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《电路原理》作业详细答案

第一章“电路模型和电路定律”练习题1-1说明题1-1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u>0、i<0;图(b)中u>0、i>0,元件实际发出还是吸收功率?(a)(b)题1-1图解:(1)图(a)中电压电流的参考方向是关联的,图(b)中电压电流的参考方向是非关联的。

(2)图(a)中由于电压电流的参考方向是关联的,所以ui乘积表示元件吸收的功率。

图(b)中电压电流的参考方向是非关联的,所以ui乘积表示元件发出的功率。

(3)图(a)中u>0、i<0,所以ui<0。

而图(a)中电压电流参考方向是关联的,ui 乘积表示元件吸收的功率,吸收的功率为负,所以元件实际是发出功率;图(b)中电压电流参考方向是非关联的,ui乘积表示元件发出的功率,发出的功率为正,所以元件实际是发出功率。

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)。

(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=104 i(b)电阻元件,u、i为非关联参考方向,由欧姆定律u = - R i = -10 i(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(f)理想电流源与外部电路无关,故i=-10×10-3A=-10-2A1-5 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 10220W R P ui ==⨯=吸(吸收20W ) 电流源功率 I 5210W P ui ==⨯=吸(吸收10W ) 电压源功率U 15230W P ui ==⨯=发(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 12345W R P =⨯=吸(吸收45W ) 电流源功率 I 15230W P =⨯=发(发出30W ) 电压源功率U 15115W P =⨯=发(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 15345W R P =⨯=吸(吸收45W ) 电流源功率 I 15230W P =⨯=吸(吸收30W ) 电压源功率U 15575W P =⨯=发(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。

I 1(a ) (b )题1-16图解:(1)题1-16图(a )中,应用KVL 可得到方程 20.520U U -+⨯+= 解得 1U V =-电流源电压U 与激励电流方向非关联,因此电流源发出功率为=0.510.50.5S I P U W W ⨯=-⨯=-发(实际吸收0.5W )电阻功率为 2=0.520.5R P W W ⨯=VCVS 两端电压2U 与流入电流方向关联,故吸收功率为=20.51S U P U W ⨯=-吸 (实际发出功率1W )显然,=+P S S I U R P P 发吸(2)题1-16图(b )中,在结点A 应用KCL,可得 211123I I I I =+= 再在左侧回路应用KVL ,可得到112+3=2I I 解得1=0.4A I根据各电压,电流方向的关联关系,可知,电压源发出功率为120.8S U P I W ==发 CCCS 发出功率为113230.420.4=0.96S C P I I W W =⨯=⨯⨯⨯发2Ω电阻消耗功率为12120.32R P I W =⨯=1Ω电阻消耗功率为 221(3)1 1.44R P I W =⨯=显然 12S S U C R R P P P P +=+发发 。

1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。

u 1题1-20图解:设电流i ,列KVL 方程3131110001010102101010i i u u i u ⎧+⨯+=⎪⎨=⨯+⎪⎩ 得:120200u V u V==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u S =100V ,R 1=2k Ω,R 2=8k Ω。

试求以下3种情况下的电压u 2和电流i 2、i 3:(1)R 3=8k Ω;(2)R 3=∞(R 3处开路);(3)R 3=0(R 3处短路)。

题2-1图解:(1)2R 和3R 并联,其等效电阻84,2R ==Ω则总电流1110050243s u i mA R R ===++ 分流有123508.33326i i i mA ====; 22250866.6676u R i V ==⨯= (2)当33,0R i =∞=有; 2121001028s u i mA R R ===++ 22281080u R i V ==⨯=(3)3220,0,0R i u ===有; 31100502s u i mA R ===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9Ω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9Ω电阻构成的Y 形变换为△形。

9Ω9Ω9Ω9Ω9Ωab①②③题2-5图解:(1)变换后的电路如解题2-5图(a )所示。

因为变换前,△中Ω===9312312R R R所以变换后,Ω=⨯===3931321R R R故123126(9)//(3)3126ab R R R R ⨯=+++=++ 7Ω=(2)变换后的电路如图2-5图(b )所示。

