电路与模拟电子技术基础课后答案.pdf
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1、习题11-1在题图1 1所示电路中,(1)选d为参考点,求 匕、匕 和 匕;(2)选c为参考点,求 匕、匕 和 匕。题 图 1-1解(1)当选d为参考点时,匕=4 d=3 V匕=b d =b c+c d=2-l =l V;Vc=ucd=-l V(2)当选C为参考点时,%=%+dc =3 +l =4 V匕=b e =2V;%=de =IV1-2求题图1 2中的电流/、电压U及电压源和电流源的功率。题 图 1-2解/=2 A;U =5/-3 +3/=1 3 V电流源功率 =一2-。=26 W(产生)电压源功率 鸟=-3 =-6 W (产生)1-3试求题图1 3(a)(b)所示电路的电流/及受控源功
2、率。题 图 1-31解(a)2/+4/+6 =0;/=-l A受控电压源功率 P =4/=4 W (产生)(b)I 2A3受控电流源功率 P =2/3 x 2/+2)=T OW (产生)1 4求题图1 4中的/、Us。4=2/+2x(2 3)+5 x 2=1 4 2+1 0=22V解/=3-l =2 A;/x=-l-/=-3 AU=5-Ix=-1 5 VUx=5 /x-2x 3-4 =-25 V1-6电路如题图1 6所示,求图(a)中的a b端等效电阻及图(b)中电阻R。(a)(b)题 图1 62解(a)R =6 x 66 +6 +6x l 8,6 x 6 .人6 +-+1 86 +6+4 =
3、6 +4 =1 0Q3 12(b)=2 41-7电路如题图1 7 所示,求 图(a)中的电压U s 和 U及 图(b)中U=2 V 时电压么。解(a)题 图 1一7S等斗。5VU4x l O.8=4.8V4 +5即4(b)U =4 +2-us-u33 2U -U,$1 +12求得U,=1 2 V1解331461 一8 计算题图1 8 中各支路电流。149x 1 6.5 -9A31I2=:.X16.5=4.5A;-+-+-3 6 9/3=-x l6.5 =3A-+-+-3 6 91-9将题图120(a)(b)电路化为最简单的形式。1-1 0用电源等效变换求题图1 10中的/。题 图1 10解等效
4、变换如下图所示44 +1 21-1 2 利用支路电流法求题图1 12中各支路电流。解 根据KCL、KV L列方程有A=A-2,2 =A+121 1 +4/2+2八=1 05整理得 2x(/2-2)+4 Z2+2 x(/2-1)=1 0解得 4=0 A;,2=2 A;,3=1 A1-1 3 利用支路电流法求题图1一13中的电流人及 A。解根据KCL、K V L列方程有/|=,2+2,221 1 +6,2=6整理得 6 72+6 右=6解得 Z,=1.5 A;12=0.5 A1-1 4 用节点分析法求题图114中的电压U。题图1一14解列节点方程有-5 +-5 +1 0 J n l-1 0t/nn
5、 2,-5=0.5-n l +1 0 n l-U n 2=1-0.51 0 1 0 J整理得0.5 U.-0.1 Un2=1.5-0.1 t/n l+0.2/n 2=0.56VV35一940一9=nln2uu得n2Unu=则1.1 5 求图题1.15所示电路的节点电压匕。3 V-6 V图 题1.15解列节点方程有匕43解得/=9 A51-1 7 利用节点分析法求题图1-17所示电路的节点电压。1T-D-o 9 0 7 07解列节点方程有题 图1一171-1 8用叠加原理求题图1 18所示电路的电压U。解:12A电压源单独作用:U=x l 2-1 26 +1 2x 1 2-4 V33 +61A的
6、电流源单独作用:U=lx3 x 6 6 x 1 2-1-3 +6 6 +1 2=6 V由叠加原理得U=U +U =-1 0V1-1 9用叠加原理求题图1 19所示电路的电流8题 图1-19解:2 A 电流源单独作用:/=2+-3x 2 =l A5 +3 +25V 的电压源单独作用:5I2+3 +5=-0.5 A1 A 电流源单独作用:-x l5 +3 +2=-0.2A由叠加原理得i=r+r+r=o.3 A1-2 0 用叠加原理求题图1 20所示电路的电流/和电压U。如unQ2义+题 图1-20解:2 A 电流源单独作用:3 U +U +2./=()u,=2 x(2+r)解得 U =0.8V;/
