文档内容
目 录
第一章 电路模型和电路定律.................................................1
第二章 电阻电路的等效变换.................................................8
第三章 电阻电路的一般分析................................................17
第四章 电路定理..........................................................22
第五章 含有运算放大器的电阻电路..........................................33
第六章 储能元件..........................................................39
第七章 一阶电路和二阶电路的时域分析......................................42
第八章 相量法............................................................51
第九章 正弦稳态电路的分析................................................53
第十章 具有耦合电感的电路................................................74
第十一章 电路的频域响应..................................................82
.........................................82
第十二章 三相电路
.........................96
第十三章 非正弦周期电流电路和信号的频谱
第十四章 线性动态电路的复频域分析........................................96
第十六章 二端口网络.....................................................100
........................................39
第十七章 非线性电路第一章 电路模型和电路定律
一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
.1. 电路理论分析的对象是电路模型而不是实际电路。 [√]
.2. 欧姆定律可表示成1U=RI,1也可表示成U=-RI,这与采用的参考方向有关。
[√]
.3. 在节点处各支路电流的方向不能均设为流向节点,否则将只有流入节
点的电流而无流出节点的电流。 [×]
.4. 在电压近似不变的供电系统中,负载增加相当于负载电阻减少。 [√]
. 解:负载增加就是功率增加, 。
5. 理想电压源的端电压是由它本身确定的,与外电路无关,因此流过它的电流则是一
定的,也与外电路无关。 [×]
.6. 电压源在电路中一定是发出功率的。 [×]
.7. 理想电流源中的电流是由它本身确定的,与外电路无关。因此它的端电压则是一定
的,也与外电路无关。 [×]
.8. 理想电流源的端电压为零。 [×]
.9. *若某元件的伏安关系为u=2i+4,则该元件为线性元件。 [√]
. 解:要理解线性电路与线性元件的不同。
10.* 一个二端元件的伏安关系完全是由它本身所确定的,与它所接的外电路毫无关系。
[√]
.11.元件短路时的电压为零,其中电流不一定为零。元件开路时电流为零,其端电压不一
定为零。 [√]
.12. 判别一个元件是负载还是电源,是根据该元件上的电压实际极性和电流的实际方
向是否一致(电流从正极流向负极)。当电压实际极性和电流的实际方向一致时,
该元件是负载,在吸收功率;当电压实际极性和电流的实际方向相反时,该元件是
电源
(含负电阻),在发出功率 [√]
.13.在计算电路的功率时,根据电压、电流的参考方向可选用相应的公式计算功率。若
1选用的公式不同,其结果有时为吸收功率,有时为产生功率。 [×]
.14.根据P=UI,对于额定值220V、40W的灯泡,由于其功率一定,电源电压越高则其
电流必越小。 [×]
.15.阻值不同的几个电阻相串联,阻值大的电阻消耗功率小。 [×]
解:串联是通过同一电流,用 。
.16.阻值不同的几个电阻相并联,阻值小的电阻消耗功率大。 [√]
解:并联是承受同一电压,用 。
.17.电路中任意两点的电压等于所取路径中各元件电压的代数和。而与所取路径无关。
[√]
.18.当电路中的两点电位相等时,若两点间连接一条任意支路,则该支路电流一定为零。
[×]
.19. 若把电路中原来电位为3V的一点改选为参考点,则电路中各点电位比原来降低3
V,各元件电压不变。 [√]
.20.电路中用短路线联接的两点电位相等,所以可以把短路线断开而对电路其他
部分没有影响。 [×]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
.1. 通常所说负载增加,是指负载__C__增加。
(A) 电流 (B) 电压 (C) 功率 (D) 电阻
.2. 图示电路中电压UAB2为_C____V。
解:
(A) 21 ; (B)16;
(C) -16; (D) 19
.3. 图示电路中,下列关系中正确的是_ A ___。
解: ,
,或
(A)I 22+I 22=I 2;2
1 2 3
(B)I R 22+I R 2+E 2= 0;
1 1 3 3 1
(C)当R 开路时U=E 22
3 2
.4. 图示电路中S断开时I1= _C_A,
I=_B_A。S闭合时I1= _A_A,I=_C_A。
解:S断开时, 没有通路,电流为零;
2;
S闭合时, 有通路,电流
电阻被短路,电压为零, 。
(A) 6 ; (B) 2 ;
(C) 0 ; (D) 3
.5. 图示电路中,当IS=10A 时电压U为_C_V,当IS=8A时电压U为_D_V。
解:当IS=10A 时, ,
当IS=8A时, ,
(A) 0 ; (B) 8 ;
(C) 12; (D) 16 。
.6. 图示电路中 I = 0 时,电位 UA=_B_ V。
解:I = 0 时, ,
。
(A) 70 V ; (B) 60 V ;
(C) -10 V ; (D) 90 V。
三、填空题
.1. 图示电路中电流I=_-3_A。
解:
.2. 电路图中的IX = _1.4_ A。
解:
。
四、计算题
31. 求图示电路中的UX 、IX
解:
。
2. 求如图所示电路中US =?
解:标电流参考方向如下图
; , ;
; 。
3. 求图示电路中的is
解:
。
4. 图示电路中,求:
(1)当开关K合上及断开后,UAB4=?
(2)当开关K断开后,UCD =?
解:
(1)当开关K合上, ;
当开关K断开后,
(2)当开关K断开后, 。
5.求出图示电路的未知量I和U。
4解:
6. *电路如附图所示。试求:
(1)求电压u; │
(2)如果原为1Ω、4Ω的电阻和1A的电流源可以变动(可以为零,也可以为无限大)
对结果有无影响。
解:(1)求电压u;
(2)如果原为1Ω、4Ω的电阻和1A的
电流源可以变动(可以为零,也可以为无
限大) 对结果有无影响。
4Ω的电阻不为零,则对结果无影响。
7. 试求电路中各元件的功率。
解:标参考方向
8. 试求电路中负载所吸收的功率。
解:标参考方向
9. 求图示电路中的电流I和受控源的输出功率。
5解:
(实际吸收功率)。
10. 电路如图所示。试求:
(1)仅用KVL求各元件电压;
(2)仅用KCL求各元件电流;
(3)如使流经3伏电压源的电流
为零,则电流源iS 应为什么值。
解:电源取非关联的参考方向,
电阻取关联的参考方向。
(1) 仅用KVL求各元件电压;
, ,
(2)仅用KCL求各元件电流;
, , , ,
(3)
11. 求图示电路中电源发出的功率.
解:电源取非关联的参考方向,
电阻取关联的参考方向。
, ,
,
12. 如图,试计算UAC, UAD
解:
13.计算如图示电路中当开关K断开及接通时A点的电位VA
解:
开关K断开时,
6开关K接通时,
14. 图示电路中,以A点为参考点计算电位UC、UD7UE和电压UBE
解:
关键点:8Ω电阻中的电流为零。
=
15. 图中各电阻均为1Ω,则当UAB 5V时US应为多少?
解:关键点: ,
,
第二章 电阻电路的等效变换
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
.1. 如图所示电路的等效电阻为 [√]
解:
.2. 当R 7、R 与R 并联时等效电阻为: [×]
1 2 3
.3. 两只额定电压为110V的电灯泡串联起来总可以接到220V的电压源上使用。[×]
解:功率不同的不可以。
.4. 电流相等的两个元件必属串联,电压相等的两个元件必属并联。[×]
7.5. 由电源等效变换可知, 如图A所示电路可用图B电路等效代替,其中 则
图A中的R 和R 消耗的功率与图B中R 和R 消耗的功率是不变的。 [×]
i L i L
解:对外等效,对内不等效。
可举例说明。
.6. 一个不含独立源的电阻性线性二端网络(可以含受控源)总可以等效为一个线性电
阻。 [√]
.7. 一个含独立源的电阻性线性二端网络(可以含受控源)总可以等效为一个电压源与
一个电阻串联或一个电流源与一个电阻并联。 [√]
.8.已知图示电路中A、B两点电位相等,则AB支路中必然电流为零。 [×]
解:根据KVL有:
.9. 图示电路中, 既然AB两点电位相等, 即UAB =0,必有IAB =0 [×]
解:
.10. 理想电压源不能与任何理想电流源等效。 [√]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
.1. 图示电路 AB间的等效电阻为_C_
解:二个电阻并联等效成一个电阻,另一电阻断开。
(A) 10.67Ω (B) 12Ω
(C) 14Ω (D) 24Ω
解:二条并联后少一条支路。
8.2. 电路如图所示,A、B端的等效电阻R=_A__
(A) 4Ω (B) 5Ω (C) 10Ω (D) 20Ω
解:
.3. 电路如图所示,可化简为_C_。
解:
(A) 8Ω电阻 (B) 13Ω电阻 (C) 3Ω电阻 (D) 不能化简
.4. 如 图 所 示 电 路 中 , 当 电 阻 R 增 加 时 电 流 I 将 _ A __ 。
2
9
(A) 增加 (B) 减小 (C) 不变
解:
.5. 现有额定值为220V、25W的电灯一只,准备串联一个小灯泡放在另一房间作为它的
信号灯,应选择_A_规格的小灯泡?
(A) 6V,0.15A; (B) 6V,0.1A; (C) 1.5V,0.5A; (D) 1.5V,0.3A; (E) 都不可以
分析思路: ; A;舍去(B);
; ; ;
额定功率:
9实际功率:
(亮度不够); (亮度不够)。
.6. 图示电路的输出端开路,当电位器滑动触点移动时,输出电压U 变化的范围为_C_
2
(A) 0~4V (B) 0~5V (C) (1~4)V (D)(1~5)V
10 解:
.7. 图示电路中,当开关S接通时, 电压U 10_C__,电流I 1010_C_,电压 U 1010
2 2 1
B_,电流I 1010_B_。
1
(A) 不变 (B) 增大
(C) 减小 (D) 增大或减小
解: 后,并联值减小;电流 增大;
电压 增大;电压 减小。
.8 . 将25W、220V的白炽灯和60W、220V的白炽灯串联后接到220V
的电源上,比较两灯的亮度是_A_。
(A) 25W的白炽灯较亮 (B) 60W的白炽灯较亮
(C) 二灯同样亮 (D) 无法确定那个灯亮
解:串联是通过同一电流,用 。25W的电阻大。
.9 . 电路如图所示,若电流表A的内阻很小,可忽略不计(即内阻为零),则A表的
读数为_C__。
(A) 0A (B) 1/3A
(C) 1/2A (D) 2/3A
解: , ,
。
.10. 现有四种直流电压表,为了较准确地测量图示电路的电压,电压表应选用_C_。
解:
电压表量程应略大于 内阻尽可能大。
10(A) 量程0~100V,内阻25 KΩ/V (B) 量程0~10V,内阻20 KΩ/V
(C) 量程0~5V,内阻20 KΩ/V (D) 量程0~3V,内阻1 KΩ/V
.11. 如图所示电路, 若在独立电流源支路串联接入10Ω电阻,则独立电压源所发出的
功率_B_; 独立电流源发出的功率_A_。
(A) 改变 (B) 不改变
解:
若在独立电流源支路串联接入10Ω电阻,
该支路电压和电流值不变,但独立电流源
上的电压增大。
.12. 图示电路中,就其外特性而言, _ A _。
(A) b、c等效; (B)a、d等效;
(C) a、b、c、d均等效; (D)a、b等效
.13. 如图所示电路, 增大G 1111将导致_C__。
1
(A) UA增大,UB11增大 ;
(B) UA减小,UB11减小;
(C) UA不变,UB11减小;
(D) UA不变,UB11增大。
三、计算题
1. 图所示的是直流电动机的一种调速电阻,它由四个固定电阻串联而成。利用几个
开关的闭合或断开,可以得到多种电阻值。设4个电阻都是1Ω,试求在下列三
种情况下a,b两点间的电阻值:
(1)K 和K 闭合,其他打开;
1 5
(2)K 11、K 和K 11闭合,其他打开;
2 3 5
(3)K 、K 和K 11闭合;其他打开。
1 3 4
解:(1)K 和K 闭合,其他打开;
1 5
(2)K 11、K 和K 11闭合,其他打开;
2 3 5
(3)K 、K 和K 11闭合;其他打开。
1 3 4
112. 求图示电路等效电阻RMN.
