电路分析基础作业参考解答.docx
《电路分析基础作业参考解答.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析基础作业参考解答.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电路分析基础作业参考解答
《电路分析基础》作业参考解答
《电路分析基础》作业参考解答
第一章（P26・31）
1-5试求题1・5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
（a）解：
标注电压如图（a）所示。
由KVZ有
t/=15-5x2=5V
故电压源的功率为
=-15x2=-30IV（发出）
电流源的功率为
=2xt/=2x5=10VV（吸收）
电阻的功率为
/>=5x22=5x4=201V（吸收）
（b）解：
标注电流如图（b）所示。
由欧姆定律及KC厶有
故电压源的功率为
电流源的功率为
电阻的功率为
人=——=3A，/]=人一2=3—2=1/1・5・
/>=-15x/1=-15xl=-15W（发出）
P2=-15x2=-30VV（发出）
/>=5x/22=5x32=5x9=45VV（吸收）
1-8试求题1・8图中各电路的电压并分别讨论其功率平衡。
（b）解：
标注电流如图（b）所示。
由KCL有/=6-2=4A
故
t/=2xZ=2x4=8V
由于电流源的功率为
第1页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
电阻的功率为
片=—6xU=—6x8=—48W
P.=2xl2=2x42=32W
外电路的功率为
P、=2xU=2x8=16W
且
3
工4=片+4+4=-48+32+16=0
fc-i
所以电路的功率是平衡的，及电路发出的功率之和等于吸收功率之和。
1-10电路如题1-10图所示，试求:
（1）图（a）中，人与％;解：
如下图（a）所示。
因为
第2页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
整理得
1000/]+/=20
3000人一&=0
解得人=5xl0“A=5〃zA,i/0=15Vo
解：
由题得
解：
用KC厶标注各支路电流且标注回路绕行方向如图2所示。
由KI亿有
第3页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
2（2・5-/）一4/一2（0・5+/）=0
4/+6x2.5-0.5/C=0
解得/=0・5A,/?
=34Qo
故
Us=5x3+2（0・5+/）+0・5/?
=15+2+17=34V
第二章（P47・51）
2-4求题24图所示各电路的等效电阻&“,，其中&=凡=1。
，尺3=心=20，他=40,
^=62=15,/?
=2Qo
R“=R』Ri//R3+R5=l//l//2+4=0.5//2+4=4.4Q
如图（c）所示。
将原电路改画成右边的电桥电路。
由于R心所以该电路是一个平衡电
桥，不管开关s是否闭合，其所在支路均无电流流过，该支路既可开路也可短路。
故
Rah=（&+/?
3）//（/?
：
+RJ=3〃3=1.5Q
或
Rab=R]〃R）+R3〃R4=0.5+1=1.5Q
如图（f）所示。
将原电路中上边和中间的两个Y形电路变换为△形电路，其结果如下图所示。
由此可得
第4页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
1=1
1Q
g
C
1Q
□
1
U
201
20
L
2G
（/）
a
5Q
2.5Q
IZZI—
8Q
4Q4Q
5Q2Q
bo
2-8求题2・8图所示各电路中对角线电压〃及总电压〃讪。
—|==,~T—1=1~
10Q1+8Q
>looHt/
5QI-20
——□I_1=1~
题2-8图
解：
方法1。
将原电路中左边的△形电路变换成Y形电路，如下图所示:
——1=11=1~
4Q+8QJ
4A|+
>U
20
由并联电路的分流公式可得
=/2=4-/1=4-l=3A
〃=8人一2厶=8xl-2x3=8-6=2V
=（2+12/74）x4=5x4=20V
方法2。
将原电路中右边的△形电路变换成Y形电路，如下图所示:
4Af+
b
一0.8°
5Q-1Q厶
由并联电路的分流公式可得
第5页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
笛=宀，/2=4-/1=4-1.2=2.8,
t/=4Z1-lx/2=4xl.2-lx2.8=4.8-2.8=2V
=（14/76+0.8）x4=5x4=20V
gg2-11图
解：
电源等效变换的结果如上图所示。
由此可得
/4x0.25=0.125A
2-15试求题2J5图（a）、（b）的输入电阻儿。
解：
（a）如题2・15图所示。
采用S/厂法，如右下图所示。
题2T5图
显然
由KCL有
即
—（1+0）#+心誥
&+（1+0）忌”；
U=I
整理得
故
第6页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
&+（1+0朮
补充题：
1.
