《电路分析基础》第3章指导与解答
《电路分析基础 》课件第3章
图 3.1-2 线性时不变电感元件的韦安关系及电路模型
设电感元件的磁链Ψ(t)与电流i(t)的参考方向符合右手螺旋 定则，由图4.1-2(a)可知， 磁链与电流的关系满足
Ψ(t)=Li(t)
(4.1-1)
上式称为电感元件的韦安关系式。式中L称为电感元件的电感 量。 在国际单位制中，磁通和磁链的单位都是韦伯(Wb)， 简称韦； 电感量的单位是亨利(H)，简称亨；电感量的常用 单位还有毫亨(mH)和微亨(μH)。通常，电路图中的符号L既 表示电感元件， 也表示元件参数电感量。
依据电感元件VCR的微分形式，计算电感电压：
iL (t)
L
diL (t) dt
1 e2t
8e2t V
最后，应用KVL
u(t) uL (t) uC (t) 8e2t (12 10e2t ) (12 2e2t )V
图 ３.1-8 例 3.1-2 用图
3.1.3 电感元件和电容元件的串并联等效
2t W p(t) u(t)i(t) 0.5t 1.5 W 0
0 t 1s 1s t 3s 其余
将i(t)表达式代入式(3.1-7), 求得
t 2 J
wL
(t)
1 2
Li2
(t)
(1.5 0
0.5t)2
J
0 t 1s 1s t 3s 其余
画出u(t)、p(t)和ωL(t)的波形如图3.1-4中(c)、(d)、(e)所示。由波 形图可见，电感电流i和储能ωL都是t的连续函数， 其值不会跳 变，但电感电压u和功率p是可以跳变的。在图(d)中，p(t)＞0期
wL (t)
t
t
p( )d L
i( ) di( ) d
d
L i(t) i( )di( ) 1 Li 2 (t)
《电路分析基础》习题参考答案
《电路分析基础》各章习题参考答案第1章习题参考答案1-1 (1) SOW; (2) 300 V、25V,200V、75V; (3) R=12.50, R3=1000, R4=37.5021-2 V =8.S V, V =8.S V, V =0.S V, V =-12V, V =-19V, V =21.S V U =8V, U =12.5,A mB D 'AB B CU =-27.S VDA1-3 Li=204 V, E=205 V1-4 (1) V A=lOO V ,V=99V ,V c=97V ,V0=7V ,V E=S V ,V F=l V ,U A F=99V ,U c E=92V ,U8E=94V,8U BF=98V, u cA=-3 V; (2) V c=90V, V B=92V, V A=93V, V E=-2V, V F=-6V, V G=-7V, U A F=99V, u c E=92V, U B E=94V, U BF=98V, U C A =-3 V1-5 R=806.70, 1=0.27A1-6 1=4A ,11 =llA ,l2=19A1-7 (a) U=6V, (b) U=24 V, (c) R=SO, (d) 1=23.SA1-8 (1) i6=-1A; (2) u4=10V ,u6=3 V; (3) Pl =-2W发出，P2=6W吸收，P3=16W吸收，P4=-lOW发出，PS=-7W发出，PG=-3W发出1-9 l=lA, U5=134V, R=7.801-10 S断开：UAB=-4.SV, UA0=-12V, UB0=-7.2V; S闭合：12 V, 12 V, 0 V1-12 UAB=llV / 12=0.SA / 13=4.SA / R3=2.401-13 R1 =19.88k0, R2=20 kO1-14 RPl=11.110, RP2=1000第2章习题参考答案2-1 2.40, SA2-2 (1) 4V ,2V ,1 V; (2) 40mA ,20mA ,lOmA 2-3 1.50 ,2A ,1/3A2-4 60 I 3602-5 2A, lA2-6 lA2-7 2A2-8 lOA2-9 l1=1.4A, l2=1.6A, l3=0.2A2-10 11=OA I l2=-3A I p l =OW I P2=-l8W2-11 11 =-lA, l2=-2A I E3=10V2-12 11=6A, l2=-3A I l3=3A2-13 11 =2A, l2=1A ,l3=1A ,14 =2A, l5=1A2-14 URL =30V I 11=2.SA I l2=-35A I I L =7.SA2-15 U ab=6V, 11=1.SA, 12=-lA, 13=0.SA2-16 11 =6A, l2=-3A I l3=3A2-17 1=4/SA, l2=-3/4A ,l3=2A ,14=31/20A ,l5=-11/4A12-18 1=0.SA I l2=-0.25A12-19 l=1A32-20 1=-lA52-21 (1) l=0A, U ab=O V; (2) l5=1A, U ab=llV。
电路分析基础答案周围版第三章
()()12123311891842181833200.19A A I I I I I I U U I ⎧+-=-⎪-++-=-⎪⎨=⎪⎪=-⎩电路分析基础答案周围版3-2.试用节点分析法求图示电路中的电压ab U 。
