電工學(xué)(少學(xué)時(shí))唐介主編課后習(xí)題答案2

練習(xí)題解答

a口b

1.3.1求圖示電路中開關(guān)S閉合l

和斷開兩種情況下a-b-c三點(diǎn)的電位。3V

6V—T

C

［解］s閉合時(shí),

Va6V,Vb3V,VcOV.

s斷開時(shí)

VaVb6V,Vc(63)V9V.

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幻燈片2

a4b4

cm

+12V

解：s閉合時(shí)

VbOV

Ain

V=.(:12WRV

21034103

4103

7.⑹V4V

91034103

1.3.2求圖示電路

中開關(guān)

S閉合和斷開兩種情況下

a-b-c=

點(diǎn)的電位。

［解］S斷開時(shí)，

210。

36

Va12(2442)10")V9V

(24)103

Vh1?3M2AlV?\1

(2442)103

2103

7cA3V3V

(2442)103

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幻燈片3

1.5.1試根據(jù)理想電壓源和理想電流源的特點(diǎn)分析圖示的兩電路：當(dāng)R變化時(shí),

對(duì)其余電路（虛線方框內(nèi)的電路）的電壓和電流有無影響？R變化時(shí)所造成的影響是什么？

|-------，

任1

O1J

(b)

［解］對(duì)電路（b），因?yàn)榉才c理想電流源串聯(lián)的元件其電流均等于理想電流源的電流，故改變R不會(huì)影響虛線部分電路

的電流，而虛線部分電路結(jié)構(gòu)一定，故亦不會(huì)影響其電壓-R的變化僅影響其本身的電壓及理想電流源的電壓。

路

US_0

解：對(duì)電路（a）,因?yàn)榉才c理想電壓源并聯(lián)的元件其兩端電壓均等于理想電壓源的電壓-

故改變R不會(huì)影響虛線部分電路的電壓■而虛線部分電路結(jié)構(gòu)一定?故亦不會(huì)影響其電

流。R的變化僅影響其本身的電流及理想電壓源的電流。

(a)

(b)

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幻燈片4

1.6.1圖示電路中，已知US=6V,IS=2A,R1=2,R2=1。求開關(guān)

S斷開時(shí)開關(guān)兩端的電壓U和開關(guān)S閉合時(shí)通過開關(guān)的電流I(不必用支路電流法)。

R2

12

［解］設(shè)通過R2的電流為I2。

S斷開時(shí)，I2=IS=2A

選取由US、R2和S組成的回路，利用KVL求得

U=US-R212=4V

S閉合時(shí)，R2右端電位與US下端電位相同，

R2兩端電壓等于US，故I2=US/R2=6A

選取右上結(jié)點(diǎn)，利用KCL求得I=I2—IS=4A

下一題

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幻燈片5

1.6.2圖示電路中，已知US=6V，IS=2A，R1=R2=4。求開關(guān)S斷開時(shí)