求图3中的电流/°
解：
方法1：
标注电流如左上图所示。
因为
57^10=0
所以
晋2A
由KC厶可得
/=5-人=5-2=3人
方法2：
将原电路左边部分进行电源等效变换，其结果如右上图所示。
由此可得
图4
由上图可得
〃=丄x!
2=6V2
3.求图5所示电路的输入电阻尺必o
第7页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
由KCL及KVL^得
i=人+u“=3人一2厶
整理得
故
心十0.5O
第三章（P76-80）
3-11用回路电流法求题3-11图所示电路中电流/。
+
（）5V
gg3-11图
解：
取回路如上图所示（实际上是网孔电流法），其回路电流方程为
40^-307.-5x1=30一30人+50厶-20xl=—5
整理得
8人一6厶=7
-6^+10/,=3
解得It=2A,/2=1.5Ao
故一
/=/1—人=2—1.5=0.5A
3-12用回路电流法求题3-12图所示电路中电流及电压"°。
解：
取回路如下图所示（实际上是网孔电流法），其回路电流方程为
2L5/1-15/2+2.5Z3=0
-
2.5/1+2/2+12.5/3=14
整理得
第8页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
人+5厶=0
53人+125人=140
解得=5A»Iz=7Af/3=—1Ao故
UQ=一4人+8/s-14=-4x5+8x（-l）-14=-42V
3-13用回路电流法求解：
（1）题3-13图（a）中的乞；
（2）题3J3图（b）中的/。
题3T3图
解:
（1）选取回路如图（a）所示，其回路电流方程为
/1=0.15
一24人+56人+24厶=20
I3=O.O5Ux
Ux=32/■>
解得厶=0.25Ao故
Ux=32Z2=32xO.25=8V
（2）选取回路如图（b）所示，其回路电流方程为
人=3.5
20^+40/2-20/3=0.5（/x一26人一20人+61厶=一0・5匕f/.v=-20/2
第9页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
整理得
-5A+2/3=7
-30/2+61/3=91
解得/2=—14‘13=1Ao故
i=i3=ia
3-20题3・20图所示电路中电源为无伴电压源，用节点电压法求解电流人和
题3-20图
解：
选取参考节点如图所示，其节点电压方程为
整理得
26%一15叫3=288
一6%+13心=48
因为
所以
3-21用节点电压法求解题3・21图所示电路中电压U。
解：
选取参考节点如图所示，其节点电压方程为
第10页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
W7ii=50
“心=15/
%=20/
其中
解彳J/=1.6A。
故
3-22用节点电压法求解题3」3。
%28Q
3）
①
0A5A
4Q
题3-22图
其节点电压方程为
Ux=11n2
解：
（1）选取参考节点如图（a）所示,
其中
整理得
（I%”？
—12h”3=80[_3“心+5"”3=6
解得“心=8卩。
故（A=“”2=8V。
（2）选取参考节点如图（b）所示，其节点电压方程为
第11页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
—H——+——W———II从——W..5=01,62020）,rl20■6/r3
%=0必