7、=1.6 A6V 电压源单独作用:3 U +U +6 +2/=0 U=2 T解得 U”=1.2V;/=0.6 A由叠加原理得U =U +U =0.4 V;/=/+/=2.2A1-2 1用戴维南定理求题图1 21 所示电路的电流/。9题 图1-21解:将 6。电阻支路开路求U8U o c =8-4 x l =4 V将所有独立源置为零,求戴维南等效电阻R。-4 QI =-=0.4 A6 +41-2 2 用戴维南定理求题图1-2 2 所示电路的电压U。解:在 图(a)所示电路中,将 6Q 电阻支路开路求U o cin图(a)u4-6-2+1+3(l +2)x 31 +2+3=5 V=1.5 QU =
8、x 5 =4 V1.5 +6x 3 +6&1-2 3在题图1 23 所示电路中,试用戴维南定理分别求出凡=5Q 和 4=1 5。时电流IL题 图1-23解:将 七 支路断开,求和4)U0c=1 0/+1 5/=1 5(l +2)=4 5 V利用外施电源法求戴维南等效电阻10U =1 0/+5/=1 5/;R)=1 5Q4 5当 叫=5 Q 时,1.=-=2.25 ALL 1 5 +54 5当 尺=1 5 Q 时,I,=-=1.5 ALL 1 5 +1 51-2 4用诺顿定理求题图1-24所示电路的电流/。X i-n-95A n0 6 V 0 2 V +题图1-24解:将4。电阻支路短路,求Ac
9、将所有独立源置为零,求戴维南等效电阻=0.5 Q;0.5 +41-2 5试求题图1-25所示电路的戴维南等效电路和诺顿等效电路。3题图1-25解:(1)求a b端开路电压U 4 +2-/+2x(/+2/)-2+2 1=0I=-0.2A;U0 c=2-I =0.4 V(2)求a b端短路电流Ac4 +2-/+2x(/+2/)-2=0/=0.25 A;,s c=/=025 All戴维南等效电路1221在题图2 l(a)中,C=0.5F,“(0)=0,电流波形如图(b)所不。求 电 容 电 压,瞬时功率p(。及,时刻的储能卬。(b)电流波形题图21解 电流源电流为心=0-00 010l-1l/2分段
10、计算电容电压(f):0 4/ls期间w(t)=w(0)+r(/l)d/l=fd/l=2fVC Jo 0.5 JoE =ls 时,w(l)=2V,1 /2s 时u(t)-w(2)H 0 x d/i=00.5 h0-oo/02t 0/l=4-2/lt20-oo/02t 0Zl瞬时功率为2 t-4 l/2电容的储能为0-oor 012 产 orlw(t)=Cu2(2)2 l/22-2题图22(a)中,电感L =3H,电流波形如图(b),求电压及,=Is时电感吸收功率及储存的能量。(b)题图22解 由图2 2(b)可写出电流的函数0 /ls1 W 2s其余/、T出u(t)=L =dt 3-30 /1
11、s1 /2s其余f =l s 时,p(l)=w(l)z(l)=3W ,wL(l)i i 3-Z z2(l)=-x3xl2=-J2 2 22 3在题图2 3所水电路中,已知(%)=8c o s 4/,%(0)=2 A ,/式。)=1 A,求%(/)和弓”),解 j (/)=i|(O)+g24i(t)0 o72)=,2(0)-;18c o s 4 z dr =(1-s i n 4 f|A22-4电路如图24(a)所示,开关在f =0时 由“1”搬 向“2”,己知开关在“1”时电路已处于稳定。求c、“C、和,L的初始值。(b),=0+时刻的等效电路解 在直流激励下,换路前动态元件储有能量且已达到稳定
12、状态,则电容相当于开路,电感相当于短路。根据,=0_时刻的电路状态,求得根据换路定则可知HC(0+)=MC(0_)=4 V,忆(。+)=ZL(0_)=2A用电压为c(O+)的电压源替换电容,电流为兀(+)的电流源替换电感,得换路后一瞬间f =0+时的等效电路如图(b)。所以4-zc(0+)+4 =0,zc(0+)=-l A2.zL(0+)+ML(0+)=0,ML(0+)=-4 V2.5开关闭合前图题2.5电路已稳定且电容未储能,=0时开关闭合,求,()+)和w(0+)图题2.5/(0+)=|A,M(0+)=4V26电路如题图26所不,开关在f =0时打开,打开前电路已稳定。求,c、L、L、八和
