电路分析基础作业参考解答27242.pdf

《电路分析基础作业参考解答27242.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析基础作业参考解答27242.pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电路分析基础作业参考解答 第一章（P26-31）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）。（a）解：标注电压如图（a）所示。由KVL有 故电压源的功率为 WP302151（发出）电流源的功率为 WUP105222（吸收）电阻的功率为 WP20452523（吸收）（b）解：标注电流如图（b）所示。由欧姆定律及KCL有 AI35152，AII123221 故电压源的功率为 WIP151151511（发出）电流源的功率为 WP302152（发出）电阻的功率为 WIP45953552223（吸收）1-8 试求题 1-8 图中各电路的电压U，并分别讨论其功率

2、平衡。（b）解：标注电流如图（b）所示。由KCL有 故 由于电流源的功率为 电阻的功率为 外电路的功率为 且 所以电路的功率是平衡的，及电路发出的功率之和等于吸收功率之和。1-10 电路如题 1-10 图所示，试求：（1）图（a）中，1i与abu；解：如下图（a）所示。因为 所以 1-19 试求题 1-19 图所示电路中控制量1I及电压0U。解：如图题 1-19 图所示。由KVL及KCL有 整理得 解得mAAI510531，VU150。k11IV20k61600Ik50U题 1-19 图 补充题：1.如图 1 所示电路，已知 ，求电阻R。图 1 解：由题得 因为 所以 2.如图 2 所示电路，

3、求电路中的I、R和sU。图 2 解：用KCL标注各支路电流且标注回路绕行方向如图 2 所示。由KVL有 解得AI5.0，34R。故 第二章（P47-51）2-4 求题 2-4 图所示各电路的等效电阻abR，其中121RR，243RR，45R，SGG121，2R。解：如图（a）所示。显然，4R被短路，1R、2R和3R形成并联，再与5R串联。如图（c）所示。将原电路改画成右边的电桥电路。由于23241RRRR，所以该电路是一个平衡电桥，不管开关S是否闭合，其所在支路均无电流流过，该支路既可开路也可短路。故 或 如图（f）所示。将原电路中上边和中间的两个Y形电路变换为形电路，其结果如下图所示。由此可

4、得 2-8 求题 2-8 图所示各电路中对角线电压U及总电压abU。题 2-8 图 解：方法 1。将原电路中左边的形电路变换成Y形电路，如下图所示：由并联电路的分流公式可得 AI1412441，AII314412 故 方法 2。将原电路中右边的形电路变换成Y形电路，如下图所示：由并联电路的分流公式可得 AI2.1614461，AII8.22.14412 故 2-11 利用电源的等效变换，求题 2-11 图所示各电路的电流i。题 2-11 图 解：电源等效变换的结果如上图所示。由此可得 VUAB16AI32故 2-15 试求题 2-15 图（a）、（b）的输入电阻iR。解：(a)如题 2-15

5、图所示。采用“iu/”法，如右下图所示。题 2-15 图 显然 由KCL有 即 整理得 故 补充题：1.求图 3 中的电流I。图 3 解：方法 1：标注电流如左上图所示。因为 所以 由KCL可得 方法 2：将原电路左边部分进行电源等效变换，其结果如右上图所示。由此可得 2.如图 4 所示电路，求电压U。由上图可得 3.求图 5 所示电路的输入电阻abR。图 5 解：采用“iu/”法，如右上图所示，将其左边电路用电源等效变换法进一步化简为下图所示电路。由KCL及KVL可得 整理得 故 第三章（P76-80）3-11 用回路电流法求题 3-11 图所示电路中电流I。题 3-11 图 解：取回路如上

6、图所示（实际上是网孔电流法），其回路电流方程为 整理得 解得AI21，AI5.12。故 3-12 用回路电流法求题 3-12 图所示电路中电流I及电压0U。解：取回路如下图所示（实际上是网孔电流法），其回路电流方程为 整理得 解得AI51，AI72，AI13。故 题 3-12 图 3-13 用回路电流法求解：（1）题 3-13 图（a）中的xU；图 4 22V20A242UV1222U21112Ia1Ib21112Ia1Ibui（2）题 3-13 图（b）中的I。题 3-13 图 解：（1）选取回路如图（a）所示，其回路电流方程为 解得AI25.02。故（2）选取回路如图（b）所示，其回路电流

