电工学少学时 唐介主编 课后习题答案Word格式.docx
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幻灯片4
1.6.1图示电路中，已知US＝6V，IS＝2A，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）。
R1
R2
U
I
I2
[解]设通过R2的电流为I2。
S断开时，I2=IS=2A
选取由US、R2和S组成的回路，利用KVL求得
U=US－R2I2＝4V
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=6A
选取右上结点，利用KCL求得I=I2－IS＝4A
幻灯片5
1.6.2图示电路中，已知US＝6V，IS＝2A，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）。
[解]设所求电压和电流的参考方向如图。
S断开时，U＝14V
S闭合时，I＝3.5A
幻灯片6
10V
1.6.3求图示电路中通过恒压源的电流I1、I2及其功率，并说明是起电源作用还是起负载作用。
I1
5W
2W
40V
I3
[解]设2电阻上电流为I3，如图。
该电阻与10V恒压源并联，故其上电压为10V，所以
I3=（10／2）A=5A。
右回路：
5I1＋2I3－40=0，则I1=6A
或外回路：
5I1＋10－40=0，有I1=6A
再用KCL求得I2=I1－I3=1A，
左恒压源的功率P1＝240W，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＝10W，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。
幻灯片7
1.6.4求图示电路中恒流源两端的电压U1、U2及其功率，并说明是起电源作用还是起负载作用。
5A
U1
U2
1A
U3
[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＝40W，起电源作用；
右恒流源的功率P2＝3W，起负载作用。
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？
而理想电压源处于何种状态？
1V
[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。
幻灯片9
IS1
IS2
R3
R4
I4
1.6.6图示电路已知US＝4V，IS1＝1A，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。
I4＝1A
当IS2>
2A时，IS2起电源作用，输出电功率。
当IS2<
2A时，IS2起负载作用，取用电功率。
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＝12V，US2＝15V，R1＝3，R2＝1.5,R3＝9。
US1
US2
[解]各支路和结点标于图中。
结点a:
I1+I2－I3＝0
回路:
R2I2＋R3I3－US2＝0
回路:
R1I1＋R3I3－US1＝0
联立方程，解得：
I1＝－0.2AI2＝1.6AI3＝1.4A
幻灯片11
1W
3A
1.7.2用支路电流法求图中各支路电流。
I1－I2－I3＝0
结点b:
I3－I4－IS＝0
R1I1＋R2I2－US＝0
－R2I2＋R3I3＋R4I4＝0
（注意选取回路时避开理想电流源所在支路）
I1＝2.5AI2＝0.5AI3＝2AI4＝－1A
幻灯片12
3W
1.8.1用叠加原理求图示电路中的电流I1和I2。
I’’2
I’’1
恒压源单独作用:
I’2
I’1
恒流源单独作用:
幻灯片13
35V
7A
4W
1.8.2用叠加原理求图示电路中的电流I。
恒流源单独作用
I’
恒压源单独作用
I’’
幻灯片14
1.8.3在图示电路中，当US＝16V时，Uab＝8V，试用叠加原理求US＝0时的Uab。
[解]恒压源US＝16V单独作用时，
Uab
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：
幻灯片15
1.8.4图示电路中，R2＝R3。
当IS＝0时，I1＝2A,I2＝I3＝4A。
求IS＝10A时的I1、I2和I3。
[解]恒流源IS＝10A单独作用时，
I’3
则三个电源共同作用时：
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＝6V时，通过R的电流为5A。
若将US增加到12V，问通过R的电流是多少?
