电工电子基础 成开友

第1章习题参考答案1.2A：U、I参考方向关联,P吸=U×I=2×1=2WB：U、I非关联参考方向P吸=-UI=-U×2=10U=-5VC：U、I参考方向非关联P吸=-UI=-2×1=-2W，元件C实为发出2W的功率D:U、I参考方向非关联P发=UI=10W，所以I=2AE:U、I参考方向关联,P发=-10W即P吸=10WP吸=UI=U×2=10所以U=5VF:U\I参考方向关联，所以P吸=UI=(-5)×(-2)=10W,P发=-P吸=-10W1.3140V电压源吸收功率P140v=-140×4=-560(W)电压为80V的电阻元件吸收功率P80v=80×4=320(W)电压为60V的电阻元件吸收功率P60v=60×10=600(W)电压为30V的电阻元件吸收功率P30v=30×6=180(W)电压为90V的电压源吸收功率P90v=-90×6=-540(W)由于P140v+P140v+P60v+P30v+P90v=0，所以功率平衡1.4140V电压源实为提供560W功率，90V电压源实为提供540W功率，两者均为电源，电阻元件都消耗功率，所以是负载。1.612V电压源吸收的功率为：P12v=12×2=24VR消耗的功率P1=I2R=22×1=4W2A电流源吸收的功率为：P2A=-2×(12+1×2)=-28W由此可以看出电压源和电阻在吸收功率，它们都是负载，而电流源实际上是提供28W功率，在电路中起电源的作用。1.16计算电阻元件的未知量，并计算电阻消耗的功率（a）U、I关联参考方向，吸收P=UI=5W(b)U、I非关联参考方向，吸收P=-UI=-（-5）×1=5W（c）U、I关联参考方向，吸收P=UI=（-5）×（-1）=5W(d)U、I关联参考方向，吸收P=UI=（-5）×（-1）=5W（e）U、I关联参考方向，吸收25PIRW(f)U、I非关联参考方向，吸收25UPWR（g）U、I关联参考方向，吸收25UPWR1.18因为diuLdt，当i为常数时，0u，本题中，10iA故0u如果10sin100itA，则1000cos100diuLtVdt1.20因为duiCdt，当u为常数时，0i，本题中，10uV故0i如果10sin100utV，则0.1cos100duiCtAdt1.21由312:0.31KCLIIIA，由453:9.3KCLIIIA由642:9.6KCLIIIA1.22由广义节点KCL得I=6A对于ab支路由KVL:1220,abUI得11IA因为0,abU所以,cacbUU,即23II,由节点c的KCL得233IIA由b节点的KCL得4132IIIA，由d节点KCL得44RIIIA因为0,abU所以2adbdUUV，由欧姆定律：20.54adRURI1.23由KCL:I1=0,因为UC=6V,由KVL:2×I2+1×I2-3=0,得I2=1A所以UA=UC-1×I2=6-1×1=5(V)第2章习题参考答案2.424K电阻与8K电阻为并联关系，等效电阻为R1=24//8=(24×8)/(24+8)=6K所以I=36/(12+6)=2mAU=R1I=12VI1=U/24=12/24=0.5mA，I2=U/8=12/8=1.5mA2.6(1)先用等效的方法求I所以原电路中电源部分可等效化简为：I=30/5=6A(2)再回到原电路中求I1由A点KCL得：5+I1=I=6所以I1=6-5=1A2.86V电压源支路等效为电流源模型，断开负载得有源二端网络：电流源模型等效为电压源模型接上负载求电流II=5/(3+7)=0.5A2.10(1)先用等效变换的方法求I所以I=10/(2+8)=1A(2)回到原电路中求I1和US因为I2=20V/10=2A由节点AKCL:I1=I+I2=1+2=3A右侧回路取逆时针绕行方向，写KVL方程：10I2+10×5+US-8×I=0即10×2+10×5+US-8×1=0得US=-62V(3)电压源吸收的功率为：P20V=-20×3=-60W(提供60W，是电源)；电流源吸收的功率为：P5A=US×5=-62×5=-310W(提供310W，是电源)2.14先将电路等效化简，设各支路电流如图所示。由节点的KCL:I1+I2+(-2)=0….(1)由大回路的KVL:6I1-6I2+6-12=0…..(2)联立（1）（2）成方程组，并解得：I1=1.5A,I2=0.5A2.16(1)用支路电流方法：设各支路电流变量如图：由KCL:I1+I2+10-I3=0……………(1)由KVL:0.8I1-0.4I2-120+116=0….(2)由KVL:0.8I1+4I3-120=0………(3)联立(1)、(2)、(3)解得I1=9.375AI2=8.75AI3=28.125A(2)用结点法选0点为参考点，如图，设a点电位为aU由a点的KCL：I1+I2+10=I3……………(1)其中I1=（120-aU）/0.8…(2)I2=（116-aU）/0.4…(3)I3=aU/4…(4)将（2）、（3）、（4）代入（1）解得：aU=112.5V把aU=112.5代入（2）、（3）、（4）可求得I1、I2、I3。