解:
,
12
3. 试求图示电路的入端电阻RAB12图中电阻的单位为欧.
解:二个电阻并联等效成一个电阻,另一电阻断开。
(1) , (2) 。
4. 求图示电路A、B端的等效电阻RAB
解:设包含受控源向左的等效电阻为R,
5. 在图示电路中, 求当R =0时的K值。
i
解:设包含受控源向左的等效电阻为R,
,
当R =0时,必有R=-1Ω,即K=4。
i
12
126. 求图(1)、(2)两电路的输入电阻。
解:(1)
(2)
7. 图示电路中AB间短路时电流I 13=?
1
解:等效电路图如右:
8. 试用电源等效变换的方法计算图示电路中1Ω电阻中的电流.
解:等效电路图如下: I=4/9 A。
9. 试求图示电路中安培表的读数.(A点处不连接)
解:等效电路图如下:
10. 如图电路中,内阻R0= 280欧,万用表I0 的满标值为 0.6 毫安、且有 13
R=R +R +R 13=420欧。 如用这个万用表测量直流电压,量程分别为 10伏、100
1 2 3
伏、和250 伏。试计算R 1313、R 1313、R 1313的阻值。
4 5 6
13解:量程分别为10V、100V、和250V时,
万用表I0 的值不能超满标值 0.6 毫安。
9832Ω;
90 KΩ;同理, 。
11.图示电路中,R 、R 14、R 、R 的额定值均为6.3V,0.3A,R 的额定值
1 2 3 4 5
为6.3V,0.45A。为使上述各电阻元件均处于其额定工作状态,问应选配多大阻值的
电阻元件RX 和RY ?
解:
, , ,
, ,
12. 应用电源等效变换法求如图所示电路中2Ω支路的电流 .
解: 等效电路图如下:I=35/7=5A。
13. 电路如图所示,试求独立电压源电流、独立电流源电压以及受控电流源电压。
解:
1414. 试求电路中的
解:
=1.33A, =2.66A, =37.77A。
15. 在图示电路中,用一个电源代替图中的三个电源,并且保持R 15至R 15中的电
1 4
流和端电压不变。
解:等效电路图如下:
第三章 电阻电路的一般分析
一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
.1. 利用节点KCL方程求解某一支路电流时,若改变接在同一节点所有其它已知支路
电流的参考方向,将使求得的结果有符号的差别。 [×]
.2. 列写KVL方程时,每次一定要包含一条新支路才能保证方程的独立性。 [√]
.3. 若电路有n个节点,按不同节点列写的n-1个KCL方程必然相互独立。 [√]
.4. 如图所示电路中,节点A的方程为:
(1/R +1/ R +1/ R) U =I+ U / R
1 2 3 S S
[×]
解:关键点:先等效,后列方程。
图A的等效电路如图B:
节点A的方程应为:
15.5. 在如图所示电路中, 有
[√]
解:图A的等效电路如图B:
.6. 如图所示电路,节点方程为:
; ; . [×]
解:图A的等效电路如图B:
.7. 如图所示电路中,有四个独立回路。各回路电流的取向如图示, 则可解得各回路
电流为: I =1A;I =2A; I =3A;I =4A。 [×]
1 2 3 4
解:
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
.1. 对如图所示电路,下列各式求支路电流正确的是 C_。
(A) ; (B) (C)
16.2. 若网络有b条支路、n个节点,其独立KCL方程有_C_个,独立KVL方程有_D__
个,共计为_A_个方程。若用支路电流法,总计应列_A_个方程;若用支路电压法,总计
应列_A_个方程。
(A)b (B)2b (C)n-1 (D)b-n+1
.3. 分析不含受控源的正电阻网络时,得到下列的节点导纳矩阵Yn,其中肯定错误
的为_ B 、 C 、 _ D 、 E _。
(A) (B) (C) (D)
(E) 解:自导为正,值大互导;互导为负,其值相等。
.4. 列写节点方程时,图示部分电路中B点的自导为_F_S, BC间的互导为D_S,B
点的注入电流为_B_A 。
(A) 2 (B) -14 (C) 3 (D) -3 (E) -10 (F) 4
解:图A的等效电路如图B:
.5. 图示电路中各节点的电位分别为 V 、V 、V ,则节点②的KCL方程:
1 2 3
( ) + 0.5I+ 2 = 0 ,括号中应为_C__.
(A) V /3 (B) (V -V )/3
1 2 1
(C) 3(V -V ) (D) 3(V -V )
2 1 1 2
解:
17.6. 电路如图所示, I=_D_。
(A) 25mA (B) 27.5mA
(C) 32.5mA (D) 35mA
解: ,
.7. 图示部分电路的网孔方程中, 互阻R 为_B__Ω,R 为_E__Ω, R 为_A
12 23 13
_Ω。 (A) 0 (B) -3Ω (C) 3Ω (D) -4Ω (E) ∞
三、计算题
1. 求附图中的电流I1,I2, 和电位VA,
解: ,
2. *用节点法求电路中的电流I1。( 应为受控电流源)
解:
, 解之:
3. *如图所示电路中, US=5V,R =2Ω, R =5Ω,
1 2
IS=1A,用节点法计算电流I及电压U之值。
(原电路图有误)
18解: ,
4.试用节点分析法列出图示电路的节点方程的一般形式。
解:
5. 列写图示电路的网孔方程,并用矩阵形式表示.
解:
矩阵形式为
6. 电路如图,试求:i和u。(电导的单位为S)。
解:
,
解之:
*7 . 用网孔分析法求电流I1,I2,I3 (I在哪?)
19解:
,
8. 电路如图所示,仅需要编写以电流 和 为回路电流的方程,如可以求解,试解之。
解:
解之:
第四章 电路定理
一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
.1. 替代定理只适用于线性电路。 [×]
.2. 叠加定理不仅适用于线性电路,也适用于非线性电路。如小信号法解非线性电路就
是用叠加定理。 [×]
.3. 电路如图所示,已知Us=2V时,I=1A,则当Us=4V时,I=2A。 [×]
.4. 电路如图所示,已知Us=2V时,I=1A,则当Us=4V时,I=2A。 [√]
.5. 叠加定理只适用于线性电路的电压和电流的计算。不适用于非线性电路。也不适用
于线性电路的功率计算。 [√]
.6. 测得含源二端网络的开路电压Uoc=1V, 若A、B端接一个1Ω的电阻,则流过电
阻的电流为1A。 [×]
20.7. 若二端网络N与某电流源相联时端电压为6V,则在任何情况下二端网络N对外都
可以用6V电压源代替。 [×]
.8. 若两个有源二端网络与某外电路相联时,其输出电压均为U,输出电流均为I,则
两个有源二端网络具有相同的戴维南等效电路。 [×]
.9. 戴维南定理只适用于线性电路。但是负载支路可以是非线性的。[√]
.10.如图所示电路中电阻R可变,则当R=2Ω时,1Ω电阻可获得最大功率。 [×]
.11. 工作在匹配状态下的负载可获得最大功率,显然这时电路的效率最高。[×]
.12. 若电源不是理想的,则负载电阻越小时,电流越大,输出功率必越大。 [×]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
i
.1. 图示二端网络N中,只含电阻和受控源,在电流源 s的作用下,U=10V,如果使
21u增大到40V,则电流源电流应为__D_。
i i i i
(A) 0.25 s ; (B) 0.521 s; (C) 2 s; (D) 4 s
.2. 在利用戴维南定理把图A所示电路简化为图B电路时,满足的条件是_B_。
(A) N为线性的纯电阻性的二端网络,NL为无源线性网络。
(B) N为线性纯电阻的有源二端网络,NL不必是线性的或纯电阻性的。
(C) N和NL都是线性的纯电阻性二端网络.
21图A 图B
.3. 若实际电源的开路电压为24V,短路电流为30A,则它外接1.2Ω电阻时的电流为 _ B
A,端电压为_ D __V。
解: , 。
(A) 20 (B) 12 (C) 0 (D) 14.4
.4. 图示电路的戴维南等效电路参数Us和Rs为_D__。
(A)9V, 2Ω ;
(B)3V, 4Ω;
(C)3V, 6Ω ;
(D)9V, 6Ω。
5. 图(b)是图(a)的戴维南等效电路。问:⑴ 图(a)虚框内电路消耗的总功率是否等于
图(b)R 上消耗的功率?__B_。为什么?_C_。⑵ 图(a)及图(b)中 R 上消耗的功率
o L
是否相同? _A_。为什么? __E__。
(A)是 ;(B)不是 ;
(C)因为等效是指外部等效;
(D)因为功率守恒 ;
(E)因为是等效网络。 (a) (b)
.6.图示电路中,当在A,B两点之间接入一个R=10Ω的电阻时,则16V电压
源输出功率将_C_。
(A)增大 (B)减少 (C)不变 (D)不定
解:
。
.7. 图示电路中,若RL可变,RL能获得的最大功率Pmax=_B_。
22(A)5W (B)10W (C)20W (D)40W
解: 。
. 8. 电路如图所示,负载电阻RL能获得最大功率是_A_。
(A) 20mW, (B) 50mW,
(C) 100mW , (D) 300mW.
解:将电阻RL的支路断开,
三、填空题
(注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
.1. 如图所示电路, 各电阻均为1Ω,各电压源大小、方向皆未知。已知AB支路电流
为I =1A,若将该支路电阻换为3Ω,那么该支路电流I =_0.5_A。
AB AB
解: 断开AB支路,求 的等效电路如下:
,
.2. 利用戴维南定理将图(1),(2)电路化为最简形式.
图(1)的Us=_30 V;Rs=_5_Ω; 图(2)的Us=_4_V;Rs=__2_Ω.
23.3. 求如图A,B端的戴维南等效电路的Uoc=_4_V; Ro=_4_Ω.
解:
.4. 附图(A)所示电路的诺顿等效电路如图(B)所示,其中I =_0.67A_;Ro=_-2Ω_。
SC
解 : , , , 。
四、解答下列各题
1. 用叠加定理求出图示电路中I 2424,I 24。
1 2
解: 分二个子电路,一为仅电压源
作用,电流源不作用;另一为仅
电流源作用,电压源不作用。
,
242. 求图示电路中AB间的戴维南等效电路。
解:
3. 求图示电路中AB间的戴维南等效电路。
解:利用叠加定理:
,
4. 图示电路中,(1)N为仅由线性电阻构成的网络。当u=2V、u=3V时,I=20A,25而当
1 2 x
u=-2V、u=1V时,I=0A。求u=u=5V时的电流I (2)若将N换为含有独立源的网络,
1 2 x 1 2 x;
当u=u=0V 时,I=-10A,且(1)中的已知条件仍然适用, 再求当u=u=5V时的电流I.
