电路原理课后习题答案.
(a)(b)(c)
(d)(e)(f)
题1-4图
解(a)电阻元件,u、i为关联参考方向。
由欧姆定律u=Ri=104i
(b)电阻元件,u、i为非关联参考方向
由欧姆定律u=-Ri=-10i
(c)理想电压源与外部电路无关,故u=10V
(d)理想电压源与外部电路无关,故u=-5V
(e)理想电流源与外部电路无关,故i=10×10-3A=10-2A
电容电流
t=2 ms时
电容的储能为
7-20题7-20图所示电路,开关合在位置1时已达稳定状态,t=0时开关由位置1合向位置2,求t0时的电压 。
题7-20图
解:
用加压求流法求等效电阻
7-26题7-26图所示电路在开关S动作前已达稳态;t=0时S由1接至2,求t0时的 。
题7-26图
解:由图可知,t>0时
题4-5图
4-9求题4-9图所示电路的戴维宁或诺顿等效电路。
(a)
(b)
题4-9图
解:(b)题电路为梯形电路,根据齐性定理,应用“倒退法”求开路电压 。设 ,各支路电流如图示,计算得
故当 时,开路电压 为
将电路中的电压源短路,应用电阻串并联等效,求得等效内阻 为
4-17题4-17图所示电路的负载电阻 可变,试问 等于何值时可吸收最大功率?求此功率。
题2-1图
解:(1) 和 并联,其等效电阻 则总电流
分流有
(2)当
(3)
2-5用△—Y等效变换法求题2-5图中a、b端的等效电阻:(1)将结点①、②、③之间的三个9电阻构成的△形变换为Y形;(2)将结点①、③、④与作为内部公共结点的②之间的三个9电阻构成的Y形变换为△形。
题2-5图
解(1)变换后的电路如解题2-5图(a)所示。
(f)理想电流源与外部电路无关,故i=-10×10-3A=-10-2A
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)(b)(c)
题1-5图
解(a)由欧姆定律和基尔霍夫电压定律可知各元件的电压、电流如解1-5图(a)故电阻功率 (吸收20W)
电流源功率 (吸收10W)
(a)(b)
题7-29图
解:(1)分段求解。 在 区间,RC电路的零状态响应为
时
在 区间,RC的全响应为
时
在 区间,RC的零输入响应为
(3)用阶跃函数表示激励,有
而RC串联电路的单位阶跃响应为
根据电路的线性时不变特性,有
第八章“相量法”练习题
8-7若已知两个同频正弦电压的相量分别为 , ,其频率 。求:(1) 、 的时域形式;(2) 与 的相位差。
(3)如果在图(a)中u>0,i<0,元件实际发出还是吸收功率?
答:(a)发出功率——关联方向下,u> 0,i< 0,功率p为负值下,元件实际发出功率;
(b)吸收功率——非关联方向下,调换电流i的参考方向之后,u> 0,i>0,功率p为正值下,元件实际吸收功率;
1-4在指定的电压u和电流i的参考方向下,写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程(即VCR)。
应用规则2,有 ,代入以上方程中,整理得
故
又因为
当 时,
即电流 与负载电阻 无关,而知与电压 有关。
5-7求题5-7图所示电路的 和输入电压 、 之间的关系。
题5-7图
解:采用结点电压法分析。独立结点 和 的选取如图所示,列出结点电压方程,并注意到规则1,得(为分析方便,用电导表示电阻元件参数)
应用规则2 ,有 ,代入上式,解得 为
(a)(b)
题3-1图
解:(1)每个元件作为一条支路处理时,图(a)和(b)所示电路的图分别为题解3-1图(a1)和(b1)。
图(a1)中节点数 ,支路数
图(b1)中节点数 ,支路数
(2)电压源和电阻的串联组合,电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理时,图(a)和图(b)所示电路的图分别为题解图(a2)和(b2)。
第五章“含有运算放大器的电阻电路”练习题
5-2题5-2图所示电路起减法作用,求输出电压 和输入电压 、 之间的关系。
题5-2图
解:根据“虚断”,有:
得:
故:
而:
根据“虚短”有:
代入(1)式后得:
5-6试证明题5-6图所示电路若满足 ,则电流 仅决定于 而与负载电阻 无关。
题5-6图
证明:采用结点电压法分析。独立结点 和 的选取如图所示,列出结点电压方程,并注意到规则1,可得
行列式解方程组为
所以
3-11用回路电流法求解题3-11图所示电路中电流I。
题3-11图
解由题已知,
其余两回路方程为
代人整理得
所以
3-12用回路电流法求解题3-12图所示电路中电流 及电压 。
题3-12图
3-15列出题3-15图(a)、(b)所示电路的结点电压方程。
