电路原理习题答案
第五版《电路原理》课后作业
第一章“电路模型和电路定律”练习题
1-1说明题1-1图(a)、(b)中:(1)u、i的参考方向是否关联?(2)ui乘积表示什么功率?(3)如果在图(a)中u>0、i0、i>0,元件实际发出还是吸收功率?
(a) (b)
题1-1图
解
(1)u、i的参考方向是否关联?
答:(a) 关联——同一元件上的电压、电流的参考方向一致,称为关联参考方向;
(b) 非关联——同一元件上的电压、电流的参考方向相反,称为非关联参考方向。
(2)ui乘积表示什么功率?
答:(a) 吸收功率——关联方向下,乘积p = ui > 0表示吸收功率;
(b) 发出功率——非关联方向,调换电流i的参考方向之后,乘积p = ui
元件发出功率。
(3)如果在图 (a) 中u>0,i
答:(a) 发出功率——关联方向下,u > 0,i 0,i > 0,功率p为正值下,元件实际吸收功率;
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)。
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
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 = R i = 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 (e) 理想电流源与外部电路无关,故 (f)理想电流源与外部电路无关,故 u = -5V
i=10×10-3A=10-2A 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)。
解1-5图
(a) (b) (c)
题1-5图
解1-5图
解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 PR吸ui10220W(吸收20W) 电流源功率 电压源功率
PI吸ui5210W(吸收10W) PU发ui15230W(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 PR吸12345W(吸收45W) 电流源功率 PI发15230W(发出30W) 电压源功率
PU发15115W(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 电流源功率 电压源功率
PR吸15345W(吸收45W)
PI吸15230W(吸收30W) PU发15575W(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。
I1
(a) (b)
题1-16图
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u1及电压u。
u1
题1-20图
解:设电流i,列KVL方程
3
1000i1010i10u12
3
u11010i10u1
得:
u120Vu200V
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)R2和R3并联,其等效电阻R
i1
8
4,则总电流 2
us10050
mA R1R243
分流有
i1508.333mA 26
50
u2R2i2866.667V
6i2i3
(2)当R3,有i30
i2
us100
10mA
R1R228
u2R2i281080V
(3)R30,有i20,u20
i3
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、③之间的三个9电阻构成的△形变换为Y形;(2)将结点①、③、④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。
us10050mA R12
a
b
题2-5图
①
①
R31
③
②
R2
R3
③
R14
R43
③
④
解解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R12R23R319
所以变换后,R1
1R2R33
93
故R(R126
abR129)//(R33)3126 7
(2)变换后的电路如图2-5图(b)所示。
因为变换前,Y中R1R4R39 所以变换后,R14R43R313927 故 RabR14//(R43//3R31//9)7
2-11 利用电源的等效变换,求题2-11图所示电路的电流i。
4
10V
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i1
2.5i
0.25A,i10.125A 102
