电路部分习题集(4)

2019-04-23 14:12

125k?Si2

+5V-100k?+uC-100k?10 Fμ

图2-006 题2-6图 图2-007 题2-7图

t?0时合向位置2,2-7 图2-007所示电路中开关S原在位置1已久,求uC(t)和i(t)。

解:该电路为一阶RC电阻的零输入响应,

uc(0+)= uc(0-)=4v,

??50?103?10?10?6?0.5s

所以

t?uC?U0e?4e?2tV

1?1S2i1H?+uL-4?+10V-4?

图2-008 题2-8图 图2-009 题2-11图

t?0时合向位置2,2-8 图2-008中开关S在位置1已久,求换路后的i(t)和uL(t)。

解:I0=2A

??L1?S R8-Rt/L

则:iL(t)= I0euL(t)= L

=2e

-8t

diL-t/τ-8t

= -RI0e=16e dt

2-9 一个简单的零输入RL串联电路,电阻电压为uR?50e?400tV,如果在t=0时该电阻与另一个电阻并联,使其等效电阻由200Ω变为40Ω。求uR

解:当电阻变为原来的0.25倍的时候,初始值及时间常数也变为原来的0.25倍。 故uR?12.5e?1600t

2-10 一个具有磁场储能的电感经经电阻释放储能,已知经过0.6s后储能减少为原来的一半;又经过1.2s后电流为25mA。试求电感电流i(t)。

解:显然,由题可知,0.6S后,电流变为原来的1由iL(t)= I0e

-Rt/L

2,

带入t=0.6s可得:

e?0.6??12可求?

带入t=1.8s时,i=25mA可求I0,回代入公式中,本题可解。

2-11 图2-009所示电路中,已知US=12V,R=25kΩ,C=10μF。开关S在t=0时闭合,在S闭合前电容并未充电。求t≥0时的电容电压uC及t>0时的电流i,并定性地画出uC及i的波形。求充电完成后电容储存的能量WC及电阻消耗的能量WR。 解:本题可直接参考教材45页式2-21直接写出结果。

2-12 电路如图2-010所示,US=20V,R1=100Ω,R2=300Ω,R3=25Ω,C=0.05F,电容未冲过电。t=0时开关S闭合。求uC(t)。 解:uc(0+)= uc(0-)=0V uC(?)=15v ??RC?(100//300?25)?0.05?5S

?t uC(t)?15(1?e5)

图2-010 题2-12图 图2-011 题2-13图

2-13 图2-011所示电路原来处于零状态,t=0时开关S闭合。求iL(t)及uL(t)并定性地画出iL(t)及uL(t)的波形。 解:iL(0+)= iL(0-)=0 iL(?)=0.1A

L0.8?10?3????10?5S

R100//40011?eiL(t)=0.(?100000t)A

uL(t)?Ldi?8e?100000tV dt波形如图2-14所示。

2-14 图2-012所示电路中,若t?0时开关S打开,求uC和电流源发出的功率。 解:uc(0+)= uc(0-)=0V uC(?)=is*R ??2RC

带入公式可求。

S10k?(t = 0)5k?iCRiSSR+uC+-C20V10k?-

10 Fμ+uC-

图2-012 题2-14图 图2-013 题

2-15图

2-15 图2-013所示电路中开关S闭合前,电容电压uC为零。在t?0时S闭合,求t?0时的uC(t)和iC(t)。

解:uc(0+)= uc(0-)=0V uC(?)=10v

??RC?10?103?10?10?6?0.1S

uC(t)?10(1?e?10t)i(?CCt)du?10?3e?10tA dt2-16 图2-014所示电路中开关S打开前已处稳定状态。t?0开关S打开,求t?0时的uL(t)和电压源发出的功率。

解法一:iL(0+)= iL(0-)=0 iL(?)=1.4A

??L0.21??S R2?3?550?50t41?eiL(t)=1.()A

uL(t)?Ldi?14e?50t dt解法二:iL(0+)= iL(0-)=0 uL(0+)=14v uL(?)=0

??L0.21??S R2?3?550uL(t)?14e?50t

2?3?2A5?12?+12V-4?SiL(t)+10V(t = 0)S0.2H+uL+3A6?L2HuL(t)--

2-17图

-

图2-014 题2-16图 图2-015 题

t?0时开关闭合,2-17 图2-015所示电路,已知iL(0?)?0,求t?0时的电流iL(t)和电压uL(t)。

解:iL(0+)= iL(0-)=0

稳定状态可用叠加原理来计算,当电流源单独作用时,电压源可看成短路,则整个回路中没有负载,电感电流等于电流源电流3A,当电压源单独作用时,电流源可看成开路,电感上电流为?1A, 33所以iL(?)=A

8L22??S 又??R(12//4?6)931?e?4.5t)A 故:iL(t)=(8uL(t)?Ldi27?4.5t?e dt82-18 图2-016所示电路中直流电压源的电压为24V,且电路原已达稳态,t?0时

合上开关S,求:

(1)电感电流iL;

(2)直流电压源发出的功率。

12?S1k?+24ViL4H6?+12V1k?iCμ20 F1k?S-- 图2-016 题2-18图 图2-017 题2-19图 解:iL(0+)= iL(0-)=2A,

开关闭合后,电路无变化,电流仍为2A,电源发出的功率为48w。

2-19 图2-017所示电路中开关打开以前电路已达稳态,t?0时开关S打开。求

t?0时的iC(t),并求t?2ms时电容的能量。

解:uc(0+)= uc(0-)=6V uc(?)=12v

??RC?2?103?20?10?6?4?10?2S

uc(t)=12-6e?25tv

i(?CCt)du?0.003e?25tA dt?25*0.002uc(2ms)=12-6e≈6V

W?12Cu 22-20 图2-018所示电路中各参数已给定,开关S打开前电路为稳态。t?0时开关S打开,求开关打开后电压u(t)。

1?S6?++3V2?0.5Fu(t)-1H3?9A-

图2-018 题2-20图

解:uc(0+)= uc(0-)=0 uc(?)=2v,

??21?0.5?s 33?3t所以:uc(t)=2-2ev,

iL(0+)= iL(0-)=0 uL(0+)=27v uL(?)=0

??L1?S R9?9t所以uL(t)=27e

u(t)= uc(t)-uL(t) =2-2e?3t-27e?9tV

2-21 图2-019所示电路原已稳定,t=0时,开关S断开。用三要素法求电流源的电压u(t)。

解:iL(0+)= iL(0-)=0

所以:200Ω电阻开路,其余两电阻串联 u(0+)=(100+300)*0.01=4v

稳定后,200Ω和300Ω两电阻并联然后和100Ω电阻串联,总电阻为220Ω, u(?)=220*0.01=2.2v ??500?0.0001?0.5s 带入公式可求:


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