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《电路分析基础》作业参考解答
(3)将戴维宁等效电源接上待求支路
由此可得
故当电阻 分别为 、 和 时,电流 的值分别为 、 和 。
2.如图7所示电路,求当 时可获得最大功率,并求该最大功率 。
图7
解:将负载断开,对断开后的电路进行戴维宁等效。
1.求开路电压
方法1:节点电压法。如左下图所示电路,其节点电压方程为
解得 。
故
或
方法2:电源等效变换法。原电路可以等效变换为右上图所示电路
题7-10图
解:由题意及换路定理得
换路后,电容电压 的终值为
换路后,将电压源短路及电容开路,则端口处的等效电阻为
由此得换路后电容充电电路的时间常数为
由一阶电路的三要素法公式可得
故
7-11题7-11图所示电路中开关 打开前已处稳定状态。 开关 打开,求 时的 和电压源发出的功率。
解:标注电感电流如上图所示
换路前电路中无独立电源,所以由换路定理得
换路后,将电感开路,求其戴维宁等效电路
(1)求开路电压
(2)求等效电阻
将电感接上戴维宁等效电源,如下图所示
由此可得
由一阶电路的三要素法公式可得
所以
电压源发出的功率为
7-13题7-13图所示电路,已知 , 时开关闭合,求 时的电压 和电流 。
解:由换路定理有
换路后,将电容开路,求其戴维宁等效电路
代入已知条件有
解得 , 。
故
当 合向位置3时, ,此时有
4-11题4-11图(a)所示含源一端口的外特性曲线画于题题4-11图(b)中,求其等效电源。
题4-11图
解:由于一端口的外特性曲线经,即端口开路,可得其开路电压为
令 ,即端口短路,可得其短路电流为
由此得一端口的等效电阻为
由此得
故
9-15在题9-15图所示电路中,已知 , , ,当调节触点 使 时,电压表的读数最小,其值为 。求阻抗 。
解:方法1:解析法。标注 点如上图所示。设 ,则
当触点 滑动时,即 改变时,只改变 的实部,虚部不变。所以,当 的实部为零时, 可达到最小,此时有
解得
上式表明, 既可以是感性负载,也可以是容性负载。
解:其初级等效电路如下图所示
显然,当
时, 电阻上可获得最大功率。
此时有
10-18求题10-18图所示电路中的阻抗 。已知电流表的读数为 ,正弦电压有效值 。
图10-18
解:其初级等效电路如右上图所示
设 ,则 ,其中 为初级串联支路的阻抗角。
由 得
上式两边取模有
即
解得 。
故
第三章(P76-80)
3-11用回路电流法求题3-11图所示电路中电流 。
题3-11图
解:取回路如上图所示(实际上是网孔电流法),其回路电流方程为
整理得
解得 , 。
故
3-12用回路电流法求题3-12图所示电路中电流 及电压 。
解:取回路如下图所示(实际上是网孔电流法),其回路电流方程为
整理得
解得 , , 。
解:如下图(a)所示。
因为
所以
1-19试求题1-19图所示电路中控制量 及电压 。
解:如图题1-19图所示。
由 及 有
整理得
解得 , 。
题1-19图
补充题:
1.如图1所示电路,已知,,求电阻 。
图1
解:由题得
因为
所以
2.如图2所示电路,求电路中的 、 和 。
图2
解:用 标注各支路电流且标注回路绕行方向如图2所示。
由换路前电路可得
换路后,将电容开路,求其戴维宁等效电路
2.求开路电压
如上图所示,由 有
解得 。
故
3.求等效电阻
由上图知
由 得
即
故
4.求电容电压终值 及时间常数
将电容接上戴维宁等效电源,如下图所示
由此可得
由一阶电路的三要素法公式可得
7-20题7-20图所示电路,开关合在位置1时已达稳定状态, 时开关由位置1合向位置2,求 时的电压 。
解得
对于第二个分解电路,由分流公式有
由叠加定理得
4-8题4-8图所示电路中 , ,当开关 在位置1时,毫安表的读数为 ;当开关 合向位置2时,毫安表的读数为 。如果把开关 合向位置3,则毫安表的读数为多少?