2-13 题2-13图所示电路中R1R3R4,R22R1,CCVS的电压uc4R1i1,利用电源
的等效变换求电压u10。
uS
R4
解2-13图
题2-13图
解 由题意可等效电路图为解2-13图。 所以R(R3R4)//R22R1//2R1R1
又由KVL得到 (R1i1Ri1
ucu
R)uS 所以i1S R24R1
u10uSR1i1uS
uS
=0.75uS 4
2-14 试求题2-14图(a)、(b)的输入电阻Rab。
1
(a) (b)
题2-14图
解 (1)由题意可设端口电流i参考方向如图,于是可由KVL得到,
uabR2iu1u1,
u1R1i
uab
R2(1)R1 i
(2)由题已知可得 Rab
uabR1i1R2i2R1i1R2(1)i1
Rab
uab
R1(1)R2 i1
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。
(a) (b)
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n6,支路数b11 图(b1)中节点数n7,支路数b12
(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n4,支路数b8 图(b2)中节点数n15,支路数b
9
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 (1)n1615 (2)n1413 独立的KVL方程数分别为
(1)bn111616 (2)bn18415
图(b)电路在两种情况下,独立的KCL方程数为 (1)n1716 (2)n1514 独立的KVL方程数分别为
(1)bn112716 (2)bn19515
3-7题3-7图所示电路中R1R210,R34,R4R58,R62,
uS320V,uS640V,用支路电流法求解电流i5。
u题3-7图
解 由题中知道n4,b6 , 独立回路数为lbn16413 由KCL
列方程:
0 对结点① i1i2i60 对结点② i2i3i40 对结点③ i4i6i6
u由KVL列方程:
对回路Ⅰ 2i68i410i240 对回路Ⅱ -10i110i24i320 对回路Ⅲ -4i38i48i520 联立求得 i50.956 A
题3-7图
3-8 用网孔电流法求解题3-7图中电流i5。
解 可设三个网孔电流为i11、il2、il3,方向如题3-7图所示。列出网孔方程为
(R2R4R6)il1R2il2R4il3us6
R2il1(R1R2R3)il2R3il3us3 RiRi(RRR)iu
3l2345l3s34l1
il11i0820l2il340
il12i442010l2il3 8i4i20il320l2l1
行列式解方程组为
2010
8
108244
20
208
1040244
204880 20
410
所以i5i13
34880
0.956A
5104
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
5V
解 由题已知,Il11A
5Il15530Il230Il330
其余两回路方程为
20Il130Il22030Il35
Il23035Il240l3
代人整理得
30I5I015Il3l2l3
2A
1.5A
所以IIl2Il321.50.5A
3-12 用回路电流法求解题3-12图所示电路中电流Ia及电压Uo。
Ia
题3-12图
3-15 列出题3-15图(a)、(b)所示电路的结点电压方程。
GR
(a) (b)
题3-15图
i
iS7
i④(a)
题3-4图
解:图(a)以④为参考结点,则结点电压方程为:
③
(b)
isi
G2G3un1G2un2G3un3is2is1
G2un1G2G4un2is5is2 G3un1G3G6un3is7is5
图(b)以③为参考结点,电路可写成
111
uRRRn1Run2is1is53442
111
uRn1RRun2i
644
由于有受控源,所以控制量i的存在使方程数少于未知量数,需增补一个方
程,把控制量i用结点电压来表示有:
iun1
R2R3
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
un150V11111
)un2un30 -un1(
520445
un315I
增补方程 I
un2
20
u150
可以解得 0.5un215n2
420510
un232V
0.3125
电压 uun232V。
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。
50V
题4-2图
解:画出电源分别作用的分电路图
u①V-
(a)
(b)
题解4-2图
对(a)图应用结点电压法有
11136501u n1
8210824010
