电工学 少学时 唐介主编 课后习题答案

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幻灯片48
【解】 本题目的是为了熟悉正弦交流电的三要素。
（2）波形图如图3.5ห้องสมุดไป่ตู้所示。
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幻灯片49
（3） 幅值 角频率 相位差
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幻灯片50
3.2.1 已知某正弦电流当其相位角为 时，其值为 5 A，
则该电流的有效值是多少？若此电流的周期为 10 ms，且在
或外回路：5I1＋10－40 = 0，有 I1= 6 A
再用 KCL 求得 I2= I1－I3= 1 A，
左恒压源的功率 P1＝240 W，由于其电压和电流的实际方向符合电源关联参考方向，故起电源作用；
右恒压源的功率P2＝10 W，由于其电压和电流的实际方向符合负载关联参考方向，故起负载作用。
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t 在 0～0.1 s 时，电路为图 (a) 所示，且 uC(0) = 0。电路的时间常数
t=0.1s时，S2合上，则
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幻灯片36
t = 0.1 s 换路后电路可化简为图 (b) 所示
电路的时间常数
则
则
此为全响应
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幻灯片37
2.4.1 图所示电路原已稳定。在 t = 0 时将开关 S 从 a 端换接到 b 端。试求换路后的响应 iL 和 uL。
[解]
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幻灯片19
1.9.3 用戴维宁定理求图示电路中的电流I2 。
[解]
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幻灯片20
1.9.4 用诺顿定理求图示电路中的电流 I3 。
[解]
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幻灯片21
1.10.1 某非线性电阻的伏安特性如图示,已知该电阻两端的电压为3 V,求通过该电阻的电流及静态电阻和动态电阻。
当 IS2< 2 A 时， IS2 起负载作用，取用电功率。
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幻灯片10
1.7.1 用支路电流法求图中各支路电流，并说明 US1 和 US2 是起电源作用还是起负载作用。图中US1＝12 V ，US2＝15 V ，R1＝3， R2＝1.5, R3＝9。
[解] 各支路和结点标于图中。
[解] US 的数值加倍则流通过 R 的电流亦应加倍，
即为 10 A。
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幻灯片17
1.9.1 用戴维宁定理求图示电路中通过理想电压源的电流。图中 US＝10 V， IS1＝3 A， IS2＝5 A，R1＝2，R2＝3，R3＝4。
[解]
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幻灯片18
1.9.2 用戴维宁定理求图示电路中理想电流源两端的电压。
然后，根据，由换路后 (S 闭合时) 的电路求得
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幻灯片23
(2) 求稳态值
由于电路稳定后，C 相当于开路。因此，首先求得
然后，进一步求得
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幻灯片24
2.2.2 在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，试确定 S 闭合后电压 uL 和电流 iL、i1、i2 的初始值和稳态值。
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幻灯片15
1.8.4 图示电路中，R2 ＝ R3。当 IS＝0 时，I1＝2 A, I2＝I3＝4 A。求 IS＝10 A 时的 I1、I2 和 I3 。
[解] 恒流源 IS＝10 A 单独作用时，
则三个电源共同作用时：
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幻灯片16
1.8.5 图示的虚线方框内是一个由线性电阻组成的任意的无源电路，现已知 US＝6 V 时，通过 R 的电流为 5 A。若将 US 增加到 12 V，问通过 R 的电流是多少 ?
uC、i1、i2 的变化曲线见图
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幻灯片34
2.3.4 图所示电路中电容原先未充电。在 t = 0 时将开关 S1 闭合， t = 0.1s 时将开关 S2 闭合，试求 S2 闭合后的响应 uR1，并说明是什么响应。
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幻灯片35
【解】 此题目与上题相同，只是该电路两次换路，第二次换路 (S2 闭合) 时 uC 的初始值应等于第一次换路 (S1 闭合) 后 uC 在 t = 0.1s 时数值。
【解】
则
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幻灯片46
2.5.3 图所示电路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开关 S 断开，试用三要素法求换路后的 uC 和 iC。
【解】
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幻灯片47
2.5.4 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求开关 S 断开后的 iL 和 uL。
【解】
则
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[解]
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幻灯片13
1.8.2 用叠加原理求图示电路中的电流 I 。
[解]
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幻灯片14
1.8.3 在图示电路中，当 US＝16 V 时 ，Uab＝8 V，试用叠加原理求 US＝0 时的 Uab 。
[解] 恒压源US＝16 V 单独作用时，
则 US＝0 时Uab 的值可记做 U’’ab 应为三个电源共同作用的结果减去恒压源单独作用的结果：
然后，进一步求得
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幻灯片26
2.2.3 在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，C 中无储能，试确定 S 闭合后电压 uC、 uL和电流 i1 、 iC 、iL 的初始值和稳态值。
【解】初始值：
稳态值：
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幻灯片27
2.3.1 在图所示电路原已稳定，在 t = 0 时，将开关 S 闭合，试求 S 闭合后的 uC 和 iC。
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幻灯片38
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幻灯片39
2.4.2 图所示电路原已处于稳态。试求 S 闭合后的 i2 、iL 和 uL，并画出其变化曲线。
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幻灯片40
【解】 此题目与 2.3.2 相同，只是将 C 改为 L。
换路前电感无储能，iL(0) = 0，响应为零状态响应。
将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有源二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：
