电路原理习题答案第一章 电路模型和电路定理练习
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电路习题解答第一章 电路模型和电路定律【题1】:由U A B =5V 可得:I AC .=-25A :U D B =0:U S .=125V 。
【题2】:D 。
【题3】:300;-100。
【题4】:D 。
【题5】:()a i i i =-12;()b u u u =-12;()c ()u u i i R =--S S S ;()d ()i i R u u =--S SS 1。
【题6】:3;-5;-8。
【题7】:D 。
【题8】:P US1=50 W ;P U S 26=- W ;P U S 3=0;P I S 115=- W ;P I S 2 W =-14;P I S 315=- W 。
【题9】:C 。
【题10】:3;-3。
【题11】:-5;-13。
【题12】:4(吸收);25。
【题13】:0.4。
【题14】:3123I +⨯=;I =13A 。
【题15】:I 43=A ;I 23=-A ;I 31=-A ;I 54=-A 。
【题16】:I =-7A ;U =-35V ;X 元件吸收的功率为P U I =-=-245W 。
【题17】:由图可得U E B =4V ;流过2 Ω电阻的电流I E B =2A ;由回路ADEBCA 列KVL 得 U I A C =-23;又由节点D 列KCL 得I I C D =-4;由回路CDEC 列KVL 解得;I =3;代入上 式,得U A C =-7V 。
【题18】:P P I I 12122222==;故I I 1222=;I I 12=; ⑴ KCL :43211-=I I ;I 185=A ;U I I S =-⨯=218511V 或16.V ;或I I 12=-。
⑵ KCL :43211-=-I I ;I 18=-A ;U S =-24V 。
第二章电阻电路的等效变换【题1】:[解答]I=-+9473A=0.5A;U Ia b.=+=9485V;IU162125=-=a b.A;P=⨯6125.W=7.5W;吸收功率7.5W。
答案及解析115答案第一章电路模型和电路定律【题1】:由U A B 5 V 可得:IA C 2.5 A:U DB 0 :U S 125. V。
【题2】:D。
【题3】:300;-100。
【题4】:D。
【题5】: a i i 1 i 2 ; b u u1 u2 ; c u u S i i S R S ; d i iS1RSu u S 。
【题6】:3;-5;-8。
【题7】:D。
【题8】:PU S 1 50 W ;P U S 2 6 W ;P U S3 0 ;P I S 1 15 W ;P I S2 14 W ;P I S 3 15 W 。
【题9】:C。
【题10】:3;-3。
【题11】:-5;-13。
【题12】:4(吸收);25。
【题13】:0.4。
1【题14】:3 I 1 2 3 ;IA 。
3【题15】:I 4 3 A;I 2 3 A;I 3 1A;I 5 4 A。
【题16】:I 7 A;U 35 V;X 元件吸收的功率为P U I 245 W。
【题17】:由图可得U E B 4 V;流过 2 电阻的电流I E B 2 A;由回路ADEBCA 列KVL 得U A C 2 3I ;又由节点 D 列KCL 得I C D 4 I ;由回路CDEC 列KVL 解得;I 3 ;代入上式,得U A C 7 V。
【题18】:P1 P2 2 II212222 ;故I I122;I 1 I 2 ;⑴KCL:43I I ;I 11 12858A;U I 1 I 1 V 或 1.6 V;或I 1 I2 。
S 2 15⑵KCL:43I I ;I1 121 8 A;U S 24V。
第二章电阻电路的等效变换【题1】:[解答]I9 47 3ab 9 4 8.5 V;A =0 .5 A ;U II 1 U 6ab . A ;P 6 1.2 5 W = 7 .5 W ;吸1 252收功率7.5W。
【题2】:[解答]【题3】:[解答] C。
第一章 电路模型和电路定律电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,用电流i 、电压u 和功率p 等物理量来描述其中的过程。
因为电路是由电路元件构成的,因而整个电路的表现如何既要看元件的联接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各支路电流、电压要受到两种基本规律的约束,即:(1)电路元件性质的约束。
也称电路元件的伏安关系(VCR ),它仅与元件性质有关,与元件在电路中的联接方式无关。
(2)电路联接方式的约束(亦称拓扑约束)。
这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。
基尔霍夫电流定律(KCL )和基尔霍夫电压定律(KVL )是概括这种约束关系的基本定律。
掌握电路的基本规律是分析电路的基础。
1-1 说明图(a ),(b )中,(1),u i 的参考方向是否关联?(2)ui 乘积表示什么功率?(3)如果在图(a )中0,0<>i u ;图(b )中0,0u i <>,元件实际发出还是吸收功率?解:(1)当流过元件的电流的参考方向是从标示电压正极性的一端指向负极性的一端,即电流的参考方向与元件两端电压降落的方向一致,称电压和电流的参考方向关联。
所以(a )图中i u ,的参考方向是关联的;(b )图中i u ,的参考方向为非关联。
(2)当取元件的i u ,参考方向为关联参考方向时,定义ui p =为元件吸收的功率;当取元件的i u ,参考方向为非关联时,定义ui p =为元件发出的功率。
所以(a )图中的ui 乘积表示元件吸收的功率;(b )图中的ui 乘积表示元件发出的功率。
(3)在电压、电流参考方向关联的条件下,带入i u ,数值,经计算,若0>=ui p ,表示元件确实吸收了功率;若0<p ,表示元件吸收负功率,实际是发出功率。
(a )图中,若0,0<>i u ,则0<=ui p ,表示元件实际发出功率。
在i u ,参考方向非关联的条件下,带入i u ,数值,经计算,若0>=ui p ,为正值,表示元件确实发出功率;若0<p ,为负值,表示元件发出负功率,实际是吸收功率。
第一章(电路模型和定律)习题解答一、选择题1.KVL 和KCL 不适用于 D 。
A .集总参数线性电路;B .集总参数非线性电路;C .集总参数时变电路;D .分布参数电路2.图1—1所示电路中,外电路未知,则u 和i 分别为 D 。
A .0==i u u S ,;B .i u u S ,=未知;C .0=-=i u u S ,;D .i u u S ,-=未知3.图1—2所示电路中,外电路未知,则u 和i 分别为 D 。
A .S i i u=∞=, ; B .S i i u -=∞=, ;C .S i i u =未知, ;D .S i i u -=未知,4.在图1—3所示的电路中,按照“节点是三条或三条以上支路的联接点”的定义,该电路的总节点个数为 A 。
A .5个;B .8个;C .6个;D .7个5.在图1—4所示电路中,电流源发出的功率为 C 。
