1、图3.2所示电路在开关S断开之前电路已达稳态,若在t=0时将开关S断开,则电路中L上通过的电流iL(0?)为( A ) A、2A B、0A C、-2A 2、图3.2所示电路,在开关S断开时,电容C两端的电压为( A )
A、10V B、0V C、按指数规律增加 3、左下图电路在换路前已达稳定状态。若开关S在t = 0 时刻接通,则在接通瞬间流过。它的电流i (0+) = ( 2 ) A。 A、-2 B、2 C、4 D、0
四、简答题
1、在RC充电及放电电路中,怎样确定电容器上的电压初始值?
答:在RC充电及放电电路中,电容器上的电压初始值应根据换路定律求解(先求uC(0-), uC(0+)= uC(0-))。 2、“电容器接在直流电源上是没有电流通过的”这句话确切吗?试完整地说明。
答:这句话不确切。未充电的电容器接在直流电源上时,必定发生充电的过渡过程,充电完毕后,电路中不再有电流,相当于开路。
3、RC充电电路中,C两端的电压按照什么规律变化?充电电流又按什么规律变化?RC放电电路呢? 答:RC充电电路中,电容器两端的电压按照指数规律上升,充电电流按照指数规律下降,RC放电电路,电容电压和放电电流均按指数规律下降。
4、RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数相同吗?其中的R是指某一电阻吗?
答:RC一阶电路的时间常数τ=RC,RL一阶电路的时间常数τ=L/R,其中的R是指动态元件C或L两端的等效电阻。 五、计算分析题
1、电路如图5.1所示。开关S在t=0时闭合。则iL(0+)为多大?
iL(t) S(t=0)
100Ω + 10V - 0.2H + US - 1 2 0.2H 10Ω60V5ΩS1F+ 10mH S (t=0) 5Ω i (t)1H1F10V - 10μF
图3.2
(提示:求初始值的问题。画出t=0-和t=0+等效电路,求出uc(0-)=10V;il(0-)=4A,)
100Ω 3KΩ 2KΩ 图5.2
图5.1 S 解:开关闭合前,iL(0-)=0,开关闭合电路发生换路时,根据换路定律可知,电感中通过的电流应保持
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换路前一瞬间的数值不变,即iL(0+)=iL(0-)=0
2、求图5.2电路中开关S接通“1”(充电)和开关S 由“1”换接“2”(放电)位置时的时间常数。 解:开关S在位置“1”时,τ1=0.2/2=0.1ms;开关在位置“2”时,τ2=0.2/(3+2)=0.04ms 3、图5.3所示电路换路前已达稳态,在t=0时将开关S断开,试求换路瞬间各支路电流及储能元件上的电压初始值。 解:uC(0-)=4V,uC(0+)=uC(0-)=4V i1(0+)= iC(0+)=(6-4)/2=1A i2(0+)=0
4、求图5.3所示电路中电容支路电流的全响应。
解:换路后的稳态值:uC(∞)=6V,时间常数τ=RC=2×0.5=1μs 所以电路全响应:uC(t)=uC(∞)+[uC(0+)-uC(∞)]e=6-2e
-t/τ
-1000000t
2Ω i1(0) + 6V - S(t=0) iC(0) 0.5μF i2(0)
4Ω
图5.3
V
5、动态电路如左图,开关S打开前电路已达稳态,t=0时将S打开。求t?0时uC(t)、i(t)。
解:三要素法:??10
uc(0?)?100V uc(?)?75V
uc(t)?75?25eic(t)?5et-10t-10
t-10iR(t)?7.5?2.5e
t-10i(t)?ic(t)?i(Rt)?7.5?7.5e
(9)非正弦周期电路 单元指导
一、填空题
1、一系列 有效值 不同, 频率 成整数倍的正弦波,叠加后可构成一个 非正弦 周期波。与非正弦周期波频率相同的正弦波称为非正弦周期波的 基 波;是构成非正弦周期波的 基本 成分。 2、非正弦周期量的有效值与 正弦 量的有效值定义相同,但计算式有很大差别,非正弦量的有效值等于它的各次 谐波 有效值的 平方和 的开方。