1 2 x 1 2 x
解: (1) ,
,
(2)
, ,
,
5. 图示电路中电压U不变时, 要使电流I增加一倍,则电阻18Ω应改为多少?
25解: 断开电阻18Ω的支路,
, ,
6. 图示电路中R=21Ω时其中电流为I。若要求I升至原来的三倍而电路其他部分不变,
则R值应变为多少?
解:26断开电阻R的支路,
,
, ,
7. 图示电路中N为有源网络。当开关S接到A时 I=5 A,当S接到B时 I= 2 A, 求
1 1
S接到C时的电流I 2626。
1
解:
,
,
8. 电路如图所示,已知线性含源二端网络N的开路电压Uoc=10V,ab端的短路电流
Isc=0.1A。求流过受控电压源的电流I。
解: , ,
,
9 .用叠加原理计算图示电路各支路电流。
解:
26, ,
10.如图所示电路中,各参数已知, 试求该电路A、B左右两方的戴维南等效电路。
解: ,
;
,
。
11. 图示无源网络N外接Us=8V ,Is=2A 时,开路电压U = 0 ;当Us=8V,Is=0时开
AB
路电压U =6V,短路电流为6A。求当Us=0,Is=2A且AB间外接 9Ω电阻时的电流。
AB
解: ;
, , , ,
12. 图示无源网络N外接Us=5V ,Is=0时,电压U=3V。当外接Us=0 ,Is=2A 时,
电压U=2V,则当Us=5V,Is换成2Ω电阻时,电压U为多少?
27解:
。
13. 如图所示电路, 求RL=?时,RL消耗的功率最大?
解:断开 支路,可得
, , ,
短路 支路,可得
, ,
,当 时, 消耗的功率最大。
14. *如图所示电路.R 是负载问当R= ?时才能使负载上获得最大功率.并求此功率值.
L L
解:(答案有误)。
断开R ,电路如图示,可求 ;
L
,
短路 ,电路如图示,可求 。
, ;
2815、 如图所示电路为一直流电路,参数如图所示, 试用最简便的方法求出AB支路中的
电流I 。
AB
解:断开 支路,平衡桥电路
可得 ,
。
16.*网络A含有电压源、电流源和线性电阻,应用实验a和b的结果,求实验c中的
U。
解:(答案有误)网络A可用戴文宁支路替代。
,
,
解之 。
17. 图示电路中No为一线性无源电阻网络,图A中11'端加电流Is=2A,测得
U' =8V;U' =6V,如果将Is=2A的电流源接在22'两端,而在11'两端接2Ω
11 22
电阻(图B)。问2Ω电阻中流过电流多大?
29图A 图B
解:利用戴文宁定理和互易定理:
, , , 。
18. 电路如图。已知: u =2V,u =24V,30u =-24V,i =2iA,i =3u, R=R=R =
s1 s3 s7 s1 s2 1 2 4
R =R =2Ω,R =R=4Ω,R=10Ω。求: 电流i和i 的端电压。30
6 7 3 5 s1
解:断开i所在的支路,可分别得 、 和 、
30。
19. 图A所示电路中,测得二端网络N的端电压U=12.5V,在图B中,当二端网络
N短路时,测得电流I=10A。求从ab端看进去N的戴维南等效电路。
解:网络N可用戴文宁支路替代。
,
解之 , 。
31第五章 具有运算放大器的电阻电路
一、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 如图所示的含理想运放的电路,其节点方程组中错误的是 ( B ) 。
(A) ;(B)
(C) ; (D)
解:运算放大器的输出点不能用节点电压法列方程。
u u
2. 电路如图所示, i=0.3V,则 o为 ( C ) 。
(A)+4.5V; (B)-4.5V; (C)+4.8V;(D)3V。
解:
。
3. 理想运算放大器的两条重要结论是:理想运算放大器的 ( A ), ( C ) 。
(A)输入电流为零 (B)输入电阻为零 (C)输入电压为零 (D)输出电阻为零
解:输入电流为零(虚断路); 输入电压为零(虚短路)。
4. 如图所示电路中,运算放大器视为理想元件,可求转移电压比 = ( B ) 。
(A) 2 (B) 3
(C) 5 (D) 10
解:
。
5. 如图所示电路中,运算放大器视为理想元件,可求转移电流比I/I= ( A ) 。
2 1
32(A) (B)
(C) (D)
解: , 。
6. 如图所示电路中,运算放大器视为理想元件,可求转移阻抗 ( D )。
(A) 33 ; (B) ;
(C) ;3333 (D)
解:
7. 如图所示电路中,运算放大器视为理想元件,可求得R 消耗的平均功率为 ( C )。
3
已知: 。
(A) 0.625W (B) 20W
(C) 40W (D) 80W
解:
。
8. 运放为理想运放, 则 =_ ( C )_.
(A) 0 (B) R
(C)-R (D) ∞ 33
解:
二、解答下列各题
331. 电路如图所示, 求: 的表达式.
解:图有误
2. 电路如图所示,求电路的电压增益u/u 34其中:
0 i
R =1MΩ,R =1MΩ,R =0.5MΩ,
1 2 3
34R =9.9MΩ, R =0.1MΩ。
4 5
解:(原答案 有误)
,
3. 电路如图所示,已知u =1V,u =-1V,R=R=300Ω,R=200Ω
i1 i2 1 2 3
求: u , u 。
o1 o2
解:(原答案 有误)
。
4. 图示电路中,试求输出电压u=?
o
34解:
5.求如图所示电路中的电压比u/ u;并说明该电路的运算功能.
o i
解:
电路的运算功能是反向比例器。
6. 电路如图所示,u=1V,求图中I.
i
解:
。
35第六章 非线性电阻电路
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
1. 伏安特性处于第一象限且采用关联参考方向的电阻元件,其静态电阻和动态电阻均
为正值,当静态电阻越大时动态电阻也越大。 [×]
2. 非线性电阻两端电压为正弦波时,其中电流不一定是正弦波。 [√]
3. 不论线性或非线性电阻元件串联,总功率都等于各元件功率之和,总电压等于分电
压之和。 [√]
4. 用曲线相交法解非线性电阻时,电源和负载的伏安特性都应采用关联参考方向。
[×]
5. 折线法各段直线相应的等效电路中,对于第一象限的伏安特性,其等效电阻和电压
源总是正值。 [×]
6. 用小信号法解电路时,非线性电阻元件应该用动态电阻来建立电路模型。[√]
7. 非线性电路可能不止有一个稳定的工作点,而且还可能存在不稳定的工作点。
[√]
8. 大多数非线性电阻的伏安特性对原点不对称,就是说元件对不同方向的电流或不同
极性的电压,其反应是不相同的。因此,在使用非线性电阻器件时,必须区分它的两个
端钮。 [√]
9. 许多非线性电阻是单向性的,就是说它的伏安特性与施加电压的极性有关。
[√]
二、计算下列各题
1.画出如图所示电路端口的u—i 特性.
解:
2. 如图所示电路中, 非线性电阻伏安特性为:
且知 , 小信号电流
源 。求电路工作时的 。
36解: 仅 作用时,
,解之: (舍去),
,
仅 作用时, ,
, 。
3. 如图所示电路, 试用小信号分析法求通过非线性电阻中的电
流 。
解:仅直流电源作用时,断开非线性
电阻支路,可得:
解之:
仅信号源作用时,
。
4. 画出如图所示电路的DP图。
37解:
5. 图示电路中,已知 , 非线性电阻为电流控制型的,伏安关系为
用小信号分析法求电流。设当 时,回路的电流为1A。
解:(答案 有误)设当 时,
, ,
解之: , ,
, ,
6. 如图所示电路中,已知 , 非线性电阻特性关系为:
求非线性电阻两端电压。
解:仅直流电源作用时, ,
解之: ,
,
仅信号源作用时, ,
,
387. 在如图所示电路中,已知 求该电路中
解: 非线性电阻以外的电路用戴维宁等效支路替代。
,
解之:
8. 图中两非线性电阻均为电压控制型,其伏安特性分别为
直流电流源IS=8A,小信号电流源 ,
试用小信号法求
解:
仅直流电源作用时,
,解之:
仅信号源作用时,
, , ,
39第七章 一阶电路
一、是非题:(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
1. 如果一个电容元件中的电流为零,其储能也一定为零。 [×]
解:
2. 如果一个电容元件两端的电压为零,则电容无储能。 [√]
解:
3. 一个线性、非时变电容可以用唯一的一条 i~du/dt曲线来表征。 [√]
解:
4. 在电路中当电容两端有一定电压时,相应地也有一定的电流,因此,某时刻电容贮
能与该时刻的电压有关,也可以说成是与该时刻的电流有关。 [×]
解:
5. 一个电感与一个直流电流源接通,电流是跃变的。 [√]
解:直流电流源的定义是:不管外电路如何变化,该元件输出的电流为恒定值。
6. 在RL串联电路与正弦电压接通时,电流自由分量的初值总与稳态分量的初值等值
反号。(初始状态为零) [√]
解: ,初始状态为零: ,
电流自由分量的初值为 稳态分量的初值为 ,
7. RL串联电路与正弦电压接通时,若电压初相为零,则不存在自由分量。 [×]
8. 若电容电压 ,则接通时电容相当于短路。在t=∞时,若电路中电容电流
,则电容相当于开路。 [√]
9. 换路定则仅用来确定电容的起始电压 及电感的起始电流 ,其他电量的起
始值应根据 或 按欧姆定律及基尔霍夫定律确定。 [√]
10. 在一阶电路中,时间常数越大,则过渡过程越长。 [√]
11. 一阶电路的时间常数只有一个,即一阶电路中的各电压、电流的时间常数是相同的。
[√]
12. 零输入的RC电路中,只要时间常数不变,电容电压从100V 放电到50V所需时间与
从150V放电到100V所需时间相等。 [×]
13. 同一个一阶电路的零状态响应、零输入响应和全响应具有相同的时间常数. [√]
14. 设有两个RC放电电路,时间常数、初始电压均不同。如果 τ>τ,那么它
1 2
们的电压衰减到各自初始电压同一百分比值所需的时间,必然是t >t .
1 2
[√]
4015. 在R、C串联电路中,由于时间常数与电阻成正比,所以在电源电压及电容量固定
时,电阻越大则充电时间越长,因而在充电过程中电阻上消耗的电能也越多。
[×]
二、选择题
1. 电路出现过渡(暂态)过程的原因有两个:外因是 ( A ) ,内因是 ( C ) 。
(A)换路 (B)存在外加电压 (C)存在储能元件 (D)电容充电
(E)电感磁场
2. 电路如图所示,电流源IS=2A向电容(C=2F)充电,已知t= 0时,
V,则在t=3S时, . ( C )
(A) 2V; (B) 3V; (C) 4V; (D) 8V。
解: ,即
v。
3. 电路中的储能元件是指 ( B ) 、 ( C )。
(A) 电阻元件 (B) 电感元件 (C) 电容元件 (D) 电压源
(E) 电流源
4. 电路中的有源元件通常是指 (D ) 、 (E )。
(A) 电阻元件 (B) 电感元件 (C) 电容元件 (D) 电压源
(E) 电流源
5. 如图所示电路的时间常数τ为(C)。
(A) (B) (C)
6. 图示电路的时间常数为 ( C ) s 。
(A) 3 (B) 4.5 (C) 6 (D) 1.5
7. 图示电压波形的数值表达式为 ( C ).
