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电路理论基础 孙立山 陈希有主编 第3章习题答案详解

教材习题3答案部分(P73)答案3.1略 答案3.2解:(a ) 本题考虑到电桥平衡,再利用叠加定理,计算非常简单。

(1)3V 电压源单独作用,如图(a-1)、(a-2)所示。

(a-1)(a-2)由图(a-2)可得'3V1A 148348I ==⨯Ω+Ω+由分流公式得:''182A 483I I Ω=-⨯=-Ω+Ω(2)1A 电流源单独作用,如图(a-3)所示。

(a-3)考虑到电桥平衡,"0I =,在由分流公式得:"1131A A 134I =-⨯=-+ (3)叠加:'"1A I I I =+= '"11117/12A I I I =+=-2111 2.007W P I Ω=⨯=(b )(1)4V 电压源单独作用,如图(b-1)所示。

'I '由图(b-1)可得,'24V2V (2+2)U Ω⨯==Ω'136A I U =-=- ''21'5A I I I =+=-(2)2A 电流源单独作用,如图(b-2)所示。

(b-2)''222A=2V 22U ⨯=Ω⨯+ "''2311A 2I I =⨯= 对节点②列KCL 方程得,"""1132A 4A I U I +==对节点③列KCL 方程得,"""230I I U ++=解得"5A I =(3) 叠加'"1116A 4A=10A I I I =+=---'"5A 5A=10A I I I =+=---2111100W P I Ω=⨯Ω=答案3.3略答案3.4略答案3.5解 :利用叠加定理,含源电阻网络中的电源分为一组,其作用为'I ,如图(b)所示。

S I 为一组,其单独作用的结果I '' 与S I 成比例,即:"S I kI =,如图(c)所示。

IIskI (a)(b)(c)+'"'S I I I I kI =+=+ (1)将已知条件代入(1)式得''04A1A 2AI k I k ⎧=+⨯⎪⎨-=+⨯⎪⎩ 联立解得:'2A I =,12k =即:S 12A+2I I =-⨯将1A I =代入,解得S 6A I =答案3.6解:根据叠加定理,将图(a)等效成图 (b)与图 (c)的叠加。

I (b)2S (c)由已知条件得S11S128W14V 2AI P U I '=== 28V U '= 112V U ''=22254W18V 3AS I S P U I ''=== 所以12S S II 、共同作用时11126V U U U '''=+= 22226V U U U '''=+= 每个电源的输出功率分别为S1S1152W I P I U == S2S2278W I P I U ==答案3.7解:应用戴维南定理或诺顿定理(1) 图(a)电路求开路电压和等效电阻,分别如图(a-1)和图(a-2)所示。

OC 3A 5(5V)10V U =⨯Ω+-=OCU +-i(a-1)(a-2)(a-3)图(b )电路等效过程如下:(b-1)OC(b-2)(b-3)OC 10A 540V 90V U =⨯Ω+= i 5R =Ω图(c )电路等效过程如下:OC U +-(c-1)5ΩiR (c-3)(c-2)OC 1A 510V 15V U =⨯Ω+=i 5R =Ω图(d )电路等效过程如下:OCiR (d-1)(d-2)(d-3)OC 10A 550V 100V U =⨯Ω+= i 5R =Ω图(e )电路等效过程如下:(e-1)iR (e-2)(e-3)图(f)电路等效过程如下:OCU +-iR (f-1)(f-2)(f-3)图(g )电路等效过程如下:1(g-1)1(g-2)i(g-3)图(h )电路等效过程如下:(h-3)(h-2)(h-1)OC U +-如果电路的等效内阻为非零的确定值,则电路既存在戴维南等效电路,又存在诺顿等效电路;如果电路的等效内阻为零,则只能等效成戴维南电路;如果电路的等效内阻为无穷大,则只能等效成诺顿电路。

答案3.8abab(b-1)'解:(a)(1)求开路电压OC U开路时,对节点①由KCL ,20I I -+=,0=开路电压OC 8V-10=8V U I =Ω(2)求等效电阻求i R 时8V 独立电压源置零,外加电压U ',如图(a-1)所示 。

由 KVL 得'10U I =-Ω对节点①由KCL 得,'2I I I I =-= ''1010i U I R I I -Ω===-Ω(b)(1)求开路电压对节点①列KCL 方程211A I I =- (1)对回路1l 列KVL 方程得OC 1112108U I I I =-Ω+Ω=Ω (2)对回路2l :12101020V I I Ω-Ω= (3)将式(1)代入式(3),与式(2)联立,解得1 1.5A I = OC 12V U =(2)求等效电阻求i R 时将独立源置零,外加激励电流I 求ab 端口响应电压f U ,如图(b-1)所示。