3、只有 同频率 的谐波电压和电流才能构成平均(有功)功率,不同 频率 的电压和电流是不能产生平均功率的。数值上,非正弦波的平均功率等于它的 各次谐波单独作用时 所产生的平均功率之和。 4、(多频率电源的电路)已知通入负载的电流为i=3+5.66cos(ωt+30°)A,求得该电流的有效值为I=( 5 )A。 5、(多频率电源的电路)某二端网络的端电压和电流采用关联参考方向,它们分别为:
u(t)?6?3cos314t?2cos(628t?300)?cos( 1570t?600)Vi(t)?cos(314t?60?)?0.5cos628t?0.1cos2198tA 该网络的平均功率是 。(二、单项选择题
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3?3W) 41、周期性非正弦波的傅里叶级数展开式中,谐波的频率越高,其幅值越( B ) A、大 B、小 C、无法判断
2、一个含有直流分量的非正弦波作用于线性电路,其电路响应电流中( A ) A、含有直流分量 B、不含有直流分量 C、无法确定是否含有直流分量
3、非正弦周期信号作用下的线性电路分析,电路响应等于它的各次谐波单独作用时产生的响应的( B )的叠加。 A、有效值 B、瞬时值 C、相量 4、已知一非正弦电流i(t)?(10?102cos2?t)A,它的有效值为( B ) A、202A B、102A C、20A 四、简答题
1、什么叫周期性的非正弦波,你能举出几个实际中的非正弦周期波的例子吗?
答:周而复始地重复前面循环的非正弦量均可称为周期性非正弦波,如等腰三角波、矩形方波及半波整流等。
2、周期性的非正弦线性电路分析计算步骤如何,其分析思想遵循电路的什么原理? 答:周期性的非正弦线性电路的分析步骤为:
①根据已知傅里叶级数展开式分项,求解各次谐波单独作用时电路的响应; ②求解直流谐波分量的响应时,遇电容元件按开路处理,遇电感元件按短路处理;
③求正弦分量的响应时按相量法进行求解,注意对不同频率的谐波分量,电容元件和电感元件上所呈现的容抗和感抗各不相同,应分别加以计算;
④用相量分析法计算出来的各次谐波分量的结果一般是用复数表示的,不能直接进行叠加,必须要把它们化为瞬时值表达式后才能进行叠加。
周期性非正弦线性电路分析思想遵循线性电路的叠加定理。 五、计算分析题
1、图5.1所示电路,已知R=20Ω,ωL=20Ω,u(t)?(25?1002cos?t?252cos2?t?102cos3?t)V,求电流的有效值及电路消耗的平均功率。 解:直流分量单独作用时:I?25/20?1.25A 基波单独作用时:I1?R u(t) i(t) 10020?2022?3.536A 2520?401020?6022222L
二次谐波单独作用时:2?L?40? I2??0.559A 图5.1
三次谐波单独作用时:3?L?60? I3??0.158A 2所以电流的有效值:I?1.25?3.536?0.559?0.158?3.795A 直流分量功率:P0=25×1.25=31.25W 一次谐波功率:P1=3.5362×10≈250W 二次谐波功率:P2=0.5592×20≈6.25W 三次谐波功率: P3=0.1582×20≈0.5W
电路消耗的平均功率:P≈31.25+250+6.25+0.5=288W
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22(10)二端口网络 单元指导
一、填空题
1、一个二端口网络输入端口和输出端口的端口变量共有4个,它们分别是 U1 、 I1 、 U2 、 I2 。 2、经常使用的二端口网络的基本方程有 4 种,各方程对应的系数是二端口网络的基本参数,其参数是 Z 参数、 Y 参数、 T 参数和 H 参数。
3、描述无源线性二端口网络(互易二端口)的4个参数中,只有 3 个是独立的,当无源线性二端口网络为对称网络时,只有 2 个参数是独立的。
4、对无源线性二端口网络用任意参数表示网络性能时,其最简电路形式为 π 形网络结构和 T 形网络结构两种。
5、两个二端口网络串联时,参数之间的关系为 Z=ZA+ZB ;两个二端口网络并联时,参数之间的关系为 Y=YA+YB;两个二端口网络级联时,参数之间的关系为 T=TATB 。 6、下图中(a)所示二端口电路的Y参数矩阵为Y=
?Y??Y??Y?Y??,图(b)所示二端口的Z参数矩
阵为Z=
?Z?Z?