(A) -2ε(t)+ε(t-1) (B) -2ε(t)+3ε(t+1)-ε(t+3)
(C) -2ε(t)+3ε(t-1)-ε(t-3) (D) -2ε(t)+3ε(t-1)
418. 电路如图所示,电路的时间常数是 ( A )。
(A) 0.25s (B) 0.5s (C) 2s (D) 4s
解:将独立电源置零,将动态元件用电压源替代,
可得: ,
。
9. 电路如图所示, 开关K断开后,一阶电路的时间常数τ=(B)。
(A) ; (B) ;
(C) ; (D)
10. 一阶电路时间常数的数值取决于 ( C )。
(A) 电路的结构形式 (B) 外加激励的大小
(C) 电路的结构和参数 (D) 仅仅是电路的参数
11. RC一阶电路的全响应U(t)=[10-6exp(-10t)]V,初始状态不变而若输入增加一
C
倍,则全响应U(t)为 ( D )。
C
(A) 20-12exp(-10t); (B) 20-6exp(-10t); (C) 10-12exp(-10t);
(D) 20-16exp(-10t)。
解:U(0)=4,零输入响应为:U(1)(t)=4 exp(-10t)V,
C C
零状态响应为:U(2)(t)= [10-10exp(-10t)]V,
C
初始状态不变而若输入增加一倍,则
零状态响应为:U(3)(t)= [20-20exp(-10t)]V,
C
全响应U(t)=[20-16exp(-10t)]V
C
12. f(t)的波形如图所示,今用单位阶跃函数 ε(t)表示f(t),则f(t)= ( C ) 。
(A) tε(t-1) (B) (t-1)ε(t) (C) (t-1)ε(t-1) (D) (t-1)ε(t+1)
解:ε(t-1)有起始函数的作用。
4213. f(t)的波形如图所示,今用阶跃函数来表示f(t),于是f(t)= ( C )。
(A)ε(t)-ε(t-1) (B)ε(t-1)-ε(t+1)
(C)ε(t+1)-ε(t-1) (D)ε(t-1)-ε(t)
14. 电路如图所示,电容C原已充电到3V,现通过强度为8 δ(t)的冲激电流,则在冲
激电流作用时刻,电容电压的跃变量为 ( B )。
(A) 7V (B) 4V (C) 3V (D) -4V
解: ic=cdu/dt,即
=4+3=7v,
电容电压的跃变量为u=7-3=4v。
c
15. 电路如图所示,电感L原已通有恒定电流3A,现施加7 δ(t)V的冲激电压,则
在冲激电流作用时刻,电感电流的跃变量为 ( B )。
(A) 6.5A (B) 3.5A (C) 3A (D) -3.5A
解: =3.5A。
16. 如图所示电路的冲激响应电流i=(A)。
(A) A (B) A
43(C) A (D) A
17. 电路如图所示,可求得单位阶跃响应电压u= ( B )。
(A) V (B) V
(C) V (D) V
三、填空题
(注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
1. 图A所示为一线性元件,其电压、电流波形如图B、C所示,该元件是电容元件,
它的参数是1 微法。
2. 如图所示电路,开关S合上的瞬间电容器电压 2v; 1v。
3. 图示电路原已稳定,t=0时闭合开关S后在 时,则电容储能
WC =______;电感储能WL=______。
44解:u(0)= u(0)=4V, WC=0.5CU2=8微焦耳;
c + c -
i(0)= i(0)=2A, WL=0.5LI2=2焦耳。
l + l -
4. 如图所示电路原已稳定, t=0时开关由位置“1”换到“2”,则换路后,响应
的暂态分量为_______________, 稳态分量为______。
解:用三要素法可得:
u(0)= u(0)=U , u(∞)=U , τ=RC;
c + c - s1 c s2
u(t)=U +[U -U ]e-t/RC ,
c s2 s1 s2
暂态分量为:u(1)(t)=[U -U ]e-t/RC
c s1 s2
稳态分量为:u(2)(t)=U
c s2
5. 图示电路中,换路前电路已处于稳态,如t=0时将S打开,则i=____A。
L
其中: i(0)=6 A;i (∞) =8 A; τ=0.1 s
L + L
解:i(t)=8-2e-10t A。
L
6. 图示电路为1 阶电路。
457. 图示电路为1 阶电路。
四、计算题
1. 图示电路原已稳定,t=0时断开开关S后,则在 时,求电容储能和电感储能。
2. 已知: 如图所示电路, S在“1”位置已处于稳态,t=0时开关突然由“1”搬至
“2”位置。试求 并画出波形.
3. 如图为-个延迟继电器J的电路,已知继电的电阻r=250Ω,电感L=14.4H,它的
最小启动电流Imin=6mA,外加电压E=6V.为了能改变它的延迟时间,在电路中又串接
了-个可变电阻R,其阻值在0至250Ω范围内可调节。试求:该继电器延迟时间的变动
范围。
464. 图示电路原已稳定,t=0时闭合开关S, 求 t>0时的 和 ,并写出
中的零输入响应和零状态响应分量.
解:i(0)= i(0)=1 A
L + L -
i(∞)=0.5A
L
i(t)=0.5+0.5e-10t A
L
u(t)=-10e-10t V
L
零输入响应分量i(1)(t)= e-10t A
L
零状态响应分量i(2)(t)=0.5-0.5e-10t A。
L
5. 图(2)电路中. ,求在图(1)所示的脉冲作用下电流 。
(1) (2)
6. 如图所示动态电路,原已处于稳态,在t=0时开关S闭合,求:
(1)电感电流 及电压 ;
(2)(2)就 的函数式,分别写出它们的稳态解、暂态解、零输入解、及零状态解。
477. 在如图所示电路中,当开关K在t=0时合上后又在t=0.71mS打开,
求 =?
8. 如图所示电路,t<0时处于稳态,且 0,t=0时开关闭合。
求t≥0时的
9. 如图所示电路中, 已知: N R 为纯电阻网络,
, 若全响应 求该电
路的零输入响应 .
10. 图示电路中,己知: 求 。
若当 时,求 .
48第八章 二阶电路
一、选择题
1、如图所示电路原已稳定,t=0时断开开关,则t.> 0时网络的动态过程为 (A) 。
(A) 振荡的 (B) 非振荡的 (C) 临界状态
解: ,振荡的; 临界状态; ,非振荡的。
1<2, 振荡的。
2、图示电路中, ,D为理想二极管,t=0时闭合开关S后,二极管 (B) 。
(A)不会导通 (B) 有时会导通 (C) 不起任何作用 (D) 以上结论都不对
解: =200>20, 振荡的。二极管有时会导通。
3、电路如图所示,二阶电路的固有频率是 。
(A) -1+ j1/s (B) -1+ 11/s (C) (D)
49解:固有频率即为特征方程的特征根,
特征方程为:LCP2+(L/R)P+P=0,即
4、电路如图所示,原处于临界阻尼状态,现添加一个如虚线所示的电容 C ,电路成为
(A) 。 (A)过阻尼 (B)欠阻尼 (C)临界阻尼 (D) 无阻尼
解:C变大,则 变小,故R> ,过阻尼。
5、二阶电路电容电压的 的微分方程为 ,此电路属(B)情况。
解:P=-3+ j2,欠阻尼。
(A)过阻尼 (B)欠阻尼 (C)临界阻尼 (D) 无阻尼
6、图示电路中的二极管是理想的,其中 b 电路中的二极管有可能导通, a 电路中的
二极管不会导通。
(a) (b)
二、计算题
1、图示电路中, μ=?此电路可能产生等幅振荡。
50解:RLC串联电路中的R=0时,此电路可能产生等幅振荡。故有:
如图中的等效电阻=-1Ω。
解之:μ=-2。
2、图示电路中的R C 支路是用来避免开关S断开时产生电弧的,今欲使开关S断开后,
其端电压 ,试问R、L、C、r之间应满足何种关系。
解:
3、图示电路中,求电路中流过的电流为非振荡时的电阻 R的临界值。设R为无穷大时
过渡电流是振荡的。
51第九章 正弦交流电路
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
1. 如图所示电路中, 若 V, 则 A。 [×]
解:画相量图如下:总电流 只可能超前或滞后电压900。
2. 正弦电压(或电流)与其相量的关系可用下式表示:(IM表示取虚部)
[√]
3. 二支路电流 ,电流相量分别
是 A, A,二支路并联的总电流 [×]
解:同频率的相量才能相加减。
4. 电感元件电压相位超前于电流π/2rad,所以电路中总是先有电压后有电流。[×]
解:只是初始相位不一样。
5. 正弦电流电路中,频率越高则电感越大,而电容则越小。 [×]
解:。电感和电容的大小与频率无关,感抗和容抗才与频率有关。
6. 正弦电流通过电感或电容元件时,若电流为零则电压绝对值最大,若电流最大则电压
为零。 [√]
解:正弦电流通过电感或电容元件时,电流与电压的相位相差900。
7. 采用非关联参考方向时,电感电流比电压超前 π/2rad,电容电流比电压滞后
π/2rad。 [√]
解:画向量图可得。
8. 若电路的电压为 电流为
则 i滞后u的相位角为75°。 [√]
解:Ψ=Ψu-Ψi=300-(-450)=750。
529. 若电路的电流 ,电压 ,
则该电路是电感性。 [√]
解:Ψ=Ψ-Ψ=600-300=300,电流的相位滞后电压的相位。
u i
10. 如图所示电路中, 若电压表的读数U >U 则Z 必为容性。 [√]
2 1 X
解:元件上的分电压大于元件组合的总电压。
11.已知: 复阻抗Z=(10+j10)Ω, 它的复导纳Y=(0.1+j0.1)S。 [×]
解:Y=1/Z=1/(10+j10)= (0.05-j0.05)S
12. 当Z=(4+j4)Ω上加电压 u= 20 sin(ωt+135°)V时,电流
[×]
解: A,
。
13. 在频率 f 时,对R、L串联电路求出的阻抗与在频率 f 时求出的阻抗相同。
1 2
[×]
解: , 阻抗与频率有关。
14. 额定电压为110V,阻值 为1000Ω的灯泡, 为了接于220V电源,分别串1000Ω
电阻和1735Ω感抗使用,如图所示. 图A的效率和图B的效率一样. [×]
解:电阻消耗有功功率,而电感不消耗有功功率。
15. 在R、L、C串联电路中,当L>C时电路呈电感性,即电流滞后于总电压。[×]
解:当ωL>1/(ωC)时电路呈电感性,而不是L>C时电路呈电感性。
16.R、L 串联电路中,元件两端的电压分别为 3V 和 4V,则电路总电压为 5V。
[√]
解:画向量图, =5V。
17.R、L并联电路中,支路电流均为4A,则电路总电流I=IR+IL = 8A。
[×]
53解:画向量图, 。
18. 两个无源元件串联在正弦电流电路中,若总电压小于其中一个元件的电压值,则其中
必有一个为电感性元件,另一个为电容性元件。 [√]
19. 在正弦电流电路中,两元件串联后的总电压必大于分电压.两元件并联后的总电流必
大于分电流。 [×]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 电感电压相位滞后其电流90°, 电容电流相位滞后其电压90°,这个结论 ( C ) 成立。
(A) 根本不可能; (B) 电容、电感为非线性元件时;
(C) 电感电流和电压,电容电流和电压为非关联参考方向时。
2. 若 ,则 的相位比 超前 ( C ) 。
(A)20° (B)-20° (C)40° (D)-40° (E)不能确定
2. 图示电路中R与 ωL串联接到 的电源上,则电感电压
( B )V。
(A) 6sin(ωt-143.1°) (B) 6sin(ωt-126.9°)
(C) 6sin(ωt+36.9°) (D) 8sin(ωt-53.1°)
解:画相量图如下:
4. 若含R、L的线圈接到直流电压 12V 时电流为 2A,接到正弦电压12V 时电流为1.2A,则
为 ( B )Ω。
( A ) 4 ( B ) 8 ( C ) 10 ( D ) 不 能 确 定
解:R=12/2=6Ω,|Z|=12/1.2=10Ω, =8Ω。
5. 正弦电流通过电感元件时,下列关系中错误的是 ( D ) 、 ( E ) 、 ( H ) 、 ( I )。
(A) (B) (C) (D)
54(E) (F) (G) (H)
(I)
6. 正弦电流通过电容元件时,下列关系中正确的是 ( A )。
(A) (B) (C) (D)
(E) (F) (G) (H)
(I)
7. 电导 4S、感纳 8S与容纳 5S三者并联后的总电纳为 ( D ) S,总导纳模 为 ( E )
S,总阻抗模为 ( A )Ω,总电抗为 ( C )Ω。
(A) 0.2 (B) 3 (C) 0.12 (D) - 3 (E) 5 (F) 1/3
解: Z=R+j(X+X),Y=G+j(B+B),ZY=1,
L C C L
Y=4+j(5-8), 总电纳=-3S, 总导纳模=(42+32)1/2=5S, 总阻抗模=0.2Ω;
Z=1/Y=1/(4-j3)=(4/25-j3/25),X=3/25=0.12Ω。
8. 图示二端网络 N 中,u 与i的相位差φ=Ψu -Ψi可以决定网络 N 的性质。下
列结论中错误的是 ( D )。
(A)当φ在0--π/2 时为感性网络;
(B) φ在0—-π/2时为容性网络;
(C)│φ│> 90°时为有源网络;
(D) φ= 0 时网络中只有电阻。
解:Z=R+j(X+X), 有R、L、C元件,当X+X=ωL-1/ωC=0时。
L C L C
9. 如图所示的RLC并联电路 _____。
(A) -1A (B) 1A (C) 4A (D) 7/A (E) 7A
解:画向量图如下:
由 ,可得 I =7A
Lm
10. 图(a)中的总阻抗z=________Ω,总电压U=_______V。
图(b)中的总阻抗z= ( E ) Ω,总电压U= ( G )V。
(A) 8 (B) 5.83 (C) 11.66 (D) 16
(E) 18 (F) 2 (G) 36 (H) 4
55解:电路元件相同,单位为欧姆。
11. 图(a)中的总阻抗z= ( C ) Ω,总电流I= ( D )A。
图(b)中的总阻抗z= ( F )Ω,总电流I= ( E )A。
(A) 2 (B) 8 (C) 2.82 (D)4
(E) 0 (F) ∞
解:(a) Ω,z=2.82Ω, I=4 A。
(b) ,z=∞Ω。I=0A。
12. 在R、L、C并联电路中,若X >│X │,则总电流相位比电压 ( B )。
L C
(A)滞后 (B) 超前 (C)同相 (D)不能确定
解:画向量图,
若X >│X │,容性电路。
L C
13. 图示电路中,电源电压的有效值U=1V保持不变,但改变电源频率使电阻两端所接
电压表的读数也为1V,则此时角频率ω= ( B )rad/s.