I1=9.375AI2=8.75AI3=28.125A120V、0.8电压源输出功率为：1112.59.3751054.6875aUIW116V、0.4电压源输出功率为：2112.58.75984.375aUIW10A电流源输出功率为：2112.5101125aUIW电阻LR上取用的功率为：3112.528.1253164.0625aUIW2.18设O点为零电位参考点，则16aUV,由b节点KCL:I1+I2+I3=4(1)其中：I1=（16-bU）/4I2=(0-bU)/4I3=(16-bU)/8代入（1）式得：bU=3.2V而abUUU=12.8V(44)4(12.816)4115.2PUW(发出功率)2.22先在图上标出各支路电流变量（1）让电压源单独作用//1310155IIA/410146IA//241IIA由KCL///5121(1)2IIIA(2)让电流源单独作用由分流公式：2621.246IA42221.20.8IIA152155IA312121IIA由KCL:53410.80.2IIIA(3)根据叠加定理，当两电源共同作用时，111112IIIA22211.20.2IIIA333110IIIA44410.81.8IIIA55520.21.8IIIA2.27断开ab间电路，得有源二端口网络如下图示（1）根据戴维宁定理，计算开路电压abU10242abUV除源计算等效电阻：4eqR所以二端网络ab的戴维宁等效电路：接上9负载，求电流II=2/(4+9)=2/13（A）(2)根据诺顿定理，求诺顿等效电路：用叠加定理计算ab间的短路电流Isc电压源单独左右：102.54SCIA当电流源单独作用：等效等效2SCIA所以有源二端网络ab间的短路电流为2.520.5SCSCSCIIIA诺顿等效电阻4eqR所以诺顿等效电路为：接上负载求电流II=4/(4+9)*0.5=2/13A第三章习题参考答案作业题可选：3.1、3.2、3.3、3.6、3.7、3.8、3.9、3.10、3.123.1除电容电压)0(Cu和电感电流)0(Li，电路中其它电压和电流的初始值应在什么电路中确定。在0电路中，电容元件和电感元件各有什么特点？解答：在0t的电路中确定其他可突变量的初始值。在0t的电路中，电容元件用恒压电源代替，电压值为0Cu()，电感元件用一恒流源代替，电流值为(0)Li。3.2（1）什么叫一阶电路？分析一阶电路的简便方法是什么？（2）一阶电路的三要素公式中的三要素指什么？（3）在电路的暂态分析时，如果电路没有初始储能，仅由外界激励源的作用产生的响应，称为什么响应？如果无外界激励源作用，仅由电路本身初始储能的作用所产生的响应，称为什么响应？既有初始储能又有外界激励所产生的响应称为什么响应？解答：（1）只含一个动态元件（C或L）或可等效成一个动态元件的电路，称为一阶电路。分析一阶电路的方法是三要素法。（2）三要素：稳态值()f，初始值(0)f，时间常数τ。（3）零状态响应；零输入响应；全响应。3.3电路如题3.3图（a）、（b）所示，原处于稳态。试确定换路LSt=0vCCVS6V+-iRR24ΩiSR12ΩiCSt=0vL8V+-iR4ΩiS2ΩiL4Ω初始瞬间所示电压和电流的初始值。（a）（b）题3.3图解答：(a)图换路前，在0t电路中，VuC6)0(据换路定则有：(0)(0)6CCuuV在0t电路中：A026610)0(sR)(cuUsiAR)(cuiR5.14/6/0)0(2AAiiiRSC5.1)5.10()0()0()0((b)图换路前，在0t电路中，AAiL121)4//42/(8)0(据换路定则有：AiiLL1)0()0(在0t电路中：AiR24/8)0(AiiiLRS3)12()0()0()0(ViuLL4148)0(48)0(3.4电路如题3.4图示，原处于稳态。试确定换路初始瞬间所示电压和电流的初始值。题3.4图题3.5图3.5电路如题3.5图所示。试求开关S闭合后瞬间各元件中电流+-R32KΩiSiRiCiLR21KΩR12KΩSt=010mAISvCCLvLSt=0C11FC22FL22HR18ΩL11HVS10VR12Ω及其两端电压的初始值；当电路达到稳态时的各稳态值又是多少？设开关S闭合前储能元件未储能。3.6在题3.6图所示电路中，已知E=20V，R=5KΩ，C=100μF，设电容初始储能为零。试求：（1）电路的时间常数τ；（2）开关S闭合后的电流I各元件的电压vC和vR，并作出它们的变化曲线；（3）经过一个时间常数后的电容电压值。题3.6图题3.7图解答：（1）τ=RC=5×310×100×610s=0.5s（2）在换路前，0t电路中00)(cu，据换路定则，000)-(cu)(cu在0t电路中，(0)i=ER=20/5mA=4mA在t电路中VE)(cu20()i=0据三要素法()it=()i+[(0)i-()i]te=te24mA)τte(τte)(cu)(cu)(cu(t)cu1200=te(2120)V(t)Ru=()itR=4te×5=te220V（3）经过t后)(τcu=20(1-1e)V=12.64V3.7在题3.7图所示电路中，E=40V，R1=R2=2KΩ，C1=C2vCEER2St=0RivCCSt=0C1C2R1=10μF，电容元件原先均未储能。试求开关S闭合后电容元件两端的电压vC（t）。解答：换路前，在0t电路中，(0)0uc据换路定则，(0)0+uc在t电路中，()uc=E=V40时间常数：63121121010102100.011010CCRssCC据三要素法)te(τte)(cu)(cu)(cu(t)cu1001400V3.8在题3.8图所示电路中，电路原处于稳态。在t=0时将开关S闭合，试求开关S闭合后电容元件两端的电压vC（t）。题3.8图题3.9图解答：换路前，在0t电路中，-(0)0Vuc据换路定则有，+-(0