A .45W ;B .27W ;C .–27W ;D .–51W二、填空题1.答:在图1—5所示各段电路中,图A 中电流、电压的参考方向是 关联 参考方向;图B 中的电流、电压的参考方向是 非关联 参考方向;图C 中电流、电压的参考方向是 关联 参考方向;图D 中电流、电压的参考方向是 非关联 参考方向。
2.答:图1—6所示电路中的u 和i 对元件A 而言是 非关联 参考方向;对元件B 而言是 关联 参考方向。
3.答:在图1—7所示的四段电路中,A 、B 中的电压和电流为关联参考方向,C 、D 中的电压和电流为非关联参考方向。
4.答:电路如图1—8所示。
如果10=R Ω,则10=U V ,9-=I A ;如果1=R Ω,则10=U V ,0=I A 。
5.答:在图1—9 (a)所示的电路中,当10=R Ω时,=2u 50V ,=2i 5A ;当5=R Ω时,=2u50V, =2i 10A 。
在图1—9 (b)所示的电路中,当R =10Ω时,2002=u V, 202=i A ;当5=R Ω时,1002=u V, 202=i A 。
第一章 电路的基本概念和基本定律1.1指出图(a )、(b )两电路各有几个节点?几条支路?几个回路?几个网孔?(a) (b) 习题1.1电路解:(a )节点数:2;支路数:4;回路数:4;网孔数:3。
(b )节点数:3;支路数:5;回路数:6;网孔数:3。
1.2标出图示电路中,电流、电动势和电压的实际方向,并判断A 、B 、C 三点电位的高低。
解:电流、电动势和电压的实际方向如图所示:A 、B 、C 三点电位的比较:C B A V V V >>1.3如图所示电路,根据以下各种情况,判断A 、C 两点电位的高低。
解:(1)C A V V > (2)C A V V > (3)无法判断1.4有人说,“电路中,没有电压的地方就没有电流,没有电流的地方也就没有电压”。
这句话对吗?为什么?解:不对。
因为电压为零时电路相当于短路状态,可以有短路电流;电流为零时电路相当于开路状态,可以有开路电压,1.5求图示电路中,A 点的电位。
(a ) (b ) 习题1.5电路解:(a )等效电路如下图所示:(b )等效电路如下图所示:1.6如图所示电路,求开关闭合前、后,AB U 和CD U 的大小。
1.7求图示电路中,开关闭合前、后A 点的电位。
解:开关闭合时,等效电路如图所示:开关打开时,等效电路如图所示:1.8如图所示电路,求开关闭合前及闭合后的AB U 、电流1I 、2I 和3I 的大小。
1.9如图所示电路,电流和电压参考方向如图所示。
求下列各种情况下的功率,并说明功率的流向。
(1)V 100A,2==u i ,(2)V 120A,5=-=u i , (3)V 80A,3-==u i ,(4)V 60A,10-=-=u i解:(1)A :)(200提供功率W ui p -=-=; B :)(200吸收功率W ui p == (2)A :)(600吸收功率W ui p =-=; B :)(600提供功率W ui p -== (3)A :)(240吸收功率W ui p =-=; B :)(240提供功率W ui p -== (4)A :)(600提供功率W ui p -=-=; B :)(600吸收功率W ui p ==1.10一盏220V/40W 的日光灯,每天点亮5小时,问每月(按30天计算)消耗多少度电?若每度电费为0.45元,问每月需付电费多少元? 解:(度)630510403=⨯⨯⨯=-W ;每月需要的费用:(元)7.245.06=⨯1.11求如图所示电路中,A 、B 、C 、D 元件的功率。
第一章电路模型和电路定律电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,用电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。
因为电路是由电路元件构成的,因而整个电路的表现如何既要看元件的联接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各支路电流、电压要受到两种基本规律的约束,即:(1)电路元件性质的约束。
也称电路元件的伏安关系(VCR),它仅与元件性质有关,与元件在电路中的联接方式无关。
(2)电路联接方式的约束(亦称拓扑约束)。
这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。
基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)是概括这种约束关系的基本定律。
掌握电路的基本规律是分析电路的基础。
1-1说明图(a),(b)中,(1)的参考方向是否关联?(2)乘积表示什么功率?(3)如果在图(a)中;图(b)中,元件实际发出还是吸收功率?解:(1)当流过元件的电流的参考方向是从标示电压正极性的一端指向负极性的一端,即电流的参考方向与元件两端电压降落的方向一致,称电压和电流的参考方向关联。
所以(a)图中的参考方向是关联的;(b)图中的参考方向为非关联。
(2)当取元件的参考方向为关联参考方向时,定义为元件吸收的功率;当取元件的参考方向为非关联时,定义为元件发出的功率。
所以(a)图中的乘积表示元件吸收的功率;(b)图中的乘积表示元件发出的功率。
(3)在电压、电流参考方向关联的条件下,带入数值,经计算,若,表示元件确实吸收了功率;若,表示元件吸收负功率,实际是发出功率。
(a)图中,若,则,表示元件实际发出功率。
在参考方向非关联的条件下,带入数值,经计算,若,为正值,表示元件确实发出功率;若,为负值,表示元件发出负功率,实际是吸收功率。
所以(b)图中当,有,表示元件实际发出功率。
1-2 若某元件端子上的电压和电流取关联参考方向,而,,求:(1)该元件吸收功率的最大值;(2)该元件发出功率的最大值。
解:(1)当时,,元件吸收功率;当时,元件吸收最大功率:(2)当时,,元件实际发出功率;当时,元件发出最大功率:1-3 试校核图中电路所得解答是否满足功率平衡。
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电路习题集及答案篇一:电路习题及答案第一章电路的基本概念和基本定律1.1指出图(a)、(b)两电路各有几个节点?几条支路?几个回路?几个网孔?(a)(b)习题1.1电路1.2标出图示电路中,电流、电动势和电压的实际方向,并判断A、B、C三点电位的高低。
1.3如图所示电路,根据以下各种情况,判断A、C两点电位的高低。
(1)用导线连接B、C;(2)B、D两点接地;(3)两电路无任何电气联系。
习题1.2电路习题1.3电路1.4有人说,“电路中,没有电压的地方就没有电流,没有电流的地方也就没有电压”。
这句话对吗?为什么?1.5求图示电路中,A点的电位。
(a)(b)习题1.5电路1.6如图所示电路,求开关闭合前、后,UAB和UCD的大小。
习题1.6电路习题1.7电路1.7求图示电路中,开关闭合前、后A点的电位。
1.8如图所示电路,求开关闭合前及闭合后的UAB、电流I1、I2和I3的大小。
习题1.8电路习题1.9电路1.9如图所示电路,电流和电压参考方向如图所示。
求下列各种情况下的功率,并说明功率的流向。
