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电工学少学时第三版张南主编课后练习答案第一章(末)

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-+10Va3 ?5A3 ?2A-20V+b

图1-73-1

第二步:把有源二端网络等效为电压源[US=Uab;Ro?Rab],根据化简准则④(电压源除之),图1-73-1变为图1-73-2,把(5A、3?)、(2A、3?)分别化为电压源,合并后如图1-73-3所示。

在图1-73-3中,U ab=15-6=9(V),Rab=3+3=6(?),画出电压源的模型,如

图1-73-4所示。

a5A3? a3?2Ab图1-73-2 3?+ 15V - 3? -6V+a6?RO+6?9V-Usb图1-73-4I b图1-73-3

第三步:接进待求支路(6?),求出电流I:

I=9?0.75(A) 6+6注:也可以用叠加原理求Uab:

Uab?Uab'+Uab''+Uab'''+Uab''''

1-19:用戴维南定理求图1-74中电流I。

+ 12V- +-12VaR 1R 2o+10V-6?+30V-6?1?6?+10V-+30V- R36? I I'R 4b

图1-74 题1-19 图1-74-1

解:按照等效电源解题三步法求解如下:

2?2?2?2?

1-25

第一步:移去待求支路(1?),产生a,b两点,余者为有源二端网络如图1-74-1所示。 第二步:把有源二端网络等效为电压源模型[Uab = Us;Rab = R0]。为方便说明,在图1-74-1

上标注电阻代号。

(1)Uab=Uao-Ubo,欲求Uao、Ubo,关键是合理选择参考点位置,设O点为参考。

Uao =

1212?R2??6?6(V)

R1?R26?6要求Ubo,必求通过R4的电流I′,求电流需找回路,在bob回路中。

I??30?10?128??2(A)

R3?R44Ubo= -I′R5-10= -14(V ) (电压降准则)

故:Uab= Uao-Ubo=6-(-14)=20(V)

(2)除源求Rab Rab=(R1∥R2)+(R3∥R4)= (6∥6)+(2∥2)=4(Ω)

画出实际电压源模型[Uab = Us;Rab = R0],如图1-74-2所示:

a4? OR+1?20V-Us图1-74-2

I

第三步:接进待求(1?),求出电流I : I=

20=4(A) 4?11-20:在图1-75中,已知I=1A,用戴维南定理求电阻R 。

10?R++10VbI+4Aa10V-10?10V--o10?

图1-75题1-20

解:按照等效电源,解题三步法:

第一步:移去待求支路R,产生a,b两点,余者为有源网络,如图1-75-1所示: 第二步:把有源二端网络等效为电压源[US=Uab,RO=Rab] 。

(1) Uab =Uao-Ubo,欲求Uao、Ubo,关键是合理选择参考点位置,设O点为参考。

Uao?10?4?10?50(V)Ubo?10(V)Uab?Uao?Ubo?50?10?40(V)(2) 除源求Rab ;Rab=10(?)

1-26

画出电压源模型[US=Uab,RO=Rab],如图1-75-2所示:

a+4Ab+10V+10V10V-aR'10?10?10?40V+-R0UsRb图1-75-2I--o图 1-75-110?

第三步:接进待求支路R,由已知电流求出电阻R值:

I?40?1(A) 故:R=40-10=30(?)

R0?R1.2 电路的暂态分析

1.2.1 基本要求

(1) 了解经典法分析一阶电路暂态过程的方法。

(2) 掌握三要素的含义,并用之分析RC、RL电路暂态过程中电压、电流的变化规律。 (3) 了解微分电路和积分电路。 1.2.2 基本内容 1.2.2.1 基本概念 1. 稳态与暂态

(1) 稳态。电路当前的状态经过相当长的时间(理想为无穷时间)这种状态叫稳态。 (2) 暂态。电路由一种稳态转换到另一种稳态的中间过程叫暂态过程(过渡过程)。 暂态过程引起的原因:

?22?① 电路中存在储能元件L、C是内因ω?L i 、 ω?C u ?: LLCC..???1212② 电路的结构、元件参数、电源强度、电路通断突然变化统称换路,换路是外因。 ..