解：选节点c 为参考点，列写节点方程：a 点：111413323ab U U ⎛⎫+-=-=⎪⎝⎭b 点：11141413322a b U U ⎛⎫-++=+-=- ⎪⎝⎭整理得：25109041012a b a b U U U U -=⎧⎨-+=-⎩；解得：267a U V =；27b U V =； 3.429ab a b U U U V =-= *3-4．试用节点分析法求图示电路中的电压1U 。
解：选节点b 为参考点，列写节点方程：节点a ：3a U I = 节点c ：111117986642a c U U ⎛⎫-+++=-= ⎪⎝⎭ 补充：2c U I =-解得：487c U V =；727a U V =-；117.14a c U U U V =-=- 3-8. 试用回路分析法求图示电路中的电流1I 。
解：列写回路方程：()()()()()1231233532232102323414253I I I I I I I ++-+-=⎧⎪-+++++++=-⎨⎪=⎩ 整理得：1231233105210510653I I I I I I I --=⎧⎪-++=-⎨⎪=⎩， 解得：10.6I A =*3-11．试用回路分析法求图示电路中的电流3I 。
解：题图3-2题图3-4ΩI10V题图3-8题图3-11整理得：3232537172120I I I I +=⎧⎨+=-⎩， 解得：3 3.83I A =*3-14．试用叠加定理求图示电路中的电流X I 。
解：设电压源单独作用，电路简化成题图3-14（1）所示，列写方程：243502X X X X XI I U U I ''+++=⎧⎨'=-⎩， 解得：45XI A '= 设电流源单独作用，电路简化成题图3-14（2）所示（1欧姆电阻被等效去掉），选下节点为参考节点，列写节点方程：()511223322X XXX U U U I ⎧⎛⎫+=+⎪⎪⎝⎭⎨⎪''=-⎩， 解得：165X I A ''= 依据叠加定理有：4X XX I I I A '''=+=*3-17．N 为线性网络，当11S I A =，22S I A =时，30.6I A =； 当12S I A =，21S I A =时，30.7I A =； 当12S I A =，22S I A =时，30.9I A =；问13S I A =，2?S I A =时，3 1.6I A =？解：设3I 为响应，有：311223S S I k I k I k =++将已知条件代入以上方程有：1231231230.620.720.922k k k k k k k k k=++⎧⎪=++⎨⎪=++⎩解得：10.3k =，20.2k =，30.1k =-，故：3120.30.20.1S S I I I =+-， 将问题的条件代入有：21.60.330.20.1S I =⨯+-题图3-14（2）2Ω题图3-142Ω题图3-14 2Ω题图3-17由此可得： 24S I A =3-18.电路如图示，（1）试求单口网络N 2的等效电阻R 2；（2）求N 2与N 1相连的端口电压U 2；（3）；试用替代定理求电压U 0；解：（1）()()212//332R =++=Ω；（2）21262U V ==； （3）用6V 电压源替代N 1，见题图3-8（1）所示，023*******U V =⨯-⨯=++*3-19．试用替代定理求图示电路中的电压0U 。
电路分析基础(英文版)课后答案第三章
0 = ¡26i1 ¡ 90i2 + 124i3
[a] Solving, i1 = 5 A; therefore the 80 V source is delivering 400 W to the circuit.
[b] Solving, i3 = 2:5 A; therefore p8− = (6:25)(8) = 50 W
v1 + v1 ¡ v2 = 4:5
1
8
53
54 CHAPTER 3. Techniques of Circuit Analysis
v2 + v2 ¡ v1 + v2 ¡ 30 = 0
12 8
4
Solving, v1 = 6 V v2 = 18 V Thus, i = (v1 ¡ v2)=8 = ¡1:5 A v = v2 + 2i = 15 V
DE 3.8 Use the lower node as the reference node. Let v1 = node voltage across the 7.5 − resistor and v2 = node voltage across the 2.5 − resistor. Place the dependent voltage source inside a supernode between the node voltages v and v2. The node voltage equations are
3
Techniques of Circuit Analysis
Drill Exercises
DE 3.1 [a] 11,8 resistors, 2 independent sources, 1 dependent source