(1)i2A,u100V,(2)i5A,u120V,(3)i3A,u80V,(4)i10A,u60V1.10一盏220V/40W的日光灯,每天点亮5小时,问每月(按30天计算)消耗多少度电?若每度电费为0.45元,问每月需付电费多少元?1.11求如图所示电路中,A、B、C、D元件的功率。
问哪个元件为电源?哪个元件为负载?哪个元件在吸收功率?哪个元件在产生功率?电路是否满足功率平衡条件?(已知UA30V,UB10V,UCUD40V,I15A,I23A,I32A。
)习题1.11电路1.12已知一电烙铁铭牌上标出“25W,220V”。
第五版《电路本理》课后做业之阳早格格创做第一章“电路模型战电路定律”训练题11道明题11图(a)、(b)中:(1)u、i的参照目标是可联系?(2)ui乘积表示什么功率?(3)如果正在图(a)中u>0、i<0;图(b)中u>0、i>0,元件本质收出仍旧吸支功率?(a)(b)题11图解(1)u、i的参照目标是可联系?问:(a) 联系——共一元件上的电压、电流的参照目标普遍,称为联系参照目标;(b) 非联系——共一元件上的电压、电流的参照目标好异,称为非联系参照目标.(2)ui乘积表示什么功率?问:(a) 吸支功率——联系目标下,乘积p = ui> 0表示吸支功率;(b) 收出功率——非联系目标,变更电流i的参照目标之后,乘积p = ui < 0,表示元件收出功率.(3)如果正在图(a) 中u>0,i<0,元件本质收出仍旧吸支功率?问:(a) 收出功率——联系目标下,u > 0,i < 0,功率p 为背值下,元件本质收出功率;(b) 吸支功率——非联系目标下,变更电流i的参照目标之后,u > 0,i> 0,功率p为正值下,元件本质吸支功率;14正在指定的电压u战电流i的参照目标下,写出题14图所示各元件的u战i的拘束圆程(即VCR).(a)(b)(c)(d)(e)(f)题14图解(a)电阻元件,u、i为联系参照目标.由欧姆定律u=R i =104i(b)电阻元件,u、i为非联系参照目标由欧姆定律u=Ri=10i(c)理念电压源与中部电路无关,故u=10V(d)理念电压源与中部电路无关,故u=5V(e)理念电流源与中部电路无关,故i=10×103A=102A(f)理念电流源与中部电路无关,故i=10×103A=102A15试供题15图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率(须道明是吸支仍旧收出).(a)(b)(c)题15图解15图解15图解 (a )由欧姆定律战基我霍妇电压定律可知各元件的电压、电流如解15图(a )故电阻功率10220WR P ui ==⨯=吸(吸支20W )电流源功率 I 5210WP ui ==⨯=吸(吸支10W ) 电压源功率U 15230WP ui ==⨯=发(收出30W )(b )由基我霍妇电压定律战电流定律可得各元件的电压电流如解15图(b )故电阻功率12345WR P =⨯=吸(吸支45W )电流源功率I 15230W P =⨯=发(收出30W ) 电压源功率U 15115WP =⨯=发(收出15W )(c )由基我霍妇电压定律战电流定律可得各元件的电压电流如解15图(c )故电阻功率15345WR P =⨯=吸(吸支45W )电流源功率 I 15230WP =⨯=吸(吸支30W ) 电压源功率U 15575WP =⨯=发(收出75W )116电路如题116图所示,试供每个元件收出或者吸支的功率.(a ) (b )题116图120试供题120图所示电路中统造量u1及电压u.题120图解:设电流i ,列KVL 圆程得:第二章“电阻电路的等效变更”训练题21电路如题21图所示,已知uS=100V ,R1=2k,R2=8k.试供以下3种情况下的电压u2战电流i2、i3:(1)R3=8k;(2)R3=(R3处启路);(3)R3=0(R3处短路).题21图解:(1)2R 战3R 并联,其等效电阻84,2R ==Ω则总电流分流有(2)当33,0R i =∞=有 (3)3220,0,0R i u ===有25用△—Y 等效变更法供题25图中a 、b 端的等效电阻:(1)将结面①、②、③之间的三个9电阻形成的△形变更为Y 形;(2)将结面①、③、④与动做里面大众结面的②之间的三个9电阻形成的Y 形变更为△形.9Ω9Ω9Ω9Ω9Ωab①②③④题25图解 (1)变更后的电路如解题25图(a )所示.解解25图2R 3R ③①②①③④31R 43R 14R果为变更前,△中Ω===9312312R R R 所以变更后,Ω=⨯===3931321R R R故123126(9)//(3)3126ab R R R R ⨯=+++=++7Ω=(2)变更后的电路如图25图(b )所示.果为变更前,Y 中1439R R R ===Ω 所以变更后,1443313927R R R ===⨯=Ω 故 144331//(//3//9)ab R R R R =+Ω=7211利用电源的等效变更,供题211图所示电路的电流i.题211图解由题意可将电路等效变 为解211图所示.于是可得A i 25.0105.21==,A i i 125.021==213题213图所示电路中431R R R ==,122R R =,CCVS 的电压11c 4i R u =,利用电源的等效变更供电压10u .u S+-R 2R 4R 1i 1u c+-R 3u 10+-1题213图解 由题意可等效电路图为解213图. 所以342111()//2//2R R R R R R R =+==解解211图解213图又由KVL 得到1112()c S u R i Ri R u R ++=所以114S u i R = 10114S S S u u u R i u =-=-=0.75S u214试供题214图(a )、(b )的输进电阻ab R .(a ) (b )题214图解 (1)由题意可设端心电流i 参照目标如图,于是可由KVL 得到,(2)由题已知可得第三章“电阻电路的普遍分解”训练题31正在以下二种情况下,绘出题31图所示电路的图,并道明其结面数战支路数:(1)每个元件动做一条支路处理;(2)电压源(独力或者受控)战电阻的串联拉拢,电流源战电阻的并联拉拢动做一条支路处理.(a ) (b )题31图解:(1)每个元件动做一条支路处理时,图(a)战(b)所示电路的图分别为题解31图(a1)战(b1).图(a1)中节面数6=n ,支路数11=b 图(b1)中节面数7=n ,支路数12=b(2)电压源战电阻的串联拉拢,电流源战电阻的并联拉拢动做一条支路处理时,图(a)战图(b)所示电路的图分别为题解图(a2)战(b2).图(a2)中节面数4=n ,支路数8=b 图(b2)中节面数15=n ,支路数9=b32指出题31中二种情况下,KCL 、KVL 独力圆程各为几?解:题3-1中的图(a)电路,正在二种情况下,独力的KCL 圆程数分别为(1)5161=-=-n (2)3141=-=-n 独力的KVL 圆程数分别为(1)616111=+-=+-n b (2)51481=+-=+-n b图(b)电路正在二种情况下,独力的KCL 圆程数为 (1)6171=-=-n (2)4151=-=-n 独力的KVL 圆程数分别为(1)617121=+-=+-n b (2)51591=+-=+-n b37题37图所示电路中Ω==1021R R ,Ω=43R ,Ω==854R R ,Ω=26R ,V 20S3=u ,V 40S6=u ,用支路电流法供解电流5i .