解:结点编号如图所示,选结点④为参考点。在列方程时,受控电流源按独立电流源对待,即12V电压源不计入方程中。列出结点电压方程
?u?6?n1 ??1u?(1?1?1)u?1u
?2n123n2n3?03?1111??un1?un2?(?)un3??1I13433?4在结点④列KCL方程有1I?un21?I1 13?1.5 un2
?2un2?7un3?18从中解得用结点电压表示控制量I1的辅助方程 I1把un111un2?un3?18
?6,I1?1.5un2代入其余两个方程中并加以整理可得方程 ??应用行列式法解得
??111811?218?2?162 ?81, ?2??162, ?3?21827187?2162??2 V?81 电流 I1所以结点电压为
un2?un3??1.5un2?1.5?2?3A
电阻吸收的功率p1?2(un1?un2)2(un1?un3)2(un2?un3)2un???2
2431(6?2)2(6?2)222 ????8?4?4?16W2416V电压源发出的功率
p2?6?I1?6?3?18V
3312V电压源发出功率p3?12?1I1?12?1?3?12W
受控电流源吸收功率
p4?(un3?12)?1I1?14?1?3?14W
33因此有 p发?p2?p3?18?12?30W , p吸?p1?p4?16?14?30W
即
p发?p吸,电路的功率是平衡的。
4-2 应用叠加定理求图示电路中电压
u。
解:画出电源分别作用的分电路如题解(a)和(b)所示。 对(a)图应用结点电压法有(18?2?1113650 ?)un1??40108?210V
解得
u(1)?un1?13.6?50.1?0.02?50.1 ?18.6?248?82.6670.2253
对(b)图,应用电阻串并联化简方法,可求得
2?(8?10?40)10?40?3?32?16V
usi?3?183(8?10?40)?210?40u(2)??usi1618?????V2323u?u(1)?u(2)? 所以,由叠加定理得原电路的
u为
2488??80V33
4-4 应用叠加定理求图示电路中电压
U。
解:按叠加定理,作出5V和10V电压源单独作用时的分电路如题解4-4图(a)和(b)所示,受控电压源均保留在分电路中。
应用电源等效变换把图(a)等效为图(c),图(b)等效为图(d)。由图(c),得
U(1)2U(1)?52U(1)?5 从中解得 U(1)??3V??1?111?2?233)202U(2)?202U(2?3?1?3 U(2)?112?2?133
由图(d)得
从中解得
U(2)20?3?4V11?13 故原电路的电压
U?U(1)?U(2)??3?4?1V
4-7 图示电路中
Us1?10V,Us2?15V,当开关
S在位置1时,毫安表的读数为
I'?40mA;当开
关S合向位置2时,毫安表的读数为
I''??60mA。如果把开关
S合向位置3,毫安表的读数为多少?
解:设流过电流表的电流为I,根据叠加定理
当开关S在位置1时,相当于当开关S在位置3时,相当于得关系式
I?K1Is?K2Us
Us?0,当开关
S在位置2时,相当于
Us?Us1,
?100
??1010Us??Us2,把上述条件代入以上方程式中,可
从中解出
40?K1Is?60?K1Is?K2Us1?40?K2?10K2?所以当S在位置3 时,有
I?K1Is?K2(Us2)?40??(1?0)?(1?5)1mA90
4-11 图(a)所示含源一端口的外特性曲线画于图(b)中,求其等效电源。
解:根据戴维宁定理可知,图示含源一端口电路可以等效为题解4-11图所示的电源电路,其
端口电压
u和电流i满足关系式 u?uoc?Reqi
1
u?10?i5图(b)所示的含源一端口的外特性曲线方程为
比较以上两个方程式,可得等效电源电路的参数
uoc?10V,Req?1?0.2?
54-15 在图示电路中,试问: (1)
R为多大时,它吸收的功率最大?求此时最大功率。
(2)若
R?80?欲使R中电流为零,则a,b间应并接什么元件,其参数为多少?画出电路图。
解:(1)自a,b断开
R所在支路,应用电阻串、并联及电源等效互换将原图变为题解图(a),
uoc?50?25?(10?10?)10?10?202?53V7. 5由题解图(a)易求得开路电压
将(a)图中电压源短路,求等效电阻
Req?(10?10)//?20?1 0最后得等效电路如题解图(b)所示,由最大功率传输定理可知,当
R?Req?10?时,其上可获得
最大功率。此时
Pmax2uoc37.52???35.156W 4Req4?10(2)利用电源等效互换,图(b)电路可以变化为图(c),由KCL可知, 在a,b间并接一个理想电流源,其值is?3.75A,方向由
a指向b,这样
R中的电流将为零。
5-1 设要求图示电路的输出o为
u?uo?3u1?0.2u2
已知R3?10k?,求R1和R2。
解:题5-1图所示电路中的运放为理想运放,应用其两条规则,有 解法一:由规则1,i??0,得i?i1?i2,故
uo?u?u1?u?u2?u? ???R3R1R2根据规则2,得u??u??0,代入上式中,可得
?uou1u2??R3R1R2
?uo?R(3u1u2?)R1R2
代入已知条件,得3u1?0.2u2?RRR3Ru1?3u2 . 故,R1?3?3.33k? ; R2?3?50k?
30.2R1R15-2 图示电路起减法作用,求输出电压
uo和输入电压u1,u2之间的关系。
i??i??0,得
1和○2列出结点电压方程,并注意到规则1,解法二:用结点电压法,对结点○
(u111?)un1?uo?1 (1) R1R2R2R1 (11u?)un2?2 (2) R1R2R1应用规则2,得
un1?un2,且由式(2)知,un2?R2u2,代入方
R1?R2程式(1)中,有
uo??R2R2R11u1?R2(?)u2?2(u2?u1) R1R1R2R1?R2R15-3 求图示电路的输出电压与输入电压之比
u2u1。
1和○2的选取如图所示,解:图示电路较复杂,故采用结点电压法分析。独立结点○列出结点电压方程,并注意到规则1,i可得
??0,
(G1?G2?G4?G5)un1?G4un2?G5u2?G1u1?G4un1?(G3?G4)un2?G3u2?0应用规则2,得un2
?0,所以,以上两式变为
(G1?G2?G4?G5)un1?G5u2?G1u1Gun1??3u2G4把第二式代入第一式中,可得
u2G1G4??u1(G1?G2?G4?G5)G3?G4G55-5 求图示电路的电压比
uous。