(A) 500 (B) 1000 (C) 1 (D) 10 (E) 1000/(2π)
解: =1000 rad/s.
14.图示电路中,已知u=220sin(ωt-15°)V,若ω增大,u 的有效值不变,U 将
1 1 o
( A ) ; u 与u 之间的相位差将 ( B )。
o 1
56(A)增大 (B)减小 (C)不变
解:若ω增大,则∣X∣减小,
C
z减小,I=U/z增大,
1
15. 电路如图所示,若 则 ( B )。
(A) 与 同相;
(B) 与 反相;
(C) 与 正交.
解:画相量图如下:
= , 与 反相。
16. 图示正弦电流电路中 保持不变,当开关S闭合时电流表读数将 ( D ) 。
(A) 增加 (B) 不变 (C) 有些减少 (D) 减至零
解:开关S闭合时,
Z=64/0→∞。
17. 图示电路中, 电压有效值 U =50V, U =78V 则 X = ( B )Ω。
AB AC L
(A) 28 (B) 32 (C) 39.2 (D) 60
解:I=50/50=1A,|Z|=78/1=78Ω,
,
18. 图示二端网络 N 与 M 相联且φ= -135°,则可以看出__ ( A )_。
(A) M 为无源感性网络, N 为有源网络
(B) M 为无源容性网络, N 为有源网络
(C) M 为有源网络, N 为无源感性网络
(D) M 为有源网络, N 为无源容性网络
57解:画相量图如下:
三、填空题 ( 注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
1. 如图所示为正弦稳态电路, 已知 则
7 V
解:瞬时值相加减符合KCL与KVL。
2. 图示电路中 AB间等效阻抗Z =-Z。
AB
解:Z =
EQ
3. 一个电感线圈(电阻忽略不计)接在U=100V、f=50Hz的交流电源上时,流过2A电
流。如果把它接在U=150V、f=60Hz的交流电源上,则 流过的电流I=2.5 A。
解:2πfL=U/I, 2πfL=50, L=50/(2πf)=1/2π,
1 1
I=U/(2πfL)=150/(2π*60*1/2π)=2.5A。
2
4. 电路如图所示, 已知 =120∠0°V,Z =-j120Ω, Z =j60Ω, 则 = j ,
C L
=(1-j)A, =1 A。
解: = =1∠90°=j A,
= =(1-j) A, = + =1A。
5. 已知如图所示的一RLC串联谐振电路,其谐振频率ω=2×105 rad/s, R=10Ω,
o
, ,则L= 5 μ H ,C= 5 μ F。
解:Q=U/U=0.1,Q=ωL/R=0.1,
C S o
Q=1/(ωCR)=0.1
o
L=0.1R/ω=5μH, C=5μF
o
四、计算题
581. 定性画出图示电路的相量图(包括各支路电流及元件电压, 设XC=0.5XL)。
解:如图示。
2. 两端无源网络No如图所示,已知: ;ω=1rad/s;
。试求:(1)No的最简等效电路参数(表为Z或Y均可,但需写出相应的C、L、
G、R 的值);
(2)此网络的S、P、Q。
解:
R=8.66Ω,由1/(ωC)=5,可得C=1/5=0.2F;
S=U*I=220*20=4840VA,
P=U*I*COS(-300)=4191.44W,
Q=U*I*sin(-300)=-2420VAR。
3. 图所示,电容器C1和C2的规格分别为20μF/300V和5μF/450V。求
允许接入电压的最大值Umax 。
解:法一:C =C*C/(C+C)=4μF,
EQ I 2 1 2
U =[C/(C+C)]Umax,
C1 2 1 2
U =[C/(C+C)]Umax,
C2 1 1 2
Umax1=5U =5*300=1500V;
C1
Umax2=5U =25/20*450=562.5V;
C1
取:Umax=562.5V。
法二:C =C*C/(C+C)=4μF,Q1=20*300=6毫库,Q2=5*450=2.25毫库,
EQ I 2 1 2
Umax=Q2/C =2.25*10-3/4*10-6=562.5V
EQ
4. 图示电路中,已知 , ,
Z1 =7+j6Ω, 求Z2为多少?
59解:Z1+Z2= (10+j10)Ω,
Z2=10+j10-(7+j6)=(3+j4)Ω。
5. 图示电路中R=ωL=1/ωC =10Ω时,求整个电路的等效阻抗和等效导纳。
解:Z=-j10+(10*j10)/(10+j10)=(5-j5)Ω,
Y=1/Z=(0.1+j0.1)s。
6.在R、L、C并联电路中, 已知: L=5mH,
ω=103rad/s.试求 表达式.
解: =(0.1-j0.1)S
R=10Ω,B=ωC-1/ωL= -0.1;
C=(1/ωL -0.1)/ω=0.1mF。
1/ωL=0.2S, ωC=0.1S,
i(t)= 1/ωL*100cos(103t-150)=20cos(103t-150)A,
L
i(t)= ωC*100cos(103t+1650)=10cos(103t+1650)A,
C
7. 读得一纯电感电路中安培表(见 附图)读数为5A,若在L两端再并联一个电容C。
问(1)能否使安培表读数仍保持为5A?(2)若能,则该电容应为何值?
解:画向量图如下:能使安培表读数仍保持为5A。
ωC=2/ωL,即C=2/ω2L。
8. 图示电路中,已知 R =X =4Ω, R = X =3Ω,
1 C 2 L
60求: (1) 的瞬时值表达式。;
(2) 以 为参考相量,画出 、 和 的相量图。
解:(1) ,
;
,
;
。
(2) 相量图如下:
@9. 有一由R、L、C元件串联的交流电路,已知:R=10Ω,L=1/31.4H,
C=106/3140微法 ,在电容元件的两端并联一短路开关K。
⑴当电源电压为220伏的直流电压时,试分别计算在短路开关闭合和断开两种情况
下电路中的电流I及各元件上的电压UR,UL,UC。
⑵当电源电压为正弦电压 伏时,试分别计算在上述两
种情况下电流及各电压的有效值。
61解:⑴当电源电压为220伏的直流电压时,
在短路开关闭合时:
I=U/R=220/10=22A, UR=220V,UL=0V,UC=0V;
在短路开关断开时:
I=0 A,UR=0V,UL=0V,UC=220V。
⑵当电源电压为正弦电压
在短路开关闭合时:
,
I=11*1.41A, UR=RI=110*1.41V,UL=110*1.41V, UC=0V;
在短路开关断开时:
I=22A, UR=RI=220V,UL=220V, UC=220V;
@10. 在图示中,已知 ;
安, 试求各仪表读数及电路参数R、L和C。
解: Ω,
R=10Ω,L=10/314=31.8mH,
ωC=11/220,C=159μF;
6211*1.41∠-450+11∠900=11A;
电压表V的读数为:220V,电流表A的读数为:11A,
电流表A1的读数为:15.56A,电流表A2的读数为:11A。
11. 如图所示正弦稳态电路,R、L、C、I Sm均为常数, 电源角
频率ω可变. 已知: 当ω=ω 时电流表PA 读数为3A,电流表PA读数为6A。问
1 1
当ω=2ω 时,电流表PA 的读数为多少?(注:各电流表内阻忽略不计)
1 2
解:法一:
I= 6ωLωC /(ωLωC -1) =-3A,
C 1 1 1 1
即ωLωC /(ωLωC -1)=-0.5,
1 1 1 1
ωLωC=1/3
1 1
I‘= 4*6ωLωC /(4ωLωC -1),
C 1 1 1 1
=8/(1/3)=24A,
法二:
I=6*/(1-ωLωC )=9,ωLωC=1/3
L 1 1 1 1
I‘=6/(1-4ωLωC )=-18A,
L 1 1
画向量图如下:
12. R、L、C串联电路如图所示,已知 ω=100rad/s, U =U =U,
1 2
负载吸收的平均功率为60W,试计算R、L、C的 参数值.
63解:画向量图如右图:
P=I*I*R=60,R=20Ω,U=20*1.732V,
R
U =20*1.732*2/1.732=40V, U=20V,
LR L
L= U /ωI=20/100*1.732=0.115H,C=I/(Uω)=0.433mF.