题37图解 由题中知讲4n =,6b = , 独力回路数为16413l b n =-+=-+=由KCL 列圆程:对于结面①1260i i i ++= 对于结面②2340i i i -++= 对于结面③4660i i i -+-= 由KVL 列圆程:对于回路Ⅰ642281040i i i --=-u题3-7图对于回路Ⅱ1231010420-i i i ++=- 对于回路Ⅲ45-488203i i i ++= 联坐供得 0.956A 5i =-38用网孔电流法供解题37图中电流5i .解 可设三个网孔电流为11i 、2l i 、3l i ,目标如题37图所示.列出网孔圆程为止列式解圆程组为所以351348800.956A 5104i i ∆-====-∆311用回路电流法供解题311图所示电路中电流I.题311图解 由题已知,1I 1A l =其余二回路圆程为()()123123555303030203020305l l l l l l I I I I I I -+++-=⎧⎪⎨--++=-⎪⎩代人整治得 2322334030352A305015 1.5A l l l l l l I I I I I -==⎧⎧⇒⎨⎨-+==⎩⎩ 所以232 1.50.5A l l I I I =-=-=312用回路电流法供解题312图所示电路中电流a I 及电压o U .题312图315列出题315图(a )、(b )所示电路的结面电压圆程.(a ) (b ) 题315图解:图(a)以④为参照结面,则结面电压圆程为:图(b)以③为参照结面,电路可写成由于有受控源,所以统造量i 的存留使圆程数少于已知量数,需删补一个圆程,把统造量i 用结面电压去表示有: 321用结面电压法供解题321图所示电路中电压U.题321图解 指定结面④为参照结面,写出结面电压圆程删补圆程 220n u I =不妨解得 221500.5154205n n u u -⨯⨯=电压 232V n u u ==.第四章“电路定理”训练题42应用叠加定理供题42图所示电路中电压u.题42图解:绘出电源分别效率的分电路图 对于(a)图应用结面电压法有 解得:对于(b)图,应用电阻串并联化简要领,可得: 所以,由叠加定理得本电路的u 为45应用叠加定理,按下列步调供解题45图中a I .(1)将受控源介进叠加,绘出三个分电路,第三分电路中受控源电压为a 6I ,a I 并没有是分赞同,而为已知总赞同;(2)供出三个分电路的分赞同a I '、a I ''、a I ''',a I '''中包罗已知量a I ;(3)利用a a aa I I I I '''+''+'=解出a I . 题45图49供题49图所示电路的戴维宁或者诺顿等效电路.(a )(b ) 题49图解:(b)题电路为梯形电路,根据齐性定理,应用“倒退法”供启路电压oc u .设'10oc oc u u V ==,各支路电流如图示,估计得'55'22''244'''3345''1132'122''123''1110110(210)112122.4552.413.477 3.41235.835.85.967665.967 3.49.367999.36735.8120.1n n n n n n n s s n i i A u u Vu i i Ai i i i Au u i u Vu i i A i i i Au u i u =====+⨯=======+=+===⨯+=⨯+======+=+===⨯+=⨯+=V故当5s u V =时,启路电压ocu 为'5100.41612.1oc ocu Ku V ==⨯= 将电路中的电压源短路,应用电阻串并联等效,供得等效内阻eqR 为[(9//67)//52]//10 3.505eq R =++=Ω417题417图所示电路的背载电阻L R 可变,试问L R 等于何值时可吸支最大功率?供此功率.题417图解:最先供出L R 以左部分的等效电路.断启L R ,设 如题解4-17图(a )所示,并把受控电流源等效为受控电压源.由KVL可得111(22)8660.512i i i A ++===故启路电压111122812120.56oc u i i i i V =++==⨯=把端心短路,如题解图(b )所示应用网孔电流法供短路电流sci ,网孔圆程为⎩⎨⎧=+-++-=+-+0)82()42(2 682)22( 1111i i i i i i sc sc 解得6342sc i A ==故一端心电路的等效电阻 6432oc eq sc u R i ===Ω 绘出戴维宁等效电路,交上待供支路L R ,如题解图(c )所示,由最大功率传输定理知4L eq R R ==Ω时其上赢得最大功率.L R 赢得的最大功率为第五章“含有运算搁大器的电阻电路”训练题52题52图所示电路起减法效率,供输出电压o u 战输进电压1u 、2u 之间的关系.题52图解:根据“真断”,有: 得:故: 而:根据“真短” 有:代进(1)式后得: 56试道明题56图所示电路若谦脚3241R R R R =,则电流L i 仅决断于1u 而与背载电阻L R 无关.题56图道明:采与结面电压法分解.独力结面○1战○2的采用如图所示,列出结面电压圆程,并注意到准则1,可得==+-i i 2413i i ,i i ==()12120u u RRu -=01)111(1)11(4221112121=-++=-+o n L o n u R u R R R R u u R u R R 应用准则2,有21n n u u =,代进以上圆程中,整治得2434)111(n L o u R R R R u ++=112243241)1(R uu R R R R R R R n L =--故14314132322)(u R R R R R R R R R R R u L Ln --=又果为14314132322)(u R R R R R R R R R R R u i L L n L --==当3241R R R R =时,即电流L i 与背载电阻L R 无关,而知与电压1u 有关.57供题57图所示电路的o u 战输进电压S1u 、2S u 之间的关系.题57图解:采与结面电压法分解.独力结面○1战○2的采用如图所示,列出结面电压圆程,并注意到准则1,得(为分解便当,用电导表示电阻元件参数)234243112121)()(s o n s o n u G u G u G G u G u G u G G -=-+=-+应用准则2 ,有21n n u u =,代进上式,解得o u 为324122131431)()(G G G G u G G G u G G G u s s o -+++=或者为4132********)()(R R R R u R R R u R R R u s s o -+++=第六章“储能元件”训练题68供题68图所示电路中a 、b 端的等效电容与等效电感.(a ) (b )题68图69题69图中μF 21=C ,μF 82=C ;V 5)0()0(21CC -==u u .现已知μA 1205t e i -=,供:(1)等效电容C 及C u 表白式;(2)分别供1C u 与2C u ,并核查于KVL.题69图解(1)等效电容uC(0)= uC1(0)+uC2(0)=-10V (2) 610题610图中H 61=L ,A 2)0(1=i ;H 5.12=L ,A 2)0(2-=i ,V e 62tu -=,供:(1)等效电感L 及i 的表白式;(2)分别供1i 与2i ,并核查于KCL. 