《电路分析与仿真》课后习题答案.pdf
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1、 电路分析与仿真课后习题答案目 录第1章 电路的基本概念与基尔霍夫定律.2习 题.2第2章 电阻电路的分析方法.10习 题.10第3章 电路定理.18习 题.18第4章 电路的暂态分析.25习 题.25第5章 正弦稳态电路的分析.32习 题.32第6章 三相电路.45习 题.45第 1 章电路的基本概念与基尔霍夫定律习 题一、填空题1)电流所经过的路径叫做 电 路,通 常 由 电 源、负 载 和 中间环节 三部分组成。2)电流和电压的参考方向相同,称为相关联的参考方向,否则称为非相关联的参考方向。3)电路的三种工作状态是通 路 断 路 短路4)用电流表测量电流时,应把电流表串联在被测电路中;用
2、电压表测量电压时,应把电压表与被测电路并联。5)衡量电源力作功本领的物理量称为中势它 只 存 在 于 电 源 内部,其参考方向规定 由 电源负极低电位 指 向 电源正极制电 位,与 电源端电压的参考方向相反。6)电路中任意一个闭合路径称为回蹈;三条或三条以上支路的交点称为苴豆。7)电路中电位的参考点发生变化后,其他各点的电位均发生变化,元件两端的电压 不会发 生 变 化。8)在直流电路中,电感可以看作短 路,电容可以看作断路。9)电阻是 耗 能 元件,电感是储存磁 场 能量的元件,电容是储存电 场 能量的元件。1 0)当电压、电流为关联参考方向时,线 性 电 容 元 件 的 伏 安 特 性 方
3、 程 为=,一 d r1 1)当电压、电流为关联参考方向时,线性电感元件的伏安特性方程为U =L-。d r1 2)无源二端理想电路元件包括电 阻 元件、电 感 元 件 和 电 容 元件。1 3)理想电压源输出的电 压 值恒定,输出的电 流 值 由它本身和外电路共同决定;理想电流源输出的电 流 值 恒 定,输 出 的 电 压 由它本身和外电路共同决定。1 4)恒压源内阻等于 零,实际电压源是恒压源和内阻串 联;恒流源内阻等于 无穷大_,实际电流源是恒流源和内阻并 联。1 5)受控源不能脱离独立存在。1 6)欧 姆 定律体现了线性电路元件上电压、电流的约束关系,与电路的连接方式无关;基尔 霍 夫
4、定律则是反映了电路的整体规律,其中KC L 定律体现了电路中任意结点上汇集的所有支路电流的约束关系,K VL定律体现了电路中任意回路上所有元件上电叵 的约束关系,具有普遍性。二、分析计算1-1、题 1-1 图中,5个元件的电流、电压参考方向如图所示,并已知:2A,I*6A,A=8 A ,=1 4 0 v ,0=-9 O v ,4=6 0 v ,=-8 0 v ,W=3 0 v。(1)说明各电流、电压的实际方向。(2)判断哪些元件为电源?哪些元件为负载?解:(1)略(2)根据图示电压和电流的参考方向,有.:题 1-1图2=(-2)*140=-280WP2=I2U2=6*(90)=-540W=/3
5、t/3=8*60=480W =/亿=(-2)*(-80)=160WP5=I2U5=6*30=180W因为p 0,表明元件消耗功率,是负载;P 1/I=-5AZ3=5-/,=10A%=30-IO/?=-20VP,=20/1=-100WZ2=2A/=Z,+/2=3AU.=/(2+36+l)=15VPs=-USI=45WurHZZIQ4 2Ala;解:3。工KCL:=2+I1KVL:2x6=3I+3UKVL:U=-21+4-2 1-0.516/.I=5AKVL:/=3-0.9/x2=-6V联立求解:J/=0.8 AU=0AV联立求解:J/=14U=3V61-13题1-13图中含有受控源,求图(a)中
6、电压u以及图(b)中2 Q电阻上消耗的功率P。题1-13图解:(。)根据KCL和K VL列电压方程/=i,+51 0=6i I+1 0i I+u n i=lA9)根据K V L 列电压方程工=6+3-2*2 1”1=2*2 U-35 V(c)根据K V L 列电压方程1 2=3/;+2*(&+0.5 彳)=力=2 A3=2(科0.5 i J=6V71-1 5、题1-1 5图中,试求A点的电位。解:如图设L和 卜,则32+11=IA154+41.875A.-.K=-2/.+3 +4A=8.5V1-1 6题1-1 6图中,试 求a点 及6点的电位,如 将a、6二点直接联结或接一电阻,对电路原工作状