開關(guān)兩端的電壓u和開關(guān)S閉合時(shí)通過開關(guān)的電流I（在圖中注明所選的參考方向）。

［解］設(shè)所求電壓和電流的參考方向如圖

S斷開時(shí)，U=14V

S閉合時(shí)5I=3.5A

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幻燈片6

1.6.3求圖示電路中通過恒壓源的電流

I2

11、12及其功率，并說明是起電源作用還是起負(fù)載作用。+

40V210V

13/

［解］設(shè)2電阻上電流為I3，如圖。

該電阻與10V恒壓源并聯(lián)，故其上電壓為10V，所以

13=(10/2)A=5A。

右回路：511+2I3-40=0，貝U11=6A

或外回路：511+10-40=0,有11=6A再用KCL求得12=11-13=1A,

左恒壓源的功率P1=240W由于其電壓和電流的實(shí)際方向符合電源關(guān)聯(lián)參考方向，故起電源

作用；

右恒壓源的功率P2=10W由于其電壓和電流的實(shí)際方向符合負(fù)載關(guān)聯(lián)參考方向，故起負(fù)載作用。

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幻燈片7

5

1.6.4求圖示電路中恒流源兩端的電壓U1?U2

及其功率，并說明是起電源作用還是起負(fù)載作用。

U3

［解］

設(shè)12電阻上電流為I，5電阻兩端電壓為U3如圖

(51)A4A

(24)V8V,U3(51)V5V

U2UiU3(85)V3V

左恒流源的功率P1=40W,起電源作用；

右恒流源的功率P2=3W,起負(fù)載作用。

下一題

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幻燈片8

165試分析圖示兩電路中：(1)圖(a)中的理想電壓源在R為何值時(shí)既不取用

也不輸出電功率？在R為何范圍時(shí)輸出電功率？在R為何范圍時(shí)取用電功率？而理想電流源處于何種狀態(tài)？

(2)圖(b)中的理想電流源在R為何值時(shí)既不取用也不輸出電功率？在R

為何范圍時(shí)輸出電功率？在R為何范圍時(shí)取用電功率？而理想電壓源處于何種狀態(tài)？

(b)

［解］(a)當(dāng)R=1時(shí)理想電壓源既不取用也不輸出電功率;R<1時(shí)，理想電壓源

輸出電功率；R>1時(shí)，理想電壓源取用電功率。而理想電流源始終起電源作用。

(b)當(dāng)R=1時(shí)理想電流源既不取用也不輸出電功率;R>1時(shí)，理想電流源輸出電

功率;R<1時(shí)，理想電流源取用電功率。而理想電壓源始終起電源作用。

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幻燈片9

1.6.6圖示電路已知US=4V,IS1=1A,R1=2,R2=5

R4=4o試根據(jù)題1.5.1

總結(jié)出的規(guī)律將電路簡(jiǎn)化后求出I4；根據(jù)題165總結(jié)出的規(guī)律，分析

IS2輸出和取用電功率的條件

［解］

I4

ISS_J

1

R2R4

LLsi4

R2

GR2R4

當(dāng)IS2>2A時(shí)，IS2起電源作用，輸出電功率。時(shí)，IS2

當(dāng)IS2<2A起負(fù)載作用，取用電功率。

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幻燈片10

a

_Q

b

1.7.1用支路電流法求圖中各支路電流，并說明US1和US2是起電源作用還是起

［解］各支路和結(jié)點(diǎn)標(biāo)于圖中。

負(fù)載作用。圖中US1h12V,US養(yǎng)15V,R仁3,R2=1.5,R3=9

I3

回路：R2I2+R3I3—US2=0

R3

回路：R111+R3I3-US1=0

聯(lián)立方程，解得：

11=-0.2A12=1.6A13=1.4A

結(jié)點(diǎn)a:11+I2-13=0

下一題

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幻燈片11

R1R3

6V

11a13b

oo

12|11121314|

1.7.2用支路電流法求圖中各支路電流

［解］備支路和結(jié)點(diǎn)標(biāo)于圖中。

結(jié)點(diǎn)a:11-I2-13=0

結(jié)點(diǎn)b:I3-I4-IS=0

回路：R111+R2I2US=0

回路：R2I2+R3I3+R4I4=0

（注意選取回路時(shí)避開理想電流源所在支路）

聯(lián)立方程，解得：

11=2.5AI2=0.5AI3=2AI4=-1A

下一題

上一題

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幻燈片12

10vUS1

2

1R2

R

1

1.8.1用疊加原理求圖示電路中的電流11和I2

［解］

恒壓源單獨(dú)作用

0us

lnl

R2

R1

I22A

1

RiR2

恒流源單獨(dú)作用

2

3A

RiR2

Ri2A

RiR2

111iI11A

12l2I24A

下一題

上一題返

回練習(xí)題集幻燈片13

用疊加原理求圖示電路中的電流I

［解］

恒流源單獨(dú)作用

3A

恒壓源單獨(dú)作用

5A

R3R4

8A

下一題

上一?題

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幻燈片14

USR

RIS1

IS2|lR

b1=1---

1.8.3在圖示電路中，當(dāng)US=16V口寸,Uab=8V，試用疊加原理求US=0時(shí)的

Uab。

［解］恒壓源US=16V單獨(dú)作用時(shí)，

US

4-

-e

R

1+

Uab

則US=0時(shí)Uab的值可記做U'ab應(yīng)為三個(gè)電源共同作用的結(jié)果減去恒壓源單獨(dú)作用的結(jié)