题610图解(1)等效电感解(2)i(0)= i1(0)+i2(0)=0V 第七章“一阶电路战二阶电路的时域分解”训练题 71题71图(a )、(b )所示电路中启关S 正在t=0时动做,试供电路正在t=0+时刻电压、电流的初初值.10V+-u CC 2F(t =0)2S 10VL +-u L(t =0)2S 5题71图(a ) (b )解 (a):Ⅰ:供uC(0):由于启关关合前(t<0),电路处于宁静状态,对于曲流电路,电容瞅做启路,故iC=0,由图可知:C1C10165605501()= (0)+()d C 1=5+12010e d 2101205e (712e )V 2(5)tt t t u t u i ξξξξξ---⨯⨯+⨯=-⨯-⎰⎰---=-C2C20265605501()= (0)+()d C 1=5+12010e d 8101205e (23e )V 8(5)tt t t u t u i ξξξξξ---⨯⨯+⨯=--⨯-⎰⎰---=-0202201()= (0)+()d 1=0+6e d 1.260e (2.5 2.5e )A 1.2(2)tt t t i t i u L ξξξξξ---+⨯=-⨯-⎰⎰=2202202201()= (0)+()d 1=2+6e d 1.562e 2e A 1.5(2)tt t ti t i u L ξξξξξ-----+⨯=-⨯-⎰⎰=uC(0)=10VⅡ:供uC(0+):根据换路时,电容电压没有会突变,所以有:uC(0+)= uC(0)=10VⅢ:供iC(0+)战uR(0+) :0+时的等效电路如图(a1)所示.换路后iC 战uR 爆收了跃变. 解 (b):Ⅰ:供iL(0):由于启关关合前(t<0),电路处于宁静状态,对于曲流电路,电感可瞅做短路,故uL=0,由图可知: Ⅱ:供iL(0+):根据换路时,电感电流没有会突变,所以有:iL(0+)= iL(0)=1AⅢ:供iR(0+)战uL(0+) :0+时的等效电路如图(b1)所10V(a1)()A i C 5.1105100-=+-=+()()Vi u C R 150100-=⨯=++()Ai L 155100=+=-()()()V i u u L L R 5150500=⨯=⨯=-=+-+()()Ai i L R 100==++示.换路后电感电压uL 爆收了跃变78题78图所示电路启关本合正在位子1,t=0时启关由位子1合背位子2,供t 0时电感电压)(L t u .题78图712题712图所示电路中启关关合前电容无初初储能,t=0时启关S 关合,供t 0时的电容电压)(C t u .题712图解:()()000==-+C C u u用加压供流法供等效电阻717题717图所示电路中启关挨启往日电路已达宁静,t=0时启关S 挨启.供t 0时的)(C t i ,并供t=2ms 时电容的能量.题717图解:t> 0时的电路如题图(a )所示.由图(a )知 则初初值 V 6)0()0(==-+C C u u5Ωu L (b1)1A+ _u R+ _t> 0后的电路如题解图(b )所示.当∞→t 时,电容瞅做断路,有时间常数 s 04.0102010)11(630=⨯⨯⨯+==-C R τ 利用三果素公式得 电容电流 mA 3d d )(25t CC e tu C t i -⨯== t=2 ms 时 电容的储能为720题720图所示电路,启关合正在位子1时已达宁静状态,t=0时启关由位子1合背位子2,供t 0时的电压L u .题720图解:()()A 42800-=-==-+L L i i ()21=+∞i i L用加压供流法供等效电阻()042411=--∞i i i L ()A 2.1=∞L i726题726图所示电路正在启关S 动做前已达稳态;t=0时S 由1交至2,供t 0时的L i .题726图解:由图可知,t>0时V 4)0(=-C u , 0)0(=-L i果此,+=0t 时,电路的初初条件为 t>0后,电路的圆程为设)(t u C 的解为 C C Cu u u '''==式中C u '为圆程的特解,谦脚V 6'=u根据个性圆程的根 2j 11)2(22±-=-±-=LCL R LR p 可知,电路处于衰减震荡历程,,果此,对于应齐次圆程的通解为 式中2,1==ωδ.由初初条件可得解得236.2)43.63sin(64sin 6443.6312arctan arctan -=︒-=-=︒===θδωθA 故电容电压 V )43.632sin(236.26''')(︒+-=+=-t e u u t u t C C C 电流 A 2sin sin d d )( 22t e t e CA tu Ct i t t CL =+==-ωωδ 729RC 电路中电容C 本已充电,所加)(t u 的波形如题729图所示,其中Ω=1000R ,μF 10=C .供电容电压C u ,并把C u :(1)用分段形式写出;(2)用一个表白式写出.(a ) (b )题729图解:(1)分段供解. 正在20≤≤t 区间,RC 电路的整状态赞同为s 2=t 时 V 10)1(10)(2100≈-=⨯-e t u C正在32<≤t 区间,RC 的齐赞同为s 3=t 时 V 203020)3()23(100-≈+-=-⨯-e u C正在∞<≤t 3区间,RC 的整输进赞同为(3)用阶跃函数表示激励,有 而RC 串联电路的单位阶跃赞同为根据电路的线性时没有变个性,有第八章“相量法”训练题87若已知二个共频正弦电压的相量分别为V 30501︒∠=U ,V 1501002︒-∠-=U ,其频次Hz 100=f .供:(1)1u 、2u 的时域形式;(2)1u 与2u 的相位好.解:(1)()()()1502cos 230502cos 62830u t ft t V π=+=+(2).15030U =∠,.210030U V =∠故相位好为0ϕ=,即二者共相位. 89已知题89图所示3个电压源的电压分别为V )10cos(2220a ︒+=t u ω、V)110cos(2220b ︒-=t u ω、V )130cos(2220c ︒+=t u ω,供:(1)三个电压的战;(2)ab u 、bcu ;(3)绘出它们的相量图.ca bc题89图解:,,a b c u u u 的相量为.22010a U =∠,.220110b U =∠-,.220130c U =∠(1) 应用相量法有即三个电压的战 ()()()0a b c u t u t u t ++= (2)..40ab a b U U U ⋅=-=V(3)相量图解睹题解83图816题816图所示电路中A 02S ︒∠=I .供电压U. 题816图解: L L R S jX U R U I I I +=+= 即V jI US4524520211∠=-∠∠=+=第九章“正弦稳态电路的分解”训练题91试供题91图所示各电路的输进阻抗Z 战导纳Y .