7、态有无影响?(DA解:I2=2 0 一=-=1 A1 2 +81 6 c,-=2 A4 +4V;,=8/,=8 VVb=4l2=8 V(2)无影响1-1 7题1-1 7图中,在s开关断开和闭合二种情况下,试求A点的电位。解:(a)S开关断开,电流I流经三个电阻-VB-Vc=I(Ri+R2+R.),/=-12-12=_lm ABQ-12V12kQ nIkQ12+1 +11.M=u/+y T*u+i2=iv sSllk QA闭合,设 曲。亳E 中旗过电流为L。+12VCL=mA2 1 +11.匕=匕11/,=12 1*11=1V题1-17图81-1 8 题 1-1 8 图中,试 求 A点的电位。解
8、:Ar-T-15Q|10Q 2(17 150母手标网2,7 1 +,2=-257,+50=10/,-5 0,=1O/2-5O=1OV1-1 9 题 1-1 9 图中,电压源上的电流上1 A,解:AC=5+/=6AUS=100=151+5I5Q+IR J:.R=551.-.VB=IR=55V9 +5 0 V5 Q J-1 AIOQJ O 2 0 Q,Q i Ol 2 A-5 O V X4题 1-1 8 图 I2=6 4试求电阻A 及夕点的电位K。2A f-EZh2 s 5A sc 3AA n、r-*0-0 0C31 -5A-777 3A I f BMID1 CDg-O 1*K J R-1/座 1
9、-J L y 因100V1-2 0 题 1-2 0 图中,求标有问号的电参数。15V+25 Vb)/=?6左。4kQc)15V撅1-20图10K2U10AQ9(a)/=1J2 l*32=3松 或 者先求总电阻再求总电流,最后分流。1.2+2/3 3+2S)/=15+15=5mA=U=10/-15=0V10+10/=-(/.+/2)(c)/=6mA672-0.17,-25=0第 2 章电阻电路的分析方法习 题一、填空题1)恒流源和电阻并联时对外可以等效为电压源和电阻的串联,二者串联时对外可以等效为 恒 流 源。2)恒压源和电阻串联时对外可以等效为电流源和电阻的并联,二者并联时对外可以等效为 恒
10、压 源。3)理想电压源和理想电流源间不 可 以 等效变换。4)电阻均为9Q的丫形电阻网络,若等效为形网络,各电阻的阻值应为,Z Q。5)以客观存在的支路电流为未知量,直接应用KCL定律和KVL定律求解电路的方法,称为支路电流法。6)当复杂电路的支路数较多、回路数较少时,应用回路电流法可以适当减少方程式数目。这种解题方法中,是以假想的圆圈也遮为未知量,直接应 用 曲 定律求解电路的方法。7)当复杂电路的支路数较多、结点数较少时,应用结点电压法可以适当减少方程式数目。这种解题方法中,是以客观存在的结点电压为未知量,直接应 用 定律求解电路的方法。8)当电路只有两个结点时,应用结点电压法只需对电路列
11、写1个方程式,称作弥尔曼定理。9)回路电流法是对基本回路列写KVL或 电 压 方程。10)结点电压法是对结点列写KCL或 电 流 方程。11)为了减少方程式数目,在电路分析方法中引入了回 路 电流法、节点 电压法.12)在计算有源二端网络的等效输入电阻时,除源时将理想电压源视为短 路,理想电流源视 为 断 路。二、分析计算2-1题2-1图中,试求:各电路中的等效电阻Rm。=10+10=200(a)4/4=4Q必=6/(66+5)=68号 八R,h=5/(/?,+R,h)=5/5.429=2.603QS)a o-a-1 a ocz)nr-4 g 4Q JOO l 6 QX5Q 梅 6 M 6Qn
12、 Xb o-(zzi-b CMZZ 忆-(a)5c S)题2-1图102-2题2-2图中,试求:电路中的等效电阻Rab。解:化简电路将形转换为丫形后4%*%7?p +凡3 +与 3 +9 +99*3=1.2 8 6 QR23*9-3+9+99*9-3+9+91.2 8 6 Q3.8 5 7 QRab=+(&+9)(&+9)+6 =1 3 QU2-3题2-3图中,试求标有问号的电压或电流。O+U=?2 Q+10A()3 AoI O A U 3 Q 0=?1 0 0 0 Q1 0 V乙5 A 5 Q1 0 V解:+U=?2()I0A1=13 V U=?I Q处2 Ql O s i n z V5QH