电路分析基础第三章作业答案
§3－1 叠加定理3－l 电路如题图3－l 所示。
(1)用叠加定理计算电流I 。
(2)欲使0=I，问S U 应改为何值。
题图3－1解：(1)画出独立电压源和独立电流源分别单独作用的电路如图(a)和图(b)所示。
由此求得A3 A1633 A 263V 18"'"'=+==Ω+ΩΩ==Ω+Ω=I I I I I(2)由以上计算结果得到下式V 9A 1)9(0A 191 S S "'-=⨯Ω-==+⨯Ω=+=U U I I I3－2用叠加定理求题图3－2电路中电压U 。
题图3－2解：画出独立电流源和独立电压源分别单独作用的电路如图(a)和图(b)所示。
由此求得V8V 3V 5 V3V 9)363V 53A 3)31(55 "'"'=+=+==⨯Ω+ΩΩ==Ω⨯⨯Ω+Ω+ΩΩ=U U U U U3－3用叠加定理求题图4－3电路中电流i 和电压u 。
题图3－3解：画出独立电压源和独立电流源分别单独作用的电路如图(a)和图(b)所示。
由此求得V )3cos 104( A )3cos 52( V3cos 10)2(A 3cos 53cos 1232332321554V V 8636326363 A 263632V8 "'"'"""''t u u u t i i i t i u t t i u i +=+=-=+==Ω-=-=⨯+-⨯+⨯++==⨯Ω+⨯+ΩΩ+⨯==Ω+⨯+Ω=3－4用叠加定理求题图3－4电路中的电流i 和电压u 。
题图3－4解：画出独立电压源和独立电流源分别单独作用的电路如图(a)和图(b)所示。
由此求得V 3V 6V 3 A 3A 2A 1V 6)-A 4(3A 26V 12 1 0A)4(321 KVL )b (V33A 16V 6 1 0V 62)31( KVL )a ("'"'"""""1""1"'''''1'1'=+-=+==+=+==⨯Ω==Ω=⨯Ω==-⨯Ω++⨯Ω-=⨯Ω-==Ω=⨯Ω==-+Ω+Ωu u u i i i i ui i u i u i i u i i u u i 最后得到得到代入方程电路列出图得到代入方程电路列出图3－6用叠加定理求题图3－6电路中电流i 。
电路分析第3章作业参考答案
第3章电路等效及电路定理P3-2 电路如图P3-2所示，应用叠加定理计算电流x i ，并计算Ω10电阻吸收的功率。
图P3-2 图1 图2解：1）15V 单独作用，如图1示 2）4A 单独作用，如图2示A i x 6.0401040401040101215'=+⨯+⨯+= A i x 92.14401101121101''-=⨯++-= 3）共同作用 A i i i x xx 32.1)92.1(6.0'''-=-+=+= 4）10Ω电阻的功率：W R i p x4.1710)32.1(22=⨯-==，吸收17.4WP3-5 用叠加定理求如图P3-5所示电路的电压x u 。
4Ω4Ω4Ω图P3-5 图1 图2解：1）10V 单独作用，如图1示由KVL 得：04)5(21010''''=++⨯++-x x x xi i i i ，得：A i x 38.0135'==，V i u xx 8.310''== 2）2A 单独作用，如图2示由KVL 得：0)2(4)52(210''''''''=++++⨯+x x x xi i i i ，得：A i x 46.0136''-=-=，V i u xx 6.410''''-== 3）共同作用 V u u u x x 2.1)6.4(8.3'''-=-+=+=P3-9 求图P3-9所示电路的输入电阻in R 。
（分别用电源法和伏安法）图P3-9 图1 图2解：1）电源法：设端口处电压和电流如图1所示：由25Ω电阻VCR得：)5.1(25IIiu-+⨯= 1）控制量：50uI= 2）联立两个方程：iu3100=，因此输入电阻：Ω===3.333100iuRin2）伏安法：端口处电压和电流如图2所示，设控制量AI1=，则：VIu5050==，AIIui5.15.125=-+=，因此输入电阻：Ω===3.335.150iuRinP3-11电路如图P3-11所示，利用电源变换求i。
电路分析基础第三章(李瀚荪)ppt课件
US US US 5V 2.5V 7.5V
编辑版pppt
9
例2 求电压Us 。
I1 6
+ 10 I1 –
+ 10V
–
+
4
Us 4A
–
解: (1) 10V电压源单独作用：
I1' 6
+ 10 I1'–
+
10V –
+
+
4 U1' Us'
–
–
(2) 4A电流源单独作用：
I1'' 6
+10 I1''–
编辑版pppt
7
例1：电路如图，已知 E =10V、IS=1A ，R1=10 ,
R2= R3= 5 ，试用叠加原理求流过 R2的电流 I2和理
想电流源 IS 两端的电压 US。
R2
R2
R2
+
I2
++
I2'
+
E –
R1
R3 IS
–US –
R1
R3
US'
–
I2
R1
R3
IS
+ U– S
(a)
解：由图( b)
+ RL UL
–
iL
ห้องสมุดไป่ตู้
R2
us
R2
R3
RL
R1
R2 (R3 RL ) R2 R3 RL