线性无源电路
[解]US的数值加倍则流通过R的电流亦应加倍，
即为10A。
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＝10V，IS1＝3A，IS2＝5A，R1＝2，R2＝3，R3＝4。
[解]
UOC
将待求支路提出，剩下一有源二端网络，其开路电压UOC为21V。
有源二端网络的除源等效电阻RO为5W。
R0
UeS
用等效电压源代替有源二端网络，电流I为6.2A。
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。
将待求支路提出，剩下一有源二端网络，其开路电压UOC为1V。
有源二端网络的除源等效电阻RO为0.667W。
用等效电压源代替有源二端网络，UI为1V。
UI
幻灯片19
1.9.3用戴维宁定理求图示电路中的电流I2。
将待求支路提出，剩下一有源二端网络，其开路电压UOC为20V。
有源二端网络的除源等效电阻RO为2W。
用等效电压源代替有源二端网络，I2为4A。
幻灯片20
1.9.4用诺顿定理求图示电路中的电流I3。
用等效电流源代替有源二端网络，I3为1.4A。
ISC
有源二端网络的除源等效电阻RO为1W。
将待求支路提出，剩下一有源二端网络，其等效电流源ISC为14A。
幻灯片21
I/A
U/V
1
2
3
4
5
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3V,求通过该电阻的电流及静态电阻和动态电阻。
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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=1.5A。
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。
【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。
幻灯片25
或者
由于电路稳定后，L相当于短路，因此首先求得
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：
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。
幻灯片28
【解】本题目是练习利用电阻的串并联来简化电路，求出响应。
根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前的电路求得换路后电容经R3及R1与R2的并联电阻放电，响应为零输入响应。
电路可简化为图所示，其中等效电阻设电路的时间常数所以
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？
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。
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
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。
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
所以
幻灯片33
uC、i1、i2的变化曲线见图
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。
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。
t在0～0.1s时，电路为图（a）所示，且uC（0）=0。
t=0.1s时，S2合上，则
幻灯片36
t=0.1s换路后电路可化简为图（b）所示
此为全响应
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。
幻灯片38
【解】此题目与2.3.1相同，只是将C改为L。
根据换路定律和电路稳定时电感相当于短路，由换路前的电路得换路后电感经串联电阻放电，响应为零输入响应，设电路的时间常数所以
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。
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：
幻灯片41
iL、uＬ、i2的波形见图
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。
幻灯片43
【解】此题目与上题相同，只是响应改为全响应。
首先根据换路定律，由换路前的电路求得然后将换路后的电路用戴维宁定理简化成图（b）所示电路，其中所以电路的时间常数则
此响应应属全响应。
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。
【解】
由换路后的电路知
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。
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】
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。
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幻灯片48
3.1.1已知某负载的电流和电压的有效值和初相位分别是2A、-;
36V、,频率均为50Hz。
（1）写出它们的瞬时值表达式；
（2）画出它们的波形图；
（3）指出它们的幅值、角频率以及二者之间的相位差。
【解】本题目的是为了熟悉正弦交流电的三要素。
图3.5
（1）
（2）波形图如图3.5所示。
返回
幻灯片49
（3）幅值角频率相位差
电流314rad/s
电压314rad/s（u超前于i）
j=ψu－ψi=
幻灯片50
3.2.1已知某正弦电流当其相位角为时，其值为5A，
则该电流的有效值是多少？
若此电流的周期为10ms，且在
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。
设i=Imsin（ωt+ψ）A
5A=ImsinA=0.5ImA
Im=A=10A
50.5
故
I==A=7.707A
Im
√2
10
幻灯片51
幻灯片52
3.2.2已知A=8+j6，。
求
（1）A＋B;
（2）A－B；
（3）；
（4）；
（5）jA＋B；
（6）。
【解】本题目的是为了熟悉复数运算。
∵
幻灯片53
幻灯片54
3.3.1在图3.6（教材图3.01）所示电路中，已知求电源的频率和电压分别为50Hz、100V和1000Hz，100V两种情况下，开关S合向a、b、c位置时电流表的读数，并计算各元件中的有功功率和无功功率。
图3.6
【解】本题目的是为了熟悉R、C、L
在交流电路中的作用，即熟悉单一参数交流电路。
当f＝50Hz、U＝100V时S合向a：
幻灯片55
S合向b：
S合向c：
当f＝1000Hz、U＝100V时S合向a：
幻灯片56
S合向c：
幻灯片57
3.4.1在图3.7（教材图3.02）所示电路中，三个照明相同，,试问接于交流电源上时，照明灯的亮度有什么不同？
若该接到电压相同的直流电源上，稳定后，与接交流电源时相比，各照明灯的亮度有什么变化？
【解】本题的目的有二：
一是熟悉R、C、L三者在交直流电路中的作用有何不同；
二是熟悉它们在交直流电路中的分析方法有何不同。
图3.7
照明灯的亮度取决于它们消耗的电功率的大小。
由于照明灯是电阻性元件且三个照明灯相同，即它们的电阻相同，功率，因而可以比较三者电路的大小即可判断出它们的亮度。
幻灯片58
接交流电源时
显然，，故照明灯B和C亮度相同且比A亮。
接直流电源时
幻灯片59
（C开路）
（L短路）
显然，与接交流电源时相比，IA不变，A亮度不变，IB为零，
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