最新-电工学课后答案第2章电路的瞬态分析习题及答案-PPT课件.ppt

1、第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.2.1在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，试确定处于稳态，试确定 S 闭合闭合后电压后电压 uC 和电流和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。2.2.2在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，试确定处于稳态，试确定 S 闭合闭合后电压后电压 uL 和电流和电流 iL、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。6 SU1i1R2R2iS 4V 12 LuLLiSI1i1R2RCi2iS Cu 4 A5.1 2C下一页下一页

2、 练练 习习 题题返回主页返回主页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.2.3在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，处于稳态，C 中无储能，中无储能，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC、uL 和电流和电流 i1、iC、iL 的初的初始值和稳态值。始值和稳态值。2.3.1在图所示电路在图所示电路原已稳定，在原已稳定，在 t=0 时，时，将开关将开关 S 闭合，试求闭合，试求 S 闭闭合后的合后的 uC 和和 iC。SI1i1RCiS Cu 2V 10 SU 32RLi LuL A5C2R 6SI1R2RCiCiS Cu 3

3、 A5 8CF 10 返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.2在图所示电在图所示电路原已处于稳态，在路原已处于稳态，在 t=0 时，将开关时，将开关 S 闭合，试闭合，试求响应求响应 uC 和和 iC，并说明，并说明是什么响应？是什么响应？2.3.3图所示电路原已图所示电路原已稳定，求开关稳定，求开关 S 闭合后的响闭合后的响应应 uC 和和 i1、i2，并画出其变，并画出其变化曲线。化曲线。SI1R2RCiS Cuk 3mA 15k 6CF 5 2Rk 61R3RCiCiS Cuk 4k 6.1CF 5.2 1i SUV 20返返

4、回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.4图所示电路中图所示电路中电容原先未充电。在电容原先未充电。在 t=0 时将开关时将开关 S1 闭合，闭合，t=0.1 s 时将开关时将开关 S2 闭合，试求闭合，试求 S2闭合后的响应闭合后的响应 uR1，并，并说明是什么响应。说明是什么响应。2.4.1图所示电路原图所示电路原已稳定。在已稳定。在 t=0 时将开关时将开关 S 从从 a 端换接到端换接到 b 端。试端。试求换路后的响应求换路后的响应 iL 和和 uL。1R2R1Sk 60k 120CF 5.2 2S 1Ru0 ts 1.0 t SUV

5、 302R 61R3RLiS 2 4 SUV 24 LuLabH 1返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.4.2图所示电路原图所示电路原已处于稳态。试求已处于稳态。试求 S 闭合闭合后的后的 i2、iL 和和 uL，并画出并画出其变化曲线。其变化曲线。2.4.3图所示电路图所示电路原已处于稳态。在原已处于稳态。在 t=0 时将开关时将开关 S 从从 a 端改合端改合到到 b 端。试求换路后的端。试求换路后的 iL 和和 uL，并说明是什么，并说明是什么响应。响应。SI1R2R2iS 5.1 A24 7 LuLH 4.0 33R1iLi1R

6、2RS 3 3 LuL 63RLiH 1 1SUV6 2SUV6ab返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.5.1图所示电路原已图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求处于稳态。试用三要素法求开关开关 S 闭合后的闭合后的 uL 和和 uR。2.5.2图所示电路图所示电路原已处于稳态。试用三原已处于稳态。试用三要素法求要素法求 S 闭合后的闭合后的 uC。S1R Cuk 2V40k 62RC SUF 50 3Rk 12 RuS1R CuV 18k 62RC SUF 10 3Rk 3k 3k 64R返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章

7、章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.5.3图所示电路原已图所示电路原已处于稳态，在处于稳态，在 t=0 时，将开时，将开关关 S 断开，试用三要素法求断开，试用三要素法求换路后的换路后的 uC 和和 iC。2.5.4图所示电路原图所示电路原已处于稳态。试用三要素已处于稳态。试用三要素法求开关法求开关 S 断开后的断开后的 iL 和和 uL。1RCiS Cu 8V 18 122RSIC SUF 50 A5.0 LuL1RS 6V 12 62RSI SU A4mH 24Li返返 回回上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】(1)求初始值求初始值