R2us
R2 R3
R
2
R
＋
L
R1
R
2
R1
R
＋
3
电路分析第三章答案
uS1 I1R1 I 2 R2 uS 2 uS 2 I 4 R4 I 3 R3 I 2 R2 I 3 R3 I 5 R5 ri3
附加方程：
I 3 iS
3-4 电路如图，列写支路电流方程 设电流I1、I2、I3、I4、I5、I6、U5 uS2 R + 列写节点①②③的KCL方程 I2 2 3 I1 I 2 I 5 I 5 I 6 I 4 ① I5 R5 ② iS5 + uS4
p1 4i 2W 8V电压源的功率： p2 8I1 28W
4V电压源的功率：
受控源的功率： p2 U n3 2i1 4W
3-16 用节点分析法，求图 示电路中的电压U1和电流I 解：（1）给节点编号， 以节点④为参考节点，列 写节点方程。
U n1 0.5U1 U n1 U n 2 (1 2) 0.5I 2U n1 U n3 (1 2) 0.5I 2
R3 R 3
3-13 列写图示电路的节点电压方程 解：给节点编号，以节点 4A ③为参考节点，列写节点 ① 方程。 + 1Ω
10V 2A
② + 3V 1Ω
+ 5V ③
2Ω
U n1 (1 0.5) U n 2
Un2 5
10 24 2
3-14 列写图示电路的节点电压方程 解：给节点编号，以节点 4Ω ③为参考节点，列写节点 ① 2Ω ② 方程。 + 2A +
I6
I 2 I3 I6
列写回路1、2、3的 KVL方程
I1 + + U5 − R1 U1 R42 − I4 1 + + uS1 βU1
精品文档-电路分析基础(第四版)-第3章习题讨论课
零状态响应：电路的起始状态为零，仅由t≥0所加的输入信号
作用在电路中所产生的响应，称为零状态响应。
西
安
对全响应作自由响应与强迫响应分解是着眼于响应函数形式
电 子
与输入函数形式之间的依从关系，是“自由”的或是“强迫”的？
科
技 大
对全响应作暂态响应与稳态响应分解是从响应随时间的变化
学 规律看作分解的，响应是随时间增长而衰减呢？还是为稳定有界函
第3章习题讨论课
Ⅰ无源电路元件R、L、C的VCR及性能比较
项目Leabharlann 西 名称安电
子
科 技
R
大
学
ZYR
制L
作
C
时域模型
VCR
耗能
储能
记忆性
u i
u Ri
t Ri2d 0
0
无
u
u L di
电流记忆
i
dt
i 1
t
u( )d
L
0
wL
(t)
1 2
Li2
(t)
电压
u i
i C du dt
u 1
t
i( )d
西 的内因所决定，所以称它为固有响应也言之有理。
安
电
强迫响应：这部分响应是在输入信号强迫下电路所作出的反响，
子 科
它与输入信号有相同的函数形式，所以赋于它强迫响应之名。
技
大
暂态响应：顾名思义，暂态响应就是暂时存在之意。它是在一
学
定条件約束下的自由响应。当自由响应的指数项均为随时间增长而
ZYR
制 呈现衰减；当强迫响应在t→∞时仍为稳定有界的函数。将这种情况 作 时的自由响应称为暂态响应。
《电路分析基础》课件第3章
对于只含独立源和电阻的电路，建立像式(3.2-4)这样的 一组节点方程是很容易的。观察式(3.2-4)与对应的电路图 3.2-1，可概括得出具有三个独立节点电路的节点方程的一 般形式：
G11u1+G12u2+G13u3=is11 G21u1+G22u2+G23u3=is22 G31u1+G32u2+G33u3=is33
节点1： (G1+G2)u1－G2u2=is2 节点2：u2=us1 节点3：－G3u2+(G3+G4)u3=－is2
(2) 若原电路的参考节点已给定，且不是理想电压源的 端节点，这种情况下的处理方法为：设流过理想电压源支路
的电流为is1(这是因为节点方程是根据KCL列写的)，在列写 节点方程时，理想电压源支路可当作理想电流源is1对待，这 样还需要增加一个补充方程，即理想电压源电压与节点电压
节点a： 节点b：
i1－i2－i3=0 －i1+i2+i3=0
(3.1-1) (3.1-2)
图3.1-1 支路电流法示意图
(3) 根据KVL，建立回路电压方程。 该电路有三个回路，在列回路电压方程前，先将回路的
绕行方向标示于图中。
回路Ⅰ： 回路Ⅱ： 回路Ⅲ：
R1i1+R3i3=us1 R2i2－R3i3=－us2 R1i1+R2i2=us1－us2
下面以图3.3-1所示的电路为例介绍回路电流。
图3.3-1 回路分析法用图
3.3.2 回路方程
本节以图3.3-1所示的电路为例来阐明回路方程的导出。
首先选定独立回路，并标明各回路电流的参考方向，如图
3.3-1所示。然后根据KVL对三个独立回路列写KVL方程(回
电路分析基础第3章习题答案
3-16 电路如图题3-16所示，其中g=1/2S。（1）试用叠加方法求 电压u；（2）求电压源、电流源和受控源对电路提供的功率。
－6V＋
5A
＋
5A
＋
2 u 4
－
gu
2 u1 4
－
gu1
（1） （a）5A电流源单独作用时
11 ( 2 4)u1 5 gu1
uab2
4 //
4 // 6
6 4 //
6
uS
1 2
uS
（3）根据叠加定理
uab
uab1 uab2
4
uS 2