果：

uabuabuab4V

ab4V

下一題

上一題

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幻燈片15

1.8.4圖TJX電路中'R2=R3。當(dāng)IS=0時(shí)，11=2A,12二13二4人。求6二10

A時(shí)的11、12和13。

，解］恒流源is=10A單獨(dú)作用時(shí)，

IiOA

R

35A

R2R3

R2

5A

R2R3

則三個(gè)電源共同作用時(shí)：

|1(20)A2A

I2(45)A1A

|3(45)A9A

下一題

上一題

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幻燈片16

1.8.5圖示的虛線方框內(nèi)是一個(gè)由線性電阻組成的任意的無源電路，現(xiàn)已知US=6

V時(shí)，通過R的電流為5A。若將US增加到12V，問通過R的電流是多少？

線性

I無源

I電路

［解］US的數(shù)值加倍則流通過R的電流亦應(yīng)加倍，即為10A，

下一題上一題返回練習(xí)題集幻燈片17

1.9.1用戴維寧定理求圖示電路中通過理想電壓源的電流。圖中US=10V,IS1

=3A,￡2=5A,R1=2,R2=3,RA4

[解]

-uoc+

將待求支路提出，剩下

一有源二端網(wǎng)絡(luò)，其開

路電壓UOC為21

V。

有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源等效電阻

R0為5

R0

UeS

70-

US

用等效電壓源代替有源二端網(wǎng)絡(luò)，

電流I為6.2A0

下一題

上一題

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幻燈片18

R1R3

[解]

絡(luò)，其開路電壓UOC為

1V。

有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源等效電阻

R0為0.667

UeS

?+UI

R

O

用等效電壓源代替有源二端網(wǎng)

絡(luò)，UI為1Vo

下一題

上一題

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幻燈片19

IS10VOuusI2

R23

R2

I_____I____I

1.9.3用戴維寧定理求圖示電路中的電流I2

[解]

Ou

ISUS

Iuoc

R1一

￥

將待求支路提出，剩下一有源二端網(wǎng)絡(luò)，其開路電壓UOC為

20V

有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源等效電阻

R0為2。

用等效電壓源代替有源二端網(wǎng)

絡(luò)，12為44。

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題上一■題

幻燈片20

1.9.4用諾頓定理求圖示電路中的電流I3。

ISC13

Qu?R3

用等效電流源代替有源二端網(wǎng)絡(luò)，

13為1.4Ao

有源二端網(wǎng)絡(luò)的除源等效電阻

R0為1

R1R2

ISC

O#0JS2

將待求支路提出，剩下一有源二端網(wǎng)

絡(luò)，其等效電流源ISC為

14A-

下一題

上一題

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幻燈片21

，已知該電阻兩端的電壓為3V,求通過該

電阻的電流及靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻。

［解］

R半r5

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幻燈片22

2.2.1在圖所示電路中，開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)，試確定S和電流iC-閉合后電壓uC

i1'i2的初始值和穩(wěn)態(tài)值。

【解】（1）求初始值

由于S閉合前，電路已穩(wěn)定，C相當(dāng)于開路，i1=IS=1.5A。定律，由換因此，根據(jù)換路

路前（S斷開時(shí)）的電路，首先求得

Uc(O)Riis(41.5)V6V

然后，根據(jù)，由換路后（S閉合時(shí)）的電路求得

'C

A

省R

Ri2

Uc(O)6

ii(0)cA1.5A

R4

Uc(O)6

i2(0)—A3A

R22

ic(O)Isii(O)i2(0)(1.51.53)A3A

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下一題

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幻燈片23

(2)求穩(wěn)態(tài)值

由于電路穩(wěn)定后，C相當(dāng)于開路。因此，首先求得

ic()0A

然后，進(jìn)一步求得

ii()Is(421-5)A0?

