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电工学-电工技术答案-艾永乐主编

对于b)图,只有电流源作用,因此
根据以上分析,只需求出电压源单独作用时对应的系数 即可,此时对应的电路如题解2-23图。
显然,有
V
将此结果代入上a)图响应的表达式

解得
因此b)图结果为 V
2-24实验室中,测得某有源网络的开路电压为8V,短路电流为2A,试问若将此有源网络接上4Ω的负载,则负载消耗的功率是多少?
代入数据并整理方程,得
解之,得 , ,
(2)由结点电压和支路电压的关系可求得各支路电流为
2-17在题2-17图所示电路中,设Us1=45V,Us2=8V,Is1=6A,Is2=5A,R1=2Ω,R2=10Ω,R3=1Ω,R4=2Ω。⑴试求各支路电流I1、I2、I3、I4和I5;⑵求电流源的端电压U1和U2。
, ,
电流源单独作用时的分电路如题解2-21c)图所示,由图可得
由分流公式得 ,
分量叠加可得
2-22电路如题2-22图所示, V, V当开关S合在位置1时,I=60mA;当S合在位置2时,I=30mA。试求当S合在位置3时的电流I。
解将电流I看作响应,激励为电压源Us1,以及置于开关一方的电压源。根据响应与激励的关系设
当开关S合向1时,只有Us1单独作用,故有
当开关S合向2时,将 V有
联立两方程,得
mA/V
当开关S合向3时,响应为
代入数据
mA
2-23在图题2-23a)所示电路中, ,若将理想电压源除去
后,题2-23b)图,此时电压
解将电压 看作响应,激励为12V电压源和两个电流源,而基于题2-23图a)和b),可将电流源看为一组,电压源看作一组。根据响应与激励的关系,对于a)图设
联立,解得
, ,
2-15在题2-15图所示电路中,Us1=9V,Us2=4V,Is=11A,R1=3Ω,R2=2Ω,R3=6Ω。试求A点的电位和各电源的功率,并指出是发出功率还是吸收功率。
解指定支路电流,如题解2-15图所示,采用结点电压法解本题。列结点电压方程为
代入数据,解之,得
由结点电压和支路电压的关系可求得各支路电流为
解首先断开电阻R4,求出R4以左部分的含源一端口的戴维宁等效电路。
1)设一端口的开路电压为 ,如题解2-26a)所示,由图得

由KCL,得
故 A
由KVL,得
V
2)把含源一端口内独立源置零,可求得等效电阻 ,电路如题解2-26b)所示。
画出戴维宁等效电路,接上待求支路R4,如题解2-26c)所示,得
2-27如图2-27所示,已知Us1=10V,Us2=5V,Us3=6V,Is=20A,R1=3Ω,R2=6Ω,R=10Ω。⑴试用戴维宁定理求电流I;⑵当电阻R取何值时,它从电路中获取最大功率,最大功率为多少?
解:等效为一个100Ω的电阻,图略。
2-5在图2-53中,已知电压源Us=27V,电阻R1=R2=6Ω,R3=R4=R5=2Ω,R6=R7=6Ω。试求支路电流I1、I2和I3。
解:由电路可知, 、 、 、 和 组成电桥电路,且
,故它是平衡电桥,因此可将原电路等效变换为题解2-4图所示电路。由欧姆定律,得
解(1)首先断开电阻R,求出R以左部分的含源一端口的戴维定等效电路。设一端口的开路电压为 ,如题解2-27图a)所示,由KVL,得
故开路电压为
把含源一端口内独立源置零,电路如题解2-27b)所示,可得等效电阻为
画出戴维宁等效电路,接上待求支路R4,如题解2-27c)所示,得
(2)根据最大功率传输定理知,当电阻 时,获得最大功率且
联立,解得

2-13在题2-13图中,已知电压源Us=20V,电流源Is1=2A,Is2=3A,电阻R1=3Ω,R2=2Ω,R3=1Ω,R4=4Ω。试求各支路电流及各元件的功率,并验证电路的功率是否平衡。
解对1、2、3结点可列出3个独立的KCL方程为
对中间回路列写KVL方程为
联立方程,代入数据,可解得支路电流为
注意c、d图中的电阻不起作用。
2-9试用电源的等效变换法将图2-56所示的各电路化简。
解:将原电路逐步等效变换,最终化简成最简电路,化简过程如图所示。
2-10电路如题2-10图所示,试用电源等效变换法求电流I。
解首先利用电源的等效变换求出 电阻以左部分的最简等效电路,逐步等效化简过程如题解2-10图所示。
该电路中含有受控源,因此需要增补方程
代入,整理得
解之,得 ,