(a ) (b ) (c ) (d )题91图解:(a )Z=1+()1212j j j j --⨯=1+j2=j 21-Ω Y=Z1=j211-=521j +=4.02.0j + S(b) (b)Z=)1()1(1j j j j ++-+⨯-+=j j -=-+2)1(1ΩY=S j jj Z2.04.052211+=+=-=(c)()()S j j j j j j Y 025.040140404040404040404040140401==-+++-=-++=(d)设端心电压相量为U,根据KVL ,得()I r L j I r I L j U-=-=ωω 所以输进阻抗为 Ω-==r L j IUZ ω导纳 ()S l r r L j r L j Z Y 2211ωωω+--=-==94已知题94图所示电路中V )30sin(216S ︒+=t u ω,电流表A 的读数为5A.L=4,供电流表A1、A2的读数. 题94图解:供解XC若XC=0.878Ω时,共理可解得I1=4.799A,I2=1.404A.917列出题917图所示电路的回路电流圆程战结面电压圆程.已知V )2cos(14.14S t u =,A )302cos(414.1S ︒+=t i .(a ) (b )(c )(d )题917图919题919图所示电路中R 可变动,V 0200S︒∠=U .试供R 为何值时,电源SU 收出的功率最大(有功功率)? 题919图解:本题为戴维宁定理与最大功率传播定理的应用925把三个背载并联交到220V 正弦电源上,各背载与用的功率战电流分别为:kW 4.41=P ,A 7.441=I (感性);kW 8.82=P ,A 502=I (感性);kW 6.63=P ,A 602=I (容性).供题925图中表A 、W 的读数战电路的功率果数.题925图解:根据题意绘电路如题解925图.设电源电压为V ︒∠0220 根据ϕcos UI P =,可得即 ︒︒︒-===60,87.36,42.63321ϕϕϕ 果此各支路电流相量为⎪⎭⎪⎬⎫-∠=-∠=︒︒A I A I 87.365042.637.4421(感性元件电流降后电压)总电流A j I I I I ︒︒︒︒-∠=-=∠+-∠+-∠=++=31.1179.911890606087.365042.637.44321 电路的功率果数为第十章“含有耦合电感的电路”训练题104题104图所示电路中(1)H 81=L ,H 22=L ,H 2=M ;(2)H 81=L ,H 22=L ,H 4=M ;(3)H 421===M L L .试供以上三种情况从端子11'-瞅进去的等效电感.(a ) (b ) (c ) (d ) 题104图解以上各题的去耦等效电路如下图,根据电感的串并联公式可估计等效电感.105供题105图所示电路的输进阻抗Z (=1 rad/s ).1H11H2H1Ω解:利用本边等效电路供解等效阻抗为 :(a )()()Ω+=++=+=6.02.02112221j j j Z M L j Z eq ωω11'1H4H1H0.2F解 :利用本边等效电路供解等效阻抗为: (b )11'2H3H2H 1F解:去耦等效供解等效阻抗为: (c )去耦后的等效电感为: 题105图故此电路处于并联谐振状态.此时1017如果使100电阻能赢得最大功率,试决定题1017图所示电路中理念变压器的变比n.题1017图解 最先做出本边等效电路如解1017图所示. 其中, 2210L R n R n '==⨯ 又根据最大功率传输定理有当且仅当21050n ⨯=时,10Ω电阻能赢得最大功率 此时, 505 2.23610n ===Ω ()Ω-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=j j j j j Z eq 12.01521∞=+⋅=111111j j j j Z in HL eq 1=s rad CL eq /11==ω此题也不妨做出副边等效电路如b), 当211050n⨯=时,即2.236n ===Ω 10Ω电阻能赢得最大功率1021已知题1021图所示电路中V )cos(210S t u ω=,Ω=101R ,mH 1.021==L L ,mH 02.0=M ,μF 01.021==C C ,rad/s 106=ω.供R2为何值时获最大功率?并供出最大功率.题1021图第十一章“电路的频次赞同”训练题116供题116图所示电路正在哪些频次时短路或者启路?(注意:四图中任选二个)(a ) (b ) (c ) (d )题116图解:(a ) (b)117RLC 串联电路中,μH 50=L ,pF 100=C ,71.70250==Q ,电源mV 1S =U .供电路的谐振频次0f 、谐振时的电容电压C U 战通戴BW.1110RLC 并联谐振时,kHz 10=f ,k Ω100)j ω(0=Z ,Hz 100=BW ,供R 、L 战C. 1114题1114图中pF 4002=C ,μH 1001=L .供下列条件下,电路的谐振频次0ω: (1)2121C L R R ≠=;(2)2121C L R R ==. 题1114图第十二章“三相电路”训练题121已知对于称三相电路的星形背载阻抗Ω+=)48j 165(Z ,端线阻抗Ω+=)1j 2(l Z ,中性线阻抗Ω+=)1j 1(N Z ,线电压V 380=l U .供背载端的电流战线电压,并做电路的相量图.题解121图解:按题意可绘出对于称三相电路如题解12-1图(a )所示.由于是对于称三相电路,不妨归纳为一相(A 相)电路的估计.如图(b)所示.令V U U A0220031∠=∠=,根据图(b )电路有 根据对于称性不妨写出 背载端的相电压为 故,背载端的线电压为 根据对于称性不妨写出电路的背量图如题解12-1图(c )所示.122已知对于称三相电路的线电压V 380=l U (电源端),三角形背载阻抗Ω+=)41j 5.4(Z ,端线阻抗Ω+=)2j 5.1(l Z .供线电流战背载的相电流,并做相量图. 解:本题为对于称三相电路,可归纳为一相电路估计.先将该电路变更为对于称Y -Y 电路,如题解12-2图(a )所示.图中将三角形背载阻抗Z 变更为星型背载阻抗为题解12-2图令V U U A︒∠=∠=0220031 ,根据一相( A 相)估计电路(睹题解12-1图(b )中),有线电流A I 为 根据对于称性不妨写出利用三角形连交的线电流与相电流之间的关系,可供得本三角形背载中的相电流,有 而 A 78.15537.172 -∠==''''B A C B I a I电路的相量图如题解12-2图(b )所示.125题125图所示对于称Y —Y 三相电路中,电压表的读数为1143.16V ,Ω+=)315j 15(Z ,Ω+=)2j 1(l Z .供:(1)图中电流表的读数及线电压AB U ;(2)三相背载吸支的功率;(3)如果A 相的背载阻抗等于整(其余没有变),再供(1)(2);(4)如果A 相背载启路,再供(1)(2).(5)如果加交整阻抗中性线0N =Z ,则(3)、(4)将爆收何如的变更?题125图解:图示电路为对于称Y -Y 三相电路,故有0='NN U ,不妨归纳为一相(A 相)电路的估计.根据题意知V U B A 16.1143='',则背载端处的相电压N A U ''为 而线电流为A 22306601===''Z U I N A (电流表读数) 故电源端线电压AB U 为(1)令V U AN0220∠=,则线电流A I 为 故图中电流表的读数为A 1.6. (2)三相背载吸支的功率为(3)如果A 相的背载阻抗等于整(即A 相短路),则B 相战C 相背载所施加的电压均为电源线电压,即N '面战A 面等电位,而此时三相背载端的各相电流为那时图中的电流表读数形成18.26A. 