一丄"“1+丄+丄"心=一3・5
6;,1[635丿恥
其中
整理得
71口-％=°
35%—41%=735
解得un3=-35Vo
故
=--35=m
3535
第四章（P107・lll）
4-2应用叠加定理求题4・2图所示电路中电压"o
题4-2图
题4-2图的分解图
对于第一个分解电路，由节点电压法有
［丄+丄+丄的=竺+凹
（8+210408+210
解得
M（1>=186x40=248v
1093
对于第二个分解电路，由分流公式有
第12页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
x10x40=2x3x8二8y
'2+8+10//4010+40一一2+8+8一一了
由叠加定理得
11="⑴+2=248_8=240=80V
333
4-
8题4-8图所示电路中Usl=lOV,US2=15V,当开关S在位置1时，亳安表的读数为厂=40〃心；当开关S合向位置2时，亳安表的读数为r=-60niA.如果把开关S合向位置3,则毫安表的读数为多少？
解：
将上图可知，产生亳安表所在支路电流的原因有电流源和电压源，电流源一直保持不变,只有电压源在变化，由齐次定理和叠加定理，可以将亳安表所在支路电流/表示为
I=a+bUs
代入已知条件有
a=40
<
a+l0b=-60
解得a=409b=—10°
故
/=40-IO®
当S合向位置3时，Us=-15V,此时有
Z=40-10x（-15）=190/hA
4-
11题4J1图（a）所示含源一端II的外特性曲线画于题题4J1图（b）中，求其等效电源。
824-11图
解：
由于一端II的外特性曲线经过（&10）和（10,0）两点，所以其直线方程为
/—10_u—8
10-0一8-10
整理得
第13页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
i=50-5"
令心0,即端「I开路，可得其开路电压为
«.=y=10V令“=0,即端口短路，可得其短路电流为
isc=50A
OC
由此得一端II的等效电阻为
^=^=S=0-2n
故Ns的戴维宁等效电源电路如下图所示
1（
0.20
题4T1图的戴维宁等效电源
补充题：
1•如图6所示电路，求电阻分别为2Q、6Q和14G时电流/的值。
—1=）_f~~
40\l2Q
R
（）12V
2A
）2Q
解：
该题涉及到求电阻取不同值时的电流值，用戴维宁定理比较简单。
将待求支路R开路，对所形成的一端「I进行戴维宁等效。
（1）求开路电压“X
Hoc
（）3
2A
）2Q|J
4Q
C>2V
由右上图可得
4x（12-4）+4=8V
*4+4
（2）求等效电阻
如上图所示有
尺“=4〃（2+2）=4//4=2C
第14页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
（3）将戴维宁等效电源接上待求支路R
由此可得
2+R
故当电阻R分别为2Q、60和14C时，电流/的值分别为2A、L4和0.54。
2•如图7所示电路，求当&_=?
时可获得最人功率，并求该最大功率片禹。
1Q
|2Q
2A
解：
将负载断开，对断开后的电路进行戴维宁等效。
1.求开路电压叫
方法1:
节点电压法。
如左下图所示电路，其节点电压方程为
方法厶电源等效变换法。
原电路可以等效变换为右上图所示电路由此可得
第15页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
=（^^+4=5v
2.求等效电阻/?