解得:
uun182.667V
1
对(b)图,应用电阻串并联化简方法,可得:
1040
28
104016usi3V 10403821040
u
2
usi8
V 23
2
所以,由叠加定理得原电路的u为
uuu80V
1
4-5应用叠加定理,按下列步骤求解题4-5图中Ia。(
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6Ia,Ia并非分响应,而为未知总响应;(2)求出三个
IaIa解出Ia。、Ia、Ia,Ia中包含未知量Ia;分电路的分响应Ia(3)利用IaIa
题4-5图
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
'
10V,各支路电流如图示,计算得 电压uoc。设uocuoc
10
1A10'
un2un2(210)112V
'i5i5
'
un12
i4i22.4A
55'''
i3i3i4i52.413.4A
''
un1un17i3un273.41235.8V
'
4
un135.85.967A66'
i1i2i3'5.9673.49.367A
'i2i2
usus'9i1'un199.36735.8120.1V
故当us5V时,开路电压uoc为
'
uocKuoc
5
100.416V 12.1
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Req为
Req[(9//67)//52]//103.505
4-17 题4-17图所示电路的负载电阻RL可变,试问RL等于何值时可吸收最大功率?求此功
率。
L
题4-17图
解:首先求出RL以左部分的等效电路。断开RL,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
(22)i18i16
6
i10.5A
12
故开路电压 uoc2i12i18i112i1120.56V
把端口短路,如题解图(b)所示应用网孔电流法求短路电流isc,网孔方程为
(22)i12isc8i16
2i1(24)isc(28)i10
63
解得 iscA
42
故一端口电路的等效电阻 Req
uoc64 isc2
画出戴维宁等效电路,接上待求支路RL,如题解图(c)所示,由最大功率传输定理知RLReq4时其上获得最大功率。RL获得的最大功率为
Pmax
2uoc622.25W 4Req44
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uo和输入电压u1、u2之间的关系。
Ru1+u2+
题5-2图
解:根据“虚断”,有: i i 0 得: i 3 i 1 , i 4 i 2 u0uu1u
1
故: R R
31
R 2
uu22 而: R 1R2
R
u 2 根据“虚短” 有: u u 2
RR
1 2 代入(1)式后得: R
u02u2u1 R1
5-6 试证明题5-6图所示电路若满足R1R4R2R3,则电流iL仅决定于u1而与负载电阻RL
无关。
题5-6图
1和○2的选取如图所示,列出结点电压方证明:采用结点电压法分析。独立结点○
程,并注意到规则1,可得
(
111u)un1uo1R1R2R2R1
1111()un2uo0R1R2RLR4
应用规则2,有un1un2,代入以上方程中,整理得
uoR4(
111
)un2 R3R4RL
(
1RRu44)un21 R1R2R3R2RLR1
R2R3RL
u1
(R2R3R1R4)RLR1R3R4
un2R2R3
u1 RL(R2R3R1R4)RLR1R3R4
故un2
又因为iL
当R1R4R2R3时,
即电流iL与负载电阻RL无关,而知与电压u1有关。
5-7 求题5-7图所示电路的uo和输入电压uS1、uS2之间的关系。
题5-7图
1和○2的选取如图所示,解:采用结点电压法分析。独立结点○列出结点电压方程,并注意到规则1,得(为分析方便,用电导表示电阻元件参数)
(G1G2)un1G2uoG1us1(G3G4)un2G4uoG3us2
应用规则2 ,有un1un2,代入上式,解得uo为
uo
G1(G3G4)us1G3(G1G2)us2
G1G4G2G3
R2(R3R4)us1R4(R1R2)us2
R2R3R1R4
或为uo
第六章“储能元件”练习题
6-8 求题6-8图所示电路中a、b端的等效电容与等效电感。
a
b
2H
a
8H
(a) (b)
题6-8图
Cab
1
15(
13220
1)
2.5F
Lab8
113
188
2
10H
6-9 题6-9图中C12μF,C28μF;uC1(0)uC2(0)5V。现已知i120e
求:(1)等效电容C及uC表达式;(2)分别求uC1与uC2,并核对KVL。
5t
μA,
uCC2
题6-9图