2-19试计算图2-65所示电路在开关S断开与闭合时A、B点的电位。
解开关S闭合时,电路可改画为题解2-19图a)的常规画法。
由分压公式
V
由KVL
开关S打开时,电路可改画为题解2-19图b),此时不构成回路,因此
由KVL
2-20在题2-20图a)、b)所示电路中,已知 V, A, Ω。试用叠加定理求电压U。
2-28如题2-28所示有源二端网络1-1´,当用内阻为1MΩ的电压表测量其开路电压时,读数为30V,当用内阻为500kΩ的电压表测量其开路电压时读数为20V,试求该有源网络的等效电压源。
解由题意,有源二端网络1-1´可用戴维定等效电路替代,如题解2-28a)图,同时画出了用电压表测量开路电压的接法。显然只要求出Us和Is就行了。
30b)所示。试用图解法求二极管的电压U和电流I。
解将二极管从电路中断开,余下的看成一个含源一端口,如图2-29 (a)所示。根据戴维宁定理将其化成最简电路,设含源一端口开路电压为 ,等效电阻为 。根据分压原理可得
由电阻串并联关系可得
画出戴维宁等效电路,接上二极管支路,可得如图2-29 (b)所示最简等效电路。列回路的KVL方程,得到直流负载线为
解:1)a点: A
2) c点: Ω A A V
3) d点: Ω A A A V
4) e点: A A V
2-3试求习题2-3ab之间的输入电阻。
解:a)图为两个Y型并联,都将其等效为△连接,如题解2-2图a),并且利用公式计算出图示结果。
Ω
b)图,3Ω电阻被短路,如题解2-2图b)
Ω
2-4已知某线性无源网络,测得其电压为5V时,电流为5mA,试画出其最简等效电路。
Ω
由分流公式 A
2-2题2-2图所示的为变阻器调节分压电路。 Ω,电源电压 V,中间环节是变阻器。变阻器的规格是100Ω3A。今把它平分为4段,在图上用a、b、c、d、e等点标出。试求滑动触点分别在a、b、c、d四点是,负载和变阻器所通过的电流及负载电压,并就流过变阻器的电流与其额定电流比较来说明使用时的安全问题。
9V电压源吸收功率
4V电压源发出功率
11A电流源发出功率
2-16在题2-16图所示电路中,设Us1=10V,Us2=9V,Us3=6V,Is=1A,R1=2Ω,R2=3Ω,R3=3Ω,R4=3Ω,R5=6Ω。⑴以结点4为参考点,求结点1、2、3的结点电压;⑵求支路电流I1、I2、I3、I4和I5。
解(1)以结点4为参考点,得到3个结点电压 、 、 ,可列结点电压方程为
第二章电阻电路的分析
本章的主要任务是学习电阻电路的分析计算方法,并运用这些方法分析计算各种电阻电路中的电流、电压和功率。
本章基本要求
1.正确理解等效电路的概念,并利用等效变换化简电路。
2.掌握电阻串、并联等效变换、电源的等效变换。
3.电阻电路的分压公式和分流公式的应用。
4.运用支路电流法和结点电压法分析计算电路。
解由题意可知改有源网络的等效电阻
Ω
故可画出其等效电路如题解2-24图。
由图知,4Ω电阻上获得的功率
W
2-25求图2-70所示两电路的戴维宁等效电路。
解a)先求其开路电压,如题解2-25图a)-1所示
应用分压公式
V
V
由KVL,得开路电压
V
将ab一端口的电压源短路得题解a)-2图,求出其等效电阻
Ω
画出其戴维宁等效电路如题解a)-3图示。
由分流公式得

2-6一个电源模型的电流为12A、内阻为0.5Ω,试分别画出它的电流源
模型和电压源模型(标出参考方向和参数),并求出它的开路电压Uoc和短路电流 。
解:由题意刻画出题解2-6图a)、b)所示结果。
开路电压Uoc=6V即为理想电压源的电压,短路电流Isc=12A为理想电流源的电流。
2-7一个电源的外特性如图2-47所示,试求其电压源模型和电流源模型(标出参考方向和计算参数)。
解:由题图给出的直线,建立其方程
容易知,其开路电压Uoc=10V,等效电阻Req=1Ω
可画出其等效电压源模型如题解2-7图a)所示结果,再由电源的等效变换可到b)图所示的等效电流源模型。
2-8试将图2-8中电压源模型等效变换成电流源模型,电流源模型等效变换成电压源模型。
解:由电源的等效变换可将4个图分别化为题解2-8图
在最简的等效电路中,由欧姆定律得
2-11一个实际电源的内阻为0.5Ω,在不接负载时,测得其开路电压为24V。
试求:
1)电源的短路电流;
2)当外接负载电阻为11.5Ω时,负载的电流和功率。
解:1)由题意可知该世界电源的模型如题解2-11图a)所示
短路电流
2)当外接负载电阻为11.5Ω时,电路如题解2-11b)所示
边电流源Is单独作用的分电路,b)-2为右边电流源Is单独作用的分电
路。
在b)-1图中,应用分流公式,
V
在b)-2图中,应用分流公式,
V
叠加,得总电压
V
2-21电路如题2-21所示,试分别计算开关S合在a点和b点时,各支路电流I1、I2和I3。
解1)S合在a点时,有两个电压源作用于电路,采用叠加定理求解。
5.运用叠加定理分析计算电路。
6.熟练应用戴维宁定理分析计算电路。
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