0
则可得 uS 8 V
3-8 电路如图题3-8所示，试填写下表：
根据线性电路的叠加定理的特点，可设 i k1uS1 k2uS2
由表中的第一行数据，可得
0.8 mA
（3）6mA电流源单独作用 i3
(2 5) 6103 253
4.2 mA
（4）根据叠加定理 i i1 i2 i3 0.4 0.8 4.2 3 mA
则3k电阻的功率为 P Ri2 3103 (3103 )2 27mW
3
3
＋4V－ 1
＋
＋ 2 u
2A μu －
－
i
＋
2 u －
1 ＋ 2A μu
i2 －
（2）2A电流源单独作用
3i2 u 2(i2 2) 0
u 2(i2 2)
5i2 16 得 i2 3.2 A
（3）根据叠加定理 i i1 i2 0.8 3.2 4 A
李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第3章 叠加方法与网络函数【圣才出品】
时，uX 是多少？（2）若所示网
络 N 含有一个电源，当
时，uX＝－40V；所有（1）年的数据仍有效。求：当
Байду номын сангаас
时，uX 是多少？
图 3-14 解： （1）设 iS1＝1 A 能产生 uX 为 a，而 iS2＝1A 能产生 uX 为 b，则可列出方程
解得
则
（2）设当 N 内含电源
能产生 uX 为 c，则可列出方程
3-5 电路如图 3-6 所示，试求转移电阻
已知 g＝2S。
图 3-6 解：为找到 U0 和 is 的关系，只要列出节点方程
整理得
所以
§3-2 叠加原理 3-6 电路如图 3-7 所示，用叠加原理求 iX。
图 3-7
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所以 （2）应用线性电路的比例性
3-3 （1）求图 3-4（a）所示网络的转移电压比
，设所有电阻均为 1Ω。
（2）某同学认为图 3-4（a）所示网络可看成是网络级联而成，若以
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分别表示
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台
第 k 节网络的输入和输出，则
解得
网络函数 H 反映出 i 与 is 的比例性。当
时
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当
时
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3-2 电路如图 3-3 所示，（1）若
u2。
10V，求 u2。
，求 i1 及 us；（2）若 10V,求
图 3-3 解： （1）应从输出端向输人端计算，标出节点编号，应用分压、分流关系可得
《电路分析基础(史健芳)》第三章习题详细解答
P15A 70 15 1050W
图 3-10b
U 20V
计算题 10（ b）解用图
P1 10 10 100W P2 10 20 200W P3 20 60 1200W P10V PU P15A P1 P2 P3
4
（ b）解： 16I 6 10 U 3U 15
25 U 10I 3U 15
得到： U 30V ， I 4A P3U 12 90 1080W P6A 6 80 480W P1 10 10 100W P2 8 4 32W P3 12 4 48W P10 6 60 360W P15 2 30 60W P3 U P6A P1 P2 P3 P10 P15
制量的补充方程 D．若采用回路电流法， 对列写的方程进行化简， 在最终的表达式中互阻始终是相等的，
即： Rij =R ji
3.2 填空题
1. 对于具有 n 个结点 b 条支路的电路，可列出
n-1
个独立的 KCL 方程，可
列出 b-n+1
个独立的 KVL方程。
2. 具有两个引出端钮的电路称为
二端（单口） 网络，其内部包含电源的称为
5．对于回路电流法中的电流源，下列叙述中， （ D ）是错误的。 A ．对于有伴电流源，可利用电源等效变换转化为电压源后，再列写回路电流方程
B．对于无伴电流源，可选择合适的回路，使只有一个回路电流流过该无伴电流源，则 该回路电流为已知，可少列一个方程
C．对于无伴电流源，可添加该无伴电流源两端电压这一新的未知量，只需多列一个无 伴电流源电流与回路电流之间关系的辅助方程即可
11. 电路如图 x3.11 所示，设法分别只用一个方程求得
解： (6 2) U A 2 6 20 6
《电路分析基础》_第3章-3分解
●
i’ - + ●
+
12V 3Ω 1Ω
ri’
+ u’ +
-
●
（a）
解: 用叠加的方法分别求解两电 源的电流、电压。 对于图（b）可得网孔方程
（3+1）i'' + 3i''2 = -2i'' i''2 = 6A
解得 i''= -3A
i- +
●
12V 3Ω
1Ω
+ u +
6A
ri
-
●
所以 u''=(3Ω)●(-3A+6A)=9V
电流源单独作用：
uS -
iS
u
''
is (R
//
R )
V
●
●+ i2 R2 u2