7、方程为 整理得 解得AI12，AI13。故 3-20 题 3-20 图所示电路中电源为无伴电压源，用节点电压法求解电流SI和OI。题 3-20 图 解：选取参考节点如图所示，其节点电压方程为 整理得 因为 2481361526，44641348152882，2976486288623 所以 Vun18248446422，Vun12248297633 故 3-21 用节点电压法求解题 3-21 图所示电路中电压U。解：选取参考节点如图所示，其节点电压方程为 其中 解得AI6.1。故 题 3-21 图 3-22 用节点电压法求解题 3-13。题 3-22 图 解：（1）选取参考节点如图（a）所示，

8、其节点电压方程为 其中 整理得 解得Vun82。故VuUnx82。（2）选取参考节点如图（b）所示，其节点电压方程为 其中 整理得 解得Vun353。故 第四章（P107-111）4-2 应用叠加定理求题 4-2 图所示电路中电压u。题 4-2 图 解：将上图中两个电压源看成一组，电流源看成另一组，其各自的分解电路如下图所示。题 4-2 图的分解图 32V20A15.0 xU05.0824xU)(a)(b20A5.320 xU4235xU5.0I2nu3nu1nu1nu2nu3nu对于第一个分解电路，由节点电压法有 解得 对于第二个分解电路，由分流公式有 由叠加定理得 4-8 题 4-8 图所

9、示电路中VUS101，VUS152，当开关S在位置 1 时，毫安表的读数为mAI40；当开关S合向位置 2 时，毫安表的读数为mAI60。如果把开关S合向位置 3，则毫安表的读数为多少 题 4-8 图 解：将上图可知，产生毫安表所在支路电流的原因有电流源和电压源，电流源一直保持不变，只有电压源在变化，由齐次定理和叠加定理，可以将毫安表所在支路电流I表示为 代入已知条件有 解得40a，10b。故 当S合向位置 3 时，VUS15，此时有 4-11 题 4-11 图（a）所示含源一端口的外特性曲线画于题题 4-11 图（b）中，求其等效电源。题 4-11 图 解：由于一端口的外特性曲线经过)10,

10、8(和)0,10(两点，所以其直线方程为 整理得 令0i，即端口开路，可得其开路电压为 令0u，即端口短路，可得其短路电流为 由此得一端口的等效电阻为 故SN的戴维宁等效电源电路如下图所示 题 4-11 图的戴维宁等效电源 补充题：1.如图 6 所示电路，求电阻R分别为2、6和14时电流I的值。图 6 解：该题涉及到求电阻R取不同值时的电流值，用戴维宁定理比较简单。将待求支路R开路，对所形成的一端口进行戴维宁等效。（1）求开路电压ocu 由右上图可得（2）求等效电阻eqR 如上图所示有（3）将戴维宁等效电源接上待求支路R 由此可得 故当电阻R分别为2、6和14时，电流I的值分别为A2、A1和A

11、5.0。2.如图 7 所示电路，求当?LR时可获得最大功率，并求该最大功率LMP。图 7 解：将负载断开，对断开后的电路进行戴维宁等效。1.求开路电压ocu 方法 1：节点电压法。如左下图所示电路，其节点电压方程为 解得Vu314。故 或 方法 2：电源等效变换法。原电路可以等效变换为右上图所示电路 由此可得 或 2.求等效电阻eqR 其对应的等效电路图如下图所示 其等效电阻为 所以，当负载电阻2eqLRR时，其上可获得最大功率，最大功率为 3.如图 8 所示电路，sN为含有独立电源的电阻电路。已知当 2LR时可获得最大功率，其值为WPLM2，试求sN的戴维宁等效电路（其电压源的实际极性为上正