LR S
13. 图示电路中,加上f=50Hz的 交流电压后,开关K合上前I=10A,开关
K合上后I=10A,电路呈容性,求电容C的大小。
解:向量图如下:
I=10A, I=20A,
L C
U=10*10=20*X, X=5,X=1/ωC=5,
C C C
C=0.2/314=636.6μF 。
14. 如图所示电路中,调整R和C,使它们的阻抗为5000Ω,电源频率为1000Hz。
⑴试求出使 之间产生30°相位差的R值及C值。
⑵相对于电压 而言, 是滞后还是超前? 画出相量图加以说明。
解:向量图如下:
⑴ Z=(R*R+X*X)1/2=5000,R/X=1/1.732,
C C C
R=2500Ω, X=1.732*R=4330Ω,
C
C=1/2*3.14*1000X=0.0367μF。
C
⑵相对于电压 而言, 是滞后300。
6415. 在图示正弦稳态电路中,电源频率为 50 Hz,为使 电容电流 与总电流 的相位
差
为60°,求电容C。
解:向量图如下:
RI=XI,X=1.732*60,
R C C C
C=1/2*3.14*50*1.732*60=30.6μF。
16. 利用叠加原理求如图所示电路中的电流I;
(设二电源的角频率相同)。
解:
mA。
17. 如图所示电路中, ,求i(t)=?
65解:利用叠加原理
I[1](t)=-3*10/(10+5)=-2A,
X=1/ωC=10Ω, X=ωL=1000*0.01=10Ω,
C L
=-4A,
I[2](t)=-4*1.414sin1000t,
i(t)= I[1](t)+I[2](t)= -2-4*1.414sin1000t A。
18. 列出如图所示电路的节点电压方程(以节点0为参考点).
解: ,
, ,
, ,
,
19. 试列写出如图所示电路的回路方程.
解 :
6620. 图示电路中N为有源线性网络。当 u= 0 时, i= 3 sinωt A ;当u= 3 sin(ωt
S S
+ 30°) V 时, ).则当 u= 4 sin(ωt - 150°) V 时,求
S
i。
解:根据叠加定理有:
,
,
,
,
=
21. 图示电路中,调整电容器C的容量,使开关K断开和闭合时,流过电流表的读数保
持不变,试求电容 C的值(f=50Hz)。
67解:相量图如下:
ωC=I/U=10/20,C=0.5/314=1.59mF。
22. 图示电路中电压有效值UAB = 28 V, UBC =60 V, UCD=96 V, UAC =80 V,
求UAD.
解:相量图如下:
68已知三角形的三个边,可用余弦定理:
UBC2 =(UAC*sinβ)2+(UAC*conβ-UAB)2
=UAC2+UAB2-2UAC*conβ*UAB,
解之,conβ=(UAC2+UAB2-UBC2)/2UAC*UAB
=0.8,
sinβ=0.6
又
UAD2=(UAC*conβ)2+(UCD-UAC*sinβ)2
=6400
UAD=80 V.
第十章 具有耦合电感的电路
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
1. 在如图所示电路中, 当S闭合后,则有I=IS, I=0。 [×]
1 2
解:要考虑互感电压的作用,I≠0。
2
2. 空心变压器副绕组如接感性负载,则反映到原绕组的引入电抗一定是容性电抗。
[√]
解:反映到原绕组的引入阻抗=ω2M2 / Z 。
22
693. 空心变压器中反映阻抗ω2M2 / Z 的正负号与同名端及电流参考方向有关。 [×]
22
4. 如图所示电路中,若要使R 获得最大功率, 则必须选择 [×]
L
解:R=(1/n)2R ,n= (R/R)1/2
1 L L 1
5. 理想变压器在任何情况下, 初级电压与次级电压有不变的相位关系. [√]
6. 理想变压器即不消耗能量,也不贮存能量. [√]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 互感电路如图所示, L =4mH,70L =9mH,M=3mH,S断开的情况下, Leq=(C)m
1 2
H,
S闭合的情况下, Leq= ( A )mH。
(A) 3 (B) 4 (C) 7 (D) 13 (E) 19
解:S断开的情况下,L 和L 是逆向串联,
1 2
Leq = L+L-2M=7mH;
1 2
S闭合的情况下,画去耦等效图如下,
70Leq= L-M+(L-M)M/L=3mH
1 2 2
2. 如图所示二端网络的等效复阻抗 Z = ( B )Ω
AB
(A) j2 (B) j1 (C) j3
解:去耦等效图如下,
3. 两个自感系数为 L 、L 的耦合电感,其互感系数M的最大值为 ( D ) 。
1 2
(A) L L 7171; (B) (L+L )/2; (C) (L-L )/2; (D)
1 2 1 2 1 2
解: ,故其互感系数M的最大值为 。
4. 图示电路中,网孔1的方程为 ( C )。
(A) (R 7171+jωL 7171+jωL 7171) 71-j2ωM = 71
1 1 2
(B) (R 7171+jωL 7171+jωL 7171) 71+j2ωM =
1 1 2
(C) (R 7171+jωL 7171+jωL 7171) 71+jωM 71-jωL 71 -j2ωM
1 1 2 2
= 7171
(D) (R 7171+jωL 7171+jωL 7171) -jωM 7171-jωL 71+jωM
1 1 2 2
i71 = 71
71解:
5. 图示电路中, 当S闭合时电流表读数 ( D )。
(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能确定
解:当S断开时,
当S闭合时,
6. 图示电路中,角频率为ω,则电压相量 72
(A) (B)
(C) (D)
72解: ,
。
注意绕行方向。
7. 理想变压器端口上的电压、电流参考方向如图所示,则其伏安特性为 ( A )。
(A) 73; (B) ;
(C) 73;
解:记住标准形式的伏安特性,用(-U)代替U 即可。
1 1
, 。
三、填空题
(注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
1. 如图所示电路中,LAB = ______。
解:
2. 图示正弦稳态电路中,已知 u=8sin10tV,L1 =0.5H,L2 =0.3H,
S
M=0.1H。可求得AB端电压u =______
解: ,
u=1.2*8sin10t=9.6 sin10tV。
3.图示电路中,线圈L17373和L27373之间为 全耦合,则U173=_______,U27373
=_______。
73解: ,
U174=380V,
,
U274=160V。
4. 变压器出厂前要进行“极性”试验。如图,在AX端加电压,将X-x相联, 用电压表测
Aa间电压。设变压器额定电压为220/110V,如A、a为 同名端,则电压表的读数为_____。
反之电压表的读数为_____。
解:根据上题的计算结果,可知:
如A、a为 同名端,则电压表的读数为110V,
如A、a为 非同名端,则电压表的读数为330V。
四、计算题
1. 在如图所示电路中,ZL=8Ω的扬声器接在输出变压器的二次侧。已知N1 =300匝,
N2 =74100匝, 信号源电压74u=6V,内阻RS=100Ω.试求信号源输出的功率.
1
解:理解信号源输出的功率,即为扬声器消耗的功率。
P=[6/(100+72)]*[6/(100+72)]72=87.6mW。
@2. 如图所示直流电路,问图中n=?时,可使RL获 Pmax,又Pmax=?
74解:由U =-0.6U +1.6,可得U =1V,
OC OC OC
U =1.6/12.8,R =12.8/1.6=8Ω,
SC EQ
R=10Ω,10= n*n*0.1,n=10,
S
Pmax=(1/20)*(1/20)*10=25mW。
3. 如图所示电路为一理想变压器电路,求入端阻抗Zi;若将a和a'短接后, 再求Zi
解:若将a和a'不短接,通过2Ω的电流为零,
Zi=2*2*1=4Ω,
若将a和a'短接,通过2Ω的电流不为零,
Zi=Ui/Ii=Ui/[0.25Ui+0.5(0.5Ui-0.25Ui)]=8/3=2.67Ω。
4. 图示电路中, ,求电流 。
解: ,
mA。
5. 求图示电路的等值阻抗ZAB
解:去耦等效图如下:
75Ω。
6. 如图所示电路中, 已知: A,若电压表内阻为无穷大,求电压表的
读数为多少?
解:变压器是理想的变压器,I=0A, I=-1/2*I=0A,
2 1 2
U=40V, U=20V。
1 2
7. 求下列情况下,如图所示电路中 的 ;(1)AB两端短路 (2)AB两端开路。
解:变压器是理想的变压器,
(1)AB两端短路,
(2)AB两端开路,
@8. 如图所示电路, 已知 A。试求初级电压76.76。
76
解: =1+j-j=1S,
Z=1/Y=1Ω;Z=16Ω,
i
76V。
@9. 图示电路中 V , ω=1000rad/s,理想变压器之比为1:2,求A
B间戴维南等效电路。
解:jωL=j1000Ω, -j1/ωC=-j1000Ω
Z=R+jωL-j1/ωC=10Ω;
mA。
mA;
V, V,
Z =4(10+j1000)*(-j1000)/(10)=(400-j4) KΩ。
EQ
10. 额定容量为10KVA的单相变压器(理想变压器),电压为3300/220V,试求:
⑴ 原付边的额定电流。
⑵ 负载为220V,40W的白炽灯,满载时可接几盏?
⑶ 负载为220V,40W,cosφ=0.44的日光灯,满载时可接几盏?
解:⑴ 原付边的额定电流。
I=10000/3300=3.03 A, I=10000/220=45.45 A;
1 2
⑵ 负载为220V,40W的白炽灯,满载时可接几盏?
N=10000/40=250盏;
⑶ 负载为220V,40W,cosφ=0.44的日光灯,满载时可接几盏?
N=10000*0.44/40=110盏。
第十二章 三相电路
12-6题12-6图所示对称三相电路中, 三相电动机吸收的功率为1.4KW,其
功率因数λ=0.866(滞后), 求 和电源端的功率因数 。
解:
设
,
7712-7. 题12-7图所示对称 三相电路中, =380V,图中功率表的读数为
W1:782,W2:1976.44。求:
(1)负载吸收的复功率 和阻抗Z;
(2)开关S打开后,功率表的读数。
解:(1)
P=Re[ ]=380I =782;
1
P=Re[ ]=380I =1976.44;
2
又
(2)
;
78四、计算题
@1. 图示对称三相电路中,电源电压 V ,其中一组对称三相感性负
载的三相有功功率为 5.7kW,功率因数为0.866,另一组对称星形联结容性负载的每相
阻抗Z=22∠-30°。求电流 。
解: V,P=1.732*380*I*0.866=5700;I=10A;
由cosβ=0.866,可得β=300, =5-j5*1.732A,
A,
= + =15-j5*1.732=17.32∠-300A。
2. 已知三相电源线电压为380伏,接入两组对称三相负载,见图示电路,其中每相负载为:
ZY=(4+j3)Ω, =10Ω,试求线电流 =?
解:设: V, ;
A, A,
=44∠-36.90=35.2- j26.4 A,
=101.2-j26.4=104.6∠-14.60 A。
3. 图示电路当开关S闭合时三相电路对称,电压表V1、V2的读数分别为0 和220V.
若电压表的阻抗看作为∞,求当开关开断后,V1、V2的读数。
79解:画向量图如下:
当开关开断后,
V1的接线端分别为N和N‘,读数为110V,
V2的接线端分别为N‘和U,读数为190V。
B
¥4.如图所示电路, 已知对称三相电源 V, ZA=ZB=Z
C=(10+j10)Ω, Z=j76Ω, 求(1) 并作图; (2)三相总功率P=?