8、 由于由于 S 闭合前，电路已稳定，闭合前，电路已稳定，C 相当于开路，相当于开路，i1=IS=1.5 A。因此，根据换路定律，由换路前。因此，根据换路定律，由换路前(S 断开时断开时)的电路，首先的电路，首先求得求得然后，根据，由换路后然后，根据，由换路后(S 闭合时闭合时)的电路求得的电路求得V6V)5.14()0(S1 IRuC A3A)35.15.1()0()0()0(A3A26)0()0(A5.1A46)0()0(21S2211 iiIi Rui RuiCCC 返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页下一题下一题2.2.1在图所示电路中，开关在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处

9、于稳态，闭合前电路已处于稳态，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC 和电流和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。SI1i1R2RCi2iS Cu 4 A5.1 2C 练练 习习 题题 解解 答答第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 (2)求稳态值求稳态值由于电路稳定后，由于电路稳定后，C 相当于开路。因此，首先求得相当于开路。因此，首先求得 然后，进一步求得然后，进一步求得A0)(iC V2V)5.04()()(A1A)05.05.1()()()(A5.0A)5.1242()(111S2S2121 iRu iiIi IRRRiCC 返返 回练

10、习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页下一题下一题【解】【解】(1)求初始值求初始值由于由于 S 闭合前，电路已稳定，闭合前，电路已稳定，L 相当于短路，相当于短路，R2 两端的电压等于两端的电压等于 US，R2 中的电流即中的电流即 iL。因。因此，根据换路定律，由换路前此，根据换路定律，由换路前(S 断开时断开时)的电路，首先求得的电路，首先求得A3A412)0(1S RUuL 然后，根据，由换路后然后，根据，由换路后(S 闭合时闭合时)的电路求得的电路求得A2.1A3644)0()0(

11、A8.1A3646)0()0(21122121 iRRRi iRRRiLL 上一题上一题2.2.2在图所示电路中，在图所示电路中，开关开关 S 闭合前电路已处于稳态，闭合前电路已处于稳态，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uL 和电流和电流 iL、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。6 SU1i1R2R2iS 4V 12 LuLLi第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 (2)求稳态值求稳态值由于电路稳定后，由于电路稳定后，L 相当于短路，因此首先求得相当于短路，因此首先求得然后，进一步求得然后，进一步求得0)(LuA5A)23()()()(A2A6012)

12、()(A3A4012)()(212S21S1 iii RuUi RuUiLLL 返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题V8.4V)8.1412()0()0(A2.1A)8.13()0()0()0(11S12 iRUu iiiLL 或者或者第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析V12)0()0(A6)0()0()0(A5)0(A4)0()0(V0)0()0(2S11S1S21121S LLLCLLCCiRuIiiiRUiIRRRRRUiiuu稳态值：稳态值：V12)()(A1)()(A4)(V0)(A0)(2S1S21121S LCLLLCiRuIi

13、iIRRRRRUiui返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题【解】初始值：【解】初始值：2.2.3在图所示电路中，在图所示电路中，开关开关 S 闭合前电路已处于稳闭合前电路已处于稳态，态，C 中无储能，试确定中无储能，试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC、uL和电流和电流 i1、iC、iL 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。SI1i1RCiS Cu 2V 10 SU 32RLi LuLC A5第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.1在图所示电路原已稳定，在在图所示电路原已稳定，在 t=0 时，将开关时，将开关 S 闭闭合，试求合，试求 S 闭合后的

14、闭合后的 uC 和和 iC。2R6SI1R2RCiCiS Cu3A58CF10 下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析Ae3eddVe30e44100100 RUtuCi UuttCCttC s10s10101046 RC 【解】【解】本题目是练习利用电阻的串并联来简化电路，求本题目是练习利用电阻的串并联来简化电路，求出响应。出响应。根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前的电路求得的电路求得换路后电容经换路后电容经 R3 及及 R1 与与 R2 的并联电

15、阻放电，响应为零输入的并联电阻放电，响应为零输入响应。电路可简化为图所示，其中等效电阻设响应。电路可简化为图所示，其中等效电阻设电路的时间常数电路的时间常数所以所以V30V)56()0(S20 IRUuC10)86363()/(321 RRRRR CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.2在图所示电路原已处于稳态，在在图所示电路原已处于稳态，在 t=0 时，将开时，将开关关 S 闭合，试求响应闭合，试求响应 uC 和和 iC，并说明是什么响应？，并说明是什么响应？SI1R2RCiS Cuk3mA