三相背载吸支的功率形成:(4)如果图示电路中A 相背载启路,则B 相战C 相背载阻抗串联交进电压BCU 中,而 此时三相背载中的各相电流为 那时图中的电流表读数为整.三相背载吸支的功率为126题126图所示对于称三相电路中,V 380B A =''U ,三相电效果吸支的功率为 1.4kW ,其功率果数866.0=λ(滞后),Ω-=55j l Z .供AB U 战电源端的功率果数λ'.题126图第十三章“非正弦周期电流电路战旗号的频谱”训练题 137已知一RLC 串联电路的端心电压战电流为试供:(1)R 、L 、C 的值;(2)3的值;(3)电路消耗的功率.解:RLC 串联电路如图所示,电路中的电压)(t u 战电流)(t i 均为已知,分别含有基波战三次谐波分量.(1)由于基波的电压战电流共相位,所以,RLC 电路正在基波频次下爆收串联谐振.故有 且111X X X c L == 即)314(11111s rad X CL ===ωωω 而三次谐波的阻抗为3Z 的模值为解得1X 为故F X C mH X L μωω34.318004.103141186.31314004.10.1111=⨯=====(2)三次谐波时,3Z 的阻抗角为 而 则(3) 电路消耗的功率 P 为139题139图所示电路中)(S t u 为非正弦周期电压,其中含有13ω战17ω的谐波分量.如果央供正在输出电压)(t u 中没有含那二个谐波分量,问L 、C 应为几?题139图解:根据图示结构知,欲使输出电压u(t) 中没有含13ω战17ω的谐波分量,便央供该电路正在那二个频次时,输出电压u(t) 中的3次谐波分量战7次谐波分量分别为整.若正在13ω处 1H 电感与电容 C 爆收串联谐振,输出电压的3次谐波03=U ,由谐振条件,得若正在17ω处 1F 电容与电感 L 爆收并联谐振,则电路中7次谐波的电流07=I ,电压07=U ,由谐振条件,得也可将上述二个频次处爆收谐振的序次变更一下,即正在13ω处,使L 与 C 1爆收并联谐振,而正在17ω处,使1L 与 C 爆收串联谐振,则得第十六章“二端心搜集”训练题161供题161图所示二端心的Y 参数、Z 参数战T 参数矩阵.(注意:二图中任选一个)(a ) (b )题161图解:对于 (a),利用瞅察法列出Y 参数圆程: 则Y 参数矩阵为:共理可列出Z 参数圆程:则Z 参数矩阵为: 列出T 参数圆程:将式2代进式1得:则T 参数矩阵为: 165供题165图所示二端心的混同(H )参数矩阵.(注意:二图中任选一个)(a ) (b )题165图解:对于图示(a )电路,指定端心电压1u ,2u 战电流1i ,2i 及其参照目标.由KCL ,KVL 战元件VCR ,可得 经整治,则有而 22222u u u i -=-=故可得出H 参数矩阵1615试供题1615图所示电路的输进阻抗i Z .已知F 121==C C ,S 121==G G ,S 2=g .题1615图解:图示电路中,当回转器输出端心交一导纳时⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-=C j C j C j C L j Z ωωωωω1111⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=112Cj L j LCT ωωω222)(sC G s Y +=(端心22'-启路),根据回转器的VCR ,可得出从回转器输进端心瞅进去的输进导纳为所以,该电路的输进阻抗)(s Z in 为。
第一章电路模型和电路定律电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,用电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。
因为电路是由电路元件构成的,因而整个电路的表现如何既要看元件的联接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各支路电流、电压要受到两种基本规律的约束,即:(1)电路元件性质的约束。
也称电路元件的伏安关系(VCR),它仅与元件性质有关,与元件在电路中的联接方式无关。
(2)电路联接方式的约束(亦称拓扑约束)。
这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。
基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)是概括这种约束关系的基本定律。
掌握电路的基本规律是分析电路的基础。
1-1说明图(a),(b)中,(1)的参考方向是否关联?(2)乘积表示什么功率?(3)如果在图(a)中;图(b)中,元件实际发出还是吸收功率?解:(1)当流过元件的电流的参考方向是从标示电压正极性的一端指向负极性的一端,即电流的参考方向与元件两端电压降落的方向一致,称电压和电流的参考方向关联。
所以(a)图中的参考方向是关联的;(b)图中的参考方向为非关联。
(2)当取元件的参考方向为关联参考方向时,定义为元件吸收的功率;当取元件的参考方向为非关联时,定义为元件发出的功率。
所以(a)图中的乘积表示元件吸收的功率;(b)图中的乘积表示元件发出的功率。
(3)在电压、电流参考方向关联的条件下,带入数值,经计算,若,表示元件确实吸收了功率;若,表示元件吸收负功率,实际是发出功率。
(a)图中,若,则,表示元件实际发出功率。
在参考方向非关联的条件下,带入数值,经计算,若,为正值,表示元件确实发出功率;若,为负值,表示元件发出负功率,实际是吸收功率。
所以(b)图中当,有,表示元件实际发出功率。
1-2 若某元件端子上的电压和电流取关联参考方向,而,,求:(1)该元件吸收功率的最大值;(2)该元件发出功率的最大值。
解:(1)当时,,元件吸收功率;当时,元件吸收最大功率:(2)当时,,元件实际发出功率;当时,元件发出最大功率:1-3 试校核图中电路所得解答是否满足功率平衡。
(提示:求解电路以后,校核所得结果的方法之一是核对电路中所有元件的功率平衡,即元件发出的总功率应等于其他元件吸收的总功率)。
解:由题1-3图可知,元件A的电压、电流为非关联参考方向,其余元件的电压电流均为关联参考方向。
所以各元件的功率分别为:,为发出功率,为吸收功率,为吸收功率,为吸收功率,为吸收功率电路吸收的总功率即,元件A发出的总功率等于其余元件吸收的总功率,满足功率平衡。
注:以上三题的解答说明,在电路中设电压、电流参考方向是非常必要的。
在计算一段电路或一个元件的功率时,如果不设电流、电压的参考方向,就无法判断该段电路或元件是发出还是吸收功率。
此外还需指出:对一个完整的电路来说,它产生(或发出)的功率与吸收(或消耗)的功率总是相等的,这称为功率平衡。
功率平衡可以做为检验算得的电路中的电压、电流值是否正确的一个判据。
1-4在指定的电压和电流参考方向下,写出各元件和的约束方程(元件的组成关系)。
解:(a)图为线性电阻,其电压、电流关系满足欧姆定律。
需要明确的是:(1)欧姆定律只适用于线性电阻;(2)如果电阻上的电流、电压参考方向非关联,欧姆定律公式中应冠以负号,即。