(a)(b)
题3-15图
解:图(a)以④为参考结点,则结点电压方程为:
题7-12图
解:
用加压求流法求等效电阻
7-17题7-17图所示电路中开关打开以前电路已达稳定,t=0时开关S打开。求t0时的 ,并求t=2ms时电容的能量。
题7-17图
解:t>0时的电路如题图(a)所示。由图(a)知
则初始值
t>0后的电路如题解图(b)所示。当 时,电容看作断路,有
时间常数
利用三要素公式得
图(b)以③为参考结点,电路可写成
由于有受控源,所以控制量 的存在使方程数少于未知量数,需增补一个方程,把控制量 用结点电压来表示有:
3-21用结点电压法求解题3-21图所示电路中电压U。
题3-21图
解指定结点④为参考结点,写出结点电压方程
增补方程
可以解得
电压 。
第四章“电路定理”练习题
4-2应用叠加定理求题4-2图所示电路中电压u。
或为
第六章“储能元件”练习题
6-8求题6-8图所示电路中a、b端的等效电容与等效电感。
(a)(b)
题6-8图
6-9题6-9图中 , ; 。现已知 ,求:(1)等效电容C及 表达式;(2)分别求 与 ,并核对KVL。
题6-9图
解(1)等效电容
uC(0)=uC1(0)+uC2(0)=-10V
(2)
6-10题6-10图中 , ; , , ,求:(1)等效电感L及 的表达式;(2)分别求 与 ,并核对KCL。
题2-13图
解由题意可等效电路图为解2-13图。
所以
又由KVL得到 所以
=
2-14试求题2-14图(a)、(b)的输入电阻 。
(a)(b)
题2-14图
解(1)由题意可设端口电流 参考方向如图,于是可由KVL得到,
(2)由题已知可得
第三章“电阻电路的一般分析”练习题
3-1在以下两种情况下,画出题3-1图所示电路的图,并说明其结点数和支路数:(1)每个元件作为一条支路处理;(2)电压源(独立或受控)和电阻的串联组合,电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理。
电压源功率 (发出75W)
1-16电路如题1-16图所示,试求每个元件发出或吸收的功率。
(a)(b)
题1-16图
1-20试求题1-20图所示电路中控制量u1及电压u。
题1-20图
解:设电流 ,列KVL方程
得:
第二章“电阻电路的等效变换”练习题
2-1电路如题2-1图所示,已知uS=100V,R1=2k,R2=8k。试求以下3种情况下的电压u2和电流i2、i3:(1)R3=8k;(2)R3=(R3处开路);(3)R3=0(R3处短路)。
15v2a15v2a15v2a15v2a15v2a15v吸收20w电流源功率吸收10w电压源功率发出30wb由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解15吸收45w电流源功率发出30w电压源功率发出15wc由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解15电阻功率15吸收45w电流源功率吸收30w电压源功率发出75w解15116电路如题116图所示试求每个元件发出或吸收的功率
电压源功率 (发出30W)
(b)由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图(b)
故电阻功率 (吸收45W)
电流源功率 (发出30W)
电压源功率 (发出15W)
(c)由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图(c)
故电阻功率 (吸收45W)
电流源功率 (吸收30W)
题6-10图
解(1)等效电感解(2)
i(0)=i1(0)+i2(0)=0V
第七章“一阶电路和二阶电路的时域分析”练习题
7-1题7-1图(a)、(b)所示电路中开关S在t=0时动作,试求电路在t=0+时刻电压、电流的初始值。
题7-1图
(a)(b)
解(a):
Ⅰ:求uC(0-):由于开关闭合前(t<0),电路处于稳定状态,对直流电路,电容看作开路,故iC=0,由图可知:uC(0-)=10V
Ⅱ:求uC(0+):根据换路时,电容电压不会突变,所以有:uC(0+)=uC(0-)=10V
Ⅲ:求iC(0+)和uR(0+):0+时的等效电路如图(a1)所示。
换路后iC和uR发生了跃变。
解(b):
Ⅰ:求iL(0-):由于开关闭合前(t<0),电路处于稳定状态,对直流电路,电感可看作短路,故uL=0,由图可知:
解:(1)
(2) , 故相位差为 ,即两者同相位。
8-9已知题8-9图所示3个电压源的电压分别为 、 、 ,求:
(的相量图。
题8-9图
解: 的相量为