电路基础及应用(2019秋) 习题解答

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电路基础及应用(2019秋)

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第1章 电路模型和电路定律

某实际电路的尺寸是300m , 该电路的工作频率是1MHz,则该电路( )集总参数电路。 | B

电路计算中电压、电流的参考方向的选取原则为( )。 | B

电路及其对应的欧姆定律表达式分别如图 1、图 2 、图 3 所示,其中表达式正确的是( )。 | B

图4所示二端元件中,已知U = 5V, I = - 1A,则二端元件的功率为( )。 | A

图5所示电路中,已知电阻R>0,p=UI,则下列正确的关系式是( )。 | D

图所6示电路的等效电路是( )。 | A

图7所示电路的等效电路是( )。 | A

图8所示电路的等效电路是( )。 | B

图9所示电路中,受控源的类型为( )。 | B

图10所示电路中,已知I1=15A, I3=3A, 则I2为( )。 | B

图11所示直流电路, 电流I1,I2,I3满足的方程是( )。 | A

图12所示电路中, I=( )。 | B

图13所示电路中, I=( )。 | B

图14所示电路中, U=( )。 | B

求u1、u2和u3。 | U1 = -10V U2 = 0V U3 = 30V

讨论题:第1章 电路模型和电路定律——讨论题1 || 集总参数的约束条件是实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长。在家庭电路中大多数电器都为集总元件,像充电器就是集总元件,而手机、电脑里的信号频率很高,波长很短,所以它们不是集总元件。像天线这类信号发射器件,器件尺寸小,频率很大波长很小,也不能看作集总元件。电阻、电容、电感、电压源、电流源、受控源、变压器、晶体管、二极管、运算放大器是集总元件。

第1章 电路模型和电路定律——讨论题2讨论:未参加

基尔霍夫电流定律或基尔霍夫电压定律的应用,实例计算 i3=-2t-10sint
Ia=Ib=Ic=Us/R
i=0
U=5v I=-2A
Uab=0
i1=i2 , φa=φb ; i3≠i4,φa≠φb

第2章 电阻电路的等效变换

R = () | B

电桥平衡 | D

i = ()A | A

i = ()A | A

u = ()V | B

应用电源变换可求得I=()A | D

图示一端口输入电阻= () | B

求输入电阻Rin = | Rin = 1

讨论题:结合实际应用,讨论任意电阻连接(对称/非对称、星/三连接、电桥)及其等效电阻 | 1. Rab=R; 2, Req=l (RIR3) 1 (R1+R2+R3) J*[11(R'+R2') ], #r RI'= (R1+R2+R3) 1 (RIR=RIR2+R2 ử- Fi+R2R3) , R2'= (RI+R2+R3) 1 (R3R+RIR4+R4R+R3R4) ; 3. Rab=3.5Q2: 4. Rab=0,502; 5. Rab=4/119; 6. Rab=1.50; 7, Rab=1.50Q; 8, Rab=4l; 9. Rab-702

讨论题:讨论实际电源的模型及其电源变换(例如干电池、蓄电池等) | 实际电压源相当于一个理想电压源和一个电阻的串联,其中u=us-iR,内阻越小,电压源性能越好,实际电压源可开路,但不可短路,内阻过小会烧毁电源;实际电流源相当于一个理想电流源并联一个电阻,其中i=is-u/R,电阻越大,越接近理想电流源,实际电流源可以短路,但不可以开路,内阻过大可能会烧毁电源。实际电压源和实际电流源可以相互转化,理想电压源串联电阻转化为理想电流源并联电阻。干电池可看作是理想电压源和电阻的串联,光电池等可以看作理想电流源和一个电阻并联。一个实际的直流电源(如直流发电机、蓄电池等)可以抽象成两种模型: 一种由独立电压源与线性时不变电阻元件串联而成;另一种由独立电流源与线性时不变电导并联而成。 i=0.6A

第3章 电阻电路的一般分析

图1所示电路中,独立的结点方程数目为( )。 | B

图2所示电路中,参考结点如图所示,则结点1的结点电压方程为( )。 | A

图3所示电路中,结点2的结点电压方程为( )。 | A

图4所示电路中,参考结点如图所示,则结点1的结点电压方程为( )。 | A

图5所示电路中,结点2的结点电压方程为( )。 | A

图6所示电路中,独立的回路电流方程个数为( )。 | C

图7所示电路中,回路1的回路电流方程为( )。| A

图8所示电路中,回路2的回路电流方程为( )。 | A

图9所示电路中,用( )方程求解,比较简便(方程数目较少)。 | A

求输入电阻Rin=

讨论题:回路电流法的实质是KVL方程,根据欧姆定律将各个节点间的电压表示出来。如果有受控源,先把受控源当独立源,将受控源控制量用回路电流表示带入回路电流方程。如果有实际电流源,则将其等效变换为理想电压源与某电阻的串联,如果是理想电流源,则将其看作电压源,并再根据VCR列出相应方程,能够解出所有未知量即可。上述实例图3.1.5中应选取五个独立回路列写回路方程,例如每一个网孔为一个回路,但适当选取回路方程可简化计算。

讨论题:节点电压法的本质为KCL方程,在电路中任意选择某一结点为参考结点,并令其电位为零,其他结点为独立结点,这些结点与此参考结点之间的电压为结点电压,结点电压的参考极性是以参考结点为负,其余独立结点为正。由于任一支路都连接在两个支路上,根据KVL支路电压就是两结点电压之差。在具有n个结点的电路中写出其中(n-1)个独立结点的KCL方程,联立解方程组从而可以求得所需的电压电流。如果电路中有两个及两个以上的电压源,并且他们的端口没有接在同一个节点上,我们就可以用高斯面将理想电压源圈起来,构成广义节点,之后,我们就可以对广义节点列出广义节点电压方程,进而忽略了电压源对电路的影响