解: V, V, V,
V, =11*1.414∠-450A,
=11*1.414∠-1650=-15-j4 A, =11*1.414∠750=4+j15 A,
=-5A,
= + =-20-j4=20.4∠-168.690
=9+j15=15.2∠590A,
80P=1.732*380*11*1.414/1.414=7240W。
@5.在三相交流电路中,同时接有两组负载,一组是三角形接法,RA=RB=RC=100
Ω; 另一组是星形接法, Ra=Rb=Rc=100Ω。当电源线电压为380V时求电路总
线电流 的瞬时值表达式和总功率P为多少?(设 初相位为0)
解:由 V,可得 V,
三角形接法等效成星形接法后,RA=RB=RC=100 /3=100/ Ω,
= /100+ /100=6∠-300 A,
,
P=1.732*380*6*1=3949W。
6.三相电动机接到线电压为380V的线路中,如图所示,功率表W1及功率表W2的读数
分别为398W和2670W,试说明读数表示什么?并求出功率因数和电动机Y联接的等效
阻抗。
解:设: V,则: V, V,
, ,
, =
P=Re[ ]=Re[ ]=380Icos(Ψ+300) W;
1 A
P=Re[ ]=Re[ ]=380Icos(Ψ-900)=380IsinΨW;
2 A A
cosΨ/sinΨ=(P/P+0.5)2/1.732=0.749 , Ψ=53.10, cosΨ=0.6;
1 2
I=P/(380*0.8)=2670/(380*0.8)=8.78A Zeq= =15+j20 Ω。
A 2
7.有两组对称星形联接的负载,一组为纯阻性,各相电阻R=10Ω,另一组为纯感性,各相
感抗XL =10Ω,共同接于线电压为380V的三相四线制供电系统中,试求:
(1)各组负载的线电流有效值; (2)供电干线上的总电流有效值;
(3)负载消耗的有功功率; (4)负载的无功功率; (5)画出供电线路图.
解: , =22-j22=
(1)各组负载的线电流有效值:22A,22A;
(2)供电干线上的总电流有效值:31.1A;
(3)负载消耗的有功功率:P=3*22*22*10=14520W;
(4)负载的无功功率:Q=3*22*22*10=14520 VAR;
(5)画出供电线路图如下:
818. 图示电路中,已知负载Z= (35+j25)Ω,线路阻抗Z1 = (5+j5)Ω,电压表的读
数(有效值)为200V,(1)问三相电源提供多少功率? (2)如用二表法测量负载吸收的功
率,请在图中补画出另一只功率表的 接线图,并算出功率表W1的读数。
解:(1)问三相电源提供多少功率?
I=200/∣Z∣=4.65A,P=3*4.65*4.65*40=2595W;
(2)如用二表法测量负载吸收的功率,请在图中补画出另一只功率表的 接线
图,并算出功率表W1的读数。
接线图如下:
设: V, V,
A, A,
P1=Re[ ]=Re[1.732*200*4.65∠65.530]=667W。
第十二章 非正弦周期电流电路
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
821. 周期非正弦电流的有效值,不仅与其各次谐波的有效值有关,而且还与各次谐波
的 初 相 位 有 关 。
[×]
2. 电压u(t)=3sinωt+2sin(3ωt + 60°)的相量表达式为 =(3∠00+2∠600)
[×]
3. 电压波形的时间起点改变时,波形对纵轴和原点的对称性将发生变化, 但不影响它
是 否 为 奇 次 谐 波 函 数 。
[√]
4. 奇谐波函数一定不包含直流分量。 [√]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 在图中, , 则电流 的有效值为______。
(A) 1A; (B) 5A; (C) 7A。
解:I3=5A。
2. 欲测一周期非正弦量的有效值应用_____。
(A) 电磁式仪表; (B) 整流式仪表; C磁电式仪表。
解:电磁式仪表。
3. 下列四个表达式中,是非正弦周期性电流的为_____。
(A) , A
(B) A
(C) A
(D) A
解:
4. 已知
伏,
83则u的有效值为_____。
(A) U=30+80+80+30=220V
(B) V
(C) V
解:80∠(-2π/3)+80∠(2π/3)=160∠(2π/3)=-80,
= V
V。
5.在线性电阻电路中,非正弦周期电流产生的电压响应的波形与激励电流的波形 ( A ).
(A)相同 (B)不同 (C)不一定 .
6.非正弦周期电流电路中,激励不含有直流分量,则响应中 ( B )直流分量.
(A)含有, (B)不含有, (C)不一定含有
u
7. 电路如图所示,已知L=0.2H, S=5sin50t+10sin100tV,则i(t)= ( A )。
(A) 0.5sin(50t-90°) + 0.5sin(100t-90°)A
(B) 0.5sin(50t-90°) + sin(100t-90°)A
(C) 0.5sin50t + 0.5sin100tA
(D) 0.5sin50t + sin100tA
u
解: S=5sin50t+10sin100t=Ldi(t)/dt
8. 电路如图所示,已知 A,C=1F,L=1H,
R=1Ω。 则R消耗的平均功率P=_____。
(A)1W (B)25W (C)7W (D)49W
84三、填空题
(注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
1. 若电路的电压u=〔10+20sin(ωt-30°)+8sin(3ωt-60°)〕,
电流i=〔3+6sin(ωt+30°)+2sin5ωt〕A, 则该电路的平均功率为___W。
解:P=3*10+6*20*0.5*0.5=60W。
2. 图示电路处于稳态,已知R=50Ω,ωL=5Ω,1/(ωC)=45Ω,u=(200+100cos3ωt)V。
S
合理选择可得到非零读数的两个电表种类,则_____电压表读数为______; ______电流
表读数为______。
解:直流: I=200/50=4A,
交流: XL=15Ω,XC=-1/(3ωC)=-15Ω,U=70.7V
四、计算题
1. 已知一无源二端网络的外加电压及输入电流分别为 伏
安, 试求网络吸收的平均功率。
解:P=220*0.8*0.707*cos85=10.8W。
2. 如图所示电路中 求下列各量:
(1)电阻两端的电压 (2)电流源两端的电压 (3)电流源发出的功率(平均功率);
(4)电压源发出的功率(平均功率).
解:(1)电阻两端的电压U=-2V,
R
85(2)电流源两端的电压 =2+ ,
(3)电流源发出的功率(平均功率)P=4W,
(4)电压源发出的功率(平均功率) P=0W
3. 图示电路中既有直流电源,又有交流电源,试应用叠加原理分别画出分析直流和交
流的电路图(电容对交流视作短路),并说明直流电源中是否通过交流电流,交流电源
是否通过直流电流。
解:直流电路图:
交流电路图:
¥4. 如图所示电路,求 ,设 = 2 + 2 sin2πft(mA) f = 1 KHz
86解:解法一:变压器只能变换交流,
(-ic)/i2=1/10, i2=-10ic=-20sin2πft(mA),
u=-10i2=0.2 sin2πft V,
L
u=-10u=-2sin2πft V,
2 L
u=6-2sin2πft V。
1
5. 图示电路中电压 ωL =100Ω,
1
ωL =100Ω, 1/ωC =400Ω,1/ωC =100Ω, 求有效值I ,I ,
2 1 2 1 2
U
C2
.
解:直流分量: =1A, , V;
基波分量: =0.6∠-900 A, =0.45∠900
A,
V,
2次谐波分量: A, V, =0.3∠-900 A,
1.204A,
87=4.5A,
75 V。
6. 图示电路中,电压
ω=5000rad/s,电感 两线圈的耦合系数 K=0.5,电流表的内阻
和电压表中的电流均不计.求此时电流表读数和电压表读数。
解:M=K =28.28mH,
基波分量: =0.4∠1500A,
=0.4∠-300A,
=56.56∠600A,
2次谐波分量: =0.4∠300A,
=0.1∠-1500A,
=28.28∠-600A,
0.566A,
63.24V。
887. 图示电路中,已知: ,
。试求电流表及电压表的读数
(图中仪表均为电磁式仪表)。
解: 直流分量:I=20/5=4A,U=16 V;
基波分量: =0A,U=0V,
3次谐波分量: =3∠900 A,U=12V,
A,
20V。
8. 图示电路中,已知: =0.1H, =0.5H, =1mF, =50μF,R=15Ω。
试求 =?
解:基波分量:Z =j0.1*100-j1000/100*1=0,
L1C1
=
2次谐波分量:Z = j0.1*200-j1000/200*1=j15Ω,
L1C1
1/15+jωC-j/ωL=1/15+j200*50*10-6-j/200*0.5
=1/15.
89Z=15Ω;
0
= V,
= + V。
第十三章 拉普拉斯变换
一、是非题
1. 若已知F(s)=(3s+3)/[(s+1)(s+2)],则可知其原函数中必含有 项。[×]
解:F(s)=(3s+3)/[(s+1)(s+2)]=3/(s+2)
2. 某电路有两个3V电压源,其中一个在t=0时接入电路,而另一个在(-∞,
∞)区间一直接在电路中,则这两个电源在t≥0时的象函数均为 3/s. [√]
3. 用拉普拉斯变换分析电路时,电路的初始值无论取 或 时的值,所求得的响
应总是相同的. [×]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 已知£[δ(t)]=1,则£[ ]= ( B )。
(A) 1; (B) (C) (D)
2. 已知£[ ]=1/(s+2), 则£[ ]= ( D )。
(A) (B) (C) (D)
3. 已知 , 则f(t)= ( B )。
(A) (B)
90(C) (D)
4. f(t)的波形如图所示, 则F(s)= (D)。
(A) (B)
( C) (D)
解:由f(t)的波形如图所示,可得:f(t)=0.5t-0.5(t-2)-ε(t-2)
F(s)= 。
5. R、L、C串联电路的复频域阻抗为(D)。
(A)R+SL+SC (B)R+jSL+1/jSC
(C)R+SL-1/SC (D)R+SL+1/SC
6. 已知双口网络N在零状态时的阶跃响应为 , 若激励改为
E(s)= , 则网络N的响应象函数U(s)= ( B )。
(A) (B) (C) (D)
解:N在零状态时,响应的象函数与激励的象函数比保持不变。
U(s)= * *S=
7. 图示电路中,L=1H,C=1F,其中输入阻抗Z(s)= (D)。
91(A) (B) (C) (D)
解:Z(s)= -S/(S*S+1)
三、填空题
(注:请将正确答案填入空白处,不必写求解过程或说明其原因)
¥ 1. 如图所示电路,已知 =4V, =2 A(与 i 方向相同),
), 则电流i的零状态响应的象函数为__________, 电流i的 零输入响应的
象函数为__________。
解:则电流i的零状态响应的运算电路图如下:
I(S)=2/(S*S+6S+5)A,
电流i的 零输入响应的运算电路图如下:
92I(S)=(2S+4)/(S*S+6S+5) A。
四、计算题
1. 如图所示电路在S断开前处于稳态试画出S断开后的运算电路图。
解: =1.5A, 6V, 3V,
2. 如图所示动态电路的激励 如图B所示,求 =?
93解: = V, V,
U1(S)=3/S-e-S3/S,U2(S)= e-S
(1+S)U(S)=1.5/S-1.5/S*e-S+Se-S,
Uc(S)=1.5[1/S-1/(S+1)]-1.5[1/S-1/(S+1)]*e-S-1/(S+1)* e-S,
=1.5(1-e-t)ε(t)-1.5(1- e-t+1) ε(t-1)- e-t+1ε(t-1)。
3. 如图所示电路中,US=10V,R1 =R2 =2Ω, L=2H, C=2F, 在电路稳定后将
开关S闭合,试用运算法求流经开关S的电流。
解: 10/4=2.5A, V,
944. 如图所示电路, 开关动作前电路已稳定.t=0时,断开开关S,当t≥0时,试求:
(1)画出运算电路. (2)求出电流i(t)的象函数I(s); (3)求电流i(t).