由图(b-1)可知,112I I =(1) 对回路1l 列KVL 方程'112108U I I I =-Ω+Ω=Ω (2)将式(1)代入式(2),得4i UR I==Ω答案3.9解:将含源电阻网络化为戴维南等效电路,如图 (b)所示。

由此图求得:U +-U +-(b)OCi ()U U R R R=⨯+ (1) 将10R =Ω时,15V U =;20R =Ω,20V U =代入式(1),得OC iOC i 15V ()101020V ()2020U R U R ⎧=⨯Ω⎪+Ω⎪⎨⎪=⨯Ω⎪+Ω⎩联立解得:10i R =Ω 30V oc U =(1) 式可表示为30V ()10U R R=⨯Ω+当30R =Ω时30V3022.5V (1030)U =⨯Ω=+Ω注释:一端口外接电路发生变化时,宜采用戴维南或诺顿定理进行分析。

答案3.10首先将开关右侧电路化简为戴维南等效电路,如图(b)所示,其开路电压为3V ,等效电阻为10ΩR 10Ω(b)开关断开时=13V U 得:OC i 13V 13V 3V1A 10U R --==Ω开关短接时=3.9A I 得:OC i 3V3.9A 10U I R =+=Ω联立求解得:OC 18V U = ,i 5R =Ω答案3.11解:将含源电阻网络等效为戴维南电路。

如图(b )所示。

负载电阻R 消耗的功率可表示为U +-2OC i ()R U P R R R=⨯+ (1) 将已知条件分别代入(1)式,得2OC i2OC i ()1022.5W 10()2020W 20U R U R ⎧⨯Ω=⎪+Ω⎪⎨⎪⨯Ω=⎪+Ω⎩ 联立解得i 10R =Ω OC 30V U =当30R =Ω时22OC i 30V ()303016.9W 30(1030)R U P R ⎛⎫=⨯Ω=⨯Ω≈ ⎪+Ω+Ω⎝⎭答案3.12解:将图(a )电路化简如图(b )所示。

S I6-+UOC62(62)S iI U U R Ω-=⨯Ω+Ω+代入两个已知条件:2A S I =时,0U =: OC 62A 12V U =Ω⨯=S 0I =时,2V U =-: OC i i 2V(8)8V+1A 2U R R -=-Ω+⨯=⨯Ω解得:OC 12V U = i 4R =Ω答案3.12略 答案3.13略 答案3.14略 答案3.15解:方法一: 应用戴维南定理求1I 。

)(b U 2(a)U i(c)(d)(e)2I ''由图(b )有S 5U I =ΩS 3.5 5.5I I I I I =++=等效电阻S i S 1011U R I ==Ω 又由已知条件得OC i 1160(2)V 11U R I =+Ω⨯=简化后的电路如图(c)所示。

所以当4R =Ω时OC 1i (160/11)V 80A 2.963A (410/11)27U I R R ===≈++Ω将1I 用电流源来置换,用叠加定理分析置换后的电路,即将2I 分解成222I I I '''=+。

其中2I '为电流源1I 单独作用时的解答,如图(d)所示;2I ''是其余电源共同作用时的解答,如图(e)所示。

由图(d )可得:KVL : '2550I I 'Ω+Ω= KCL :'''123.50I I I I -+-+=联立解得21211I I '=- 因此,电流2I 可以写成:22212211I I I I I '''''=+=-+ 由已知条件得224A 5A 11I ''=-⨯+ 254A 11I ''=所以,当4R =Ω时,228054A+A 4.37A 112711I =-⨯≈方法二:对回路列写KVL 方程: 回路l 1: 215U RI I =+ (1)回路l 2:132121'5U U U U I RI =++=- (2)再对闭合面列写KCL 方程:05.321=-+-I I I I (3)由式(3)解得:)(9221I I I +=(4) 将式(4)代入(1),再与式(2)联立得方程组:⎪⎩⎪⎨⎧=-=++121221'5'10)910(U I RI U I I R (5) 将Ω=2R 时的已知电流代入上式求得电压:V 180',10'21=-=U U ,由此将方程(5)写成:⎩⎨⎧-=-=++10518010)910(2121I RI I I R (6) 当Ω=4R 时,由方程(6)解得:27/801=I A, 27/1182=I A 。

答案3.16解:由图(a )可以看出,点均为等电位点,可将其联为一点,得简化电路如图(b )所示。

(b)8(c)图(b )可知ab 端左侧最简等效电路为OC 8V U U ==,i 8R =Ω如图( c)所示。

由图(c )得8UI R=Ω+已知当12R =Ω,8V U =时,8V 0.4A 812I ==Ω+Ω当设图(a )电路最左侧16Ω支路流过电流为1I ,如图(b )递推所示,流过R 的电流为,即132I I =10.4A 0.0125A 3232I I === 答案3.17解:设ab 端戴维南等效电路开路电压为OC U 。

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