16、15k6CF5 下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】本题目是为了练习利用戴维宁定律将电路简化本题目是为了练习利用戴维宁定律将电路简化后求响应。后求响应。由于换路前电容无储能，故由于换路前电容无储能，故 uC(0)=0 ，响应为零状态响，响应为零状态响应。应。将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源二端网路，利用戴维宁定理二端网路，利用戴维宁定理,将原电路变为图所示电路，由戴将原电路变为图所示电路，由戴维宁定理求得维宁定理求得k2/V30)/

17、(210S21eS RRR IRRU 电路的时间常数电路的时间常数s1020 CR mA15eV)e1(3e1(100eS100eS e RUi )Uutt0CttC 则则0R eSU CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.3图所示电路原已稳定，求开关图所示电路原已稳定，求开关 S 闭合后的响应闭合后的响应 uC 和和 i1、i2，并画出其变化曲线。，并画出其变化曲线。2Rk61R3RCiCiS Cuk4k6.1CF5.2 1i SUV20下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题

18、上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】本题目与上题相同，只是响应为零状态响应。本题目与上题相同，只是响应为零状态响应。换路前电容未储能，换路前电容未储能，uC(0)=0 。将换路后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源将换路后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源二端网路化简为等效电压源，则换路后电路可化简为如图所二端网路化简为等效电压源，则换路后电路可化简为如图所示示。其中其中k4)/(V123210S212eS RRRRURRRUs01.00 CR mAe3eV)e1(12e1(1000eS100eS RUi )UuttCttC 则则所以所以0

19、R eSU CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析mA)e812(A10)e812(A)e102.1102e103(mA)e2.12(A10)e2.12(A106106.1e103)e1(121003100100331003211003100331003100232.iii RiRuittttCttttCC uC、i1、i2 的变化曲线见图的变化曲线见图0s/t12V/Cu0s/t0.2mA/i8.38.0上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题1i2i第第 2

20、章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.4图所示电路中电容原先未充电。在图所示电路中电容原先未充电。在 t=0 时将开关时将开关 S1 闭合，闭合，t=0.1s 时将开关时将开关 S2 闭合，试求闭合，试求 S2 闭合后的响应闭合后的响应 uR1，并说明是什么响应。，并说明是什么响应。1R2R1Sk60k120CF5.2 2S 1Ru0 ts1.0 t SUV30下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】此题目与上题相同，只是该电路两次换路，此题目与上题相同，只是该电路两次换路，第二次换路

21、第二次换路(S2 闭合闭合)时时 uC 的初始值应等于第一次换路的初始值应等于第一次换路(S1 闭合闭合)后后 uC 在在 t=0.1s 时数值。时数值。t 在在 00.1 s 时，电路为图时，电路为图(a)所示，且所示，且 uC(0)=0。电。电路的时间常数路的时间常数s)1.00(V)e1(30)1(s15.0s)105.21060(15.01S6311 t eUu CRttC t=0.1s时，时，S2合上，则合上，则015.01.0V6.14V)e1(30)1.0()1.0(U uuCC 1RC SU Cu(a)返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一

22、题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析t=0.1 s 换路后电路可化简为图换路后电路可化简为图(b)所示所示k401040)101201060101201060(/V3033333210 RRR US 电路的时间常数电路的时间常数V)e4.1530(Ve)306.14(30e)(1010S0S2 UUUutttC s)1.0(Ve4.15s)1.0(V)e4.1530()1.0(10S1)1.0(10 t uUu t u tCRtC则则则则1RC SU Cu(b)此为全响应此为全响应上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题s1.0s)105.210

23、40(6302 CR ,1.0 tt第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.4.1图所示电路原已稳定。在图所示电路原已稳定。在 t=0 时将开关时将开关 S 从从 a 端端换接到换接到 b 端。试求换路后的响应端。试求换路后的响应 iL 和和 uL。2R 61R3RLiS 2 4 SUV 24 LuLabH 1下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析Ve40eddAe4e100100 RItiLu IittLLttL 【解】【解】此题目与此题目与 2.3.1 相同，只是将相同，只是将 C 改

