第一章“电路模型和电路定律”练习题。
(3)如果在图(a)中u>0、i<0;图(b)中u>0、i>0,元件实际发出还是吸收功率?
ab)题1-1图。
解:(1)图(a)中电压电流的参考方向是关联的,图(b)中电压电流的参考方向是非关联的。
(2)图(a)中由于电压电流的参考方向是关联的,所以ui乘积表示元件吸收的功率。图(b)中电压电流的参考方向是非关联的,所以ui乘积表示元件发出的功率。
(3)图(a)中u>0、i<0,所以ui<0。而图(a)中电压电流参考方向是关联的,ui乘积表示元件吸收的功率,吸收的功率为负,所以元件实际是发出功率;图(b)中电压电流参考方向是非关联的,ui乘积表示元件发出的功率,发出的功率为正,所以元件实际是发出功率。
1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下,写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程(即vcr)。
abc)def)
题1-4图。
解:(a)电阻元件,u、i为关联参考方向。由欧姆定律u=ri=104 i
(b)电阻元件,u、i为非关联参考方向,由欧姆定律u = r i = 10 i
(c)理想电压源与外部电路无关,故 u = 10v
d)理想电压源与外部电路无关,故 u = 5v
(e)理想电流源与外部电路无关,故 i=10×10-3a=10-2a
(f)理想电流源与外部电路无关,故 i=-10×10-3a=-10-2a
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)。
abc)题1-5图。
解:(a)由欧姆定律和基尔霍夫电压定律可知各元件的电压、电流如解1-5图(a)故电阻功率 (吸收20w)
电流源功率 (吸收10w)
电压源功率 (发出30w)
b)由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图(b)
故电阻功率 (吸收45w)
电流源功率 (发出30w)
电压源功率 (发出15w)
c)由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图(c)
故电阻功率 (吸收45w)
电流源功率 (吸收30w)
电压源功率 (发出75w)
1-16 电路如题1-16图所示,试求每个元件发出或吸收的功率。
ab)题1-16图。
解:(1)题1-16图(a)中,应用kvl可得到方程。
解得 电流源电压u与激励电流方向非关联,因此电流源发出功率为。
实际吸收0.5w)电阻功率为。
vcvs两端电压2u与流入电流方向关联,故吸收功率为。
实际发出功率1w)显然,
2)题1-16图(b)中,在结点a应用kcl,可得。
再在左侧回路应用kvl,可得到解得。
根据各电压,电流方向的关联关系,可知,电压源发出功率为。
cccs发出功率为。
电阻消耗功率为。
电阻消耗功率为显然 。
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u1及电压u。
题1-20图。
解:设电流,列kvl方程。
得:第二章“电阻电路的等效变换”练习题。
2-1电路如题2-1图所示,已知us=100v,r1=2k,r2=8k。试求以下3种情况下的电压u2和电流i2、i3:(1)r3=8k;(2)r3=(r3处开路);(3)r3=0(r3处短路)。
题2-1图。
解:(1)和并联,其等效电阻则总电流。
分流有。2)当。
2-5用△—y等效变换法求题2-5图中a、b端的等效电阻:(1)将结点①、②之间的三个9电阻构成的△形变换为y形;(2)将结点①、③与作为内部公共结点的②之间的三个9电阻构成的y形变换为△形。
题2-5图。
解:(1)变换后的电路如解题2-5图(a)所示。
因为变换前,△中。
所以变换后,
故。2)变换后的电路如图2-5图(b)所示。
因为变换前,y中。
所以变换后,
故。2-11 利用电源的等效变换,求题2-11图所示电路的电流i。
题2-11图。
解:由题意可将电路等效变,为解2-11图所示。
于是可得,
2-13 题2-13图所示电路中,,ccvs的电压,利用电源的等效变换求电压。
题2-13图。
解:由题意可等效电路图为解2-13图。
所以又由kvl得到所以 =
2-14 试求题2-14图(a)、(b)的输入电阻。
ab)题2-14图。
解:(1)由题意可设端口电流参考方向如图,于是可由kvl得到,2)由题已知可得。
第三章“电阻电路的一般分析”练习题。
3-1 在以下两种情况下,画出题3-1图所示电路的图,并说明其结点数和支路数:(1)每个元件作为一条支路处理;(2)电压源(独立或受控)和电阻的串联组合,电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理。
ab)题3-1图。
解:(1)每个元件作为一条支路处理时,图(a)和(b)所示电路的图分别为题解3-1图(a1)和(b1)。
图(a1)中节点数,支路数。
图(b1)中节点数,支路数。
2)电压源和电阻的串联组合,电流源和电阻的并联组合作为一条支路处理时,图(a)和图(b)所示电路的图分别为题解图(a2)和(b2)。
图(a2)中节点数,支路数。
图(b2)中节点数,支路数。
3-2 指出题3-1中两种情况下,kcl、kvl独立方程各为多少?