解(1)等效电容
CC
C121.6F C1C2
uC(0)= uC1(0)+uC2(0)=-10V 1t
u(t)= uC(0)+i()d CC0 t1=-10+12010-6e5d-6 01.610
=-10
120
e5
1.6(5)
t0
(515e5t)V
(2)
t1 =-5+12010-6e5d-60
210
120 =-5e5t0(712e5t)V2(5)
因此有: uC(t)= uC1(t)+uC2(t)
1t
uC1(t)= uC1(0)+i()d
C101
uC2(t)= uC2(0)+
C2
i()d
t
t1
=-5+12010-6e5d-60
810120
=-5e5t0(23e5t)V
8(5)
6-10 题6-10图中L16H,i1(0)2A;L21.5H,i2(0)2A,u6e
(1)等效电感L及i的表达式;(2)分别求i1与i2,并核对KCL。
2t
V,求:
题6-10图
解(1)等效电感 解(2)
L1L2
L1.2H
L1L2
i(0)= i1(0)+i2(0)=0V
1t
i(t)= i(0)+u()d L0
1t2
=0+6ed 1.20 6=0e2t0(2.52.5e2t)A 1.2(2)
1t
i1(t)= i1(0)+u()d
L10
1t2
=2+6ed
60
6
=2e2t0(2.50.5e2t)A
6(2)
1t
i2(t)= i2(0)+u()d
L20
1t2
=2+6ed
1.50
6
=2e2t02e2tA
1.5(2)
因此有:i(t)= i1(t)+i2(t)
第七章“一阶电路和二阶电路的时域分析”练习题
7-1 题7-1图(a)、(b)所示电路中开关S在t=0时动作,试求电路在t=0+ 时刻电压、电流
的初始值。
10V
10V
uC
LuL
5
题7-1图
(a) (b)
解 (a):
Ⅰ: 求uC(0-):由于开关闭合前(t
Ⅱ:求uC(0+):根据换路时,电容电压不会突变,所以有:uC(0+)= uC(0-)=10V
Ⅲ: 求iC(0+)和uR(0+) :0+时的等效电路如图(a1)所示。
iC0
10V
105
1.5A10
uR010iC015V
(a1)
换路后iC和uR 发生了跃变。
解 (b):
Ⅰ: 求iL(0-):由于开关闭合前(t
iL01A
55
Ⅱ: 求iL(0+):根据换路时,电感电流不会突变,所以有: iL(0+)= iL(0-)=1A
Ⅲ: 求iR(0+)和uL(0+) :0+时的等效电路如图(b1)所示。
uR0uL05iL0515ViR0iL01A
(b1)
换路后电感电压uL 发生了跃变
7-8 题7-8图所示电路开关原合在位置1,t=0时开关由位置1合向位置2,求t 0时电感电
压uL(t)。
66u
15V
题7-8图
7-12 题7-12图所示电路中开关闭合前电容无初始储能,t=0时开关S闭合,求t 0时的电
容电压uC(t)。
2V
uC
题7-12图
解:uC0uC00
t 时 i10 uC2V
用加压求流法求等效电阻
u2i11i14i1
u
R7
i1
RC73106t21106s 106t
21uCtuC1e21eV
7-17 题7-17图所示电路中开关打开以前电路已达稳定,t=0时开关S打开。求t 0时的iC(t),
并求t=2ms时电容的能量。
题7-17图
解:t > 0时的电路如题图(a)所示。由图(a)知 uC(0)
121
6 V 11
则初始值 uC(0)uC(0)6 V
t > 0后的电路如题解图(b)所示。当t时,电容看作断路,有 uC()12 V
时间常数 R0C(11)103201060.04 s 利用三要素公式得
uC(t)12(612)e电容电流 iC(t)C
t0.04
126e25t V t0
duC
3e25t mA dt
t = 2 ms时
uC(2 ms)126e电容的储能为
WC(2 ms)
112
Cu
C(2 ms)201066.2932396106 J22
252103
126e0.056.293 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,t=0时开关由位置1合向位置2,求t 0时的电压uL。
LuL
题7-20图
解:iL0iL0
8
4A iLi12 2
用加压求流法求等效电阻 4iL
2i14i10 iL1.2A
u44i12i1 R
uL0.110 0.01s i1R10
t
iLtiLiL0iLe 1.241.2e 1.25.2e100tA
t0.01
7-26 题7-26图所示电路在开关S动作前已达稳态;t=0时S由1接至2,求t 0时的iL。
6V
题7-26图
解:由图可知,t>0时
uC(0)4 V, iL(0)0 因此,t0时,电路的初始条件为
uC(0)uC(0)4 V iL(0)iL(0)C
