演示文档电路原理课后习题答案.pdf
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1、.第五版?电路原理?课后作业 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:1u、i 的参考方向是否关联?2ui 乘积表示什么功率?3如果在图a中 u0、i0、i0,元件实际发出还是吸收功率?iu+元件 iu+元件 a b 题 1-1 图 解 1u、i 的参考方向是否关联?答:(a)关联同一元件上的电压、电流的参考方向一致,称为关联参考方向;(b)非关联同一元件上的电压、电流的参考方向相反,称为非关联参考方向。2ui 乘积表示什么功率?答:(a)吸收功率关联方向下,乘积 p=ui 0 表示吸收功率;(b)发出功率非关联方向,调换电流 i 的参考方向之后,乘积 p=ui
2、0,i 0,i 0,i 0,功率 p 为正值下,元件实际吸收功率;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。iu+10k iu+10 iu+10V+a b c iu+5V+iu+10mA iu+10mA 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=R i=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=1010-3A
3、=10-2A f理想电流源与外部电路无关,故 i=-1010-3A=-10-2A 1-5 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。15V+52A 15V+52A 15V+52A 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 10220WRPui吸吸收 20W 电流源功率 I5 210WPui 吸吸收 10W 电压源功率 U15 230WPui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 12 345WRP 吸吸收 45W 电流源功率
4、 I15 230WP发发出 30W 电压源功率 U15 115WP 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 15 345WRP 吸吸收 45W 电流源功率 I15 230WP吸吸收 30W 电压源功率 U15 575WP 发发出 75W 解 1-5 图 解 1-5 图 解 1-5 图.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。0.5A2U+2U+I212V+2I11 a b 题 1-16 图 1-20 试求题 1-20 图所示电路中控制量 u1及电压 u。+1k2V10u1+u10ku1+题 1-20 图 解
5、:设电流i,列 KVL 方程 31311100010 1010210 1010iiuuiu 得:120200uVuV 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,uS=100V,R1=2k,R2=8k。试求以下 3 种情况下的电压 u2和电流 i2、i3:1R3=8k;2R3=R3处开路;3R3=0R3处短路。.uS+R2R3R1i2i3u2+题 2-1 图 解:(1)2R和3R并联,其等效电阻84,2R 那么总电流 1110050243suimARR 分流有 123508.33326iiimA 22 250866.6676uR iV (2)当33,0Ri 有 2121
6、001028suimARR 22 28 1080uR iV (3)3220,0,0Riu有 31100502suimAR 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、之间的三个 9电阻构成的形变换为 Y 形;2将结点、与作为内部公共结点的之间的三个 9电阻构成的 Y 形变换为形。99999ab 题 2-5 图 解解 2-5 图 2R3R 31R43R14R.解 1变换后的电路如解题 2-5 图a所示。因为变换前,中9312312RRR 所以变换后,3931321RRR 故12312 6(9)/(3)3126abRRRR 7 2变换后的电路如图 2-5 图b所示。
7、因为变换前,Y 中1439RRR 所以变换后,1443313 927RRR 故 144331/(/3/9)abRRRR 7 2-11 利用电源的等效变换,求题 2-11 图所示电路的电流 i。10V+4i104V+46V+21041A 题 2-11 图 解 由题意可将电路等效变 为解 2-11 图所示。.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+01 题 2-13 图 解 由题意可等效电路图为解 2-13 图。所以3
8、42111()/2/2RRRRRRR 又由 KVL 得到 1 112()cSuRiRiRuR 所以114SuiR 101 14SSSuuuR iu=0.75Su 2-14 试求题 2-14 图a、b的输入电阻abR。解 2-13图.R1R2u1+u1+Rabab RabR2R1i1i1ab 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,abuR iuuuRi 21(1)ababuRRRi 2由题可得 1 12 21 121(1)abuRiR iRiRi 121(1)ababuRRRi 第三章“电阻电路的一般分析练习题 3-1 在以下两种情
