電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)習(xí)題解答

1、/第2章一階動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)分析習(xí)題解答1ljj圖2.1I/i習(xí)題2.1圖解電流源電流為1A1sis(t)01A分段計(jì)算電容電壓1其他2su(t)0 t 1s期間1u(t) u(0) -0i( )dC10.50d2t Vt 1s時(shí)，u(1) 2V1 t 2s期間1u(t) u(1)0.51( 1)2(t1)4 2t Vt 2s 時(shí)，u(2)t 2s時(shí)u(t)”2)0520 d2t V1su(t)2t瞬時(shí)功率為P(t)u(t)is(t)電容的儲(chǔ)能為1 t其他2s2t2t0 t 1s1 t 2s其他/1122t 2J0 t 1sw(t) 1Cu2(t)21 t 2s其他2.2 在圖 2.2 (a)中

2、,電感L3H，電流波形如圖(b)所示，求電壓u、t 1s時(shí)電感吸收功率及儲(chǔ)存的能量。圖2.2(J 1(b)習(xí)題2.2圖解由圖2.2(b)可寫(xiě)出電流的函數(shù)tA1si(t) 201 t其他2s3V1sdiU(t) Ld?3V01 t其他2st 1s時(shí)p(1)u(1)i (1)3WI 2wl(1)1Li2(1)122.3在圖2.3所示電路中,已知8cos4tV , i1 0 2A , i2 0 1A，求t 0時(shí)的i1 t和 i2 t oG圖2.3習(xí)題2.3電路圖i1(t)i1(0)0udt08cos4 d 2 sin 4t A/AAi2(t) i2(0) 08cos4 d 1 sin4t A42搬向

3、“ 2”，已知開(kāi)關(guān)在“ 1”時(shí)電2.4電路如圖2.4(a)所示，開(kāi)關(guān)在t 0時(shí)由路已處于穩(wěn)定。求uC、iC、uL和iL的初始值。生so切2£i(a)動(dòng)態(tài)電路圖2.4習(xí)題2.4電路圖解 在直流激勵(lì)下，換路前動(dòng)態(tài)元件儲(chǔ)有能量且已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則電容相當(dāng)于開(kāi)路，電感相當(dāng)于短路。根據(jù)t 0時(shí)刻的電路狀態(tài)，求得uC(0 )2 8門 8 4V，iL(0)齊2A。根據(jù)換路定則可知：uc(0 ) uc(0 ) 4V , iL(0 ) iL(0 ) 2A用電壓為uc(0 )的電壓源替換電容，電流為 iL(0 )的電流源替換電感，得換路后一瞬間t 0時(shí)的等效電路如圖(b)。所以4 iC(0 )40,iC

4、(0 )=- 1A2 iL(0 )+ Ul(0 )0,uL(0 )=- 4V2.5開(kāi)關(guān)閉合前圖2.5(a)所示電路已穩(wěn)定且電容未儲(chǔ)能，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，求i(0 )和 u(0 )。圖2.5習(xí)題(%(b) t 0時(shí)刻的等效電路2.5電路圖解 由題意得，換路前電路已達(dá)到穩(wěn)定且電容未儲(chǔ)能，故電感相當(dāng)于短路，電容相當(dāng)于短路,1°iL(°) TT 1A，Uc(° ) °。由換路定則得:Uc(°) Uc(O )0, iL(0 )iL(0 ) 1A 。換路后瞬間即t°時(shí)的等效電路如圖2.5(b),求得u(° )14 4V，i(°

5、 )|a2.6電路如圖2.6所示，開(kāi)關(guān)在°時(shí)打開(kāi)，打開(kāi)前電路已穩(wěn)定。 求uc、uL、iL、ii和ic的初始值。6V時(shí)刻的起始值t °解 換路前電容未儲(chǔ)能，電感已儲(chǔ)能，所以6uc(° )°，iL(° )- 3A由換路定則得：Uc(° ) °，iL(° )3Aii(° )2廠4 3°)1Aic(°iL(° ) ii(° ) 2AUl(°6 2iL(° ) 4ii(° )4V2.7換路前如圖2.7所示電路已處于穩(wěn)態(tài),t °時(shí)開(kāi)關(guān)打開(kāi)

6、。求換路后的iL及u。1S4f =01'1MiV1211:圖2.7習(xí)題2.7電路圖解t °時(shí)，電感儲(chǔ)能且達(dá)到穩(wěn)定，電感相當(dāng)于短路，求得361iL(0 )-A3 66 346 3 6由于電流iL是流過(guò)電感上的電流，根據(jù)換路定則得iL(0) iL(0) 4At 0時(shí)，電感兩端等效電阻為Ro3時(shí)間常數(shù)由此可得t0時(shí)各電流和電壓為iL(t)iL(0 )eT 1e2tA4u - 6iL(t)2tV2.8換路前如圖2.8所示電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求換路后電容電壓Uc及電流i。解t 0時(shí)uC(0 )1 24 6V根據(jù)換路定則得：uc(0 ) uc(0 ) 6V時(shí)間常數(shù):1 0.