12、下负）。图 8 解：将sN等效为戴维宁等效电路，如图（1）所示 将图（1）所示电路中的负载电阻LR断开，其端口处的等效电阻和开路电压分别如图（2）和图（3）所示。由题中所给条件及最大功率传输定理可得 解之得 30R。又因为 所以Vuoc4（符合电压源的实际极性为上正下负的条件）。由图（3）有 解之得Vu30 故sN的戴维宁等效电路如下图所示 4.如图 9 所示电路，求当?LR时可获得最大功率，并求该最大功率LMP。图 9 解：将负载开路，求其戴维宁等效电路 1.求开路电压ocu 如左上图所示电路，由节点电压法有 其中 解得Vun301。故 2.求等效电阻eqR 如右上图所示电路，由KVL及KC

13、L有 解得 故 所以，当10eqLRR时可获得最大功率，其最大功率为 第五章（P192-196）7-8 题 7-8 图所示电路开关原合在位置 1，0t时开关由位置 1 合向位置 2，求0t时电感电压)(tuL。题 7-8 图 解：标注电感电流如上图所示 由换路定理得 换路后，由于电路中不存在独立电源，所以有 将换路后电路中的电感开路，求其等效电阻，如下图所示 A16LR0u0R60ReqR0u0RV66ocu)1()2()3(LRA2V20510uu1.0由KVL及KCL有 解得 故 由此得换路后电感放磁电路的时间常数为 由一阶电路的三要素法公式可得 故 7-10 题 7-10 图所示电路中开

14、关S闭合前，电容电压cu为零。在0t时S闭合，求0t时的)(tuc和)(tic。题 7-10 图 解：由题意及换路定理得 换路后，电容电压)(tuc的终值为 换路后，将电压源短路及电容开路，则端口处的等效电阻为 由此得换路后电容充电电路的时间常数为 由一阶电路的三要素法公式可得 故 7-11 题 7-11 图所示电路中开关S打开前已处稳定状态。0t开关S打开，求0t时的)(tuL和电压源发出的功率。解：标注电感电流如上图所示 换路前电路中无独立电源，所以由换路定理得 换路后，将电感开路，求其戴维宁等效电路（1）求开路电压ocu（2）求等效电阻eqR 将电感接上戴维宁等效电源，如下图所示 由此可

15、得 由一阶电路的三要素法公式可得 所以 电压源发出的功率为 7-13 题 7-13 图所示电路，已知0)0(cu，0t时开关闭合，求0t时的电压)(tuc和电流)(tic。解：由换路定理有 换路后，将电容开路，求其戴维宁等效电路 1.求开路电压ocu 如上图所示，由KVL有 解得Ai1。故 2.求等效电阻eqR 如上图所示，由KCL及KVL有 解得 故 3.求电容电压终值)(cu及时间常数 将电容接上戴维宁等效电源，如下图所示 由此可得 由一阶电路的三要素法公式可得 LuSH2.02V10Li)0(t35A2题 7-11 图 V202i 8i2SF1.0)(tuc)(tic题 7-13 图 所

16、以 7-19 题 7-19 图所示电路开关原合在位置 1，已达稳态。0t时开关由位置 1 合向位置 2，求0t时的电压)(tuc。解：1.求电容电压初始值 由换路前电路可得 换路后，将电容开路，求其戴维宁等效电路 2.求开路电压ocu 如上图所示，由KVL有 解得Ai1.01。故 3.求等效电阻eqR 由上图知 由KVL得 即 故 4.求电容电压终值)(cu及时间常数 将电容接上戴维宁等效电源，如下图所示 由此可得 由一阶电路的三要素法公式可得 7-20 题 7-20 图所示电路，开关合在位置 1 时已达稳定状态，0t时开关由位置 1 合向位置 2，求0t时的电压Lu。1.求电感电流初始值 由

17、换路前电路可得 换路后，将电感开路，求其戴维宁等效电路 2.求开路电压ocu 如下图所示，有 所以 3.求等效电阻eqR 如上图所示 因为 所以 故 4.求电感电流终值)(Li及时间常数 将电感接上戴维宁等效电源，如下图所示 由此可得 由一阶电路的三要素法公式可得 故 第六章（P218）8-10 已知题 8-10 图（a）中电压表读数为 V1：30V，V2：60V；题 8-10 图（b）中的 V1：15V，V2：80V，V3：100V（电压表的读数为正弦电压的有效值）。求图中电压su的有效值SU。V40501i100SF2.0cu题 7-19 图 5014i12A32V81i4SH1.0Lu题

