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2007年天津大学考研电路题解

2007-1(18分)直流电路如图,已知Ω=21R ,Ω=22R ,Ω=13R ,Ω=24R ,Ω=15R ,A 4S =I ,V 81S =U ,V 42S =U ,电压控制电流源U I 2CS =。

求各独立电源供出的功率。

-答案P U S1 =-8W P I S =24W 。

:;P U S2 =28W ;I CS解法1:用节点法。

选参考点并设三个节点电压1U 、2U 和3U (见图),有V 42S 1==U U 。

可列如下方程组⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⨯+-=+-=-++=⨯-+41244)211(284421)2121(3232U U U U U U解得 V 6V,8,V 1032===U U U 。

最后得:W 8)2108(8)(121S S11S -=-⨯=-=R U U U P U ;W 28)1842104(4)(332S 122S 2S 2S -=-+-⨯=-+-=R U U R U U U P U ;W 2464S S =⨯==U I P I 。

解法2:用回路法。

用非理想受控电源间的等效变换,将已知电路化简为下图,并在此图中选三个网孔电流分别为I S 、I a 和I b ,可有如下方程组。

I 2=4A 8CS⎪⎩⎪⎨⎧++++=-=⨯++-=⨯++4)4()4(24441)21(4842)22(b a b a I I U U I I解得:A 1a -=I ,A 8b -=I ,V 6=U 。

最后得:W 8)1(8a 1S 1S -=-⨯==I U P U ;W28)18(4)(a b 2S 2S -=+-⨯=-=I I U P U ;W2464S S =⨯==U I P I 。

2007-2 (18分)直流电路如图,已知Ω=61R ,Ω=32R ,Ω=23R ,Ω=24R ,Ω=25R ,A 4S =I ,V 12S =U ,电流控制电压源I U 4CS =。

用戴维南定理求电流I 。

S 答案I =1.5A 。

:解:将电阻R 3去掉而开路,由于控制变量I 消失,则电流控制电压源U CS 随之为零。

开路后的电路为下图(a)。

得开路电压为V 62221243OC =⨯+-⨯=U 求入端电阻的电路为图(b ),此图可化简为图(c )。

在端口处依关联方向设电压U in 和电流I in ,则电流控制电压源为一个“-2Ω”电阻。

可得入端电阻为(c)2I in R inΩ=-+=2213inR原电路的等效电路为图(d )OC(d)最后得 A 5.1226=+=I2007-3 (12分)图示S N 为线性含源电阻网络,外接电路如图(a )所示,当A 4S =I 时,A 11=I ,V 62=U ;当A 16S =I 时,A 71=I ,V 182=U 。

求:1. 0S =I 时,2U 等于多少?2. 若外接电路换接如图(b )所示,则1I 等于多少?Ω(a)(b)答案2. I 1 = -4A 。

:1. U 2=2V ;解:1. 在图(a )电路中,有如下线性关系NS S 2K KI U +=由已知条件可有如下方程组⎩⎨⎧+=+=NS NS161846K K K K 解得 2,1NS ==K K ,由此可得0S =I 时V 2NS 2==K U2. 对图(a)电路,当N S 内部电源置零时为图(c )。

Ω(c)UI S (d)(e)由第1问可得,当A 4S =I 且N S 内部电源置零时,对图(c )电路有V 442==K U根据齐次性原理若A 6S =I ,则有V 64642=⨯='U 根据互易定理形式2图(c )可互易为图(d ),此时V 61='U 。

当A 6S =I 时,利用非理想电源间的等效变换可为图(e ),此图即为当N S 内部电源置零时的图(b )电路,由此可得A 3261-=-='I 当图(b )外接18V 电源置零时的电路与图(a )外接I S 电源置零时的电路相同。

在图(a )中有如下线性关系NSS 1K I K I '+'= 由已知条件可有如下方程组⎩⎨⎧'+'='+'=NS NS16741K K K K 解得 1,5.0NS-='='K K ,由此可得0S =I 时 A 1NS 1-='=''K I 根据叠加定理,最后得在图(b )电路中A 4131-=--=''+'=I I I2007-4 (8分)图示正弦交流电路,已知电源电压源V 0100 ∠=U ,ab 两点间电压V 18050ab∠=U ,电路的有功功率W 50=P ,且I U,同相。

