电工技术第6章(李中发版)课后习题及详细解答
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第6章一阶动态电路分析
6.1 如图6.3所示电路，在开关S断开前已处于稳态，试求开关S断开后瞬间电压u C和电流
i C、i1、i2的初始值。
分析先在时的等效电路中求，因为时电路已处于稳态，电路中各处的
电流和电压都是常数，电容中的电流，所以这时电容C可看作开路。然后在
时的等效电路中求、和，这时电容C可用电压为的恒压源代替。
解画出时的等效电路，如图6.4（a）所示。根据分压公式，得时电容两端的电压为：
（V）
根据换路定理，时电容两端的电压为：
（V）
在瞬间，电容C可用电压为V的恒压源代替，由此可画出时的等效电路，如图6.4（b）所示。由于4Ω电阻支路已断开，故时的电流i2为：
（A）
根据欧姆定律，得时的电流i1为：
（A）
根据KCL，得时的电流i C为：
（A）
图6.3 习题6.1的图图6.4 习题6.1解答用图
6.2 如图6.5所示电路，在开关S闭合前已处于稳态，试求开关S闭合后瞬间电压u L和电流
i L、i1、i2的初始值。
分析先在时的等效电路中求，因为时电路已处于稳态，电路中各处的电
流和电压都是常数，电感两端的电压，所以这时电感L可看作短路。然后在
时的等效电路中求、和，这时电感L可用电流为的恒流源代替。解画出时的等效电路，如图6.6（a）所示。根据欧姆定律，得时电感中的电流为：
（A）
根据换路定理，时电感中的电流为：
（A）
图6.5 习题6.2的图图6.6 习题6.2解答用图
在瞬间，电感可用电流为A的恒流源代替，由此可画出时的等效电路，如图6.6（b）所示。根据欧姆定律，得时电感两端的电压为：
（V）
根据分流公式，得时的电流i1和i2分别为：
（A）
6.3 如图6.7所示电路，在开关S闭合前已处于稳态，试求开关S闭合后瞬间电压u C、u L和电流i L、i C、i的初始值。
分析先在时的等效电路中求和，因为时电路已处于稳态，电路
中各处的电流和电压都是常数，电容中的电流，电感两端的电压，所以这时电容C可看作开路，电感L可看作短路。然后在时的等效电路中求、
和，这时电容C可用电压为的恒压源代替，电感L可用电流为的恒流源代替。
解画出时的等效电路，如图6.8（a）所示。由于时电容所在支路和电感所在支路均开路，所以这时电容两端的电压和电感中的电流分别为：
（V）
（A）
图6.7 习题6.3的图图6.8 习题6.3解答用图
根据换路定理，时电容两端的电压和电感中的电流分别为：
（V）
（A）
在瞬间，电容C可用电压为V的恒压源代替，电感可用电流为
A的恒流源代替（开路），由此可画出时的等效电路，如图6.8（b）所示。根据欧姆定律，得时的电流i C和i分别为：
（A）
根据KVL，得时电感两端的电压为：
（V）
6.4 如图6.9所示电路，在开关S闭合前已处于稳态，并且电容没有初始储能，试求开关S 闭合后瞬间电压u C、u L和电流i L、i C、i的初始值。
分析如果换路前电路电容或电感没有初始储能，意味着换路前的电容电压为0或电感电流
为0。根据换路定理，有或，因此，在的等效电路中电容C可看作短路，电感L可看作开路。
解因为时电路已处于稳态，所以这时电容C可看作开路，电感L可看作短路，由此可画出时的等效电路，如图6.10（a）所示。由于电容没有初始储能，所以这时电容两端的电压为：
（V）
根据欧姆定律，得时电感中的电流为：
（A）
根据换路定理，时电容两端的电压和电感中的电流分别为：
（V）
（A）
在瞬间，电容C可用电压为V的恒压源代替（短接），电感可用电流为
A的恒流源代替，由此可画出时的等效电路，如图6.10（b）所示。根据弥尔曼公式，得时电感两端的电压为：
（V）
根据欧姆定律，得时的电流i C和i分别为：
（A）
（A）
图6.9 习题6.4的图图6.10 习题6.4解答用图
6.5 在如图6.11所示电路中，mA，Ω，Ω，μF。
（1）将电路中除电容元件以外的部分用戴微南定理或诺顿定理化简；
（2）求电路的时间常数；
（3）列出求电容电压u C的微分方程。
分析本题要求将电路化简后求出时间常数，并列出微分方程，并不要求对微分方程求解。任何一个复杂的一阶电路，总可以用戴微南定理或诺顿定理将其等效为一个简单的RC电路或RL 电路。等效的方法是：将电路中的储能元件断开，得一有源二端网络，求出该有源二端网络的开路电压及其除源后的等效电阻便得戴微南等效电路，求出该有源二端网络的短路电流及其除源后的等效电阻便得诺顿等效电路。因此，对一阶电路的分析，实际上可归结为对简单的RC电路和RL电路的求解。
解（1）将电容断开，得有源二端网络，如图6.12（a）所示，开路电压为：
（V）
U OC的方向为上正下负。短路电流为：
（A）
I SC的方向向下。将如图6.12（a）所示有源二端网络的I S断开，得无源二端网络，如图6.12（b）所示，等效电阻为：
（Ω）
由上面求得的参数可画出如图6.11所示电路的戴微南等效电路和诺顿等效电路，分别如图6.13（a）、（b）所示。
（2）电路的时间常数为：
（s）
（3）现分别根据如图6.13（a）、（b）所示电路列写求电容电压u C的微分方程。
对如图6.13（a）所示电路，由KVL，有：
图6.11 习题6.5的图图6.12 习题6.5解答用图