10 i (t)= –38+38 et7- A u (t)= –3112+3112 et7- V改为: i (t)= 4e t7- A u (t)= 56 et7- V2-11 2-122-132t te5.2e5.25)t (i --+-=2-14 画波形2-15 (a )该电路为积分电路(b )该电路不够成积分电路 (c)该电路不构成微分电路 改为: (a )该电路为阻容耦合电路 (b )该电路微分电路ttO e514e)149(14)t (u ---=-+=t105214e2)t (i )t (i )t (i ⨯-=+=(c)该电路为积分电路第三章习题 答案3.1 ⑴50, 225,36.87o;⑵7,214,40.1o3.2 20sin(5000×2πt-30o)mV3.3 ⑴t sin 23ω,⑵)90t sin(25o -ω⑶)59t sin(283.5o +ω,⑷)87.36t sin(25o -ω 3.4 A )9.16t sin(25i o -=ω 3.5 P=0.05W 3.6 7A ,3.5A 3.7A )135t 10sin(2100o6+3.8 Ωo 105∠,Ωo30100∠改为i :503.9 5A,12Ω3.10 5A ,39Ω,19.5Ω,19.5Ω 3.11 0.15o30∠ A 改为:0.8535o30∠ A 3.12 ⑴250 rad/s ,⑵500 rad/s ,⑶1000 rad/s 3.13 0.6,1162W ,1546V ar 3.14 L=1.56H ,C=5.16μF3.15 50V 改为:-j52V 3.16 K 打开:I 1=I 3=6A ,U ab =1202V ,U bc =120V ;K 闭合:I 1=I 2=6A ,I 3=0,U ab =0V ,U bc =120V3.17 14.1Ω,14.1Ω,7.1Ω,14.1A 3.18 10A ,15Ω,7.5Ω,7.5Ω 3.19 3.83A ,0.9883.20 50.7μF ,1260∠85.5o V ,-j1256V3.21 1250 rad/s ,I R =4A ,I C =I L =10A ,U=200V3.22⑴C=10μF ,U C =89.4V 或C=40μF ,U C =111.8V ⑵G>0.125S 3.23 ω0=484~1838kHz ,可以收听 3.24 13.9kV 3.25 220V ,44A 3.26 7.6A ,13.2A 3.27 1.174A ,376.5V 3.28 30.08A ,17.37A4.1 解:用万用表测量二极管的正向直流电阻,选择量程越大,通二极管的电流就减小,由二极管的伏安特性曲线可知,电流急剧减小时,电压减小的很慢,所以测量出来的电阻值会大副增大。