duCdt
0
0
t>0后,电路的方程为
d2uCduC
LCRCuC6
dtdt2
设uC(t)的解为 uCu'Cu''C 式中u'C为方程的特解,满足u'6 V
根据特征方程的根 p()21j2
2L2LLC可知,电路处于衰减震荡过程,,因此,对应齐次方程的通解为
u''CAe(t)sin( t)
式中1,2。由初始条件可得
uC(0)u'C(0)u''C(0)6Asin4
iL(0)C
duC
dt
0
CAsinAcos0
解得
arctanarctan63.43
1
A2.236sinsin(63.43)
故电容电压 uC(t)u'Cu''C62.236etsin(2t63.43) V 电流 iL(t)C
7-29 RC电路中电容C原未充电,所加u(t)的波形如题7-29图所示,其中R1000,
(1)用分段形式写出;(2)用一个表达式写出。
C10μF。求电容电压uC,并把uC:
duC
CA22e tsin tetsin2 t A dt
C
(a) (b)
题7-29图
解:(1)分段求解。 在0t2区间,RC电路的零状态响应为 uC(t)10(1e100t)
t2 s时 uC(t)10(1e1002)10 V 在2t3区间,RC的全响应为
uC(t)2010(20)e100(t2)2030e100(t2) V
t3 s时 uC(3)2030e100(32)20 V 在3t区间,RC的零输入响应为
uC(t)uC(3)e100(t3)20e100(t3) V
(3)用阶跃函数表示激励,有
u(t)10(t)30(t2)20(t3) 而RC串联电路的单位阶跃响应为 s(t)(1e
t
RC
)(t)(1e100t)(t)
根据电路的线性时不变特性,有
uC(t)10s(t)30s(t2)20s(t3) 10(1e
100t
)(t)30(1e
100(t2)
)(t2)30(1e
100(t3)
)(t3)
第八章“相量法”练习题
100150V,其5030V,U8-7 若已知两个同频正弦电压的相量分别为U12
频率f100Hz。求:(1)u1、u2的时域形式;(2)u1与u2的相位差。
解:(1) ou1
t
2ft30o628t30oV
u2
t
2ft150o
628t150o180o628t30oV
(2) U15030,U210030oV故相位差为0,即两者同相位。
.
o
.
t10)V、8-9已知题8-9图所示3个电压源的电压分别为ua2202cos(
ub2202cos(t110)V、uc2202cos(t130)V,求:
(1)三个电压的和;(2)uab、ubc;(3)画出它们的相量图。
a
b
c
题8-9图
c
解:ua,ub,uc的相量为
Ua22010,Ub220110,Uc220130o
(1) 应用相量法有
.
.
.
.
o
.
o
.
UaUbUc0
即三个电压的和 uatubtuct0
(2)UabUaUb40oV
UbcUbUc80o (3)相量图解见题解8-3图
.
..
..
题解8-3图
20A。求电压U。 8-16 题8-16图所示电路中IS
j1
题8-16图
UU解: ISIRIL
RjXL
I即US11
j
20245
245V
第九章“正弦稳态电路的分析”练习题
9-1
Z和导纳
j1
(a)
(b)
rI
(c) (d)
题9-1图
解:(a)Z=1+
j2j12
=1+=12j
j2j1j112j1===0.2j0.4 S
5Z12j
Y=
(b) (b) Z=1
j(1j)
=1(1j)2j
j(1j)
Y=
112j0.4j0.2S Z2j5
(c)Y
Z
1140j4040j4010.025S
40j4040j4040j4040j4040
1
40 Y
jLIrIjLrI ,根据KVL,得 U(d)设端口电压相量为U
U
所以输入阻抗为 ZjLr
I
导纳 Y
11jLr2S ZjLrrl2
9-4 已知题9-4图所示电路中uS162sin(t30)V,电流表A的读数为5A。L=4,
求电流表A1、A2的读数。
US
题9-4图
解:求解XC
ZinjL3//jXCj4
3jXC4XCj(123XC)
223jXC
3XC
Zin
(4XC)2(123XC)2
32XC
2
16 5
由分流定律可解得I13AI24A
若XC=-0.878Ω时,同理可解得I1=4.799A,I2=1.404A。
可解得:XC4或XC0.878。
US16600
若XC4IS5970A
ZinZin
9-17 列出题9-17图所示电路的回路电流方程和结点电压方程。已知uS14.14cos(2t)V,
iS1.414cos(2t30)A。
(a)
(b)
US
(c)
(d) 题9-17图
2000V。试求R为何值时,电源U发出的9-19 题9-19图所示电路中R可变动,USS
功率最大(有功功率)?
