電路分析與仿真 習(xí)題及答案

電路分析與仿真

習(xí)題及答案

一、填空題

1）電流所經(jīng)過(guò)的路徑叫做電路，通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。

2）電流和電壓的參考方向相同,稱為相關(guān)聯(lián)的參考方向，否則稱為非相關(guān)聯(lián)的參考方向。

3）電路的三種工作狀態(tài)是通路斷路短路

4）用電流表測(cè)量電流時(shí)，應(yīng)把電流表幽在被測(cè)電路中；用電壓表測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)把電壓

表與被測(cè)電路并聯(lián)。

5）衡量電源力作功本領(lǐng)的物理量稱為也皿，它只存在于電源內(nèi)部,其參考方向規(guī)

定由電源負(fù)極低電位指向電源正極高電位,與電源端電壓的參考方向相反。

6）電路中任意一個(gè)閉合路徑稱為回路;三條或三條以上支路的交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。

7）電路中電位的參考點(diǎn)發(fā)生變化后，其他各點(diǎn)的電位均發(fā)生變化,元件兩端的電壓不會(huì)

發(fā)生變化。

8）在直流電路中，電感可以看作短路,電容可以看作斷路。

9）電阻是上能_元件,電感是儲(chǔ)存旦L能量的元件,電容是儲(chǔ)存」眄［_能量的元件。

10）當(dāng)電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電容元件的伏安特性方程為_'c包______。

dr

11）當(dāng)電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，線性電感元件的伏安特性方程為—”=L包_____。

dr

12）無(wú)源二端理想電路元件包括電阻元件、電感元件和電容元件。

13）理想電壓源輸出的電壓值恒定,輸出的電流值由它本身和外電路共同決定:理想電

流源輸出的電流值恒定,輸出的電壓由它本身和外電路共同決定。

14）恒壓源內(nèi)阻等于冬，實(shí)際電壓源是恒壓源和內(nèi)阻串聯(lián)；恒流源內(nèi)阻等于無(wú)窮

X,實(shí)際電流源是恒流源和內(nèi)阻并聯(lián)。

15）受控源不能脫離獨(dú)立源獨(dú)立存在。

16）歐姆定律體現(xiàn)了線性電路元件上電壓、電流的約束關(guān)系，與電路的連接方式無(wú)關(guān)；基

爾霍夫定律則是反映了電路的整體規(guī)律,其中KL定律體現(xiàn)了電路中任意結(jié)點(diǎn)上匯

集的所有支路電流的約束關(guān)系，KVL定律體現(xiàn)了電路中任意回路上所有兀件上也

卮的約束關(guān)系，具有普遍性。

二、分析計(jì)算

1T、題1-1圖中，5個(gè)元件的電流、電壓參考方向如圖所示，并已知：7i=-2A,人=6A,4=8A,

?=140v,tt=-90v,4=60v,〃=-80v,W=30v。

（1）說(shuō)明各電流、電壓的實(shí)際方向。

（2）判斷哪些元件為電源？哪些元件為負(fù)載?

解：（1）略

（2）根據(jù)圖示電壓和電流的參考方向，有：

題1-1圖

4=/〃i=（-2）*140=-280W

P2=I2U2=6*（-90）=-540W

鳥=A。3=8*60=480W

B=/從=（-2）*（-80）=160W

心“4=6*30=180W

因?yàn)閜>0,表明元件消耗功率，是負(fù)載；P<0,表明元件發(fā)出功率，是電源

所以3、4、5為負(fù)載，1、2是電源。

1-2、題1-2圖中，己知：比10V,/產(chǎn)-2A,K=3A。試判斷哪些元件為電源？哪些元件為負(fù)

載？

解：

[=/〃=10*（_2）=-20W（電源）

鳥=/"=10*3=30\￥（負(fù)載）

根據(jù)功率守恒R+Pz+P^O

所以R=—（P,+P2）=-10W（電源）

題1-2圖

1-3、題1-3圖中，己知：?=30V,^=80V,7,=3mA,^=lmA?試確定電路中元件3的電流A

和其兩端電壓如并說(shuō)明其元件性質(zhì)(電源或負(fù)載)。校驗(yàn)整個(gè)電路的功率是否平衡。

解：

10kQ20kO

由KCL得kf+h4ZZI-------

所以13=121=1-3=-2mAA+T

1+

5=1心+U=3*10+30=60V54U2c2）

g=/3q=（-2）*60=-120mW（電源）

片―=3*30=90mW（負(fù)載）

題1-3圖

P2=-I2U2=-1*80=-80mW（電源）

&=/：q=90mW（負(fù)載）

因?yàn)橛?%+"』=怛+周

"=/02=2（）mW（負(fù)載）

2所以功率守恒

1-4、有一直流電源，其額定功率凡=200w,額定電壓〃=50v,內(nèi)阻的=0,負(fù)載電阻凡可以

調(diào)節(jié)。

試求：(1)額定工作狀態(tài)下電路中的電流及負(fù)載電阻。

(2)開路工作狀態(tài)下的電源端電壓。

(3)電源短路狀態(tài)下電路中的電流。

解：

???4=/&

（1）

A=200=4A

N

UN50

&+凡=蟲=絲=12.5。

L0/4

7N,

vRo=0Q.?.Ri=12.5Q

（2）開路時(shí)，電源端電壓為50V。

（3）短路時(shí)，電流為無(wú)窮大。（不允許這種情況發(fā)生）

1-5、題1-5圖中，根據(jù)圖示電流、電壓參考方向，列出各支路的電壓方程。

(a)U=U*+IR

S)U=-Us-IR

(c)U=Us-IR

(d)U=-Us+IR

3)

