電路分析第4章答案解析

1、文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 第4章 一階電路的時域分析21 / 22基礎與提高題P4-1 電容器的端電壓是時，存儲電荷是多少？解：P4-2 充電到的電容器，通過一個電阻器放電，需要多長時間？何時的放電電流最大？最大值多少？解：，放電完畢約等于剛開始放電時電流最大，最大電流為P4-3 當電容器電壓如圖P4-3所示時，畫出流過此電容器的電流波形圖。假設電壓與電流為關聯(lián)參考方向。 圖P4-3 圖1解：關聯(lián)參考方向，則電容電流，分段求解如下： （1）（2）（3）（4）（5）（6） 電容的電流如圖1所示。P4-4 0.32tA電流流過150mH電感器，求時，電感器存儲的能量。解：電感器存儲的能

2、量當時，電感器存儲的能量為0.123WP4-5 由20V電源與電阻、電感組成的串聯(lián)電路，合上開關后經(jīng)過多長時間電流達到其最大值，最大值多少？設合上開關前電感無初始儲能。解：，合上開關后經(jīng)過約電流達到最大，最大電流為P4-6 當如圖P4-6所示電流流過電感線圈時，求從到期間此線圈上產(chǎn)生的電壓。 圖P4-6解：設電感電壓與電流關聯(lián)參考方向，則電感電壓，分段求解如下：（1）（2）（3）（4）電感的電壓如圖1所示。P4-7 某100V電源與一個電阻器和一個未充電電容器串聯(lián)，時閉合電源開關，求：（a）、電容器的初始電壓；（b）、電容器初始電流；（c）、電容器電壓增長的初始速率；（d）、電容器電壓達到它最

3、大值所需時間。解：（a）電容器的初始電壓為0（b）電容器初始電流為（c）電容器電壓增長的初始速率為（d），電容器電壓達到它最大值所需時間約等于P4-8 電路如圖P4-8所示，電容器無初始儲能，時開關閉合。求開關瞬間圖中所示各電壓和電流值，及開關合上很長時間后的各電壓和電流值。圖P4-8 圖1 0+等效電路 圖2 等效電路解：（1）時，開關未閉合，電路穩(wěn)定，則：（2）時，開關閉合，狀態(tài)變量非狀態(tài)變量由0+等效電路求解，0+等效電路如圖1所示。 ， ，（3）開關閉合很長時間電路處于穩(wěn)態(tài)，等效電路如圖2所示。 ， ， ，P4-9 圖P4-9所示電路，當時，開關由位置1撥到位置2。求開關撥到位置2瞬間

4、及經(jīng)很長時間后圖中所標示的電流值。 圖P4-9 圖1 圖2解：（1）時，開關在位置1，電感支路電流（2）時，開關在位置2，狀態(tài)變量非狀態(tài)變量由0+等效電路求解，0+等效電路如圖1所示。由KVL得：，計算得：（3）開關閉合很長時間電路處于穩(wěn)態(tài)，等效電路如圖2所示。，P4-10 圖P4-10所示電路，求開關合上后瞬間（）時，圖中所標示的電壓和電流值。注意在開關閉合前，電流源已工作且電路已達到穩(wěn)定狀態(tài)。 圖P4-10 圖1 0+等效電路 解：（1）時，開關未閉合，電路穩(wěn)定，則：（2）時，開關閉合，狀態(tài)變量非狀態(tài)變量由0+等效電路求解，0+等效電路如圖1所示。 ，以電流為網(wǎng)孔電流列寫網(wǎng)孔方程如下：，

5、計算：P4-11 圖P4-11所示電路，假設其已工作了很長時間。在時開關打開，求以下各量的值：、。圖P4-11 圖1解：（1）時，開關閉合，電路穩(wěn)定，如圖1所示，同時設置參考節(jié)點節(jié)點方程： ，補充計算得：，圖2 圖3（2）時，開關打開，非狀態(tài)變量由0+等效電路求解，0+等效電路如圖2所示。 由KVL，計算得：（3）電路穩(wěn)定時，如圖3所示，由零輸入響應，因此P4-12 RC電路如圖P4-12所示，求其時間常數(shù)。圖P4-12解：等效電阻，P4-13 電路如圖P4-13（a）、（b）所示，求與的電感電流。 圖P4-13解：圖（a），開關處于斷開，時，開關閉合，電路穩(wěn)定時，零輸入響應：圖（b），開關處

6、于閉合，時，開關斷開，電路穩(wěn)定時，零輸入響應：P4-14 圖P4-14電路在時開關撥到a端為電容充電，在時開關打到b端，求時電壓。 圖P4-14解：（1）時，開關位于b端，（2）時，開關由b撥到a端，（3）電路穩(wěn)定時，零狀態(tài)響應：，（4）時，開關由a撥到b端，電路穩(wěn)定時，零輸入響應：所以：P4-15 電路如圖P4-15所示，如果，回答以下問題：（a） 求R、C的值；（b） 求時間常數(shù)；（c） 求電容器上的初始儲能；（d） 求電容器釋放50%能量的時間。圖P4-15解：（a）由電容的微分表達式，非關聯(lián)則，代入，得： ， ，即（b）由，可知，即 （c）由，可知，電容器上的初始儲能為（d）電容器釋放

7、50%能量的時間，即電壓下降為初始電壓的，即由，計算得：P4-16 電路如圖P4-16所示，求其時間常數(shù)。圖P4-16解：先求斷開電感后的除源等效電阻，時間常數(shù)P4-17 圖P4-17電路中開關已閉合很長時間， 時開關打開，求時的。圖P4-17解：（1）時，開關閉合，（2）時，開關打開，（3）電路穩(wěn)定時，零輸入響應：P4-18 電路如圖P4-18所示，已知，求時的。 圖P4-18 圖1解：電路穩(wěn)態(tài)時，電路中沒有電源，因此先求斷開電感后的除源等效電阻，設端口處電壓、電流參考方向如圖1所示，由KVL，等效電阻，時間常數(shù)零輸入響應：P4-19 電路如圖P4-19所示，已知，求時的和。圖P4-19解：