9、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6n,支路数11b 图(b1)中节点数7n,支路数12b.(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4n,支路数8b 图(b2)中节点数15n,支路数9b 3-2 指出题 3
10、-1 中两种情况下,KCL、KVL 独立方程各为多少?解:题 31 中的图(a)电路,在两种情况下,独立的KCL 方程数分别为(1)5161n (2)3141n 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)6171n (2)4151n 独立的 KVL 方程数分别为(1)617121 nb (2)51591 nb 3-7 题 3-7 图所示电路中1021RR,43R,854RR,26R,V20S3u,V40S6u,用支路电流法求解电流5i。.+R1R2R3R4R5R6i3i5uS3uS6 题 3-7 图
11、解 由题中知道4n,6b ,独立回路数为16413lbn 由KCL列方程:对结点 1260iii 对结点 2340iii 对结点 4660iii 由 KVL 列方程:对回路 642281040iii 对回路 1231010420-iii 对回路 45-488203iii 联立求得 0.956A5i 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、2li、3li,方向如题 3-7 图所示。列出网孔方程为 2461224362 112323334 13234533()()()lllslllslllsRRR iR iR iuR iRRR iR iuR iR iRRR
12、iu 12312312320108401024420842020llllllllliiiiiiiii 行列式解方程组为 2010820104010244102420488084208420 所以351348800.956A5104ii 1R2R3R4R5R6R3Su6Su 1i2i3i4i5i6i 题 37 图.3-11 用回路电流法求解题 3-11 图所示电路中电流 I。+530I5V+30V5201A 题 3-11 图 解 由题,1I1Al 其余两回路方程为123123555303030203020305llllllIIIIII 代人整理得 2322334030352A3050151.5A
13、llllllIIIII 所以232 1.50.5AllIII 3-12 用回路电流法求解题 3-12 图所示电路中电流aI及电压oU。14V+15IaUo+41.4Ia2.582 题 3-12 图 3-15 列出题 3-15 图a、b所示电路的结点电压方程。.G2G4iS5G6G3iS7iS2iS1 iR2R1iS1R4R6R3iiS5 a b 题 3-15 图 题3-4图(b)(a)1si2si5si7si2G3G4G6G1si5sii1R2R3R4R6Ri 解:图(a)以为参考结点,那么结点电压方程为:231223321nnnssGG uG uG uii 2124252nnssG uGGu
14、ii 3136375nnssG uGGuii 图(b)以为参考结点,电路可写成 1215234412446111111nnssnnuuiiRRRRuuiRRR 由于有受控源,所以控制量i的存在使方程数少于未知量数,需增补一个方.程,把控制量i用结点电压来表示有:123nuiRR 3-21 用结点电压法求解题 3-21 图所示电路中电压 U。+20I15I+50V54+U10 题 3-21 图 解 指定结点为参考结点,写出结点电压方程 1123350V11111-()055204415nnnnnuuuuuI 增补方程 220nuI 可以解得 221500.5154205nnuu 21032V0.
15、3125nu 电压 232Vnuu。第四章“电路定理练习题 4-2 应用叠加定理求题 4-2 图所示电路中电压 u。+240u50V+136V8103A+题 4-2 图.解:画出电源分别作用的分电路图(a)(b)题解4-2图250V401083A136V 1u240108 2usiu 对(a)图应用结点电压法有 1111136508240108210nu 解得:1182.667nuuV 对(b)图,应用电阻串并联化简方法,可得:10 4028161040310 403821040siuV 2823siuuV 所以,由叠加定理得原电路的u为 1280uuuV 4-5 应用叠加定理,按以下步骤求解
16、题 4-5 图中aI。1将受控源参与叠加,画出三个分电路,第三分电路中受控源电压为a6I,aI并非分响应,而为未知总响应;2求出三个分电路的分响应aI、aI 、aI ,aI 中包含未知量aI;3 利用aaaaIIII 解出aI。+6Ia6Ia+36V101212A 题 4-5 图.4-9 求题 4-9 图所示电路的戴维宁或诺顿等效电路。ba1A223V+4 a 115V67+10952 b 题 4-9 图 解:(b)题电路为梯形电路,根据齐性定理,应用“倒退法求开路电压ocu。设10ococuuV,各支路电流如图示,计算得 5522244334511321221231110110(2 10)1
17、12122.4552.4 13.477 3.4 1235.835.85.967665.9673.49.36799 9.36735.8120.1nnnnnnnssniiAuuVuiiAiiiiAuuiuVuiiAiiiAuuiu V 故当5suV时,开路电压ocu为 5100.41612.1ococuKuV 将电路中的电压源短路,应用电阻串并联等效,求得等效内阻eqR为.(9/67)/52/103.505eqR 4-17 题 4-17 图所示电路的负载电阻LR可变,试问LR等于何值时可吸收最大功率?求此功率。+22RL+6V4i12i14i1 题 4-17 图 解:首先求出LR以左局部的等效电路