13、心的初始值。题图26解 换路前电容未储能,电感已储能,所以:=0_时刻的起始值 c(0一)=0,九(0一)=3人由换路定则得:c(0+)=0,7L(0+)=3 A2/,(O J=-XZL(O+)=1 A,ZC(0+)=iL(O J-z,(0+)=2A%.Q)=6 -2%(。+)()+)=4 V2-7换路前题图27电路已处于稳态,f =0时开关打开。求换路后的,L及“。题图27解,0时,电感两端等效电阻为用=3+6=9(C)时间常数rL 2,、T=(S)凡 9由此可得/0时各电流和电压为1 3W=,L(0+)e r =丁 2(A)t0O 93 t“=6z;(/)=二e 2(V)z 022-8换路
14、前题图28电路已处于稳态,f =0时开关闭合。求换路后电容电压c及i。题图28解/0时,时间常数rT=R0C =0.2(s)由此可得t 0时各电流和电压为tuc =uc(0+)e:=6e-5(V)r0z =l+-+-=3+6e-5/(A)/02 12-9换路前题图29电路已处于稳态,=0时开关闭合。求换路后电容电压气 及解,0 时,uc(o o)=-x 6 H-x 2=6Vc 3+3 3+3时间常数r7=凡。=(2+|卜 0.5 =1.75(s)由此可得f0时各电流和电压为i/c(r)=6(l-el75)(V)t0C吆du=10 e-7 -5i(A)tQc dt 72-10开关在/=0时关闭,
15、求题图210所示电路的零状态响应(/)。4Q 7 3.6S1题图2 10解 求 从等效电感两端看进去的戴维南等效电路2+34+6Uc=x 6-2=l VR。=4 x 64+6+3.6=6。时间常数:r=R。12零状态响应:i(t)=(1-e-7)=|(1-e-12/)A r 02-1 1在题图2 11所示电路中,开关闭合前电感、电容均无储能,t=0时开关闭合。求/0时输出响应“o题图2 11解 由换路定则可知:uc(0+)=i/c(0 _)=0 ,/L(0+)=iL(0 _)=0电容稳态值:MC(O O)=2X2=4V时间常数:rc=2x 0.5 =1s零状态响应:MC(/)=M(O O)(1
16、-e r c)=4(l-e-/)V电感稳态值:,L(8)=2A2 1时间常数:rL=-=-sL 6 3零状态响应:i L )=2(l-e T)A(/)=MC(Z)+A =(4-4e-,+12e3)V Z 021 2如题图2 12所示电路,开关接在位置1时已达稳态,在,=0时开关转到2的位置,试用三要素法求t0时的电容电压忆 及,。解 开关在位置1 时:uc(0 )=X 4=4 V2+4由换路定则得初始值:c(+)=c(-)=4 V4稳态值:uc(8)=x (3)=-2V2+47 x 4 4时间常数:T=t x l=2 S2+4 3由三要素法得:uc(/)=uc(0 0)+uc(0)-uc(o
17、o)e =-2+614,V t0Z(v)213题图2 13电路原已达稳态,=0开关打开。求,0的响应 c、4一 及。题图213解:(1)应用三要素法求电容电压电容初始值:MC(0 J =MC(0 )=一 x 5 =2.5 Vc+c 10 +10稳态值:c(8)=5V,时间常数:TQ=0.1 X 10 =IS所以 Mc(Z)=(5-2.5 e-z)V z 0(2)应用三要素法求电感电流初始值:左(。+)=,L(0-)=1 +=125 A ,稳态值:z(o o)=1A ,时间常数:rL=1 s所以 zL(/)=(l +0.25 e-5,)Ad j/u=-(5 2.5 e 1+1.25 ec dt-
18、5,)v z 02.1 4 在开关S闭合前,图题2.14所示电路已处于稳态,f=0时开关闭合。求开关闭合后的电流九O解九=1+1 e-2,3 6图题2.14Af02-1 5在题图215 所示电路中,开关S闭合前电路为稳态,f=0时开关闭合,试求,0时 c(t)、左 及左 。题图2-1 5解(1)应用三要素法求电容电压初始值:c(+)=ac(-)=lV稳态值:c(8)=1-5 =.4V时间常数:%=1x 1=1s故得 心 )=(4+5 e )V /0_ du_,oc dt(2)应用三要素法求电感电流初始值:乙(0+)=忆(-)=0,稳态值:(8)=2.5 人4 10时间常数:%=寸7=-52x3
19、 32+3(3八所以 ZL(/)=2.5 1-e 10 A t03-1已知正弦电压 =10sin(314r 6)V,当t=0时 =5V。求出有效值,频率,周期和初相,并画波形图。解有 效 值 为U10正7.07V,314 1/=50H7;7=上=0.02S2兀 z f将 f=0,=5V代入,有 5=10sin(。),求得初相。=一30。3-2正弦电流d=5cos(3/120)A,i2=sin(3/+45)A。求相位差,说明超前滞后关系。解 若令参考正弦量初相位为零,则1的初相位目=90。-120。=-30。,而 J初相位2=4 5。,其相位差 夕=4一。2 =30。45。=75。,所以.滞后于
