电工电子第5章习题答案.doc

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1、 第五章 动态电路的暂态分析本章的主要任务是认识动态电路的过渡过程，学习动态电路过渡过程的变化规律，掌握动态电路过渡过程的基本分析方法。本章基本要求1. 了解动态电路过渡过程产生的原因。2. 正确理解电路的换路定律。3. 求解电路的初始值和稳态值。4. 正确理解动态电路的零输入响应、零状态响应和全响应。5. 了解动态电路暂态分析的经典法。6. 掌握一阶电路的三要素分析法。7. 一阶电路过渡过程变化规律及其物理意义。本章习题解析-+-S（t=0）21F16V3V+-S（t=0）2+-61H16V6V(a) (b)5-1 题图5-1（a）、5-1（b）所示电路中，开关S在t=0时动作，试求电路在时

2、刻电压、电流的初始值。 +-+213V（c）+-+2616V6V-（d）题图5-1解： (a)由题意可求出根据换路定则得在换路瞬间，电容相当于一个2V 的电压源，如图(c)所示。由图(c) 所示电路可求出(b)由题意可求出根据换路定则得在换路瞬间，电感相当于一个2A的电流源，如图(d)所示。由图(d) 所示电路可求出5-2 某个RC放电电路，经0.1电容电压变为原来值的20%，求时间常数。解：根据题意，设将题给条件代入，得由上式求出5-3 今有的电容元件，充电到后从电路中断开，经后电压下降到，则该电容元件的绝缘电阻为多少？解：由题意得将已知条件代入上式，得5-4题图5-4所示电路，已知在开关S

3、闭合前电容已充电至V，且，。试问当开关S闭合后，经过几秒放电电流才能降至0.1mA？题图5-4R2R1+_uC(0-)R3t =0SCR4iC解：根据换路定律，得V电路的时间常数，其中 k故 s电容电压为VmA当解之，得 t =0.419s+R1R2R3U-+-uC()+R1+_uC(0-)R2S（t =0）CR3U5-5题图5-5所示电路，已知V，开关S在时闭合。试问当ms时的值?（设电容原先未被充电，即）图5-5（a）t=的等效电路图题图5-5解：根据换路定律，得V画出时刻的等效电路如图5-5（a）所示，则V等效电阻及时间常数求得如下s由三要素公式可得 V 当t=1ms时，有 V5-6题图

4、5-6所示电路，已知，开关S闭合前电路已处于稳态，当时闭合开关S。应用三要素法求。 题图5-6IsR2St=0 R1uCiRiC解：由换路前的稳态电路可得 V根据换路定则，得V由换路后时刻电路，可求得V而 s利用三要素法，得5-7题图5-7所示电路，已知，开关S处于位置1时电路已进入稳态，时开关S合到位置2。求电容电压。S12+-U1U2R1R2R3C1C2C3uC(t)+- 题图5-7解：画出0-时刻电路，如图5-7（a）所示，得V0- 时刻电路题解5-7图（a） 时刻电路题解5-7图（b）R1R2R3uC(0-)+-+-U1+-U2R1R2R3uC()+-+根据换路定则，得V画出时刻电路图

5、，如图5-7（b）所示，得 V求得时间常数为s故_2V0.1FiC+i2i_+5-8题图5-8所示一阶RC电路，电路的初始状态为零，试求：（1） 电路的时间常数，（2）t0后，和。+题解5-8图（a）i2i_+-题图5-8解：此题为一阶RC电路的零状态响应求解。将电容C 除去后的含源一端口置成无源一端口，如题解图5-8(a)所示，由外加电源法求等效电阻： 得时间常数： 由换路后的稳态电路，得 代入公式得： 5-9 题图5-9所示电路，已知，在时开关S打开，试求换路后的零状态响应。6SiL(t)3H(t=0)10410A题图5-9解：响应的稳态值为 时间常数为 零状态响应为 5-10题图5-10

6、所示电路中，开关S在时闭合。（1）列出以为变量的微分方程；（2）求及电压源发出的功率。+-S（t=0）5101010V0.1H题图5-10解：（1）设两个电阻中的电流为和，如图所示。对右边网孔应用KVL可得由上式得应用KCL可得对左边网孔应用KVL可得将、及代入上式，整理得（2）在的初始条件下，解上述方程得电压源发出的功率为5-11题图5-11示电路，时开关S由1合到2，经过时，电容电压可由-+S21F100V-+1R题图5-11零充电至60V，求R为多少？若此时开关再由2合到1，再经过1s放电，电容电压为多少？解：由题意，充电时有时，有求出放电时，有5-12题图5-12所示电路在换路前已处于稳态，当时开关断开，求时。6A-+S0.1F12V-+10题图5-12解：由题意可求出则5-13题图5-13所示电路在换路前已达稳态，求时全响应，并把的稳态分量、暂态分量、零输入响应和零状态响应分量分别写出来。S（t=0）10V-+12-+-+5V120.01F题图5-15解：由题意可求出由三要素公式得的稳态分量为。的暂态分量为。的零输入响应为。的零状态响应为。 10