求R 1 、R 2 、X L 和X C 之值。

.2- j X C答案:R 1=R 2=300Ω ,X L =X C =100 Ω =173Ω.√3C解法1:相量图解析法。

在电路中设两个支路电流相量L I 和C I ,并设定各元件电压相量的参考方向(见上图)。

选电源电压U为参考相量。

依如下步骤画相量图。

..c.○1取长度为100的线段cd 画参考向量U; ○2以cd 为直径画圆,圆心为o ;○3取长度为50的线段ab ,平行于线段cd 置于下半圆内为弦,并与U 反相为abU ; ○4连接ca 两点得相量1R U ; ○5连接ad 两点得相量LU ; ○6以c 点为起点,在上半圆内做与ca 线段长度相等的弦得相量2R U (因为I I I C L =+,I 与U 同相,必然C L I I =,且1R I 与1R U ,2R I 与2R U 同相,则21R R U U =); ○7连接2R U 和U 两相量顶端得相量CU 。

由相量图可知V 50ab ===U U U C L ,C L I I =,则21R R =,C L X X =且有V 3502310030cos 21=⨯=== U U U R R 由已知条件W 50=P 可有W 50)350()350(1212222121=+=+=R R R U R U P R R解得Ω==30021R RA 6330035011====R U I I R C L 可得Ω=Ω====17331006350L L C L I U X X 解法2:参数分析法。

电路的总阻抗为2221212112222112212122212112212112212121)()())(())((j)()())(())(()()()j())]((j()[()j()()j()()j ()j ()j )(j (C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L C L X X R R X X X X R R R R X R X R X X R R X X X R X R R R X X R R X X R R X X R R X R X R X X R R X X R R X R X R X X R R X R X R X R X R Z -++-+-+-+-++--+++=-++--+-++=-++-++=-++-+= 其虚部为2221212112)()()X )(X ())((C L C L C L C L X X R R X X R R R R X R X R -++-+-+- 由已知条件得知虚部为零,即 0)X )(X ())((212112=-+-+-C L C L C L X X R R R R X R X R 即))(())((212112C L C L C L X X X X R R R R X R X R -+=+- (1)由电路得18050j 0100j j 0100221ab-∠=-∠-+∠=R X R X X R U CL L 即有21j j j 221-=--+C L L X R R X R X即21)j )(j ()j ()j (j 21122-=-++--C L L C L X R X R X R R X R X即21)j )(j (2112-=-+-C L C L X R X R R R X X即C L C L C L X X X R X R R R X X R R +-+=-121212j j 22即0)j()3(1212=---C L C L X R X R X X R R则有)3(0)2(031212 =-=-C L C L X R X R X X R R将(3)式代人(1)式,因为)(21C L X X R R +不可能为零,则有0X =-C L X ,即X X X C L ==,将此关系代人(3)式又可得R R R ==21 。

由已知条件可有50)100()100(222222=+++=R X R R X R P即有)4(25)100(222=+XR R 由(2)式可有0322=-X R 即3R X =(不考虑开方后的负值),将此关系代人(4)式可有25)3100(222=+R R R 最后解得Ω===30021R R RΩ=Ω===1733100X X X C L2007-5 (16分 ) 图示非正弦周期电流电路,已知,Ω=401R ,Ω=101L ω,Ω=1011C ω,Ω=302L ω,Ω=12012C ω,A 2sin 25.1)45sin(262S t t i ωω+-+= 。

求电感电流2L i 及其有效值2L I 。

C 2答案:;sin (ω90 )=t i A OL +128L 2=I +-sin(ω90 )t O2-2A 34 = 5.83。

解:直流分量A 12)0(S )0(2I I L = 基波分量:111C L ωω=,C 1 、L 1串联谐振。

A 456)1(S-∠=IC 2 ,L 2 并联复阻抗为Ω=--⨯==40j 120j 30j )120j (30j ZA 90243424045240120j 30j 120j 40j 4040456)1(2 -∠=⨯-∠=--⨯+⨯-∠=L I二次谐波分量:11212C L ωω=,C 2 、L 2 并联谐振。

A 05.1)2(S∠=I A 90160j 405.12-∠==L I最后得A )902sin(2)90sin(2412 -+-+=t t i L ωωA 83.5341)24(12222==++=L I2007-6 (16分) 电路如图,Ω=31R ,Ω=62R , Ω=23R , H 5.0=L ,,V 61S =U ,V 32S =U 。

开关S 闭合前电路已达稳态,t =0时S 闭合。

求S 闭合后1. 电感电流i L (t );2. R 3中电流i R (t ) ;3.电流i (t ) 。

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