20、4 75。角,或i2超前匕75。角。3-3正弦电流和电压分别为(1)%=3V2sin(4z+60)V(2)u2=5cos(4r-75)V(3)%=-2sin(4r+90o)A(4)z2=-5V2cos(4r+45)V写出有效值相量,画出相量图。解 J,=3Z60V(2)U2=5cos(4f 75。)=5 sin(4f+15)V有效值相量为日2572Z15V(3).=-2 sin(4 1+90)=2 sin(41-90)A有效值相量为=V2Z-90A i2=-5A/2 cos(41 +45)=5A/2 sin(41 -45)A有效值相量为/2=5Z-45A3-4 题图 3 4 中,已知=4sin
21、+150)V,%=3sin(f 90)V。求解 列KVL方程,有%=|-2相量关系为 U Sm=U m -U 2m4Z1500-3Z-90=-3.46+j2+j3=6.08Z124.68 V所以%=6.08 sin。+124.68)V。3 5 题图 35(a)中,i 2V2 sin(l0t+30)A,求 w。(a)时域电路题图35解i c I=2N 30A,由于“与,是非关联方向,故U=j LI=-j20 x2N30=40N 60V所以w =4072sin(10r-60)V3 6求题图3 6中电表A和V的读数。解(a)/=J/f2+12=Vl2+22=V5=2.24A(b)/=|/j 72|=
22、2 1 =1A(c)=V?=2.24V(d)U=|U1 _U 2=2 T =1V3.7 求图题3.7 中的电流7。I=1Z-9O A38 求题图38 所示电路的各支路电流。解 输入阻抗 Z =l+=3 Cj2+l-jl卫:,AZ 3分流公式得 1-jl 1-il 4 42=J I=-!-X-=-Z-9 0OAl-j l +j2 1 +jl 3 33.9 已知=2s i n(10 0 r)V ,试求图题3.9 中的电压。M =V2sin(100r+45)V310 利用支路电流法求题图3 10 所示电路的电流/。题图3-10解列 K C L、K V L 为 _z z IF 5 a 0图题3.12用
23、叠加原理求图题3.12中/s 2i =1.04130 s in(5r +6 7.9 3)A3-1 3用叠加原理计算题图313中的U。3Z0V解 电流源单独作用时-j2j5-j2电压源单独作用时Ux j5x 0.6 Z 00=j2f fU =x 3Z 0=5j5 T 2U =U +U=5+j2=5.4N21.8 V3-1 4已知1 =8 jis in(4f)V,%2 =3后s in(4V ,试用戴维南定理求题图314中的i。解 将时域模型转化为相量模型如题图(a)所示 Q _ 3U o c=-=-x (5-j2)+3=5.5-j=5.59 Z-10.3 V5+j2+5-j25 59Z-10 3=
24、1.06/-32.5 V2.9+2+j2z =1.06V2sin(4r-32.5)A3-1 5求题图315的戴维南和诺顿等效电路。解(1)开路电压U oc的计算Uoc=8 x =4A/2Z45V4+j4等效电阻Z s的计算Z s4xj447j4 j2=2Q短路电流is c计算8 44+j4x(-j2)4-j2j4 T 22V2Z45A解 将时域模型转化为相量模型如题图(a)所示用有效值相量计算,“s妗 晨=4N 90V,Z+G=(1 _ 力=亚/-45。/2 2+j-jUs _ 4Z-9 0Z -V 2Z-45=2V 2Z-45 AJ 7.=V 2Z 45 A2+j-ji =2s in(/+4
25、5)A(/=-j(/+/1)=-l-j3=3.16 Z-108.4oV =3.16&s in(-108.4)VP =Ush c os(-45)=4 x 27 2 X C O S(-45)=8W3-1 7求题图317 电路中网络N 的阻抗、有功功率、无功功率、功率因数和视在功率。解 Z =1 j+题图3174x j44+j4=l j+2+j2=3+j=3.16 N18.4QUs 5Z 0万 一 3.16 N18.4=1.58 Z-18.4A网络 N 吸收的有功功率 P =U/c os e =5x l.58 x c os l8.4=7.5W无功功率 Q =U/s in=5x 1.58 x s in
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