-
故电流源功率为：
两种算法结果是一致的。
P'is = －iS u2''= －9×36 =－324W 注意：叠加原理计算电源提
两电源提供的总功率为：
供的功率仅适用于无受控源 的电路，且必须将电源分为
P's = P'uS+ P'is =－324－72 =－396W电压源和电流源两组作用。
由以上两个例子可以看出，电阻的功率计算不能用叠加原 理求得，而不含受控源的电路电源对电路提供的总功率可以用 各独立源单独作用提供的功率的代数和求得。
这是因为电阻的功率计算与电路变量的平方有关，与电 路变量之间不是线性关系，故一般来说其功率不服从叠加原 理，只有在一些特殊情况下才是例外。
电路分析基础（第二版）习题答案详第3章
第3章电路分析中的常用定理习题答案3-1 电路如图3-22所示。
（1）用叠加定理求各支路电流；（2）求两个电源的功率。
图3-22 习题3-1图解：（1）将图3-22电路，拆分成独立源工作的简单电路，如下面两图所示：（a）（b）图3-22 习题3-1图A m 604020A m 15105A 0m 550001-333222111=+=''+'==+=''+'=-=+-=''+'=I I I I I I I I I （2）电压源的功率为 W .251)V 52A 0m 5(-S 1s =⨯--==U I P U取电流源电压为U ，极性上正下负，则：U = 2000I 2 = 2kΩ×15mA = 30V 电流源的功率为 W .753-V 30A 25m 1--S s =⨯==U I P I3-2 用叠加定理求如图3-23所示电路中的电压U 。
图3-23 习题3-2图3-3 试用叠加定理计算图3-24所示电路中U S2=2V 时，电压U 4的大小。
若U S1的大小不变，要使U 4=0，则U S2应等于多少？图3-24 习题3-3图解：将图3-24电路，拆分成独立源工作的简单电路，如下面两图所示：（a ） （b ）图3-24 习题3-3图V 4.0)1(6.0444-=-+=''+'=U U U （2）要使U 4 = 0，则要求上面的.6V 04-=''U ，带入上面步骤逆推可得：U S2=1.2V3-4 如图3-25所示无源网络N 外接U S =2V ，I S =2A 时，响应I =10A 。
当U S =2V ，I S = 0A 时，响应I =5A 。
现若U S = 4V ，I S = 2A 时，则响应I 为多少?图3-25 习题3-4图解：当U S = 4V ，I S = 2A 时，刚好是由U S =2V ，I S =2A 和U S =2V ，I S = 0A 这两种情况叠加得到，因此，由叠加定理可得：I = 10+5 = 15A3-5 用叠加定理求解图3-26所示电路的电压U 。
电路分析第3章作业参考答案
第3章电路等效及电路定理P3-2 电路如图P3-2所示，应用叠加定理计算电流x i ，并计算Ω10电阻吸收的功率。
图P3-2 图1 图2解：1）15V 单独作用，如图1示 2）4A 单独作用，如图2示A i x 6.0401040401040101215'=+⨯+⨯+= A i x 92.14401101121101''-=⨯++-= 3）共同作用 A i i i x xx 32.1)92.1(6.0'''-=-+=+= 4）10Ω电阻的功率：W R i p x4.1710)32.1(22=⨯-==P3-5 用叠加定理求如图P3-5所示电路的电压x u 。
4Ω4Ω4Ω图P3-5 图1 图2解：1）10V 单独作用，如图1示由KVL 得：04)5(21010''''=++⨯++-x x x xi i i i ，得：A i x 38.0135'==，V i u xx 8.310''== 2）2A 单独作用，如图2示由KVL 得：0)2(4)52(210''''''''=++++⨯+x x x xi i i i ，得：A i x 46.0136''-=-=，V i u xx 6.410''''-== 3）共同作用 V u u u x x 2.1)6.4(8.3'''-=-+=+=P3-9 求图P3-9所示电路的输入电阻in R 。
（分别用电源法和伏安法）图P3-9 图1 图2解：1）电源法：设端口处电压和电流如图1所示：由25Ω电阻VCR得：)5.1(25IIiu-+⨯= 1）控制量：50uI= 2）联立两个方程：iu3100=，因此输入电阻：Ω===3.333100iuRin2）伏安法：端口处电压和电流如图2所示，设控制量AI1=，则：VIu5050==，AIIui5.15.125=-+=，因此输入电阻：Ω===3.335.150iuRinP3-11电路如图P3-11所示，利用电源变换求i。
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第3章单相正弦交流电路的基本知识前面两章所接触到的电量，都是大小和方向不随时间变化的稳恒直流电。
本章介绍的单相正弦交流电，其电量的大小和方向均随时间按正弦规律周期性变化，是交流电中的一种。
这里随不随时间变化是交流电与直流电之间的本质区别。