题4-8图
解:将上图可知,产生毫安表所在支路电流的原因有电流源和电压源,电流源一直保持不变,只有电压源在变化,由齐次定理和叠加定理,可以将毫安表所在支路电流 表示为
图3
解:方法1:标注电流如左上图所示。
因为
所以
由 可得
方法2:将原电路左边部分进行电源等效变换,其结果如右上图所示。
由此可得
2.如图4所示电路,求电压 。
由上图可得
3.求图5所示电路的输入电阻 。
图5
解:采用“ ”法,如右上图所示,将其左边电路用电源等效变换法进一步化简为下图所示电路。
由 及 可得
整理得
《电路分析基础》作业参考解答
第一章(P26-31)
1-5试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率(须说明是吸收还是发出)。
(a)解:标注电压如图(a)所示。
由 有
故电压源的功率为
(发出)
电流源的功率为
(吸收)
电阻的功率为
(吸收)
(b)解:标注电流如图(b)所示。
由欧姆定律及 有
,
故电压源的功率为
由并联电路的分流公式可得
,
故
2-11利用电源的等效变换,求题2-11图所示各电路的电流 。
题2-11图
解:电源等效变换的结果如上图所示。
由此可得
故
2-15试求题2-15图(a)、(b)的输入电阻 。
解:(a)如题2-15图所示。采用“ ”法,如右下图所示。
题2-15图
显然
由 有
即
整理得
故
补充题:
1.求图3中的电流 。
其网孔电流方程为
整理得
解得
因为
所以,电源发出的复功率为
方法2:节点电压法。标注支路电流和节点电压如右上图所示。
设 ,由已知条件有
其节点电压方程为
解得
所以
因为
所以,电源发出的复功率为
第八章(P276-277)
10-17如果使 电阻能获得最大功率,试确定题10-17图所示电路中理想变压器的变比 。
图10-17
故
或
如图(f)所示。
将原电路中上边和中间的两个 形电路变换为 形电路,其结果如下图所示。
由此可得
2-8求题2-8图所示各电路中对角线电压 及总电压 。
题2-8图
解:方法1。将原电路中左边的 形电路变换成 形电路,如下图所示:
由并联电路的分流公式可得
,
故
方法2。将原电路中右边的 形电路变换成 形电路,如下图所示:
题7-8图
解:标注电感电流如上图所示
由换路定理得
换路后,由于电路中不存在独立电源,所以有
将换路后电路中的电感开路,求其等效电阻,如下图所示
由 及 有
解得
故
由此得换路后电感放磁电路的时间常数为
由一阶电路的三要素法公式可得
故
7-10题7-10图所示电路中开关 闭合前,电容电压 为零。在 时 闭合,求 时的 和 。
由此可得
或
2.求等效电阻
其对应的等效电路图如下图所示
其等效电阻为
所以,当负载电阻 时,其上可获得最大功率,最大功率为
3.如图8所示电路, 为含有独立电源的电阻电路。已知当 时可获得最大功率,其值为 ,试求 的戴维宁等效电路(其电压源的实际极性为上正下负)。
图8
解:将 等效为戴维宁等效电路,如图(1)所示
1.求电感电流初始值
由换路前电路可得
换路后,将电感开路,求其戴维宁等效电路
2.求开路电压
如下图所示,有
所以
3.求等效电阻
如上图所示
因为
所以
故
4.求电感电流终值 及时间常数
将电感接上戴维宁等效电源,如下图所示
由此可得
由一阶电路的三要素法公式可得
故
第六章(P218)
8-10已知题8-10图(a)中电压表读数为V1:30V,V2:60V;题8-10图(b)中的V1:15V,V2:80V,V3:100V(电压表的读数为正弦电压的有效值)。求图中电压 的有效值 。
由 有
解得 , 。
故
第二章(P47-51)
2-4求题2-4图所示各电路的等效电阻 ,其中 , , , , 。
解:如图(a)所示。显然, 被短路, 、 和 形成并联,再与 串联。
如图(c)所示。
将原电路改画成右边的电桥电路。由于 ,所以该电路是一个平衡电桥,不管开关 是否闭合,其所在支路均无电流流过,该支路既可开路也可短路。
(发出)
电流源的功率为
(发出)
电阻的功率为
(吸收)
1-8试求题1-8图中各电路的电压 ,并分别讨论其功率平衡。
(b)解:标注电流如图(b)所示。
由 有
故
由于电流源的功率为
电阻的功率为
外电路的功率为
且
所以电路的功率是平衡的,及电路发出的功率之和等于吸收功率之和。
1-10电路如题1-10图所示,试求:
(1)图(a)中, 与 ;
解:其相量电路如上图所示。设 ,则 , ,由 得
故
8-14电路由电压源 及 和 串联组成,电感端电压的有效值为 。求 值和电流的表达式。
解:由题意可画出相量电路如下
由题中所给已知条件可得
设
,
因为
所以
解得 。
从而
故