电路的时间常数
则
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幻灯片41
iL、uＬ、i2 的波形见图
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幻灯片42
2.4.3 图所示电路原已处于稳态。在 t = 0 时将开关 S 从 a 端改合到 b 端。试求换路后的 iL 和 uL，并说明是什么响应。
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幻灯片43
此响应应属全响应。
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幻灯片44
2.5.1 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求开关 S 闭合后的 uL 和 uR。
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幻灯片45
2.5.2 图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求 S 闭合后的 uC。
[解] 设所求电压和电流的参考方向如图。
S 断开时， U＝14 V
S 闭合时， I ＝3.5 A
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幻灯片6
[解] 设 2电阻上电流为 I3， 如图。
该电阻与 10 V恒压源并联，故其上电压为10 V，所以
I3 = (10／2) A = 5 A 。
右回路： 5I1＋2I3－40 = 0，则 I1= 6 A
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幻灯片9
1.6.6 图示电路已知 US＝4 V ，IS1＝1 A ， R1＝2， R2＝5, R3＝2， R4＝4。试根据题 1.5.1
总结出的规律将电路简化后求出 I4；根据题 1.6.5 总结出的规律，分析
IS2 输出和取用电功率的条件。
[解]
I4＝1 A
当 IS2> 2 A 时， IS2 起电源作用，输出电功率。
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幻灯片28
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幻灯片29
2.3.2 在图所示电路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开关 S 闭合，试求响应 uC 和 iC，并说明是什么响应？
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幻灯片30
【解】 本题目是为了练习利用戴维宁定律将电路简化后求响应。
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幻灯片7
[解]
设 2电阻上电流为 I，5电阻两端电压为U3 如图。
左恒流源的功率 P1＝40 W，起电源作用；
右恒流源的功率 P2＝3 W，起负载作用。
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幻灯片8
1.6.5 试分析图示两电路中：(1) 图(a)中的理想电压源在R 为何值时既不取用也不输出电功率？在 R 为何范围时输出电功率？在 R 为何范围时取用电功率？而理想电流源处于何种状态？ (2) 图(b)中的理想电流源在R为何值时既不取用也不输出电功率？在R为何范围时输出电功率？在 R 为何范围时取用电功率？而理想电压源处于何种状态？
由于换路前电容无储能，故 uC(0) = 0 ，响应为零状态响应。
将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源二端网路，利用戴维宁定理,将原电路变为图所示电路，由戴维宁定理求得
电路的时间常数
则
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幻灯片31
2.3.3 图所示电路原已稳定，求开关 S 闭合后的响应 uC 和 i1、 i2 ，并画出其变化曲线。
1.6.1 图示电路中，已知 US＝6 V，IS＝2 A ，R1＝2，R2＝1。求开关 S 断开时开关两端的电压 U 和开关 S 闭合时通过开关的电流 I（不必用支路电流法）。
[解] 设通过 R2 的电流为 I2 。
S 断开时，I2 = IS = 2 A
选取由 US、R2 和 S 组成的回路，利用KVL 求得
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幻灯片32
【解】 本题目与上题相同，只是响应为零状态响应。换路前电容未储能， uC(0) = 0 。
将换路后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源二端网路化简为等效电压源，则换路后电路可化简为如图所示 。
其中
则
所以
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幻灯片33
[解] (a)当 R＝1时理想电压源既不取用也不输出电功率;R <1时，理想电压源输出电功率; R >1时,理想电压源取用电功率。而理想电流源始终起电源作用。
(b)当 R＝1时理想电流源既不取用也不输出电功率;R >1时,理想电流源输出电功率; R <1时,理想电流源取用电功率。而理想电压源始终起电源作用。
联立方程，解得：
I1＝－0.2 A I2＝1.6 A I3＝1.4 A
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幻灯片11
1.7.2 用支路电流法求图中各支路电流。
[解] 各支路和结点标于图中。
联立方程，解得：
I1＝2.5 A I2＝0.5 A I3＝2 A I4＝－1 A
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幻灯片12
1.8.1 用叠加原理求图示电路中的电流I1和 I2 。
【解】 (1)求初始值
由于 S 闭合前，电路已稳定，
L 相当于短路，R2 两端的电压等于 US， R2 中的电流即 iL。因此，根据换路定律，由换路前( S 断开时)的电路，首先求得
然后，根据，由换路后 (S 闭合时) 的电路求得
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幻灯片25
或者
(2) 求稳态值
由于电路稳定后，L 相当于短路，因此首先求得
[解]
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幻灯片22
2.2.1 在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，试确定 S 闭合后电压 uC 和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态值。
【解】 (1) 求初始值
由于 S 闭合前，电路已稳定，C 相当于开路，i1 = IS = 1.5 A。因此，根据换路定律，由换路前( S 断开时)的电路，首先求得
练习题解答
[解] S 闭合时，
S 断开时
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幻灯片2
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幻灯片3
1.5.1 试根据理想电压源和理想电流源的特点分析图示的两电路：当 R 变化时，对其余电路（虚线方框内的电路）的电压和电流有无影响？R 变化时所造成的影响是什么？
（a）
（b）
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幻灯片4
t＝0 时正处于正值过渡到负值时的零值，写出电流的瞬时
值表达式 i 和相量 。
【解】 本题目的仍是为了熟悉正弦交流电的三要素。
U = US－ R2 I2 ＝ 4 V
S 闭合时， R2 右端电位与 US 下端电位相同，
R2 两端电压等于 US ，故 I2 = US／R2 = 6 A
选取右上结点，利用 KCL 求得 I = I2－ IS ＝ 4 A
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幻灯片5
1.6.2 图示电路中，已知 US＝6 V ，IS＝2 A， R1＝R2＝4。求开关S断开时开关两端的电压U和开关S闭合时通过开关的电流 I（在图中注明所选的参考方向）。