13、U=?题 2-3 图(a)U=0V(e)u =ovS)U=-4V(/)/=10+(c)/=10*3=30V1(d)U=10V(g)u =ov)U=-5*5=30A-25V%,=126=4C2-4题2-4图中,试求电流。见=412(凡-2)=2C u=_ _*6 0 =24V3+见 0*U ab=16V2+%/。=2.667。0 6112-5 题 2-5 图中,试求电压U 和电流/。设/?”,=8 2 4 =6。鼠=3。R f a.=1 8 Q./=-*2 =-V鼠+%+限 32=2-7a c=-V2 4:.1=-*7.=M8 +2 4 ”.-.(7 =18/1 2 V题 2-5图2-6题 2-
14、6 图中,已知电流/为4A,求电压源电压U。3 3I=-*Z=_*4=2A1 6 6/./0=/,+/=6 ARtotal=(5+7)/4/3+6/3=3.5Q=乩/。=3.5*6=21丫2-7题 2-7 图中,试用电源的等效变换法,化简各个电路。12(W)5/20/12“-4mA=-3mA1 +5/20/122-9 题 2-9图中,试用电源的等效变换法,求电路中2 C 电阻上的电流/。解:电路化简*-=-3.45A9+2/2 2+22-1 0 题 2-10图中,由KCL得:U+A L试用支路电流法,联立求解:求电路中各支路的电流。14+10=1由KVL得:6+313=3123l2=6L+21
15、4I,=4A%=4AI3=2A14=6A题 2-10图132-1 1 题 2-11图中,试用支路电流法,解:由 KCL得:/l+Z2+/3=0由 KVL得:4+2)/,-47,=234-2201 4/2-(4 +2)/3=234-227%=2A:0.5 A/3=-1.5A求电路中的各支路的电流。题2-11图04Q 2 Q,7)234V A占)220V4Q 4Q+)234V 组 与,)227V2-1 2 题 2-12图中,试用网孔(回路)电流法,求电路中的电压U。解:设三个网孔电流分别为:乙/则It=10A I3=3A网孔2的KVL方程为:(2+2+6)/2+2/3-6/1=61,=6A:.UO
16、=-2I2=12V题 2 T 2 图2-1 3 题 2-13图中,试用网孔(回路)解:假设电流源两端的电压如图所示。设三个网孔电流分别为:电流法,求电路中的电流6/则网孔KVL方程为:(2+3)/,-37 2=4(4+3)7,-3/产-6+U,2A=乜增补方程:/2-/3=2=-A h=A L=-A1 6 2 18 3 1871-9题2-13图2-1 4 题 2-14图中,试用节点电压法,求电路中的电流1。=0=-0.094A142-1 5题2-1 5图中,试用节点电压法,求电路中的电压解:结点电压方程为(4 +2 +3R-3匕=2 K匕=3 VV;=V 1 0 1 9 .-.U V2-VX=
17、-V匕=3 V 2-1 6题2-1 6图中,试用节点电压法,求电路中的电流/。题2-15图解:设V o=O V结点电压方程为表 2:.1=%=-2.4 m A42-1 7 题2-1 7图中,试用节点电压法,求2Q电阻消耗的功率。解:设V o=O V结点电压方程为/1 1 Y._ 2 1 0 -H V.=-F 5(4+2 3)1 2+4 3/=2A.1.-./=/+/=-0.143 A7电流源单独作用:21+(r +/J X1 +2/=0=/=0.4 A,./=/+/=1.6/1:.U=-2I+10=6.8V3-3题3-3图中,线性有源网络A端口上,=0 A和U$2=0 V时,7=0.1A;/S
18、 1=1A和 U$2=0 V 时时,/=0.15 A;%=1A 和 U s 2=1V 时,/=0.1 A,求/5|=3 A 和US2=-5 V 时的/。解:由于是线性电路,所以电压或者电流满足叠加原理。设/乙+仁 心+勺由题意:0.1=0+0+(0.15=K1+0+(Q.l=Kl+K2+Ki/f,=0.05七=-0.05K3=QA./=0.05/,1-0.05U,2+0.1.当乙=3A,q2=5V 时/=0.5A193-4应 用 叠 加 定 理 求 题3-4图中电压。解:画 出 电 源 分 别 作 用 的 分 电 路 如 题 解(a)和(b)所 示。对(a)图 应 用 结 点 电 压 法 有z
19、1 1 1、13 6 5 0(-1-1-)w i -1-8 +2 40 10 8 +2 10(I)13.6+5=14 _解得 0.1+0.0 25 +0.118.6_ 248 _-667 V0.2253O 4.U U /V%=3x2x(8 +10 x 40、10 +40)=3 x%VZ(Q8 +I 10 x 40、,910 T 40)+218 316 1 8 x =3 2 3V所 以,由 叠 加 定 理 得 原 电 路 的“为 +二纱28。3 3V3-5题3-5图中,用叠加定理求U。解:2 V电压源作用时:/=2=o.5A 4U()=_3*2/1+2=-lV当3A电流源单独作用时:,(2)=A