题9-19图
解:本题为戴维宁定理与最大功率传递定理的应用 1.求戴维宁等效电路
j 10 UocUS20000V Z eq
2.由最大功率传递定理可知,
当RZeq10时,电源发出功率最大
US22
10200020004000W. PmaxP20Pmax20
9-25把三个负载并联接到220V正弦电源上,各负载取用的功率和电流分别为:
;P28.8kW,I250A(感性);P36.6kW,P14.4kW,I144.7A(感性)
。求题9-25图中表A、W的读数和电路的功率因数。 I260A(容性)
3
Z3
题9-25图
解:根据题意画电路如题解9-25图。设电源电压为2200V
Z1Z11,Z2Z22,Z3
Z33
根据PUIcos,可得
P14.4103
cos10.447
UI122044.7P28.8103
cos20.8
UI222050P36.6103
cos30.5
UI322060
即 163.42,236.87,360 因此各支路电流相量为
44.763.42AI1
(感性元件电流落后电压)
5036.87AI2
6060A I3
总电流
III44.763.425036.87606090j1891.7911.31AI123
电路的功率因数为
coscos11.310.981
第十章“含有耦合电感的电路”练习题
10-4题10-4图所示电路中(1)L18H,L22H,M2H;(2)L18H,L22H,
(3)L1L2M4H。试求以上三种情况从端子11看进去的等效电感。
M4H;
1
(a)
1
(b)
L2
1
(c)
1
(d) 题10-4图
解 以上各题的去耦等效电路如下图,根据电感的串并联公式可计算等效电感。
M
L1M
L2M
10-5 求题10-5图所示电路的输入阻抗Z( =1 rad/s)。
1
1
解 :
利用原边等效电路求解
等效阻抗为 : M2
ZeqjL1(a)
Z22
11j0.2j0.6
(b)
1j2
:
利用原边等效电路求解
等效阻抗为: Z eq j 2
j 1 j j 1 j5
1
0.2
1
1
解:去耦等效求解
j1
Zin
等效阻抗为:
j1
j1
j1
(c) 去耦后的等效电感为:
Leq1H
1题10-5图
1rad/s
LeqC
Zin,Yin0
10-17 如果使100电阻能获得最大功率,试确定题10-17图所示电路中理想变压器的变比n。
i
题10-17图
解 首先作出原边等效电路如解10-17图所示。 其中, Rn2RLn210 又根据最大功率传输定理有
当且仅当
10
n250时,10电阻能获得最大功率 此时, n
2.236 1
n2.236 时,即502
n
此题也可以作出副边等效电路如b),
当10=
10电阻能获得最大功率
t)V,R110,L1L20.1mH,10-21 已知题10-21图所示电路中uS102cos(
M0.02mH,C1C20.01μF,106rad/s。求R2为何值时获最大功率?并
求出最大功率。
CuS
R2
题10-21图
第十一章“电路的频率响应”练习题
11-6 求题11-6图所示电路在哪些频率时短路或开路?(注意:四图中任选两个)
C
2
CC
(a) (b) (c) (d)
题11-6图
解:(a) (b) 11
Z
jLj0YjCj0 CL
0
0
求电路的谐振频率f0、谐振时的电容电压UC和通带BW。
11-7 RLC串联电路中,L50μH,C100pF,Q50270.71,电源US1mV。
解:f0Q
2.25MHz
UC
UCS70.7mVUS
11-10 RLC并联谐振时,f01kHz,Z(jω0)100kΩ,BW100Hz,求R、L和
C。
11-14 题11-14图中C2400pF,L1100μH。求下列条件下,电路的谐振频率ω0:
(1)R1R2
L1L1
;(2)R1R2。
C2C2
2
C2
题11-14图
第十二章“三相电路”练习题
12-1 已知对称三相电路的星形负载阻抗Z(165j84),端线阻抗Zl(2j1),中
性线阻抗ZN(1j1),线电压Ul380V。求负载端的电流和线电压,并作电路的相量图。
题解12-1图
解:按题意可画出对称三相电路如题解12-1图(a)所示。由于是对称三相电路,可以归结为一相(A相)电路的计算。如图(b)所示。
U102200V,根据图(b)电路有 令UA
3
U2200A1.17426.98 A IA
Z1Z167j85
根据对称性可以写出
a2I1.174146.98 A IBAaI1.17493.02 A ICB
负载端的相电压为
ZI(165j85)1.17426.98217.900.275 UANA
