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《电路理论基础》(第三版 陈希有)习题答案

答案2.1解:本题练习分流、分压公式。

设电压、电流参考方向如图所示。

(a) 由分流公式得:23A 2A 23I R Ω⨯==Ω+解得75R =Ω(b) 由分压公式得:3V 2V 23R U R ⨯==Ω+解得47R =Ω答案2.2解:电路等效如图(b)所示。

20k Ω1U +-20k Ω(b)+_U图中等效电阻(13)520(13)k //5k k k 1359R +⨯=+ΩΩ=Ω=Ω++由分流公式得:220mA 2mA 20k RI R =⨯=+Ω电压220k 40V U I =Ω⨯=再对图(a)使用分压公式得:13==30V 1+3U U ⨯答案2.3解:设2R 与5k Ω的并联等效电阻为2325k 5k R R R ⨯Ω=+Ω(1)由已知条件得如下联立方程:32113130.05(2) 40k (3)eqR U UR R R R R ⎧==⎪+⎨⎪=+=Ω⎩由方程(2)、(3)解得138k R =Ω 32k R =Ω再将3R 代入(1)式得210k 3R =Ω答案2.4解:由并联电路分流公式,得1820mA 8mA (128)I Ω=⨯=+Ω2620mA 12mA (46)I Ω=⨯=+Ω由节点①的KCL 得128mA 12mA 4mA I I I =-=-=-答案2.5解:首先将电路化简成图(b)。

图 题2.5120Ω(a)(b)图中1(140100)240R =+Ω=Ω2(200160)120270360(200160)120R ⎡⎤+⨯=+Ω=Ω⎢⎥++⎣⎦ 由并联电路分流公式得211210A 6A R I R R =⨯=+及21104A I I =-=再由图(a)得321201A 360120I I =⨯=+由KVL 得,3131200100400V U U U I I =-=-=-答案2.6xRx(a-1)图2.6解:(a )设R 和r 为1级,则图题2.6(a)为2级再加x R 。

将22'-端x R 用始端11'-x R 替代,则变为4级再加x R ,如此替代下去,则变为无穷级。

从始端11'-看等效电阻为x R ,从33'-端看为1-∞级,也为x R ,则图(a)等效为图(a-1)。

xx xrR R R r R =++ 解得(/2x R R =因为电阻为正值,所以应保留正的等效电阻, 即(/2x R R = (1)(b )图(b)为无限长链形电路,所以从11'和22'向右看进去的等效电阻均为x R ,故计算x R 的等效电路如图(b-1)所示。

参照图(a-1)及式(1)得:10ΩxR (b-1)(/2x R R = 代入数据得:15x R ==Ω所以15x R =Ω答案2.7解 (a) 电流源S I 与电阻R 串联的一端口,其对外作用,可用电流源S I 等效代替,如图(a-1);再将电压源与电阻的串联等效成电流源与电阻的串联,如图(a-2);将两个并联的电流源电流相加得图最简等效电路(a-3)。

(a-1)(a-2)(a-3)(b) 图(b)中与电压源并联的Ω5电阻不影响端口电压、电流。

电路的化简过程如图(b-1)至图(b-3)所示。

50V (b-1)(b-2)(b-3)注释:在最简等效电源中最多含两个元件:电压源与串联电阻或电流源与并联电阻。

答案2.8解:(a)(1)将电压源串电阻等效为电流源并电阻,如图(a-1)(a-1)(2)将两并联电流源电流相加,两2Ω电阻并联等效为1Ω电阻,2A 电流源与2Ω电阻并联等效为4V 电压源与2Ω电阻串联,如图(a-2)(a-2)(a-3)(3)再等效成图(a-3),由(a-3)求得(94)V0.5A (123)I -==++Ω(b )(1) 将电压源串电阻等效为电流源并电阻,电流源并电阻等效成电压源串电阻,如图(b-1);(2)将两并联受控电流源电流相加,如图(b-2);(3)再将电流源并电阻等效成电压源串电阻,如图(b-3);I 5ΩI (d)(b-1)(b-2)(b-3)对等效化简后的电路,由KVL 得76V 0.5(45)I I -=+76V/9.58A I =Ω=答案2.9解:(a) 此电路为平衡电桥,桥30Ω电阻上的电流均为零,将其断开或短接不影响等效电阻,分别如图(a-1)和(a-2)所示。

30Ω30Ω40Ω40Ω(a 1)-(a 2)-由图(a-1)得:(3040)352R +Ω==Ω或由图(a-2)得30403522R ΩΩ=+=Ω(b) 对图(b)电路,将6Ω和3Ω并联等效为2Ω,2Ω和2Ω并联等效为1Ω,4Ω和4Ω并联等效为2Ω,得图(b-1)所示等效电路:Ω20.2Ω(b-1)(b-2)在图(b-1)中有一平衡电桥,去掉桥(1/3)Ω的电阻,再等效成图(b-2),易求得10.21111242R ⎛⎫ ⎪=+Ω=Ω ⎪ ⎪++⎝⎭答案2.10解:此题有两种解法。

解法一:由图(a)可以看出,此图存在平衡电桥。

可将图(a)化为图(b)或(c)的形式。

Ω2IΩ2I Ω2I (a)(c)以图(b)为例计算图中1110(1010)20230V 1.5AR I R=Ω++Ω=Ω==由分流公式得2110.75A 2I I ==解法二: 将图中下方的三角形联接等效成星形联接,如图(d)。