8、電路穩(wěn)態(tài)時，電路中沒有電源，因此先求斷開電感后的除源等效電阻，時間常數(shù)零輸入響應：l 由KVL計算P4-20 電路如圖P4-20所示，求及時的電容電壓。圖P4-20 圖1 圖2解：（1）時，開關斷開，如圖1所示， 電容電壓，由KVL（2）時，開關閉合，（3）電路穩(wěn)定時，如圖2所示，斷開電容除源等效電阻， 時間常數(shù)由三要素P4-21 電路如圖P4-21所示，求時的電容電壓。圖P4-21解：（1）時，開關斷開， 電容電壓，（2）時，開關閉合，（3）電路穩(wěn)定時，斷開電容除源等效電阻， 時間常數(shù)由三要素P4-22 圖P4-22中開關已打開很長時間， 時開關閉合，求。圖P4-22解：（1）時，開關斷開，

9、 電容電壓，（2）時，開關閉合，（3）電路穩(wěn)定時，斷開電容除源等效電阻， 時間常數(shù)由三要素P4-23 電路如圖P4-23所示，電感初始電流為0 ，求時的電感電壓。 圖P4-23 圖1解：電感初始電流為0，當電路穩(wěn)定時，設電感電流參考方向，如圖1所示則先求斷開電感后的除源等效電阻，時間常數(shù)三要素：所求變量P4-24 電路如圖P4-24（a）、（b）所示，用三要素法求時的電容電壓。 圖P4-24解：圖（a）（1），電容端電壓（2）時， （3）電路穩(wěn)定時，三要素：，圖（b）（1），開關斷開，電容端電壓（2）時，開關閉合， （3），電路穩(wěn)定時，三要素：，P4-25 電路如圖P4-25（a）、（b）所示

10、，用三要素法求時的電感電流。 圖P4-25 圖1解：圖（a）（1），開關斷開，電感電流（2）時，開關閉合， （3），電路穩(wěn)定時，斷開電感除源等效電阻，三要素：，圖（b）（1），開關斷開，電感電流（2）時，開關閉合， （3），電路穩(wěn)定時， 設網(wǎng)孔電流如圖1所示，網(wǎng)孔方程 計算得：斷開電感除源等效電阻，三要素：，P4-26 圖P4-26電路中開關在a端已很長時間，時開關打到b端，求電容電流。 圖P4-26 圖1 0- 等效電路 圖2解：（1），開關位于a端，設電容端電壓參考方向如圖1所示，（2）時，開關由a撥到b端，（3）電路穩(wěn)定時如圖2所示，三要素：，（4）P4-27 電路如圖P4-27所示，開

11、關在閉合，如果，求時和。P4-27解： 開關閉合，電路穩(wěn)定時，除源等效電阻，三要素：，電流P4-28 電路如圖P4-28所示，時，開關閉合，電容初始未被充電，求時的。 圖P4-28 圖1 圖2解：電容初始未被充電，即電容端電壓初始值為零時，開關閉合，非狀態(tài)變量i的初始值由0+等效電路求解，0+等效電路如圖1所示。 時，電路穩(wěn)態(tài)時， 電路如圖2所示節(jié)點方程，計算得所以電流斷開電容除源等效電阻，如圖3所示， ， 圖3三要素：，P4-29 電路如圖P4-29所示，求時的電壓。 圖P4-29 圖1 0- 等效電路 圖2解：（1）時，開關閉合， 20V串聯(lián)5等效為4A并聯(lián)5，同時2A和4A合并為6A，設

12、電感電流參考方向如圖1所示，分流計算：（2）時，開關打開，（3）電路穩(wěn)定時如圖2所示，三要素：，（4）P4-30 電路如圖P4-30所示，開關在位置1已很長時間。時，開關打到位置2，30s后，再撥回位置1.（a）、求時表達式；（b）、求和時電壓的值；（c）、畫出時的波形。圖P4-30解：（1）時，開關位于位置1，（2）時，開關由位置打到位置2，（3）電路穩(wěn)定時，三要素：，（4）時，開關由位置2撥回到位置1，電路穩(wěn)定時，三要素：， （5）當電壓的波形如圖1所。P4-31 電路如圖P4-31所示，求及時的電壓。 圖P4-31 圖1 0- 等效電路 圖2 0+ 等效電路解：（1）時，如圖1所示，（2

13、）時， ，0+ 等效電路如圖2所示， 圖 3 等效電路 圖4 求等效電阻（3）電路穩(wěn)定時如圖3所示，（4）等效電阻，如圖4所示，（5）三要素求電壓：P4-32 試用階躍函數(shù)表示如圖P4-32所示的波形。 圖P4-32解：圖（a）圖（b）P4-33電路如圖P4-33所示，已知電源電壓V，求階躍響應和。圖P4-33解：（1），則（2），（3）三要素：（4）P4-34 電路如圖P4-34所示，已知，求階躍響應。 圖P4-34 圖1 圖2解：利用疊加定理求解（1）單獨作用，如圖1所示，1）2），3）三要素：（2）單獨作用，如圖2所示，1）2），3）三要素：（3）同時作用P4-35 電路如圖P4-35所示，求階躍響應和。 圖P4-35 解：作用時，1） 2），3）三要素：作用時，P4-36 電路如圖P4-36所示，已知，計算。 圖P4-36 圖1解：利用疊加定理求解（1）單獨作