1-6、題1-6圖中，試求電流源的電壓q及％，并說(shuō)明兩個(gè)電流源元件性質(zhì)（電源或負(fù)載）,

校驗(yàn)整個(gè)電路的功率是否平衡。

解：%=，2耳=1*10=10丫

7fil=/1-/2=5-l=4A

:.4=IR四=4*20=80V

U2=-UR2+Ut=-10+80=70V

片=一。/=-80*5=-400W(電源)

￡=5/2=70*l=70W(負(fù)載)

之=〃/=80*4=320卬(負(fù)載)

PK2=UR2I2=\0*l=\0W(負(fù)載)

?.?山|=區(qū)+4+%|

???整個(gè)電路的功率平衡。

1-7題1-7圖中，已知:Zi=0.01uA,12=0.3uA,

解：由KCL,得

Z3=/(+/2=0.31/iA

I4=I5-I3=9.61-0.31=9.3//?!

4=乙+4=9.3+0.3=9.6〃A

題1-7圖

1-8題1-8圖中，X=10V,6=4V,區(qū)=2V,兆=4Q,用=2Q,尼=5Q。試求開路電壓出

解：由KVL,得

a=6（4+&）+g

1A+與4+2

?.?鳥中電流為0

。2=—4+片+/4=-2+4+l*4=6V題1-8圖

1-9題1-9圖中，求各電路的開路電壓。

題1-9圖

解:

（a）Uoc=20-10*5=-30V

/1+3=///]=-1A

（5）J/-2=＞《

（6+3）/,+（10+8）72=0[/2=1A

Uoc=37,+10Z2=4V

（c）J112+8

[l2=5A

Uoc=8/,+2-2/2=0V

ITO題ITO圖中，求電流I、電位Ua及電源&之值。

解：

電流I僅由左邊的單一回路產(chǎn)生，所以

T=—=-\.1A

5

由于5V電壓源支路沒(méi)有電流，所以

匕=2*1+5+6=13Vz

路也是獨(dú)立的，所以

Us=2*(2+1+3)=12V題1T0圖

1-11題1-11圖中，求每個(gè)電源發(fā)出的功率。

2a4Q

解:

nL=—5A

=-20V

-100W

-100W

=—300W

SR=1=1A

3/2=(2+4)/,=>Z2=2A

/=/I=3A

U,=/(2+3〃6+l)=15V

P,=-U」=-45W

a)b)c)

題1-12圖

解:

3

KCL:I=-+0.91KCL:—+U=1

KCL:―=2+/61

1:.I=5AKVL:U=-21+4-21-Q.5I

KVL:2x6=3I+3U

KVL:聯(lián)立求解：

聯(lián)立求解：

?7=3-0.9/x2=-6VJ/=0.8A

p=lA

|U=0,4V

\U=3V

1-13題1T3圖中含有受控源，求圖(a)中電壓u以及圖(b)中2Q電阻上消耗的功率P。

b)

題1-13圖

(a)根據(jù)KCL和KVL列電壓方程

/=i,+5

i,=-lA

10=6i]+10i]+u=>v

u=26V

4/=10i1+u

S)根據(jù)KCL列電流方程

'3=[+[2J[=3A

'2L=4L+2[=[l2=0A

P2c=I；R=32*2=18W

1-14題1T4圖中，求圖(a)電路中的電流i,圖(b)電路中開路電壓Uoc,以及圖(c)電路中

受控源吸收的功率Po

解:

(a)根據(jù)KVL列電壓方程(c)根據(jù)KVL列電壓方程

-8+4z-6+8/+2z=012=3i]+2*(4+0.5z,)

ni=1A=i[=2A

U,=2(i]+0.5iJ=6V

俗)根據(jù)KVL列電壓方程P=-a(O.5iJ=-6W

，=6+3-2*2q

[a=2*2。]-3

nU“，=5V

1T5、題1T5圖中，試求A點(diǎn)的電位。

0+15V

解：如圖設(shè)h和L，則

I,gl2fl4Q

3

=1A—

12+1

15

=1.875AA

4+42Q3VJQ

.?.匕=一24+3+4/2=8.5V

題1-15圖

1-16題1-16圖中，試求a點(diǎn)及6點(diǎn)的電位，如將a、6二點(diǎn)直接聯(lián)結(jié)或接一電阻，對(duì)電路

原工作狀態(tài)有無(wú)影響？

(1)7,=^-=\A

'12+8

解:h=-^-=2A

匕=8/,=8V

Vh=412=SV

(2)無(wú)影響

1-17題1T7圖中，在s開關(guān)斷開和閉合二種情況下，試求A點(diǎn)的電位。

解：(a)S開關(guān)斷開，電流I流經(jīng)三個(gè)電阻