5A

i2()Isii()ic()(1.50-50)A1A比()Rh()(4

0.5)V2V

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下一題

幻燈片24

2.2.2在圖所示電路中，開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)，試確定S閉合后電壓uL和電流iL、

i1、i2的初始值和穩(wěn)態(tài)值。

【解】（D求初始值

由于S閉合前，電路已穩(wěn)定，

L相當(dāng)于短路，R2兩端的電壓等于US,R2中的電流即iL。因此，根據(jù)換路定律，由換路前（S斷開

時(shí)）的電路，首先求得

12

UL(0)一A

4

然后，根據(jù)，由換路后（S閉合時(shí)）的電路求得

LJ

s

Ri

4

然后，根據(jù)，由換路后（S閉合時(shí)）的電路求得

R2iL(0)三3A

h(0)1.8A

46

RiR2

./、Ri

12(0)R?(°)仁3A1.2A

rii

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下一題

上一■題

幻燈片25

或者

i2(0iL(0)ii(0)(31.8)A1.2A

L|L(0)US時(shí)(0)(1241.8)V4.8V

(2)求穩(wěn)態(tài)值

由于電路穩(wěn)定后，L相當(dāng)于短路，因此首先求得

UL()0

然后，進(jìn)一步求得

ii()S0八A

4

i2()fA4V2A&6

L()h()i2()(32)A5A

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下-「

上-「

幻燈片26

Ri

223在圖所示電路中，開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)，C中無儲(chǔ)能，試確定S閉合后電壓uC、uL和

電流i1、iC、iL的初始值和穩(wěn)態(tài)值。

【解】初始值：穩(wěn)態(tài)值：

上(0)Uc(O)0V

L(0)iL(0)4A

Us—OH

i@

ii(0)L(0)

ic(0)6A

uL(0)RJL(O)12V

ic()OA

UL()OV

「仁人

ii()iL()ls1A

Uc()R2iL()12V

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上一題

幻燈片27

2.3.1在圖所示電路原已穩(wěn)定，在t=0時(shí)，將開關(guān)S閉合，試求S閉合后的uC和iC。

R.

3Q:R2

S'C

80

5A<8

'c

6Q

10F

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下一題

上一題

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幻燈片28

【解】本題目是練習(xí)利用電阻的串并聯(lián)來簡(jiǎn)化電路，求出響應(yīng)。根據(jù)換路定律和電路穩(wěn)定時(shí)電容相當(dāng)于開路，由換路前的電

路求得

換路后電容經(jīng)R3及R1與R2的并聯(lián)電阻放電，響應(yīng)為零輸入響應(yīng)。電路可簡(jiǎn)化為

圖所示，其中等效電阻設(shè)U?R2ls(65)V30V

電路的時(shí)間常數(shù)

36

所以R（吊〃R2）R3（8）Q10Q

36

RC1010106s104s

'C和

_c

uc

t

104t

UcUoe30e10tV

u3e104t

C

dt

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幻燈片29

2.3.2在圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)，在t=0時(shí)，將開關(guān)S閉合，試求響應(yīng)uC

和iC，并說明是什么響應(yīng)？

'C

ARR2

15mA3k及

QQ

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幻燈片30

【解】本題目是為了練習(xí)利用戴維寧定律將電路簡(jiǎn)化后求響應(yīng)。

由于換路前電容無儲(chǔ)能，故uC(0)=0，響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。

將換路后電路中的電容支路提出，使余下電路成為有源二端網(wǎng)路，將原電路利用戴維寧定理

變?yōu)閳D所示電路，由戴維寧定理求得

Ues(R〃R2)IS30V

RoRi//R22kQ

riRo

UeSOUc—

C

電路的時(shí)間常數(shù)

RoC102s

uUes(1e)3(1e100t)V

c

100t

'C15emA

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下-「

上-「

幻燈片I31

2.3.3圖所示電路原已穩(wěn)定，求開關(guān)s閉合后的響應(yīng)uC和i1i2，并畫出其變

化曲線。

RiR3

A4kQ：1.6kQ

1icc

R2rlucc

及20V6kQM2.5

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下一題

上一題

下一頁(yè)

幻燈片32

【解】本題目與上題相同，只是響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。換路前電容未儲(chǔ)能，uC(0)

=00

將換路后電路中電容提出，用戴維寧定理將剩下的有源二端網(wǎng)路化簡(jiǎn)為等效電壓源，則換路后

電路可化簡(jiǎn)為如圖所示。

其中

Ues-Us12V

RiR2

Ro(Ri//R2)R34kQ

1Roic

1r山認(rèn)拄

RoC0.01s

UcUes(1er)12(1e100t)V

Ues

eRo3e100tmA

'C

所以

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下一題上一題

幻燈片33

UcR31c12(1e1oot)31O3e1oot1.61O3A

,2A.