“
其对应的等效电路图如卜•图所示
其等效电阻为
Req=（1+2）//6=3//6=2Q
所以，当负载电阻Rl=R“=2G时，其上可获得最人功率，最人功率为
3•如图8所示电路，N,为含有独立电源的电阻电路。
已知当R.=2G时可获得最人功率,其值为鬥上=2W,试求N,的戴维宁等效电路（其电压源的实际极性为上正下负）。
将图
（1）所示电路中的负载电阻心断开，其端门处的等效电阻和开路电压分别如图
（2）和图（3）所示。
由题中所给条件及最人功率传输定理可得
解之得R°=3Q°
又因为
第16页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
所以叫=4V（符合电压源的实际极性为上正卞负的条件）。
由图（3）有
解之得«0=3V
故N,的戴维宁等效电路如下图所示
3VC）
如左上图所示电路，由节点电压法有
其中
%=it+20
解得u,a=30Vo故
u（H=5x2+uid=10+30=40V
2.求等效电阻
如右上图所示电路，FhATVL及KC厶有
U=5I+uu=10（1-0Au）
解得
第17页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
U=IO1
所以，当Rl=Req=10Q时可获得最人功率，其最人功率为
4心4x10
第五章（P192-196）
7-8题7-8图所示电路开关原合在位置1,/=0时开关由位置1合向位置2,求/二0时电感电压—（f）O
J3Q
〈＞6“
（）：
5«
题7-8图
解：
标注电感电流如上图所示由换路定理得
iL（0-）=iL{0~）=^=5A换路后，由于电路中不存在独立电源，所以有
iL（8）=0
将换路后电路中的电感开路，求其等效电阻，如下图所示
6Q
3C
由KI亿及KC厶有
（/=8x/一耳卜6i（
2x（6u-U）
解得
（7=12/
故
由此得换路后电感放磁电路的时间常数为
r=-^-=」-=丄s
R“124
由一阶电路的三要素法公式可得
第18页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
L（0=lL（°°）+Ul（0+）-fL（8）］厂
=5戶A
uL（t）=L^p~=3x5x（-4）eT=-60e~4'V
7-
10题7-10图所示电路中开关S闭合前，电容电压-为零。
在/=0时S闭合，求/>0时
解：
由题意及换路定理得
叮0・）=化（0一）=0
换路后，电容电压-（/）的终值为
I—（8）=
换路后，将电压源短路及电容开路，则端II处的等效电阻为
R“=5+10〃2=5+5=2kG
由此得换路后电容充电电路的时间常数为
r=/?
^C=lOxlO3xlOxlO'<5=0.15
由一阶电路的三要素法公式可得
代（0=叫（8）+K（0+）-Uc（8）］厂=10（l-e-1G,）V
故
/；（/）=C=10xl0-6xl0x（-l）x（-l0）^-10/
dt
=e~^mA
7-
11题7-11图所示电路中开关S打开前已处稳定状态。
/=0开关S打开，求宀0时的％⑴和电压源发出的功率。
题7-11图
第19页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
解：
标注电感电流如上图所示
换路前电路中无独立电源，所以由换路定理得
/£（0-）=/£（0-）=0
换路后，将电感开路，求其戴维宁等效电路
（1）求开路电压"”
（2）求等效电阻7?
绍
将电感接上戴维宁等效电源,
%=2x2+10=14V
L
由此可得
由一阶电路的三要素法公式可得
lL（0=iz.（8）+[iL（O'）-iL（s）]*7=1.4（1-严）A
所以
uL（t）=L=0.2xl.4x（-l）x（~50）e~5Q,
=14严V
电压源发出的功率为
p=10x（/L-2）=10x（1.4-lAe~5Q,-2）=-6-14e_50/W
7-
13题7-13图所示电路，已知_（（r）=0,/=0时开关闭合，求宀0时的电压叭⑴和电流ic（0o
第20页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
解：
由换路定理有
匕.（0・）訴（0-）=0
3.求电容电压终值心（s）及时间常数『将电容接上戴维宁等效电源，如下图所示
由此可得
匕（s）=18V
t=RyC=0.2x0.1=0.02s
由一阶电路的三要素法公式可得
第21页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
叫（0=叫（s）+[叫（0+）一叫（s）]C
=18（1-*血）V
所以
dur（/）s
ie（t）=C—=0.1xl8x（-l）x（—50）0Y"
at
=90e'5Q,A
7-19题7-19图所示电路开关原合在位置1,已达稳态。
/=0时开关由位置1合向位置2,求rno时的电压叫⑴。
题7-19图
解：
1.求电容电压初始值
由换路前电路可得
匕e）=“c（（T）=2x3=6U
换路后，将电容开路，求其戴维宁等效电路
2.求开路电压叫
50Q+200^1-
（）40VI
如上图所示，由KI亿有
（50+50）.+200人+100=40解得i】=0.1A。
故
IQ=100/j=10xO.l=10V
3.求等效电阻
由上图知
第22页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
U
100
由KI亿得
即
故
u=-200/]+（50+50）d）
=100/-300/1=100z-3n
4"=100/
R“=¥=25G
4.