Z?Z??。
二、单项选择题
1、无源二端口网络的Z参数,仅与网络的( C )有关。
A、内部结构和元件参数 B、工作频率 C、内部结构、元件参数和工作频率
2、二端口电路的H参数方程是 ( A )
??HI????HU???U?I1111?H12U21111?H12I2 A、? B、 ?
??HI??HU???HU??HI?IU211222211222?2?2??HI????HU???I?U1112?H12U22111?H12I2 C、? D、 ?
???????U1?H21I2?H22U2?I1?H21U1?H22I23、下图所示二端口网络的Z参数矩阵为 ( B )
A、??3?j4??j4
?j4??3?j4; B、??j4?j1????j4?; ?j1??C、??3?j4?j4j4??3?j4?j4?; D、 ????j1?j1???j47、无任何电源的线性二端口电路的T参数应满足( D )
A、A?D B、B?C C、BC?AD?1 D、AD?BC?1
三、计算分析题
1、试求出右图所示二端口网络Z参数。
解:由图可知,图中二端口网络是对称二端口网络, 即 Z11?Z22?200?800?1000?
Z21?Z12?800?
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2、下图所示二端口网络中,N0是仅由电阻组成的网络。当I1?3A,当I1=0,I2=2A时,测得U1=6V,U2=3V。求: (1)求二端口网络的Z参数、Z矩阵及Z参数方程; (2)求二端口网络的Y参数、Y矩阵及Y参数方程; (3)当I1=5A,I2=6A时,U1=? U2=?
UUUU5236Z11?1?, Z21?2?, Z22?2?, Z12?1??3I13I13I22I22
?ZI?ZI?5?5?3?6?26.33VU11111223
2 2?Z21I1?Z22I2??5?1.5?6?12.33VU3I2?0时,测得U1=5V,U2=2V;
4、电路如下图所示,求(1)该二端口网络的y参数、Y矩阵及Y参数方程;(2)当U1=2V,U 2=3V时,I1=? I 2=?
U1U1?U2?3U2??1.5U1?4U2 21U3U2?U2?U1 I2?2???U1?5U2 又
11解 (1) I1?对比得Y参数:Y11=1.5,Y12=-4,Y21=-1,Y22=5 Y=(2) 当U1=2V,U 2=3V时,I1=-9A I2=13A
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??YU????I1111?Y12U2??????I2?Y21U1?Y22U2?1.5?4???15???
5、下图所示二端口网络的Z参数是Z11?10?、Z12?15?、Z21?5?,Z22?20?。(1)列出求Z参数方程;(2)求I2I1;(3)U2Us。
解:由给定的Z参数得Z参数方程;
U1?10I1?15I2 ?? ①
U2?5I1?20I2 ?? ②
由输出端口得 U2??25I2 ?? ③
于是, 由②、③得 I1??9I2, 所以I2I1=-1/9 由输入端口得 Us?100I1?U1?? ④
由①、④得 Us?110I1?15I2
于是 Us?110?(?9I2)?15I2??975I2?39?(?25I2)?39U2, 即
U2?1 Us39《第十七章 非线性电阻电路》
1、 下图所示电路中,设I1?0.3 U1,I2?0.2 U2,则U、I关系为 B 。
A.I?0.5 U2
22;
B.I?0.5 U?3; C.I?0.5 U?2.4U?3 解:由KCL得 I?I1?I2
将I1?0.3 U1,I2?0.2 U2代入得
2I?0.3U12?0.2U2 ?? ① 由KVL可得 U1?U?2,U2?U?3。将此两式代入①
2222得 I?0.3(U?2)+0.2 (U?3)=0.5 U?3
2、图17-2所示电路中,流控非线性电阻的伏安特性是u?2i?1,试求电阻R1上的电压uR1。
2222
解:将图17—2的电路等效为图17—2(a)所示的电路(关于非线性电阻的戴维宁等效电路)。 由图17—2(a),列KVL,得
2i2?1?8i?3?0, 即 i2?4i?2?0
其解为 i??3.414A或i??0.586A
由原电路可得 uR1?2i1?2??2?i? , 将i代入上式,得 uR1?10.83V或5.17V。
《第五章 含运算放大器电路》P123,课后习题:5-1;5-2
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