在日常生产和生活中，广泛使用的都是本章所介绍的正弦交流电，这是因为正弦交流电在传输、变换和控制上有着直流电不可替代的优点，单相正弦交流电路的基本知识则是分析和计算正弦交流电路的基础，深刻理解和掌握本章内容，十分有利于后面相量分析法的掌握。
本章的学习重点：●正弦交流电路的基本概念；●正弦量有效值的概念和定义，有效值与最大值之间的数量关系；●三大基本电路元件在正弦交流电路中的伏安关系及功率和能量问题。
3．1 正弦交流电路的基本概念1、学习指导（1）正弦量的三要素正弦量随时间变化、对应每一时刻的数值称为瞬时值，正弦量的瞬时值表示形式一般为解析式或波形图。
正弦量的最大值反映了正弦量振荡的正向最高点，也称为振幅。
正弦量的最大值和瞬时值都不能正确反映它的作功能力，因此引入有效值的概念：与一个交流电热效应相同的直流电的数值定义为这个交流电的有效值。
正弦交流电的有效值与它的最大值之间具有确定的数量关系，即I。
I2m周期是指正弦量变化一个循环所需要的时间；频率指正弦量一秒钟内所变化的周数；角频率则指正弦量一秒钟经历的弧度数，周期、频率和角频率从不同的角度反映了同一个问题：正弦量随时间变化的快慢程度。
相位是正弦量随时间变化的电角度，是时间的函数；初相则是对应t=0时刻的相位，初相确定了正弦计时始的位置。
正弦量的最大值（或有效值）称为它的第一要素，第一要素反映了正弦量的作功能力；角频率（或频率、周期）为正弦量的第二要素，第二要素指出了正弦量随时间变化的快慢程度；初相是正弦量的第三要素，瞎经确定了正弦量计时始的位置。
一个正弦量，只要明确了它的三要素，则这个正弦量就是唯一地、确定的。
因此，表达一个正弦量时，也只须表达出其三要素即可。
解析式和波形图都能很好地表达正弦量的三要素，因此它们是正弦量的表示方法。
（2）相位差相位差指的是两个同频率正弦量之间的相位之差，由于同频率正弦量之间的相位之差实际上就等于它们的初相之差，因此相位差就是两个同频率正弦量的初相之差。
注意：不同频率的正弦量之间是没有相位差的概念而言的。
相位差的概念中牵扯到超前、滞后、同相、反相、正交等术语，要求能够正确理解，要注意超前、滞后的概念中相位差不得超过±180°；同相即两个同频率的正弦量初相相同；反相表示两个同频率正弦量相位相差180°，注意180°在解析式中相当于等号后面的负号；正交表示两个同频率正弦量之间的相位差是90°。
2、学习检验结果解析（1）何谓正弦量的三要素？三要素各反映了正弦量的哪些方面？解析：最大值（或有效值）反映了正弦量的作功能力；角频率（或周期、频率）反映了正弦量随时间变化的快慢程度；初相确定了正弦量计时始的位置，它们是正弦量的三要素。
（2）一个正弦电流的最大值为100mA ，频率为2000Hz ，这个电流达到零值后经过多长时间可达50mA ？解析：由题目给出的条件可知，此正弦电流的周期等于 s 50020001μ==T由零值到达50 mA 需经历的时间为 63050100arcsinπϕ=︒==一个周期T 是2π，所以st T μπ7.41500121126≈⨯==，因此（3）两个正弦交流电压u 1＝U 1m sin(ωt ＋60°)V ，u 2＝U 2m sin(2ωt ＋45°)V 。
比较哪个超前哪个滞后？解析：这两个正弦量由于不属于同频率的正弦量，因此它们之间无法比较相位差。
（4）有一电容器，耐压值为220V ，问能否用在有效值为180V 的正弦交流电源上？ 解析：这个电容器若接在有效值为180V 的电源上，则该电源的最大值为180×1.414≈255V ，这个值大于电容器的耐压值220V ，因此不能把它用在有效值为180V 的正弦交流电源上。
（5）一个工频电压的初相为30Ο，在2T t=时的值为(-268)V ，试求它的有效值。
解析：可写出该正弦量的解析式为：V )30314sin(m ︒+=t U u 把2T t=和瞬时值-268代入上式可得：)3001.0314sin(268m ︒+⨯=-U 后解得此电压的有效值为：U ≈379V3．2 单一参数的正弦交流电路1、学习指导 （1）电阻元件从电压、电流瞬时值关系来看，电阻元件上有Ru i =，具有欧姆定律的即时对应关系，因此，电阻元件称为即时电路元件；从能量关系上看，电阻元件上的电压、电流在相位上具有同相关系，同相关系的电压、电流在元件上产生有功功率（平均功率）P 。
由于电阻元件的瞬时功率在一个周期内的平均值总是大于或等于零，说明电阻元件只向电路吸取能量，从能量的观点可得出电阻元件是耗能元件。
（2）电感元件和电容元件电感元件上电压、电流的瞬时值关系式为：dtdi L u =L ；电容元件上的电压、电流瞬时值关系式为dtdu Ci C C =，显然均为微分（或积分）形式的动态关系。
因此，从电压、电流瞬时值关系式来看，电感元件和电容元件属于动态元件。
无论是电感元件还是电容元件，它们的瞬时功率在一个周期内的平均值为零，说明这两种理想电路元件是不耗能的，但它们始终与电源之间进行着能量交换，我们把这种只交换不消耗的能量称为无功功率。
由于电感元件和电容元件只向电源吸取无功功率，即它们只进行能量的吞吐而不耗能，我们把它们称作储能元件。
注意：储能元件上的电压、电流关系为正交关系，换句话说，正交的电压和电流构成无功功率。