求电容电压终值_（s）及时间常数r将电容接上戴维宁等效电源，如下图所示
由此可得
（s）=10V
r=&.£=25x0.2=5$
由一阶电路的三要素法公式可得
叫（0=唤（°°）+［叫（0+）一Uc（8）］穴
=10+（6-10）严'=10-4严'V
7-20题7-20图所示电路，开关合在位置1时已达稳定状态，/=0时开关由位置1合向位置
2,求『20时的电压叫。
1.求电感电流初始值
由换路前电路可得
Q（0+）=«l（0-）=-|=-4A
换路后，将电感开路，求其戴维宁等效电路
2.求开路电压叫°
如下图所示，有
i,=2A
第23页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
所以
3.求等效电阻
如上图所示
因为
所以
故
i严i
z#=（4+4）/+2/=10/
^=7=lon
4.求电感电流终值L（s）及时间常数r将电感接上戴维宁等效电源，如下图所示
由此可得
L.
=w1=oou
由一阶电路的三要素法公式可得
J⑴=iL（°°）+血（°~）一匚（8）]*〒
=1.2+（-4-1.2）严,=1.2-5.2f_100fA故
uL（t）=L=0.1x（-5.2）x（一100）严,
=52严'V
第24页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
第六章（P218）
8-10已知题8-10图（a）中电压表读数为Vh30V,V2：
60V；题8J0图（b）中的Vy15V,V2：
80V,V3：
100V（电压表的读数为正弦电压的有效值）。
求图中电压g的有效值"s。
题8T0图（/?
）
解：
其相量电路如上图所示。
设UR=15Z0°V,则UL=8OZ9O0V,Uc=1OOZ-9O0V,由KI亿得
US=UR+UL+Uc=1520°+80/90°+1OOZ-9O0
=15+J80-7100=15-J20
故
〃s=J15,+20?
=25U
8-14电路由电压源us=lQOcos（103/）V及R和L=0.025//串联组成，电感端电压的有效值为25V。
求R值和电流的表达式。
解：
由题意可画出相量电路如卞
由题中所给己知条件可得
XL=6«L=1O3X0.025=25Q
Us=50V2Z0°V,UL=25V
因为
Ul=JX]xl）s=/2>x50V2Z0°
R+jXLR+725
所以
^_2S_25x5072
y/R2+252
解得R=66.140。
从而
tOs_5OV2ZO0_5OV2ZO0_lz，2O7o4
一丽页一66.14+）25一50血/20・7。
一"
第25页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
7（0=V2cos（103z-20.7°）A
8-15已知题8・15图所示电路中/1=/：
=10Ao求/和〃
题8-15图
解：
设A=1020°A,由题中所给条件及电路结构有/2=10/90°Ao
由KCX及Kl亿得
i=人+/2=10Z0°+10/90°=10+;10=10V2Z45°A
Us=JIOZ+IO^=J10x（10+八0）+10x10=jlOO=100Z90°V
8-16题8J6图所示电路中Is=2X0°A.求电压〃。
解：
因为
Z_1_1_1
1+—L-+丄1+J2-J11+J1
-丿0.5jl
=O.5-7O.5=O.5V2Z-450Q
所以
U=zis=O.5V2Z-450X2Z0°=V2Z-450V
第七章（P245・249）
9-5题9-5图所示电路中，/2=10A,Us=5近V,求电流/和电压〃s，并画出电路的相量图。
题9-5图
解：
标注电阻电流如上图所示。
由题中所给条件及电路结构有人=人设人"0Z0%,则有/2=10290°Ao
由KCZ得
第26页共32页
《电路分析基础》作业参考解答
i=i\+/2=
升级会员 