24、为改为 L。根据换路定律和电路稳定时电感相当于短路，由换路前根据换路定律和电路稳定时电感相当于短路，由换路前的电路得的电路得换路后电感经串联电阻放电，响应为零输入响应，设换路后电感经串联电阻放电，响应为零输入响应，设电路的时间常数电路的时间常数所以所以s1.0s101 RL A 4A 4224)0(21S0 RRUIiL 10 )64(32 RRR返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.4.2图所示电路原已处于稳态。试求图所示电路原已处于稳态。试求 S 闭合后的闭合后的 i2、iL 和和 uL，并画出其变化曲

25、线。并画出其变化曲线。SI1R2R2iS 5.1 A24 7 LuLH 4.0 33R1iLi下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】此题目与此题目与 2.3.2 相同，只是将相同，只是将 C 改为改为 L。换路前电感无储能，换路前电感无储能，iL(0)=0，响应为零状态响应。，响应为零状态响应。将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有源将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有源二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：8)/

26、(V24)/(321S21S RRRR IRRU 电路的时间常数电路的时间常数s05.0 RL A)e7(A37)e1(3e24Ve24eddA)e1(3e1(20202023220S20 RRiui UtiLu )RUitttLLttLLttSL 则则R SU(b)LuLLi返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题 iL、u、i2 的波形见图的波形见图 0s/t3A/Lis/t24V/Lu00s/tA/2i87第第 2 章章 电电 路

27、路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.4.3 图所示电路原已处于稳态。在图所示电路原已处于稳态。在 t=0 时将开关时将开关 S 从从 a 端改合到端改合到 b 端。试求换路后的端。试求换路后的 iL 和和 uL，并说明是什么响应。，并说明是什么响应。1R2RS 3 3 LuL 63RLiH 1 1SUV 6 2SUV 6ab下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】此题目与上题相同，只是响应改为全响应。此题目与上题相同，只是响应改为全响应。首先根据换路定律，由换路前的电路求得首先根据换路定律，由换路前

28、的电路求得然后将换路后的电路用戴维宁定理简化成图然后将换路后的电路用戴维宁定理简化成图(b)所示电路，所示电路，其中其中所以所以电路的时间常数电路的时间常数则则A8.0)/()0(3223211S0 RRRRRRUiiL 5)/(V432102122SeS RRRR RRRUU A8.00eSS RUI s2.00 RL Ve8e)(A)e6.18.0(e)(5S005S0S IIRu IIIittLttL 此响应应属全响应。此响应应属全响应。返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】Ve12Ve12e

29、)()0()(s2.0s)105010121061012106()/(V0)(V401012106102106)0()0(5563333323333S3212tCRttCCCCC CCuu uuuu CRR u URRRRuu 由换路后的电路知由换路后的电路知则则返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题 2.5.1 图所示电路原已处图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求开关于稳态。试用三要素法求开关 S 闭合后的闭合后的 uL 和和 uR。S1R Cuk 2V40k 62RC SUF 50 3Rk 12 Ru第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析s04.0)/(

30、)/(V6)(V0)0(4321S212S434 CRRRR URRRURRRu uCC 则则返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题 2.5.2 图所示电路原已处图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求于稳态。试用三要素法求 S 闭闭合后的合后的 uC。S1R CuV 18k 62RC SUF 10 3Rk 3k 3k 64R【解】【解】V)e1(6e)()0()(25 uuuuttCCCC 第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.5.3 图所示电路原已图所示电路原已处于稳态，在处于稳态，在 t=0 时，将开时，将开关关 S 断开，试用三要素法求断开，试用三

31、要素法求换路后的换路后的 uC 和和 iC。1RCiS Cu 8V 18 122RSIC SUF 50 A5.0Ae2.1ddV)e246(e)()0()(s001.0)(V6)(V18)0()0(1000100021S2 tuCu uuuu CRR IRu UuutCLttCCCCCSCC 则则 【解】【解】返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.5.4 图所示电路原已图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求处于稳态。试用三要素法求开关开关 S 断开后的断开后的 iL 和和 uL。LuL1RS 6V 12 62RSI SU A4mH 24Li【解】【解】s002.0A2)(A2)0()0(21S2121S RRL IRRRi RUiiLLL 则则返回练习题题集返回练习题题集上一题上一题Ve48ddA)e42(e)()0()(500500 tiLu iiiitLLttLLLL 返回主页返回主页