学习情境三

学习情境三 延时开关的制作与调试

第一部分思考题

3．1 什么是过渡过程？过渡过程出现的条件是什么？

3．2 什么是换路定律？怎样确定各元件电压和电流的初始值？

3．3 RC 电路充、放电过程中的时间常数表示的意思是什么？它和哪些量有关系？ 3．4 当充了电的电容器放电时，采取什么方法可以延长其放电过程？为什么？ 3．5 有两个R 、C 值完全相同的电路，分别与V 、U 2201=V U 1102=的两个直流电压接通。从实验中发现，电路在接通的充电过程中，电容电压上升到各自稳态值的同一百分数的时间相同，为什么？

3．6 RL “充、放电”电路的时间常数和RL 有什么关系？

3．7 在直流电路中，如果负载具有电感，用电压表测电压时，电压表不允许接在开关的负载侧，而要接在开关的电源侧。为什么？

3．8 如图所示电路中，具有两个同样的灯泡，其中一个与一较大的电感串联。原来开关K 处在闭合位置，现将开关断开，问两个灯泡是否立即变黑？为什么？若开关原来处于断开状态，现将开关合上时，问两个灯泡是否同时亮？为什么？

思考题3.8

3．9 如何使用万用表检测电容器的好坏？试简述原理。 3．10 一阶RL 、RC 电路的三要素指的是哪三个量？

3．11 写出用三要素法求RL、RC电路中电流、电压的一般表达式。

第二部分精选习题

，R2=8，在S闭合前，电路已处于

3.1电路如图3-1所示。已知，Us=12V，R

稳态。当t=0时S闭合。试求S闭合时初始值 i1(0+)，i2(0+)，i c(0+)。

图3-1 图3-2

3.2在图示3—2电路中，已知U s=8V，I s=2A，R1=2, R2=2,R3=10,L=0.2H,C=1F，t〈0时，S1打开，S2闭合，电路已达到稳态。t=0时S1闭合，S2打开。求初始值i1(0+)、i2(0+)，i3(0+)和U L(0+)。

3.3电路如图3-3所示。已知U s=12V，R1=R2= R3=3,C=0.2F t<0时电路已处于稳态，t=0时开关S打开。求S打开后的电压u c(t)、U r(t)、i(t)。

3.4电路如图3-4所示，已知I s=3A，R=2，C=10电路原已稳定在t=0时合上开关S，试求S合上后的uc， uc(0+)=0。

3.5在图3-5所示的电路中，已知， U s=10V，R1=2，R2=3，C=0.2t<0时电路处于稳定状态，t=0时开关S由1扳向2，求t>0时电压u c和电流i c。

图3-3 图3-4 图3-5

3.6图3-6所示。已知U s1=12V，R1=3K，R2=3=R36，C=5。在t=0时，闭合开关S。uc(0-)=0。求S闭合后的电流i 和uc。

图3-6 图3-7 图3-8

，U c(0-)=4V，R1=1，C=5。在t=0时，合上开关

3．7图3-7所示，已知，U

S。试求换路后的电容电压uc(t)和电流ic(t)。

3．8图示3-8电路在开关S打开前已达稳态。若R 1=4, R2=2,C=3F，U s=40V，t=0时打开开关S，试用三要素法求换路后的电容电压U c(t)。

3.9图3-9所示电路中，已知U s=25V， R1=20 R2=5，C=1。在t=0时，开关S 闭合，闭合前电路处于稳态。求换路后的电容电压uc(t)。

图3-9 图3-10

，I s=3A，R1=1, R2=4,R3=2,C=3F，

3.10在图3-10所示的电路中，已知U

在t=0 时开关S1打开， S2闭合，S2闭合，t<0时，电路已达稳态，求t>0时U c(t)。

3.11图3-11所示电路中，已知：U s=15V， R=5，L=10H。在t=0 时合上开关S试求S合上后的i L(t)、u L(t)、u R(t)。(设i L(0-)=0)

图3-11 图3-12 图3-13

3.12在图3-12所示电路中，已知U s=4V，R1=2.5, R2=10 L=0.2H。开关S在t=0时闭合，在闭合前，电路处于状态为时已久。试求S闭合后的uL(t)、iL(t)。

3.13在图3-13所示电路中，U s=10V，R1=2K , R2= R3=4K， L=0.2H，开关S未打开前电路已处于稳态，τ=0时把开关S打开。试求iL(t)、uL(t)、 U R2(t)。

3.14图示3-14电路中，已知，U

，R1=2, R2=3，L=5H，在τ=0时打开开关S，

在要打开前电路已处于稳态，求换路后的电感电流iL(t)、U R2(t)。

3.15如图3-15所示，t〈0时，电路已达到稳态，在τ=0时将开关S打开。已知，

，R1=10, R2=10，R3=20，L=1H。试求换路后i1(t)、i2(t)、i3(t)。

U

s=10V

图3-14 图3-15

3-16．电路如图3-16所示，t=0时开关S闭合。已知i s(t)=10sin10tA，R=6，L=0.6H。换路前电路无初始储能。试求换路后的电流i(t)。

图3-16 图3-17 图3-18

3.17电路如图3-17所示，t=0时开关S闭合，已知U s（t）=10sin2tV，R=2,C=1F，电容无初始值。求换路后的u c(t)。

3.18已知－RLC串联电路如图3.18所示其中R=1，L=0.125H、C=0.32F,初始条件为u c(0+)=U0=2V，i L(0+)=0。试求换路后的零输入响应u c(t)。

图3-19 图3-20 图3-21

3.19电路如图3-19所示，求t=0时换路后的初始值；i c (0+)、u c (0+)、i 1(0+)、i l (0+)、u L (0+)。换路前的电容，电感均无储能。

3.20图3-20所示R-C 串联电路中，已知，U

s （t ）=220V ，R=200,C=1μF,电容事先未充电，在t=0时合上开关S 。求：（1）时间常数τ（2）最大充电电流i max :(3)u c 、u R 、i 。

3.21电路如图3-21所示，在t=0时，合上开关S ，iL(0-)=0.5A ，us=10V,L=1H 、R

1=R 2=R 3=2求换路后的i(t)和u L (t)。

第三部分自测与练习 1．填空题

1.1把t =0+时刻电路中元件上 、 的值，称为初始值。 1.2三要素法的三要素是指 、 、和 。

1.3在零输入响应的RC 电路中，已知R =12Ω ，C =5μF ，则电容C 经过 s 放电基本结束。

1.4RC 微分电路中其输出量与 成正比；RC 积分电路中其输出量与 成正比。

1.5在零输入响应的RC 电路中，已知τ=0.5s ，则电容C 经过 s 放电基本结束。

1.6工程上认为换路后经过 的时间，电路就达到新的稳态。 1.7图所示电路，在t =0时S 闭合，0)0(=-C u ，则：

=+)0(C u ，=τ ，=∞)(C u 。