18、。断开LR,设 如题解 417 图a所示,并把受控电流源等效为受控电压源。由 KVL 可得 111(22)8660.512iiiA 故开路电压 11112281212 0.56ocuiiiiV 把端口短路,如题解图b所示应用网孔电流法求短路电流sci,网孔方程为 0)82()42(2 682)22(1111iiiiiiscsc 解得 6342sciA 故一端口电路的等效电阻 643 2oceqscuRi 画出戴维宁等效电路,接上待求支路LR,如题解图c所示,由最大功率传输定理知4LeqRR时其上获得最大功率。LR获得的最大功率为 22max62.2544 4ocequPWR.第五章“含有运算放
19、大器的电阻电路练习题 5-2 题 5-2 图所示电路起减法作用,求输出电压ou和输入电压1u、2u之间的关系。+R1R1R2R2+uou1u2 题 5-2 图 解:根据“虚断,有:得:故:而:根据“虚短 有:代入(1)式后得:5-6 试证明题 5-6 图所示电路假设满足3241RRRR,那么电流Li仅决定于1u而与负载电阻LR无关。+R1R4R3R2+u1iLRL 题 5-6 图 证明:采用结点电压法分析。独立结点 1 和 2 的选取如下列图,列出结点电压方0ii2413ii,ii11130RuuRuu 22212uRRRu2212uRRRuu12120uuRRu.程,并注意到规那么 1,可得
20、 01)111(1)11(4221112121onLonuRuRRRRuuRuRR 应用规那么 2,有21nnuu,代入以上方程中,整理得 2434)111(nLouRRRRu 112243241)1(RuuRRRRRRRnL 故14314132322)(uRRRRRRRRRRRuLLn 又因为14314132322)(uRRRRRRRRRRRuiLLnL 当3241RRRR时,即电流Li与负载电阻LR无关,而知与电压1u有关。5-7 求题 5-7 图所示电路的ou和输入电压S1u、2Su之间的关系。+R1R4R2+uS2uS1R3+uo 题 5-7 图 解:采用结点电压法分析。独立结点 1
21、和 2 的选取如下列图,列出结点电压方程,并注意到规那么 1,得为分析方便,用电导表示电阻元件参数 234243112121)()(sonsonuGuGuGGuGuGuGG 应用规那么 2,有21nnuu,代入上式,解得ou为.324122131431)()(GGGGuGGGuGGGusso 或为413222141432)()(RRRRuRRRuRRRusso 第六章“储能元件练习题 6-8 求题 6-8 图所示电路中 a、b 端的等效电容与等效电感。ab2F3F20F1F5F ab8H8H8H3H2H a b 题 6-8 图 6-9 题 6-9 图中F21C,F82C;V5)0()0(21C
22、C uu。现A1205tei,求:1等效电容 C 及Cu表达式;2分别求1Cu与2Cu,并核对 KVL。+C1C2uCuC1uC2i+题 6-9 图 解1等效电容 uC(0)=uC1(0)+uC2(0)=10V 12.5F1115(1)113220abC1810H111321188abL12121.6 FC CCCCCC065605501()=(0)+()dC1=10+120 10ed1.6 1012010e(5 15e)V1.6(5)ttttutui=.(2)6-10 题 6-10 图中H61L,A2)0(1i;H5.12L,A2)0(2i,Ve62tu,求:1等效电感 L 及i的表达式;2
23、分别求1i与2i,并核对 KCL。+L1uL2ii1i1 题 6-10 图 解1等效电感 解(2)i(0)=i1(0)+i2(0)=0V 第七章“一阶电路和二阶电路的时域分析练习题 7-1 题 7-1 图a、b所示电路中开关 S 在 t=0 时动作,试求电路在 t=0+时刻电压、电流的初始值。1010V+iC1+uCC2F5V+(t=0)2S 510V+iL1+uLL1H(t=0)2S5C1C10165605501()=(0)+()dC1=5+120 10ed2 101205e(7 12e)V2(5)ttttutui=C2C20265605501()=(0)+()dC1=5+120 10ed8
24、 101205e(23e)V8(5)ttttutui =CC1C2()=()+()ututut因此有:12121.2HL LLLL0202201()=(0)+()d1=0+6ed1.260e(2.52.5e)A1.2(2)tttti tiuL=1101202201()=(0)+()d1=2+6ed662e(2.50.5e)A6(2)tttti tiuL=2202202201()=(0)+()d1=2+6ed1.562e2eA1.5(2)tttti tiuL =12()=()+()i ti ti t因此有:.题 7-1 图 a b 解(a)::求 uC(0-):由于开关闭合前(t0),电路处于稳
25、定状态,对直流电路,电容看作开路,故 iC=0,由图可知:uC(0-)=10V:求 uC(0+):根据换路时,电容电压不会突变,所以有:uC(0+)=uC(0-)=10V :求iC(0+)和uR(0+):0+时 的 等 效 电 路 如 图(a1)所 示。换路后 iC 和 uR 发生了跃变。解(b)::求 iL(0-):由于开关闭合前(t 0 时的电路如题图a所示。由图a知 V 611112)0(Cu 那么初始值 V 6)0()0(CCuu.t 0 后的电路如题解图b所示。当t时,电容看作断路,有 V 12)(Cu 时间常数 s 04.0102010)11(630CR 利用三要素公式得 0 V
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