電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)習(xí)題集解答

1、第2章一階動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)分析習(xí)題解答圖2.1 習(xí)題2.1圖解電流源電流為1A0 t1siS(t) 1A 1 t 2s0其他分段計(jì)算電容電壓u(t)0t1s期間1 1u(t)u(0) -0i( )d 0d 2tVC0.5t 1s時(shí)，u(1) 2V1t2s期間1 tu(t) u(1)1( 1) d 22(t1)4 2t V0.5t 2s 時(shí)，u(2)0t 2s時(shí)1u(t) u(2)20 d 00.52t V0 t 1su(t)42t V 1 t 2s0其他瞬時(shí)功率為2t W0 t1sp(t)u(t)iS(t)2t 4 W1 t2s0其他電容的儲(chǔ)能為t 2JOtisw(t) -Cu2(t)2 t 2

2、J 1 t 2s2 0其他2.2 在圖2.2 (a)中，電感L 3H，電流波形如圖(b)所示，求電壓u、t is時(shí) 電感吸收功率及儲(chǔ)存的能量。圖2.2 習(xí)題2.2圖解由圖2.2(b)可寫出電流的函數(shù)tA0 tisi(t)2 t A 1 t2s0其他3V0 t isdiu(t) L -dt 03V1 t其他2st is時(shí)P(1) u(i)i (1)3W12Wl (1)- Li2 (1)-3123j222.3 在圖2.3所示電路中,已知u t8cos4tV , i1 0 2A , i2 0 1A，求t 0時(shí)的i1 t和i2 t otrJ 411O-2J圖2.3習(xí)題2.3電路圖2 sin 4t Ai

3、-(t) i-(0)丄 Oudt 2 - 08cos4 d2 2Ai2(t) i2(0) 08cos4 d4 sin4t A22.4電路如圖2.4(a)所示，開(kāi)關(guān)在t 0時(shí)由“”搬向“ 2”，已知開(kāi)關(guān)在“時(shí)電(a)動(dòng)態(tài)電路圖2.4習(xí)題2.4電路圖皿.)卜 (0+)Cv 一m1(b) t 0時(shí)刻的等效電路路已處于穩(wěn)定。求uc、ic、ul和iL的初始值。解 在直流激勵(lì)下，換路前動(dòng)態(tài)元件儲(chǔ)有能量且已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則電容相當(dāng)于開(kāi)路，電感相當(dāng)于短路。根據(jù)t 0時(shí)刻的電路狀態(tài)，求得Uc(0 ) 222 84V , iL(0 )82A。2 2根據(jù)換路定則可知：Uc(0 ) Uc(0 ) 4V，iL(0 )

4、iL(0 ) 2A用電壓為Uc(0 )的電壓源替換電容，電流為 L(0 )的電流源替換電感，得換路后一瞬間 t 0時(shí)的等效電路如圖(b)。所以4 ic(0 ) 4 0,ic(0 )=- 1A2 iL(0 )+ ul(0 ) 0,ul(0 )=- 4V(a)動(dòng)態(tài)電路(b) t 0時(shí)刻的等效電路圖2.5習(xí)題2.5電路圖解 由題意得，換路前電路已達(dá)到穩(wěn)定且電容未儲(chǔ)能，故電感相當(dāng)于短路，電容相當(dāng)于短路，iL(0 ) d 1A，Uc(O )0。4 6由換路定則得：uC(0 ) uC(0 ) 0，iL(0 ) iL(0 ) 1A。換路后瞬間即t 0時(shí)的等效電路如圖 2.5(b)，求得u(0 )1 4 4V

5、，i(0 ) 12A6332.6電路如圖2.6所示，開(kāi)關(guān)在t 0時(shí)打開(kāi)，打開(kāi)前電路已穩(wěn)定。 求uc、u L、iL、i1和ic的初始值。|嚴(yán)|1汕20JL-氣十Qsif(圖2.6習(xí)題2.6電路圖解 換路前電容未儲(chǔ)能，電感已儲(chǔ)能，所以t 0時(shí)刻的起始值uc(0 )0，iL(0 )- 3A2由換路定則得：uc(0 ) 0，iL(0 ) 3A2ii(0 ) 土 皿)1Aic(0 ) L(0 ) h(0 ) 2AuL(0 )6 2iL (0 ) 4i1(0 ) 4V2.7 換路前如圖2.7所示電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。求換路后的iL及u。圖2.7習(xí)題2.7電路圖解t 0時(shí)，電感儲(chǔ)能且達(dá)到穩(wěn)定，電