18、 7-20 图 12A2412i2Li 解：其相量电路如上图所示。设VUR0015，则VUL09080，VUC090100，由KVL得 故 8-14 电路由电压源Vtus)10cos(1003及R和HL025.0串联组成，电感端电压的有效值为V25。求R值和电流的表达式。解：由题意可画出相量电路如下 由题中所给已知条件可得 设 VUS00250，VUL25 因为 所以 解得14.66R。从而 故 8-15 已知题 8-15 图所示电路中AII1021。求I和SU。解：设AI01010，由题中所给条件及电路结构有AI029010。由KCL及KVL得 8-16 题 8-16 图所示电路中AIS00

19、2。求电压U。解：因为 所以 第七章（P245-249）9-5 题 9-5 图所示电路中，AI102，VUS25，求电流I和电压SU，并画出电路的相量图。解：标注电阻电流如上图所示。由题中所给条件及电路结构有AII1021。设AI01010，则有AI029010。由KCL得 因为 所以 由 可解得5.0LX，所以5.0Z。故 电路的相量图如下图所示 9-6 题 9-6 图中mAtis)cos(214，调节电容，使电压UU，电流表1A的读数为mA50。求电流表2A的读数。解：方法 1：相量图法（最简单）。标注支路电流如上图所示。设00，其相量图如下图所示 由此可得 方法 2：KCL法。设00，由

20、KCL有 其中，1为阻感支路的阻抗角。由上述复数方程可得 题 8-10 图 SU1V2VRLC3V)(bRULUCUSU10I题 8-15 图 10j1I2I5.0jU题 8-16 图 SI11 jSU1I题 9-5 图 Lj2I 1 j1ILjU题 9-6 图 SIR1A2ACXj1I2I因00，所以1必定是负值。由此得 故 方法 3：解析法（较难）。由题设 14SI，UUS 因为 其中 所以Z的虚部必为零，即 即 另外，由分流公式（取有效值）可得 所以 而由 有 整理得 由此得 故 9-15 在题 9-15 图所示电路中，已知VU100，5.62R，20R，当调节触点C使 4acR时，电压

21、表的读数最小，其值为V30。求阻抗Z。解：方法 1：解析法。标注d点如上图所示。设VU00100，则 当触点C滑动时，即acR改变时，只改变cdU的实部，虚部不变。所以，当cdU的实部为零时，cdU可达到最小，此时有 解得 上式表明，Z既可以是感性负载，也可以是容性负载。方法 2：相量图法。标注负载Z所在支路电流如上图所示。设VU00100。因为 所以电路的相量图如下图所示 因为 所以 又因为 所以 考虑到负载既可为感性也可为容性，如上图所示，所以有 9-18 已知题 9-18 图所示电路中，AIS10，srad/5000，1021RR，FC10，5.0。求电源发出的复功率。解：方法 1：网孔

22、电流法。标注支路电流和回路电流如左上图所示。设AIS0010，由已知条件有 其网孔电流方程为 整理得 解得 题 9-15 图（感性负载）（容性负载）abcd203030801310131073107310abUU2IZCj1SU题 9-18 图 SI1R1I2RCUCU2ISI2ICj1SU题 9-18 图 SI1R1I2RCUCU2I1nU因为 所以，电源发出的复功率为 方法 2：节点电压法。标注支路电流和节点电压如右上图所示。设AIS0010，由已知条件有 其节点电压方程为 解得 所以 因为 所以，电源发出的复功率为 第八章（P276-277）10-17 如果使10电阻能获得最大功率，试确定题 10-17 图所示电路中理想变压器的变比n。图 10-17 解：其初级等效电路如下图所示 显然，当 时，10电阻上可获得最大功率。此时有 10-18 求题 10-18 图所示电路中的阻抗Z。已知电流表的读数为A10，正弦电压有效值VU10。图 10-18 解：其初级等效电路如右上图所示 设AI0010，则VU10，其中为初级串联支路的阻抗角。由KVL得 上式两边取模有 即 解得 1 jZ。50