解:当t≤0时,如图示:
-
U3/10=2.5+2=4.5,U=15V,
A A
1A, -0.5A。
(1)画出运算电路如下:
(2)求出电流i(t)的象函数I(s)
I(s)=(25/S+3-1-20/S)/(20+5S)=(5S+10)/(40+10S)*S
=(2S+5)/5(4+S)*S;
(3)求电流i(t)
i(t)=[0.25+0.15e-4t]A
5. 求图示电路的入端复频域阻抗Z(s)。
95解:jω→S, ω*ω→-S*S,
Z(S)=1+S-(M*M*S*S)/(1+4S)=(5S+1)/(4S+1)。
6. 电路如图所示,已知 =2δ(t)A, =ε(t)A。试求零状态响应 ,
t≥0, 并画出 的波形。
解:(1)画出运算电路如下:
(2)Ic(S)=(2+1/S)/(1+1/S)=2-1/(S+1);
(3)试求零状态响应 ,t≥0,
=2δ-e-t。
(4)并画出 的波形
7. 用拉普拉斯变换求图示电路的单位冲激响 ,并判断电路是否振荡。
解:(1)画出运算电路如下:
96I(S)=10/(S*S+2S+10),
R
D(S)= (S*S+2S+10)=0,有共轭复数根,振荡。
8. 电路如图所示,求 (t>0).
解:t< 0时,电路图如下:
-2.5A, 5A。
(1) 画出运算电路如下:
U(S)=-2S (7.5+100/S)/(30+2.5S)=-(6S+80)/(S+12)
=-6δ-8e-12t。
97第十四章 二端网络
一、是非题
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
1. 双口网络是四端网络,但四端网络不一定是双口网络。 [√]
2. 三端元件一般都可以用双口网络理论来研究。 [√]
3.不论双口网络内是否含有电源,它都可以只用Y参数和Z参数来表示。 [×]
4. 对互易双口网络来说,每一组双口网络参数中的各个参数间存在特殊的关系。因此,
互易双口网络只需用三个参数来表征。 [√]
5. 如果互易双口网络是对称的,则只需用两个参数来表征。 [√]
6. 含受控源而不含独立源的双口网络可以用T形或π形网络作为等效电路。[×]
二、选择题
(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)
1. 如图所示双口网络是 ( C )。
(A)对称、互易的; (B)对称、非互易的; (C)不对称、非互易的。
解:双口网络含有受控源。
2. 如图所示双口网络的Z参数矩阵为 ( B )。
(A) (B) (C)
解:
3. 直流双口网络中,已知U =10V,U =5V,I =2A, I = 4A,则Y参数
1 2 1 2
Y , Y , Y , Y 依次为____ 。
11 12 21 22
(A) 0.2S, 0.4S, 0.4S, 0.8S (B) 0.8S, 0.4S, 0.4S, 0.2S
(C) 不能确定
4. 在下列双口网络参数矩阵中, ( A )所对应的网络中含有受控源。
98(A)Y= S (B) T=
(C) Z= (D) H=
解:互易的条件:Y =Y ,Z =Z ,T *T -T *T =1,H =-H 。
12 21 12 21 11 22 12 21 12 21
5. 图示双口网络中,参数 ( A )和 ( D )分别是节点①和节点②间的自导纳,参数 ( B )和
( C )是节点①和节点②的互导纳。
(A) Y (B) Y (C) Y (D) Y
11 12 21 22
解:
6. 图示双口网络的T参数矩阵为(A)。
(A) (B) (C) (D)
解:
+0
7. 附图所示理想变压器可看作为双口网络,它的传输函数矩阵T可写成为(A)。
99
(A) (B) (C) (D)
解: +0
8. 图示双口网络函数的特性阻抗Z =(C)。
C
(A) 360Ω (B) 500Ω (C) 600Ω (D) 1000Ω
解: , Z =
C
B=3600/8,C=1/800,Z =600Ω。
C
三、计算题
1. 如图所示双口网络中, 设内部双口网络P 的A参数矩阵为 A=
1
求整个双口网络的A参数矩阵。
解: ,A’=
100A= =
2. 如图所示电路, 由理想变压器及 电阻R1和R2组成二端口网络。试求此二端口网
络的Y参数矩阵.
解:
=1/(R1+1/n*nR2)=n*n/(n*nR1+R2)
=(-1/n)/(R1+1/n*nR2)=- n/(n*nR1+R2)
=-n/( R2+ n*nR1)
=1/( R2+ n*nR1)
Y= S
3.求如图所示电路的传输参数A。
解:A= , A= ,A=
1 2 3
101A=AAA=
1 2 3
4. 试求出如图所示电路的开路 阻抗矩阵[Z].(Z参数矩阵)
解:
=-n*nj/ωC , =-nj/ωC
=-nj/ωC , =-j/ωC
=n*njωL , =0
=0 , =jωL
5. 一个互易双口网络的两组测量数据如图a、b所示,试求其Y参数。
(a) (b)
解:用π型等效电路替代互易网络,如图示:
102, , ;
, , ;
又 , ,
6. 某双口网络导纳矩阵Y(s)= , 求出等效“Π”型
网络的模型。
解:π型网络的模型如图
, ,
。
7. 已知如图所示二端口网络的Z参数是Z11=10Ω,Z12=15Ω,
Z21=5Ω, Z22=20Ω. 试求转移电压比A(s)=U2(S)/US(S)之值。
解: ,
,
1038. 图示电路中,已知: mA,ω=106 rad/s, 回转常数 r=1000, 求
解: , , ,
,
= =
= =
。
关键点:量纲分析。
9. 要使图中所示的两个双口网络为等值的,试求R2的表达式。
解:利用等效的概念
U1=I1R1+n1/n2U2, 又U1= n1/n2(-I2R2+U2)= -n1/n2I2R2+ n1/n2U2,
I1R1= -n1/n2I2R2,R2=R1(n2/n1)*(n2/n1)。
10. 试求如图所示网络的输入阻抗,并讨论输入阻抗与纯电容阻抗之间的关系。
104
解:在图中标参考方向如下:
。
11. 已知双口网络N的Y参数为 Y(s)=
如图所示,C=1F。试求:(1)双口网络的Π型等效电路; (2)H(s)=Uo(s)/U
S(s);
(3)当 为如图所示波形, 且初始状态为零时的 .
解: (1)π型网络的模型如图
, ,
。
(2)H(s)=Uo(s)/US(s)=4/(S+1)(S+4)。
105(3)当 为如图所示波形, 且初始状态为零时的
=ε(t)-ε(t-1),
Uo(s)=US(s) *4/(S+1)(S+4)
=4/[s(S+1)(S+4)]-e-S4/[s(S+1)(S+4)]
=1/S-3/4(S+1)+1/3(S+4)- e-S1/S-3/4(S+1)+1/3(S+4)
= - V。
12. 如图所示电路, =5∠0°V, Z2 = 5+j5Ω, Z1 =1+j1Ω试求:⑴双口网络N
(虚框) 的T参数. ⑵用理想变压器的特性直接求2-2'端的戴维南等效电路.
⑶ZL获得最大功率的条件.
解:⑴双口网络N(虚框) 的T参数
T=T1*T2*T3= =
⑵用理想变压器的特性直接求2-2'端的戴维南等效电路
∠0°V=1000∠0°V,
=900+j900 Ω。
⑶ZL获得最大功率的条件
ZL=900-j900 Ω.
附录一:电路试卷
电路原理(上)A试卷
一、是非题 (每小题2分,共10分)
(注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)
106.1. 在节点处各支路电流的方向不能均设为流向节点,否则将只有流入节点的电流而无
流出节点的电流。 [×]
.2. 在电压近似不变的供电系统中,负载增加相当于负载电阻减少。 [√]
.3. 一阶电路的时间常数只有一个,即一阶电路中的各电压、电流的时间常数是相同的。
[√]
.4. 替代定理只适用于线性电路。 [×]
.5. (2分)欧姆定律可表示成u=iR,也可表示成u=-iR,这与采用的参考
方向有关。 [√]
二、选择题(每小题3分,共21分)从每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,
并将正确答案的号码填入题干的括号内。
1,图示电路中电流i等于(2)
1) 1A 2) -1 A 3) 2A 4) 12 A
2,图示电路中电流I等于(4)
1) 2A
2) -2 A
3) 6 A
4) -6 A
3,图示直流稳态电路中电压U等于(2)
1) 0V
2) -6V
3) 6V
4) -12V
4, 图示单口网络的等效电阻等于(3)
1) 11Ω
2) -1Ω
3) -5Ω
4) 7Ω
1075 如图所示电路中,运算放大器视为理想元件,可求转移阻抗U/Is=_1_
1) R1+R1R3/R2, 2) R1R3/R2 3) R1+R2+R3 4) R1+R1R2/R3
6.图示单口网络的端口电压u(t)=2cost V,则电压u 等于(4)
C
1)
2)
3)
4)
7.图示正弦电流电路中,已知电流有效值I =3A,I =1A。求I 等于(4)
R L C
1) 1A , 2) 2 A , 3) 3 A , 4) 5 A。
三、用网孔分析法列写网孔电流方程。 (10分)
108解: , ;
,
A, A。
四、应用叠加原理计算如图所示电路中各支路的电流和各元件(电源和电阻)两端的电
压,并说明功率平衡关系。(14分)
解:电流源作用,电压源不作用:
I1=2A, I2=8A, I3=0A, I4=8A,
UR5=20V, UR2=8V, UR3=0V,UR1=8V,U10A=28 V。
电流源不作用,电压源作用:
I1=2A, I2=-2A, I3=2A, I4=-4A,
UR5=0V, UR2=-2V, UR3=10V,UR1=8V,U10A=8 V。
电流源作用,电压源也作用
I1=4A, I2=6A, I3=2A, I4=4A,
UR5=20V, UR2=6V, UR3=10V,UR1=16V, U10A=36 V。
功率平衡关系
电流源发出功率:P10A=36*10=360W,
其余元件吸收功率:PR5=200W,PR2=36W,PR3=20W,PR1=64W,
P10V=40W;
元件发出功率=元件吸收功率,故功率平衡。
五、图示电路原来已经稳定,t=0时断开开关,求t>0的电感电流i(t) (2)分别写出
电感电流i(t)的零输入分量和零状态分量。(12分)
109解: , , =L/R=1/2S,
=2+6 A,
零输入分量:8 A,
零状态分量:2-2 A,
六、电路如图所示。问(1)R为何值时,电压u等于5V。
L
(2)R为何值时可以取得最大功率,最大功率Pmax是多少?(15分)
L
解:(1)断开待求支路,i为零的等效电路如下:
=15V,
求等效电阻的电路如下:
110,
,
5=R 15/(10+ R ),R =5Ω。
L L L
(2)R为何值时可以取得最大功率,最大功率Pmax是多少?
L
R =R =10Ω, 可以取得最大功率,
L eq
=225/40=5.625 W。
七、求如图所示电路的阶跃响应u (t),并作出它随时间变化的曲线.Us(t)波形如图
C
所示(10分)
解:0