6、感相當(dāng)于短路，求得3 61iL(0 )Ac 3 663463 6由于電流iL是流過(guò)電感上的電流，根據(jù)換路定則得L(0 )t 0時(shí),1 iL（0 ）a4電感兩端等效電阻為R。3時(shí)間常數(shù)由此可得t0時(shí)各電流和電壓為iL(t)iL(0 )eT 1e9tA4u 弘9t2 V2.8換路前如圖2.8所示電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求換路后電容電壓uC及電流i。解t 0時(shí)，電容儲(chǔ)能且達(dá)到穩(wěn)定，電容相當(dāng)于開(kāi)路，求得Uc(0 )1246V根據(jù)換路定則得：uC（0)uc(0 ) 6V時(shí)間常數(shù):1 0.20.2s由此可得t0時(shí)各電流和電壓為Uc (t)Uc(0 )e - 6e 5tVi 14 牛 3 6宀t0

7、2.9 換路前如圖2.9電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求換路后電容電壓 uC及iC 。解 t 0時(shí)，電容無(wú)儲(chǔ)能，即uC(0 ) uC(0 ) 0t 0時(shí)，利用疊加原理得Ue()3心3326V63 333時(shí)間常數(shù)：RC2330.51.75s33由此可得t 0時(shí)各電流和電壓為丄tuC(t)6 1 e 1.75 Vt 02.10due12edt開(kāi)關(guān)在t 0時(shí)關(guān)閉，求如圖2.10所示電路的零狀態(tài)響應(yīng)圖2.10 習(xí)題2.10電路圖解 求從等效電感兩端看進(jìn)去的戴維南等效電路2 3Uoc6 2 1V4 64 6R03.6 64 6時(shí)間常數(shù):R。12零狀態(tài)響應(yīng)：i(t)U OC 1RT2.11在如圖2.1

8、1所示電路中，開(kāi)關(guān)閉合前電感、電容均無(wú)儲(chǔ)能,0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求t 0時(shí)輸出響應(yīng)u。帥-0*2Q D5F解由換路定則可知：Uc(0 )uc(0 )0，iL(04V電容穩(wěn)態(tài)值:Uc()22時(shí)間常數(shù)：c 20.51s零狀態(tài)響應(yīng):Uc(t)u()1te c41 e t V電感穩(wěn)態(tài)值:iL()2A時(shí)間常數(shù)：2L 61 s3零狀態(tài)響應(yīng):L(t)2 1e 3tAu(t)Uc(t) LdiLdt44e t12e 3t V2.12在如圖2.12所示電路中，開(kāi)關(guān)接在位置)iL(0 )圖2.11習(xí)題2.11電路圖0時(shí)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“ 2”“1”時(shí)已達(dá)穩(wěn)態(tài),圖2.12 習(xí)題2.12電路圖解開(kāi)關(guān)在位置1時(shí)：Uc(O)穩(wěn)態(tài)值：u

9、c()4(3) 2V24244時(shí)間常數(shù)：1-s243由三要素法得：uc(t)uc( ) uc(0 ) uc( ) e由換路定則得初始值：Uc(O ) uC(0 ) 4VUc3t6e 4 V1 3e 4t A t 022.13 圖2.13所示電路原已達(dá)穩(wěn)態(tài),t 0開(kāi)關(guān)打開(kāi)。求t圖2.13 習(xí)題2.13電路圖0時(shí)的響應(yīng)uc、iL及u。解：(1)應(yīng)用三要素法求電容電壓電容初始值：uc(0 ) uc(0 )52.5V10 10穩(wěn)態(tài)值：uc( ) 5V時(shí)間常數(shù):c 0.1 10 1s所以 uc(t)5 2.5e t V t 0(2)應(yīng)用三要素法求電感電流初始值：5(0) L(0 ) 11.25A10 1

10、0穩(wěn)態(tài)值：i( ) 1A1時(shí)間常數(shù)：L 一 S5所以 iL(t)10.25e 5t AUcdiL5 2.5e t 1.25e 5t Vdt2.14在開(kāi)關(guān)S閉合前，如圖2.14所示電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求開(kāi)關(guān)閉合后的電流i L。4u0圖2.14 習(xí)題2.14電路圖解(1)應(yīng)用三要素法求電感電流初始值：iL（0 ）iL（0）4-A4 42穩(wěn)態(tài)值：iL（）41*44234441 s時(shí)間常數(shù):3L44244故得 iL(t)1 e 2t A t 0S閉合前電路為穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，試求3 62.15 在如圖2.15所示的電路中，開(kāi)關(guān)圖2.15 習(xí)題2.15電路圖解 (1)應(yīng)用三要素法求電容電壓初始值：Uc(0