故,负载端的线电压为
3U30377.4130 V UABAN
根据对称性可以写出
377.4190 V UBCa2UAB377.41150 V UCAaUAB
电路的向量图如题解12-1图(c)所示。
12-2已知对称三相电路的线电压Ul380V(电源端),三角形负载阻抗Z(4.5j14),
端线阻抗Zl(1.5j2)。求线电流和负载的相电流,并作相量图。
解:本题为对称三相电路,可归结为一相电路计算。先将该电路变换为对称Y-Y电路,如题解12-2图(a)所示。图中将三角形负载阻抗Z变换为星型负载阻抗为
11
ZY
Z(4.5j14)(1.5j4.67)
33
题解12-2图
U102200V,根据一相( A相)计算电路(见题解12-1图 令UA
3为 (b)中),有线电流IA
U2200A30.0865.78 A IA
Z1ZY3j6.67
根据对称性可以写出
a2I30.08185.78 A IBAaI30.0854.22 A ICA
利用三角形连接的线电流与相电流之间的关系,可求得原三角形负载中的相电流,有
1I3017.3735.78 A IABA
a2I17.37155.78 A 而 IBCABaI17.3784.22 A ICAAB
电路的相量图如题解12-2图(b)所示。
Z(15j15),12-5 题12-5图所示对称Y—Y三相电路中,电压表的读数为1143.16V,
Zl(1j2)。求:(1)图中电流表的读数及线电压UAB;(2)三相负载吸收的功率;
(3)如果A相的负载阻抗等于零(其他不变),再求(1)(2);(4)如果A相负载开路,再求(1)(2)。(5)如果加接零阻抗中性线ZN0,则(3)、(4)将发生怎样的变化?
A
B
题12-5图
N
C
0,可以归结为一相(A相)电解:图示电路为对称Y-Y三相电路,故有UNN
路的计算。
根据题意知UAB1143.16V,则负载端处的相电压UAN为 UAN而线电流为
I1故电源端线电压UAB为
UAN660
22 A(电流表读数) Z30
UAB1143.16
660 V 3
UABU1Z1ZI132.232221228.2 V
2200V,则线电流I为 (1)令UANA
U2200AN I6.133.69 A A
Z30j20
故图中电流表的读数为6.1A。 (2)三相负载吸收的功率为
2
R36.12303349 W P3IA
(3)如果A相的负载阻抗等于零(即A相短路),则B相和C相负载所施加的电压均为电源线电压,即N点和A点等电位,而
UAB
3038030 V 3UAN
UaU38030V UACCAAB
此时三相负载端的各相电流为
INB INC
U38030
AB10.543.69 A Z30j20
U38030 AC
10.5463.69 A Z30j20
II10.543.6910.5463.69IANBNC 18.2633.7 A
这时图中的电流表读数变为18.26A。 三相负载吸收的功率变为:
22
P2INBR2(10.54)306665.5 W
(4)如果图示电路中A相负载开路,则B相和C相负载阻抗串联接入电压UBC
中,而
a2U3a2U3038090 V UBCABAN
此时三相负载中的各相电流为
0 IA
U38090BC IBNICN5.27123.69V 2Z2(20j20)
这时图中的电流表读数为零。 三相负载吸收的功率为
22
P2IBNR2(5.27)301666.4 W
12-6 题12-6图所示对称三相电路中,UAB380V,三相电动机吸收的功率为1.4kW,其
功率因数0.866(滞后),Zlj55。求UAB和电源端的功率因数。 A
Z
B
C
题12-6图
第十三章“非正弦周期电流电路和信号的频谱”练习题
13-7 已知一RLC串联电路的端口电压和电流为
u(t)[100cos(314t)50cos(942t30)]Vi(t)[10cos(314t)1.755cos(942t3)]A
试求:(1)R
、L、C的值;(2)3的值;(3)电路消耗的功率。
解:RLC 串联电路如图所示,电路中的电压 u(t) 和电流 i(t) 均为已知,
分别含有基波和三次谐波分量。
(1)由于基波的电压和电流同相位,所以,RLC 电路在基波频率下发生串联谐振。故有 R
Um1100
10 Im110
且 XL1Xc1X1 即 1L
1
X1(1314rads) 1C
而三次谐波的阻抗为
Z3Rj31Lj
131C
10j(3X1
18X1)10jX1 33
Z3的模值为
U850
Z32(X1)2m328.49
3Im31.755
解得 X1为
X1(28.492102)
9
10.004
64
.