说明: 换路瞬间记为t=0,

换路前瞬间记为t=(0-), 换路后瞬间记为t=(0+)。

2. 初始值、稳态值(终了值)

(1) 初始值:换路后瞬间(t=(0+))各元件上的电压、电流值。 (2) 稳态值:换路后,经t=∞时间各元件上的电压、电流值。 3. 一阶电路

仅含一个储能元件和若干电阻组成的电路,其数学模型是一阶线性微分方程。 1.2.2.2换路定律

在换路瞬间(t=0),电感器中的电流和电容器上的电压均不能突变,其数学表达式为:UC(0+)= UC(0-) ; iL(0+)= iL(0-) 注:(1)UC(0+),iL(0+)是换路后瞬间电容器上的电压、电感器中的电流之值。

UC(0-),iL(0-)是换路前瞬间电容器上的电压、电感器中的电流之值。

(2)换路前若L、C上无储能,则UC(0-)=0,iL(0-)=0称为零状态。零状态下,电源作用

所产生的结果,从零值开始,按指数规律变化,最后到达稳态值。

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UC(0-)=0,视电容为短路: iL(0-)=0,视电感为开路。

(3)换路前若L、C上已储能,则UC(0-)≠0,iL(0-)≠0,称为非零状态。非零状态下,

电源作用所产生的结果,依然按指数规律变化,然而,不是从零开始,而是从换路前UC(0-);iL(0-)开始,按指数规律变化,最后到达稳态。

1.2.2.3电路分析基本方法

1. 经典法分析暂态过程的步骤

(1) 按换路后的电路列出微分方程式: (2) 求微分方程的特性,即稳态分量: (3) 求微分方程的补函数,即暂态分量:

(4) 按照换路定律确定暂态过程的初始值,从而定出积分常数。 2. 三要素法分析暂态过程的步骤

三要素法公式:f(t)?f(?)??f(0+)?f(?)?e。

注:(1) 求初始值f(0+):

① f(0+)是换路后瞬间t =(0+)时的电路电压、电流值。 ② 由换路定律知 uc(0+)= uc(0-),iL(0+)= iL(0-),利用换路前的电路求出 uc(0-)、iL(0-),便知uc(0+)、iL(0+)。 (2) 求稳态值f(?):

①f(?)是换路后电路到达新的稳定状态时的电压、电流值。

②在稳态为直流的电路中,处理的方法是:将电容开路,电感短路;用求稳态电路的方法求出电容的开路电压即为uC(?),求出电感的短路电流即为iL(?)。

(3)求时间常数τ

① τ是用来表征暂态过程进行快慢的参数τ愈小,暂态过程进行得愈快。当t=(3~5)τ时,即认为暂态过程结束。

②电容电阻电路:τ=R·C=欧姆·法拉=秒。

电感电阻电路:τ??tτLH。 ??(秒)tR?1.2.3 重点与难点 1.2.3.1重点

(1) 理解掌握电路暂态分析的基本概念。 (2) 理解掌握换路定律的内容及用途。

(3) 理解掌握三要素法分析求解RC、RL一阶电路的电压、电流变化规律。如何确定不同电路、不同状态下的f(?)、f(0+)及τ是关键问题。 (4) 理解掌握时间常数τ的物理意义及求解。

(5) 能够用前面讲过的定律、准则、方法处理暂态过程分析、计算中遇到的问题。 1.2.3.2 难点

(1) 非标准电路的时间常数τ中的R是从电容C(电感L)两端看进去的除源后的电阻 (2) R不是储能元件,但求暂态电路中的iR(t)时,依然要从求uC(t)、iL(t)出发,借助KVL定律,便可求之。 (3) 双电源电路的分析计算 (4) 双开关电路的分析计算

(5) 电感中电流不突变,有时可用电流源模型代之,电容电压不突变,有时可用电压源模型代之,便于分析求解。 1.2.4例题与习题解答

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