另外，电感元件的磁场能量和电容元件的电场能量之间在同一电路中可以相互补偿，所谓补偿，就量当电容充电时，电感恰好释放磁场能，电容放电时，电感恰好吸收磁场能，因此两个元件之间的能量可以直接交换而不从电源吸取，即电感和电容元件具有对偶关系。
（3）学习R 、L 、C 三大电路元件的基本特性时，还要特别注意理解它们对正弦交流电流呈现的阻力的不同之处，其中电阻与频率无关，电阻元件在阻碍电流的同时伴随着消耗，感抗与频率与正比，容抗和频率成反比，这两个电抗在阻碍电流的过程中没有消耗，这些问题应深刻理解。
2、学习检验结果解析（1）电阻元件在交流电路中电压与电流的相位差为多少？判断下列表达式的正误。
①RU i= ②RU I =③RUim=④Ru i =解析：电阻元件在交流电路中电压与电流的相位差为零。
（2）、（4）式正确。
2．纯电感元件在交流电路中电压与电流的相位差为多少？感抗与频率有何关系？判断下列表达式的正误。
①LXu i =②L U I ω= ③Lui ω= ④LU I ωm =解析：纯电感元件在交流电路中电压超前电流90°；感抗X L =2πfL ；只有（2）式正确。
3．纯电容元件在交流电路中电压与电流的相位差为多少？容抗与频率有何关系？判断下列表达式的正误。
①CXu i =②CUI ω=③Cui ω=④C U I ωm =解析：纯电容元件在交流电路中电压滞后电流90°；容抗fCX π21c =；无一式正确。
第3章 章后习题解析3.1 按照图示所选定的参考方向，电流i 的表达式为)32314sin(20π+=t i A ，如果把参考方向选成相反的方向，则i 的表达式应如何改写？讨论把正弦量的参考方向改成相反方向时，对相位差有什么影响？解：若把电流的参考方向选成相反的方向时，解析式中的初相可加（或减）180°，即原式可改写为)3314sin(20)32314sin(20πππ-=-+=t t i A 。
当正弦量的参考方向改成相反方向时，原来的同相关系将变为反相关系；原来的反相关系变为同相关系；原来超前的关系将变为滞后；原来滞后的关系变为超前。
3.2 已知314sin 2220A t u =V ，)120314sin(2220B-=t u V 。
（1）试指出各正弦量的振幅值、有效值、初相、角频率、频率、周期及两者之间的相位差各为多少？图3.11 题3.1图习题3.2电压波形图314t（2）画出u A 、u B 的波形。
解：①u A 的振幅值是311V ，有效值是220V ，初相是0，角频率等于314rad/s ，频率是50Hz ，周期等于0.02s ；u B 的幅值也是311V ，有效值是220V ，初相是－120°，角频率等于314rad/s ，频率是50Hz ，周期等于0.02s 。
u A 超前u B 120°电角。
u A 、u B 的波形如图所示。
3.3 按照图示电压u 和电流i 的波形，问u 和i 的初相各为多少？相位差为多少？若将计时起点向右移π/ 3，则u 和i 的初相有何改变？相位差有何改变？u 和i 哪一个超前？解：由波形图可知，u 的初相是－60°，i 的初相是30°；u 滞后I 的电角度为90°。
若将计时起点向右移π/ 3（即60°），则u 的初相变为零，i 的初相变为90°，二者之间的相位差不变。
3.4 额定电压为220伏的灯泡通常接在220伏交流电源上，若把它接在220伏的直流电源上行吗？答：灯泡可以看作是纯电阻负载，纯电阻负载在工频交流电下和直流情况下的电阻值变化很小，而额定电压值通常是指加在灯泡两端的长期、安全工作条件下的最高限值的有效值，有效值又与数值相同的直流电热效应相等，因此，把灯泡接在220V 直流电源上是可以的。
3.5 在电压为220伏、频率为50赫的交流电路中，接入一组白炽灯，其等效电阻是11欧，要求：（1）绘出电路图；（2）求出电灯组取用的电流有效值；（3）求出电灯组取用的功率。
解：（1）绘出电路图如右图所示； （2）电灯组取用的电流有效值为 2011220===R U I A（3）电灯组取用的功率为 440020220=⨯==UI P W3.6 已知通过线圈的电流t i 314sin 210=A ，线圈的电感L =70mH （电阻可以忽略不计）。
设电流i 、外施电压u 为关联参考方向，试计算在t=T/6，T/4，T/2瞬间电流、电压的数值。
解：线圈的感抗为 X L =314×0.07≈22Ω t=T/6时：24.1260sin 14.14)602.0314sin(210≈︒⨯=⨯=i AU m =I m X L =14.14×22≈311V5.155150s i n311=︒=u V 图3.12 题3.3波形图t~习题3.5电路示意图t=T/4时：14.1490sin 14.14)402.0314sin(210≈︒⨯=⨯=i A0180s i n 311=︒=u Vt=T/2时：0180sin 14.14)202.0314sin(210=︒⨯=⨯=i A311270sin 311-=︒=u V3.7 把L =51mH 的线圈（其电阻极小，可忽略不计），接在电压为220V 、频率为50Hz 的交流电路中，要求：（1）绘出电路图；（2）求出电流I 的有效值；（3）求出X L 。