故
LC
X1
1
10.004
31.86mH314
11
318.34F1X131410.004
(2)三次谐波时,Z3的阻抗角为
8X13arctanarctan2.66869.450 10
而
3u3i33003 则
3300399.450 (3) 电路消耗的功率 P 为
P
13-9 题13-9图所示电路中uS(t)为非正弦周期电压,其中含有31和71的谐波分量。如果
要求在输出电压u(t)中不含这两个谐波分量,问L、C应为多少?
uS
11
10010501.755cos69.450515.4W 22
题13-9图
解:根据图示结构知,欲使输出电压u(t) 中不含31 和 71 的谐波分量,就要求该电路在这两个频率时,输出电压u(t) 中的3次谐波分量和7次谐波分量分别为零。
若在 31 处 1H 电感与电容 C 发生串联谐振,输出电压的3次谐波
U30 ,由谐振条件,得 31
1L1C
,C
1912L1
1912
若在 71 处 1F 电容与电感 L 发生并联谐振,则电路中7次谐波的电流
I70 ,电压 U70,
由谐振条件,得
71
1LC1
,L
14912C1
1
4912
也可将上述两个频率处发生谐振的次序调换一下,即在31 处,使 L 与 C1 发生并联谐振,而在 71 处,使 L1 与 C 发生串联谐振,则得
L
1912
C
1
2
491
第十六章“二端口网络”练习题
16-1 求题16-1图所示二端口的Y参数、Z参数和T参数矩阵。(注意:两图中任选一个)
1
12
12
1
2
2
(a) (b)
题16-1图
解: 对 (a),利用观察法列出Y参数方程:
1 1 1UUjUj U1 21 2 I 1 jLLL 1 1 1jIUUjCUjUC 2 jL 1 2 2 L 1 L U 2 1 1
j 则Y参数矩阵为: jLLY 11jjC L L
同理可列出Z参数方程: 1 1 1
U1jLI1I1I2jLII2 j C C 1 j C
111
U 2 I 1 I 2 I 1 I 2
jCjCjC
则Z参数矩阵为: 11
jL CjCZ
1 1
j C j C
列出T参数方程: 将式2代入式1得:
jLjCUIUjLIUUU1
1 1 2 2 2 2
jLI12LCU22
I 1 j C U 2 I2
则T参数矩阵为:
12LCjL
T j C 1
16-5 求题16-5图所示二端口的混合(H)参数矩阵。(注意:两图中任选一个)
1
1
21
2
2 1
2
(a) (b)
题16-5图
解:对图示(a)电路,指定端口电压u1,u2和电流i1,i2及其参考方向。由KCL,KVL和元件VCR,可得
u1(i1u1)2u2 经整理,则有
u1i1u2
2
而 i2u22u2u2 故可得出H参数矩阵
H2
0
1 1
G1G21S,16-15 试求题16-15图所示电路的输入阻抗Zi。已知C1C21F, g
2S。
G
2 2
题16-15图
解:图示电路中,当回转器输出端口接一导纳时Y2(s)G2sC2(端口22开路),根据回转器的VCR,可得出从回转器输入端口看进去的输入导纳为
g2g2
Y1(s)
Y2(s)G2sC2
所以,该电路的输入阻抗Zin(s)为
Zin(s)
G1sC1Y1(s)G1
g2
sG1
G2sC2
2
2 ss4