进一步化简成图(e)10Ω2I53Ω5Ω(d)(e)由图(e)求得:130V1.5A (1010/355/3)I ==+++Ω再由图(d)求得:210.75A A 0.75A 2I =-=答案2.11解:如图所示41R 4R ①(a)(b)(a)对独立节点列KCL 方程节点①: 1250I I I ++=节点②: 2360I I I -+-= 节点③: 3450I I I -+-= 对网孔列KVL 方程网孔1m :1122S R I R I U -=网孔2:m 3344S R I R I U += 网孔3:m2233554R I R I R I rI +-=-(b)对独立节点列KCL 方程节点①:123S I I I I -+=节点②:2340I I I -+=对网孔列KVL 方程,电流源所在支路的电流是已知的,可少列一个网孔的KVL 方程。

网孔1122441:S m R I R I R I U +-= 网孔22332:S m R I R I U +=答案2.12解:图(a)、(b)为同一电路模型,选取了不同的回路列支路电流方程。

图(a)选取网孔作为回路,网孔2和网孔3包含电流源,电流源的电压U 是未知的,对包含电流源的回路列KVL 方程时必须将此未知电压列入方程。

图(b)所取回路只让回路3包含电流源,如果不特别求取电流源电压,可以减少一个方程。

(a) 对节点①列KCL 方程:1230.1A I I I -++=对图示网孔列KVL 方程网孔1:m 1210204V I I Ω+Ω= 网孔2:m 22050.1I U -Ω-Ω⨯=-网孔3:m 350.1A 102V I U Ω⨯+Ω=- (b) 对节点①列KCL 方程:1230.1A I I I -++= 对图示回路列KVL 方程回路1:l 1210204V I I Ω+Ω= 回路2:l 2320102V I I -Ω+Ω=- 回路3:l 350.1A 102V I U Ω⨯+Ω=-答案2.13解:选网孔为独立回路,如图所示所列方程如下:1231213(123)2310V 2(24)5V 3(35)5V m m m m m m m I I I I I I I ++Ω⨯-Ω⨯-Ω⨯=⎧⎪-Ω⨯++Ω⨯=⎨⎪-Ω++Ω⨯=-⎩联立解得1 2.326A m I = ,2 1.61A m I = ,3 1.71A m I =。

利用回路电流求得支路电流120.717A m m I I I =-=答案2.14解:选如图所示独立回路,其中受控电流源只包含在3l 回路中,其回路电流1110l I I =,并且可以不用列写该回路的KVL 方程。

回路电流方程如下:6Ω112312331(235)(35)50(35)(3465)(56)12V 10l l l l l l l l I I I I I I I I ++Ω⨯-+Ω⨯-Ω⨯=⎧⎪-+Ω⨯++++Ω⨯++Ω⨯=⎨⎪=⎩联立解得 11A l I = 25A l I =- 310A l I = 所求支路电流235A l l I I I =+=答案2.15解:适当选取独立回路使受控电流源只流过一个回路电流,如图所示。

2ΩxI对图示三个回路所列的KVL 方程分别为1231233(0.51)(0.51)15V (10.5)(0.5121)302m m m m m m m I I I I I I I I +Ω⨯++Ω⨯-Ω⨯=⎧⎪+Ω⨯+Ω+Ω+Ω+Ω⨯-Ω⨯=⎨⎪=⎩由图可见,控制量和待求电流支路所在回路均只有一个回路电流经过,即I I m =2,1m x I I =。

这样上式可整理成(0.51)(0.51)125V (10.5)(0.5121)320x x I I I I I I Ω+Ω⨯+Ω+Ω⨯-Ω⨯=⎧⎨Ω+Ω⨯+Ω+Ω+Ω+Ω⨯-Ω⨯=⎩ 解得5A x I =答案2.16Uμ8V解:选图示回路列回路电流方程:121221(1040)408V -40I (4050)40()I I I I I μ+Ω⨯-Ω⨯=⎧⎨Ω⨯++Ω⨯=-⨯Ω⨯-⎩整理得:121250408V 4(1)(94)0I I I I μμΩ⨯-Ω⨯=⎧⎨-+Ω⨯++Ω⨯=⎩ 当上述方程系数矩阵行列式为零时,方程无解, 令504004(1)(94)μμ-=-++得:7.25μ=-答案2.17解:图(a)、(b)为同一电路模型,选取了不同的回路列回路电流方程。

(a) 在图(a)中以网孔作为独立回路。

电流源的两端电压U 是未知的,应将其直接列入回路电流方程:12123(1020)204V 10V 20(2015)10V 820m m m m m I I I I U I I U +Ω⨯-Ω⨯=-⎧⎪-Ω⨯++Ω⨯+=⎨⎪Ω⨯+Ω⨯-=⎩(1)补充方程 230.1m m I I -+= A (2)将控制量用回路电流来表示:12m m I I I =- (3)将(1)、(2)式代入(3)式,整理得:12121232330206V 203510V 22800.1A m m m m m m m m m I I I I U I I I U I I Ω⨯-Ω⨯=-⎧⎪-Ω⨯+Ω⨯+=⎪⎨Ω⨯-Ω⨯+Ω⨯-=⎪⎪-+=⎩(b) 适当选取独立回路使电流源只流过一个回路电流,如图(b)所示。

这样该回路电流3m I 便等于电流源0.1A 。

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