20、。=3*3=9V.U=U+%)=-1 +9=8V题3-5图203-6题3-6图中,用叠加定理求/。当U s单 独 作 用 时,Is断路:u=ov2U=QV6”当Is单 独 作 用 时,U s短路:=2A1 +2 U=-ix =-W由 K V L:2/+2U -1 x (1 /)=0:.!=A:.i=r+r=3A3-7题3-7图中,试用戴维宁定理分析法,求电路中的电流/。解:除源求a,b端开路电阻R o:%=3/66=1.5 C求开路电压U0 c:U6/6*5 +-*4=0.5丫3 +6/Z 6 6+3 Z/6=-=0.0 67 4%+6 1.5+6 153-8题3-8图中,试求电路的戴维宁等效
21、电路。解:3-9解:开路电阻:4=4 12=3 Q求开路电压U-t/,=12*1 2 +4*3*12=18 V“4+12 4+12题3-9图中,试求电路的戴维宁和诺顿等效电路。求 开 路 电 压 设 。参 考 方 向 如 图 所 示,K V L列方程由解得(2+4)/+3+2(/-1)=0I=-A8八1/e题3-9图uoc=4 x/=4 x-0.5V21求 等 效 内 阻 凡 h R e g=(2+2)/4=2。画 出 戴 维 宁 等 效 电 路 如 图(b)所 示,应 用 电 源 等 效 变 换 得 诺 顿 等 效 电 路如 图(c)所 示。其中Uoc 0.5瓦7 丁=0.25 AUoc=U
22、ab=3I+2U由KVL得20=(2+3)/+2UU=21rI =20 A.UTT =40VTZ9 9140Uoocc =3/+2U=9 V等效电路略。求R:电路除去独立电压源,端口加电压源Us,端口电流为L。由KCL得:-U,US-2U2 3因为:U0 =-U.4=A|Q(b)求UocI=-9AUoc=Uah=3I-5I+n =30V等效电路略。求R o:电路除去独立电压源,端口加电压源U,端口电流为L由KV L 得:U,=3/-5/=-2/因为:L=-l,a=2/,4=牛=2。223 T 1 题 3-1 1 图中,1)计算并画出二端网络的戴维南等效电路;2)计算端口输出的最大功率。1)求U
23、 o c由K V L:2 0+3 U -U=0 n U=-1 0 V又 3 U =-5 x 2 +U o c=Uoc=-2 0 V求R q:电路除去独立电压源,端口加电压源U/端口电流为I,。;u=3U=U=0:.US=2IS+3U=2IS2)%=号=5 0 Weq+u3-1 2 题 3-1 2 图中电阻尼=?时,其功率最大,并计算最大功率。负载断开,求U o c开口后,i =0 An 4 i=0 V.-.t/o c=4 x 2+8=1 6 7求R eq:电路除源,端口加压求流。*.*u=-4 i 2 i =-6 z.(=-:=6 Q当RL=6C时,Pm49eq攻=必 卬4 x 6 3求R e
24、q:电路除源,端口加压求流。-U =-Ui-Ul=-2Ui又 a =3/U=61-Req=y=6 Q23负载断开,求Uoc开口后,Uoc=U1 U=2U/U=-6xl=-6V.Uoc=-2x(6)=12V当RL=6C时,一丈=4R,.12246=6W2Q 2Q负载断开,求Uoc开口后,1=0,:.21=0I.=-=2A1 2+2:.Uoc=2I=4V当Ri=2。时,4R“4242=2W负载断开,求Uoc开口后,/=2/=0Uoc=6V端口加压求流。当RL=1Q时,P=-=C=9Wm”4R四 4x1243T3用戴维宁定理求图中电阻R,为多少时,可得到最大功率,且最大功率是多少?解:RL开口之后,
25、A 和 B 两点的电位分别为:A aV=9x=6V V=9x=3VA 6+3 B 6+3UAB=VA-VB=3VRAB=6/3+6/3=4QRL=JB=4Q时获得最大功率,且 p=U2=32=0.5625Wg A P A A题 3-13图第4章电路的暂态分析习 题1)暂态是指从一种缢态过渡到另一种稳态所经历的过程。2)换路定律指出:在电路发生换路后的一瞬间,电感元件上通过的电流和电容元件上的端电压,都应保持换路前一瞬间的原有值不变。3)换路前,动态元件中已经储有原始能量。换路时,若外激励等于零,仅在动态元件原始能量作用下所引起的电路响应,称为零输入响应。4)只含有一个动态元件的电路可以用一 阶
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