解:题3-1中的图(a)电路,在两种情况下,独立的kcl方程数分别为。
独立的kvl方程数分别为。
图(b)电路在两种情况下,独立的kcl方程数为。
独立的kvl方程数分别为(1) (2)
3-7题3-7图所示电路中,,,用支路电流法求解电流。
题3-7图。
解:由题中知道, ,独立回路数为由kcl列方程:
对结点① 对结点②
对结点③ 由kvl列方程:
对回路ⅰ 对回路ⅱ
对回路ⅲ 联立求得
3-8 用网孔电流法求解题3-7图中电流。
解:可设三个网孔电流为、、,方向如题3-7图所示。列出网孔方程为。
行列式解方程组为。
所以。3-11 用回路电流法求解题3-11图所示电路中电流i。
题3-11图。
解:由题已知,
其余两回路方程为。
代人整理得
所以。3-12 用回路电流法求解题3-12图所示电路中电流及电压。
题3-12图。
解:由题可知解得。
得。3-15 列出题3-15图(a)、(b)所示电路的结点电压方程。
ab)题3-15图。
解:图(a)以④为参考结点,则结点电压方程为:
图(b)以③为参考结点,电路可写成。
由于有受控源,所以控制量的存在使方程数少于未知量数,需增补一个方程,把控制量用结点电压来表示有:
3-21 用结点电压法求解题3-21图所示电路中电压u。
题3-21图。
解:指定结点④为参考结点,写出结点电压方程。
增补方程可以解得。
电压 。第四章“电路定理”练习题。
4-2 应用叠加定理求题4-2图所示电路中电压u。
题4-2图。
解:画出电源分别作用的分电路图。
对(a)图应用结点电压法有。
解得: 对(b)图,应用电阻串并联化简方法,可得:
所以,由叠加定理得原电路的为。
4-5应用叠加定理,按下列步骤求解题4-5图中。(1)将受控源参与叠加,画出三个分电路,第三分电路中受控源电压为,并非分响应,而为未知总响应;(2)求出三个分电路的分响应、、,中包含未知量;(3)利用解出。
题4-5图。
解:(1)将受控源参与叠加,3个分电路如题解4-5图(a)、(b)、(c)所示。
2)在分电路(a)中,;
在分电路(b)中,;
在分电路(c)中,。
3)由,可解得。
4-9 求题4-9图所示电路的戴维宁或诺顿等效电路。a)b)
题4-9图。
解:(b)题电路为梯形电路,根据齐性定理,应用“倒退法”求开路电压。设,各支路电流如图示,计算得。
故当时,开路电压为。
将电路中的电压源短路,应用电阻串并联等效,求得等效内阻为。
4-17 题4-17图所示电路的负载电阻可变,试问等于何值时可吸收最大功率?求此功率。
题4-17图。
解:首先求出以左部分的等效电路。断开,设如题解4-17图(a)所示,并把受控电流源等效为受控电压源。由kvl可得。
故开路电压
把端口短路,如题解图(b)所示应用网孔电流法求短路电流,网孔方程为。
解得故一端口电路的等效电阻
画出戴维宁等效电路,接上待求支路,如题解图(c)所示,由最大功率传输定理知时其上获得最大功率。获得的最大功率为。
第五章“含有运算放大器的电阻电路”练习题。
5-2 题5-2图所示电路起减法作用,求输出电压和输入电压、之间的关系。
题5-2图。
解:根据“虚断”,有。得。故。而。
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