第4章 电路定理

下面说法正确的是( )。 | A

已知u = 4V,则R = ()。 | D

一端口开路电压Uoc=()V。 | C

一端口短路电流isc=()A。 | D

已知一端口开路电压Uoc和等效电阻Rsq,则与该一端口链接的负载RL=()时,负载RL能获取最大功率,且该功率Pmax=()。 | B

设Rl可变,求Rl取何值时获得最大功率以及该最大功率。 |

讨论题:什么是叠加定理?试讨论应用叠加定理分析电路的关键,计算实例。 | 叠加定理是指:在线性电路中,任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流(或电压)的代数和。当线性电路中有几个电源共同作用时,各支路的电流(或电压)等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的代数和(叠加)。应用叠加定理的注意事项:1.叠加定理只能用于计算线性电路(即电路中的元件均为线性元件)的支路电流或电压(不能直接进行功率的叠加计算); 2.电压源不作用时应视为短路,电流源不作用时应视为开路; 3.叠加时要注意电流或电压取各分量的正负号.电路中包含电容的叠加定理计算问题 。4.叠加定理只适用于电压与电流,不适用与计算功率 。应用叠加定理分析电路的关键:为了确定每个独立源的作用,所有的其他电源的必须“关闭”(置零): 在所有其他独立电压源处用短路代替(从而消除电势差,即令V = 0;理想电压源的内部阻抗为零(短路))。 在所有其他独立电流源处用开路代替 (从而消除电流,即令I = 0;理想的电流源的内部阻抗为无穷大(开路))。 依次对每个电源进行以上步骤。

讨论题:如何应用戴维南分定理析电路,在进行电路设计时,如何应用?例如,如何给8欧的扬声器配置电源电路。| 戴维南定理可以表述为:含独立电源的线性电阻单口网络,就端口特性而言,可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc;电阻Req是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络的等效电阻。 总之可以用一个电压源和电阻串联替代一个含源一端口网络。求电压时,将此路视为开路,求出电压,求电阻时,若电路中无受控源,或电路较简单时可利用电阻的串并联关系直接进行求解,若有受控源,或无法直接求解时,可外加激励,利用电流电压的关系进行求解,要给扬声器配置电源电路,根据最大功率传输定理,负载与内电压大小相等时,功率最大。因为扬声器电压在小电流下工作,所以可配置一个大小为几伏的电压进行工作。

第5章 动态电路时域分析

如图1所示电路中,u、i关系为( )。 | A

如图2所示电路中,u、i关系为( )。 | C

在图3示电路中,开关S断开前已经达到稳定状态。在t=0时将开关S断开,则正确的时()。 | A

在图3示电路中,开关S断开前已经达到稳定状态。在t=0时将开关S断开,则Uc(0+)为()。 | A

在图3示电路中,开关S断开前已经达到稳定状态。在t=0时将开关S断开,则ic(0+)为()。 | A

在电路的暂态过程中,电路的时间常数越大,则电流和电压的增长或衰减就()。 | B

图6示电路中,开关S闭合前以达到稳定状态。开关S闭合后Uc(t)的响应为()。 | A

图5示电路中,开关S闭合前以达到稳定状态。则换路后,电路的时间常数值为()。 | A

用三要素法计算电容电压的表达式是( ) | B

设RC串联电路初始储能为零,由初始时刻施加于电路的外部激励引起的响应成为()响应 | 零状态 C

| C

| D

图示电路中,开关S闭合前已经达到稳定状态。则Uc(t)的响应为() | C

Uc(0+)为 | A

电压的稳态值为() | C

时间常数 | A

Uc(t)为()V。 | A

讨论题:动态电路的阶数确定?如何用观察法判断动态电路的阶数?

一般可采用四种方法:(1)通过观察电路,确定电路中独立动态元件的个数,她也是电路的阶数。适用于大多数电路。(2)以电路变量的阶数的最大值作为电路的阶数。(3)用零输入电路确定电路的阶数,电路的阶数与电路的激励大小无关,因此可将电路的激励置零,然后再确定电路的阶数。(4)电路的阶数等于电路的非零固有频率数。 观察法就是观察电路中独立动态元件的个数,有几个就是几阶,但是对于有些电路不适用。

讨论题:如何确定动态电路的初始条件,换路定理适用的条件?如何不满足换路条件,初始条件如何确定?

1、根据换路前电路,确定Uc(0-)、iL(0-);2、根据换路定理,确定Uc(0+)、iL(0+);3、根据戴维南定理,求出等效电阻Req;4、求解电路; 换路定理适用条件:电容电压和电感电流不跃交;如不满足换路条件的话,可以根据换路前后瞬间电容节点处的总电荷守恒和kvl来共同列方程求解电容电压的初始条件或者根据kcl和冲激函数在换路前后瞬间积分为1的性质来联列求解电容电压的初始条件。

讨论题:三要素法的适用条件?如何应用三要素法分析一阶电路?如何不满足三要素法的适用条件,如何分析一阶电路?

三要素法的适用条件一阶电路且是直流电路,电路不能跃变。三要素法要求求出初始状态的值,稳态值和时间常数。初始值根据换路前后Uc,iL的不变可以求得。稳态值通过分析换路后的电路,电容视为开路,电感视为短路可求得。如果不满足三要素的一阶电路应当是交流电路,这种情况下,就要根据交流电路进行分析,比如相量法求解。


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