因为变换前,Y 中1439R R R ===Ω 所以变换后,1443313927R R R ===⨯=Ω 故 144331//(//3//9)ab R R R R =+Ω=72-11 利用电源的等效变换,求题2-11图所示电路的电流i 。

10V+-4Ωi 10Ω4V +-4Ω6V+-2Ω10Ω4Ω1A题2-11图解:由题意可将电路等效变,为解2-11图所示。

解解2-5图2R 3R ③① ②①③④31R 43R 14R于是可得Ai25.0105.21==,Aii125.021==2-13 题2-13图所示电路中431RRR==,122RR=,CCVS的电压11c4iRu=,利用电源的等效变换求电压10u。

uS+-R2R4R1i1uc+-R3u10+-1题2-13图解:由题意可等效电路图为解2-13图。

所以342111()//2//2R R R R R R R=+==又由KVL得到1112()cSuR i Ri R uR++=所以114SuiR=10114SS Suu u R i u=-=-=0.75Su2-14 试求题2-14图(a)、(b)的输入电阻abR。

解解2-11图解2-13图1(a ) (b )题2-14图解:(1)由题意可设端口电流i 参考方向如图,于是可由KVL 得到,21111,ab u R i u u u R i μ=-+=21(1)abab u R R R iμ==+- (2)由题已知可得 11221121(1)ab u R i R i R i R i β=+=++121(1)abab u R R R i β==++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。

(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6=n ,支路数11=b 图(b1)中节点数7=n ,支路数12=b(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)。

图(a2)中节点数4=n,支路数8=b图(b2)中节点数15=n,支路数9=b3-2 指出题3-1中两种情况下,KCL、KVL独立方程各为多少?解:题3-1中的图(a)电路,在两种情况下,独立的KCL方程数分别为(1)5161=-=-n (2)3141=-=-n独立的KVL方程数分别为(1)616111=+-=+-nb (2)51481=+-=+-nb图(b)电路在两种情况下,独立的KCL方程数为(1)6171=-=-n (2)4151=-=-n独立的KVL方程数分别为(1)617121=+-=+-nb (2)51591=+-=+-nb3-7题3-7图所示电路中Ω==1021RR,Ω=43R,Ω==854RR,Ω=26R,V20S3=u,V40S6=u,用支路电流法求解电流5i。

+-+-R1R2R3R4R5R6i3i5uS3u解:由题中知道4n =,6b = , 独立回路数为16413l b n =-+=-+= 由KCL列方程: 对结点① 1260i i i ++= 对结点② 2340i i i -++= 对结点③ 4660i i i -+-= 由KVL 列方程:对回路Ⅰ 642281040i i i --=-对回路Ⅱ 1231010420-i i i ++=- 对回路Ⅲ 45-488203i i i ++= 联立求得 0.956A 5i =-3-8 用网孔电流法求解题3-7图中电流5i 。

解:可设三个网孔电流为11i 、2l i 、3l i ,方向如题3-7图所示。

列出网孔方程为246122436211232333413234533()()()l l l s l l l s l l l s R R R i R i R i u R i R R R i R i u R i R i R R R i u++--=-⎧⎪--++-=-⎨⎪--+++=⎩ 12312312320108401024420842020l l l l l l l l l i i i i i i i i i --=-⎧⎪-+-=-⎨⎪--+=⎩ 行列式解方程组为2010820104010244102420488084208420----∆=--=--=----- 所以351348800.956A 5104i i ∆-====-∆3-11 用回路电流法求解题3-11图所示电路中电流I 。

5Vu题3-7图解:由题已知,1I 1A l =其余两回路方程为()()123123555303030203020305l l l l l l I I I I I I -+++-=⎧⎪⎨--++=-⎪⎩代人整理得 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 =-=-=3-12 用回路电流法求解题3-12图所示电路中电流a I 及电压o U 。

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