7、20.2s由此可得t0時(shí)各電流和電壓為Uc (t)Uc(0 )e " 6e 5tV3 6e 5t A2.9換路前如圖2.9電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求換路后電容電壓uc及ic。Uc（O ） Uc（O ）00時(shí)，電容無(wú)儲(chǔ)能，即t 0時(shí),利用疊加原理得6V時(shí)間常數(shù):RoC0.51.75s由此可得t0時(shí)各電流和電壓為Uc（t）ducic C dt2.10 開(kāi)關(guān)在t 0時(shí)關(guān)閉，求如圖2.10所示電路的零狀態(tài)響應(yīng)i t。0/SI1圖2.10習(xí)題2.10電路圖解 求從等效電感兩端看進(jìn)去的戴維南等效電路Uoc6 2 1V4 64 6R。3.6 64 6時(shí)間常數(shù):R012零狀態(tài)響應(yīng)：i(t)

8、U o 1"RTI1 e12t A62.11在如圖2.11所示電路中，開(kāi)關(guān)閉合前電感、電容均無(wú)儲(chǔ)能,t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求t 0時(shí)輸出響應(yīng)U。)iL(0 )解由換路定則可知：Uc(0 )UC(0 )0， iL (0電容穩(wěn)態(tài)值:Uc()224V時(shí)間常數(shù)：C20.51s零狀態(tài)響應(yīng):Uc(t)U()1te C41 e t V電感穩(wěn)態(tài)值:iL()2A時(shí)間常數(shù)：2L 61 -s3零狀態(tài)響應(yīng):iL(t)2 1e 3tAu(t)Uc(t) LdiLdt44e t12e 3t V2.12在如圖2.12所示電路中，開(kāi)關(guān)接在位置在t 0時(shí)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“ 2”“1”時(shí)已達(dá)穩(wěn)態(tài),的位置，試用三要素法求解開(kāi)關(guān)在位置

9、1時(shí)：Uc(O)4V ,由換路定則得初始值：Uc(0 )Uc(04V穩(wěn)態(tài)值:Uc(3)2V4 -S3時(shí)間常數(shù):由三要素法得:Uc(t)Uc()Uc(OtUc() e2t6e 4 V t 03i Uc21 3e4t22.13 圖2.13所示電路原已達(dá)穩(wěn)態(tài),0開(kāi)關(guān)打開(kāi)。求t0時(shí)的響應(yīng)uc、iL及U。l<JU40 IF圖2.13 習(xí)題2.13電路圖解：(1)應(yīng)用三要素法求電容電壓電容初始值:Uc(0 ) Uc(0101010 5 2.5V穩(wěn)態(tài)值：Uc( ) 5V時(shí)間常數(shù)：c 0.1 10 1s所以 Uc(t)5 2.5e t V(2)應(yīng)用三要素法求電感電流初始值：iL(0) iL(0 )151

10、.25A10 10穩(wěn)態(tài)值：i( ) 1A時(shí)間常數(shù)：L s5所以 iL(t)10.25e 5t Apl:u uc 才 5 2.5et l.2 t 02.14在開(kāi)關(guān)S閉合前，如圖2.14所示電路已處于穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。求開(kāi)關(guān)閉合后的電流iL。解（1）初始值:穩(wěn)態(tài)值:3LI圖2.14 習(xí)題2.14電路圖應(yīng)用三要素法求電感電流iL(O )iL(時(shí)間常數(shù):iL(0)4444 443,44444L44 412-A21a31 -s 2故得iL（t）2.15 在如圖2.15所示的電路中，開(kāi)關(guān)S閉合前電路為穩(wěn)態(tài)，t 0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，試求t 0 時(shí)的 Uc (t)、ic(t)及 iL(t)。吟ir211<)Hi圖2.15習(xí)題2.15電路