由以上两点得(a)图电阻元件和的约束方程为欧姆定律表明,在参数值不等于零、不等于无限大的电阻上,电流与电压是同时存在、同时消失的。
即电阻是无记忆元件,也称即时元件。
(b)图为线性电感元件,其电压、电流关系的微分形式为:。
如果电压、电流参考方向为非关联,上式中应冠以负号,所以(b)图电感元件和的约束方程为电感元件的电压、电流微分关系表明:(1)任何时刻,其电压与该时刻的电流变化率成正比,显然直流时,电感电压为零,电感相当于短路。
因此,电感是一个动态元件。
(2)当电感上的电压为有限值时,电感中的电流不能跃变,应是时间的连续函数。
(c)图为线性电容元件,其电压、电流关系的微分形式为:。
如果电压、电流的参考方向为非关联,上式中应冠以负号,即。
所以(b)图电容元件和的约束方程为电容元件的电压。
电流微分关系表明:(1)任何时刻,通过电容的电流与该时刻其上的电压变化率成正比,即电容是一个动态元件。
显然直流时,电容电流为零,电容相当于开路。
(2)当电容上的电流为有限值时,电容上的电压不能跃变,必须是时间的连续函数。
(d)图是理想电压源。
理想电压源的特点为:(1)其端电压与流经它的电流方向、大小无关。
(2)其电压由它自身决定,与所接外电路无关,而流经它的电流由它及外电路所共同决定。
由以上特点得(d)图的约束方程为(e)图是理想电流源。
理想电流源的特点为:(1)其发出的电流与其两端电压大小、方向无关。
(2)其输出电流由它自身决定,与所接外电路无关,而它两端电压由它输出的电流和外部电路共同决定。
由以上特点得(e)图的约束方程为注:以上五个理想元件是电路分析中常遇到的元件。
元件电压、电流的约束方程,反映了每一元件的特性和确定的电磁性质。
不论元件接入怎样的电路,其特性是不变的,即它的约束方程是不变的。
因而深刻地理解和掌握这些方程,就是掌握元件的特性,对电路分析是非常重要的。
1-5 图(a)电容中电流的波形如图(b)所示现已知,试求时,和时的电容电压。
解:已知电容的电流求电压时,有式中为电容电压的初始值。
本题中电容电流的函数表示式为根据积分关系,有时时时注:电路元件关系的积分形式表明,时刻的电压与时刻以前的电流的“全部历史”有关,即电容有“记忆”电流的作用,故电容是有记忆的元件。
因此在计算电容电压时,要关注它的初始值,反映了电容在初始时刻的储能状况,也称为初始状态。
电感元件也具有类似的性质,参见1-6题。
1-6 图(a)中,且,电压的波形如图(b)所示。
试求当,,和时的电感电流。
解:电感元件关系的积分形式为上式表明,电感元件有“记忆”电压的作用,也属于记忆元件。
式中为电感电流的初始值,反映电感在初始时刻的储能状况。
本题中电感电压的函数表示式为应用积分关系式,有时,时,时,时,1-7 若已知显像管行偏转线圈中的周期性行扫描电流如图所示,现已知线圈电感为,电阻略而不计,试求电感线圈所加电压的波形。
解:电流的函数表达式为根据电感元件的微分关系,得电压的函数表达式为的波形如题解1-7图,说明电感的电压可以是时间的间断函数。
1-8 电容上所加电压的波形如图所示。
求:(1)电容电流;(2)电容电荷;(3)电容吸收的功率。
解:(1)电压的函数表达式为根据电容元件的微分关系,得电流的函数表达式为:(2)因为,所以有(3)在电压电流参考方向关联时,电容元件吸收的功率为波形如题解1-8图所示。
注:在图(c)所示的功率波形中,表示电容吸收功率,处于充电状态,其电压和电荷随时间增加;表示电容供出功率,处于放电状态,其电压和电荷随时间减小。
和的两部分面积相等,说明电容元件不消耗功率,是一种储能元件。
同时它也不会释放出多于它吸收的或储存的能量。
所以,电容是一种无源元件,它只与外部电路进行能量交换。
需要指出的是,电感元件也具有这一性质。
1-9 电路如图所示,其中,若电路的输入电流为:(1);(2)。
试求两种情况下,当时的和值。
解:根据和的关系有(1)若,则有(2)若,则有1-10 电路如图所示,设,试求。
解:可以看出,流过电感的电流等于电流源的电流,电容上的电压为,故由元件的约束方程可得1-11 电路如图所示,其中。
(1)求电流源和电压源的功率;(2)如果要求电流源的功率为零,在AB线段内应插入何种元件?分析此时各元件的功率;(3)如果要求电压源的功率为零,则应在BC间并联何种元件?分析此时各元件的功率。
解:(1)电流源发出功率电压源吸收功率(2)若要电流源的功率为零,则需使其端电压为零。
在AB间插入电压源,极性如题解图(a)所示。
此时,电流源的功率为。
插入的电压源发出功率,原来的电压源吸收功率。
(3)若要电压源的功率为零,则需使流经电压源的电流为零。
可以采取在BC间并联的电流源,如题解图(b)所示,或并联的电阻,如题解图(c)所示。
题解图(b)中,因,由KCL可知,流经的电路为零。
所以的功率为零。
原电流源发出功率并入的电流源吸收功率题解图(c)中,流经电阻的电流为由KCL可知,流经的电流为零,因此,的功率为零。
此时,电流源发出功率电阻消耗功率注:本题说明,计算理想电源的功率,需计算理想电流源的端电压值和流经理想电压源的电流值。
而电流源的端电压可以有不同的极性,流经电压源的电流可以有不同的方向,它们的数值可以在之间变化,这些变化取决于外接电路的情况。
因此,理想电源可以对电路提供能量(起电源作用),也可以从外电路接收能量(充当其它电源的负载)。
1-12 试求图示电路中每个元件的功率。
解:(a)图中,由于流经电阻和电压源的电流为,所以电阻消耗功率电压源吸收功率由于电阻电压得电流源端电压电流源发出功率(b)图中电阻的电压所以有由KCL得故电压源发出功率电压源发出功率电阻消耗功率电阻消耗功率1-13 试求图中各电路的电压,并讨论其功率平衡。
解:应用KCL先计算电阻电流,再根据欧姆定律计算电阻电压,从而得出端电压,最后计算功率。
(a)图中所以输入电路的功率为电流源发出功率电阻消耗功率显然,即输入电路的功率和电源发出的功率都被电阻消耗了。
(b)图中所以输入电路的功率为电流源发出功率电阻消耗功率显然仍满足实际上电源发出的功率被电阻消耗了,还有输送给了外电路。
(c)图中所以输入电路的功率为电流源发出功率电阻消耗功率即满足(d)图中各部分功率分别为仍满足1-14 电路如图所示,试求:(1)电流和[图(a)];(2)电压[图(b)]。
解(a):受控电流源的电流为所以解(b):因为,故受控电流源的电流为而所以注:本题中出现了受控源,对受控源需要明确以下几点:(1)受控源是用来表征在电子器件中所发生的物理现象的一种模型,是大小和方向受电路中其它地方的电压或电流控制的电源。
在电路中,受控源与独立源本质的区别在于受控源不是激励,它只是反映电路中某处的电压或电流控制另一处的电压或电流的关系。
(2)受控源分受控电压源和受控电流源两类,每一类又分电压控制和电流控制两类。
计算分析有受控源的电路时,正确地识别受控源的类型是很重要的。
(3)求解含有受控源的电路问题时,从概念上应清楚,受控源亦是电源,因此在应用KCL,KVL列写电路方程时,先把受控源当作独立源一样看待来写基本方程,然后注意受控源受控制的特点,再写出控制量与待求量之间的关系式。
1-15 对图示电路:(1)已知图(a)中,,求电流;(2)已知图(b)中,,求。
解(a):对图中右边的回路列KVL方程(顺时针方向绕行)有则解(b):电阻两端的电压为对左边回路列KVL方程有则从图中右边回路的KVL方程的注:本题求解中主要应用了KVL。