6103

R2

(21.2e100t)103A(21.2e100t)mA

31oot33100t

lcl2(31Oe2101.210e)A

(21.8e100t)103A(21.8e100t)mA

uC11、i2的變化曲線見圖

2

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下一題

上一題

幻燈片34

2.3.4圖所示電路中電容原先未充電。在t=0時(shí)將開關(guān)S1閉合，t=0.1s時(shí)將

開關(guān)S2閉合，試求S2閉合后的響應(yīng)uR1，并說明是什么響應(yīng)。

卜一題

下一頁(yè)

幻燈片35

【解】此題目與上題相同，只是該電路兩次換路，第二次換路(S2閉合)時(shí)uC

的初始值應(yīng)等于第一次換路(S1閉合)后uC在t=0.1s時(shí)數(shù)值。

t在0?0.1s時(shí)，電路為圖(a)所示，且uC(0)=0。電路的時(shí)間常數(shù)

RiC(601032.5106)s0.15s

±x

UcUs(1e”)30(1eoi5)V(Ot0.1s)

戶

Uc

OUSRi

(a)

t=0.1s時(shí)＞S2合上)則

0.1

Uc(0.1)uc(0.1)30(1e-)V

14.6VUo

返回練習(xí)題題集下一頁(yè)上一頁(yè)下一題上一題幻燈片36

t=0.1s換路后電路可化簡(jiǎn)為圖(b)所示

Uc

OusR1

(b)

Us30V

60103120103

RoR//R2(廠1r)3)Q

260103120

40103Q40kQ

電路的時(shí)間常數(shù)

R)C(4010325106)s0.1s

UcUs(UoUs)e2[30(14.630)e10t]V

(3015.4e10t)V

0.1,

10t01

uc(3015.4e(-))V(tO.1s)

URIusuc15.4e10(t0-1)V(t0.1s)

此為全響應(yīng)

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下-「

上-二

上一頁(yè)

幻燈片37

2.4.1圖所示電路原已穩(wěn)定。在t=0時(shí)將開關(guān)S從a端換接到b端。試求

換路后的響應(yīng)iL和uL。

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【解】此題目與2.3.1相同，只是將C改為L(zhǎng)。

根據(jù)換路定律和電路穩(wěn)定時(shí)電感相當(dāng)于短路，由換路前的電路得

Us24A

罐后電感經(jīng)串聯(lián)人電阻放電!響應(yīng)為零輸R響應(yīng)，2設(shè)4

電路的時(shí)間常數(shù)RRR3(46)Q1OQ

所以L1

Qn1Q

Rio

t

10t

>liIoe4eA

LDLL10t

ULRloe40eV

dt

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下-「

上-「

幻燈片39

242圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。試求S閉合后的i2、iL和UL,并畫出其變化曲

線。

R3

2

1S

RiR2

24A1,5Qhr3Q匹

0.4H

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下一題

上一題

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幻燈片40

【解】此題目與2.3.2相同，只是將C改為L(zhǎng)o

換路前電感無儲(chǔ)能，iL(0)=0，響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)。

將換路后電路中的電感支路提出，使余下電路成為有源二端網(wǎng)路，用戴維寧定理將原電路變?yōu)閳D所示電

路，其中：

Us(RJ/R2)ls24V

R(R[//R2)R38Q

R

UL

SU

(b)

L

0.05s

R

電路的時(shí)間常數(shù)

h(13(1e20t)A

ij.LdjkUse24e20tV

ULdt一

ULkRs24e3(1滑)1A

——Q(7e

R2

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下「

上-「

幻燈片41

IL、uL、12的波形見圖

IL/A

上一題

上一頁(yè)

幻燈片42

243圖所示電路原已處于穩(wěn)態(tài)。在t=0時(shí)將開關(guān)S從a端改合到b端

試求換路后的iL和uL,并說明是什么響應(yīng)

ab

下一題

上一題

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幻燈片43

【解】此題目與上題相同，只是響應(yīng)改為全響應(yīng)。

首先根據(jù)換路定律，由換路前的電路求得

IL（0）io一退——R及0.8A

然后將換路后的電路用品隹寧您腦及笈曲"zb）所示電路，其中

11

II/

RiR2

電路的時(shí)間常數(shù)R(R1//R2)R35Q

(Ues0.8A

則Ro

L0.2s

Ro

*uLRO(1ols)e

，l_iS(101s)e

243