電工與電子技術(shù)課后4

1、電工與電子技術(shù)課后答案4電工與電子技術(shù)課后答案4電工與電子技術(shù)課后答案4習(xí)題44-1在題4-1圖所示的電路中，電容元件原未儲(chǔ)能。求開關(guān)S閉合后瞬時(shí)各元件上的電壓、電流的初始值；求開關(guān)S閉合后電路達(dá)到穩(wěn)固狀態(tài)各元件上的電壓、電流的值。解：因?yàn)殚_封閉合前，電容元件未儲(chǔ)能，故由換路定律可知，uC(0)uC(0)0。開關(guān)閉合后，電容元件相當(dāng)短路，其等效電路如題4-1圖（a）所示，則在t0時(shí)各電壓、電流為i(0)R2i1(0)i2(0)ER126ER2V3R6u2(0)1C2V3C題4-1圖u1(0)題4-1圖(a)i(0)6Ai1(0)4Ai2(0)2Au1(0)u2(0)12V開關(guān)S閉合后電路達(dá)到穩(wěn)

2、固狀態(tài)時(shí)，電容元件相當(dāng)于斷路，其等效電路如題示。則當(dāng)S閉合后t時(shí)各電壓、電流為i()i()i1()4Ai1()4-1圖（b）所i2()i2()0E1R2V36R2u2()u1()12VuC()u1()題4-1圖(b)u2()0uC()12V4-2求題4-2圖所示電路中注明的各電流、電壓的初始值及穩(wěn)態(tài)值。解:40L6040L6020iCiLuL20iCiL(0)uLS20S10V2010VuCCuC(0)Ct=0t0題4-2圖題4-2圖（a）uC(0)4ViL(0)1A101A由換路定律可知：uC(0)uC(0)4V，iL(0)iL(0)10uAB4V則iC(0)0uL(0)2V求穩(wěn)態(tài)值：uC(

3、)5ViC()0uL()0iL()1A124-3在題4-3圖所示電路中，已知R110，R220，R310，C0.25F。開關(guān)S在t1時(shí)刻接通，而在t2時(shí)刻又?jǐn)嚅_。試分別求兩次換路后的時(shí)間常數(shù)1和2。解：當(dāng)開關(guān)S在t1時(shí)刻接通時(shí)，其時(shí)間常數(shù)為1CRO1此中RO1為從電容元件C兩頭看進(jìn)去的等效電源的內(nèi)阻。由題4-3圖（a）的電路可得Ct1RRO1R2230Vt2SRO14故10.2510641106s當(dāng)開關(guān)S在t2時(shí)刻由接通到斷開后，其時(shí)間常數(shù)為R2RO2RR2CRO213此中RO2為由題4-3圖（b）所求的等效電源的內(nèi)阻，即題4-3圖（b）RO2R11020.25106102.5106s4-4如

4、題4-4圖所示電路，開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)。在t0時(shí)，將開封閉合。試求t0時(shí)電壓uC和電流iC、i1及i2。解：解一：三因素法在開封閉合前，電路已處于穩(wěn)態(tài)，電容相當(dāng)于斷路，等效電路如題4-4圖（a）所示。1212i1iCi2uC6Vt05F36VuC(0)3S題4-4圖題4-4圖(a)則uC(0)3V在開封閉合后，由換路定律得uC(0)uC(0)3V。在t0時(shí)，電容相當(dāng)于恒壓源，等效電路如題4-4(b)所示。則1212i1(0)iC(0)i2(0)i1()iC()i2()36VuC(0)36VuC()題4-4圖(b)題4-4圖(c)iC(0)2.5Ai1(0)1.5Ai2(0)1A當(dāng)開封閉

5、合后達(dá)到穩(wěn)固狀態(tài)時(shí)，電容相當(dāng)于斷路，其等效電路如題4-4(c)所示。則uC()0，iC()0，i1()0，i2()0電路的時(shí)間常數(shù)為CRO此中RO為從電容元件兩頭看進(jìn)去的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。由題4-4圖（d）的電路可得RO2/31.2126106s3那么所求的各量為ROtuCuC()uC(0)uC()e題4-4圖(d)3e1.67105tVtiCiC()iC(0)iC()e2.5e1.67105At1.5e1.67105Ai1i1()i1(0)i1()ete1.67105Ai2i2()i2(0)i2()e解二：依據(jù)三因素法求得uC3e1.67105V。在開封閉合后，用恒壓源取代電容，如題4

6、-4圖（e），其電壓為uC。則3e1.6710512i1i1iCi226VuC1.5e1.67105A3（負(fù)號(hào)說明所設(shè)的正方向和實(shí)質(zhì)方向相反）題4-4圖(e)i23e1.67105e1.67105A3iC2.5e1.67105A4-5如題4-5圖所示的RC電路，電容元件無初始儲(chǔ)能。t0時(shí)閉合開關(guān)S，試求t0后的uC和電流iC；求uC增添到3V時(shí)所需的時(shí)間t；當(dāng)開關(guān)S閉合后電路達(dá)到穩(wěn)固狀態(tài)，又將S斷開，試求S斷開后的電容電壓uC和電流iC。解：在t0時(shí)，電容元件無初始儲(chǔ)能，即uC(0)0，則依據(jù)換路定律uC(0)uC(0)03KS2KiC3K2K9V6K3FuC9V6KuC()題4-5圖題4-5

7、圖(a)在開關(guān)S閉合后電路達(dá)到穩(wěn)固狀態(tài)，電容C相當(dāng)于斷3K2K4-5圖（a）所示，則路，等效電路如題uC()6V6KRO時(shí)間常數(shù)題4-5圖(b)RC(3/62)10331061.2102sO此中RO為題4-5圖（b）中等效電阻。由三因素法可得tuCuC()uC(0)uC()e6e83.33tV開封閉合后，把電容元件用恒壓源取代，其電3K壓為uC，如題4-5圖（c）。由節(jié)點(diǎn)電壓法可得9VuAB63e83.3tV則電流iC為iC1.5e83.3tmA注：iC也可由三因素法求得，因?yàn)殡娙輷Q路前無儲(chǔ)能，故換路后即開關(guān)短路，如題4-5圖（d）所示。則3KiC(0)1.5A9V在換路后t時(shí)，電容相當(dāng)于斷開

8、，則iC()0。由三因素法可得tiCiC()iC(0)iC()e1.5e83.3tmASA2KiC6KuCB題4-5圖(c)閉合后電容相當(dāng)于2K6KiC(0)題4-5圖(d)t8.32msRC2.4102sO則uC6e41.67tViC0.75e41.67tmA負(fù)號(hào)說明所設(shè)正方向和實(shí)質(zhì)方向相反。4-6電路如題4-6圖所示，若換路前電路已處于穩(wěn)固狀態(tài)，在t0時(shí)閉合開關(guān)S。試求換路后電容兩頭的電壓uC，并畫出其隨時(shí)間變化的曲線。解：在t0時(shí)，電路已處于穩(wěn)固狀態(tài)，此時(shí)電容相當(dāng)于開路。其等效電路如題4-6圖（a）10K10Kt=0S10FuCuC(0)1mA20K1mA20K10K10V10V題4-6

9、圖題4-6圖（a）所示。則電容兩頭的電壓為uC(0)10V由換路定律得uC(0)uC(0)10V在t時(shí)，開關(guān)S閉合，電容相當(dāng)于斷路，此時(shí)的等效電路如題4-6圖（b）所示。則uC()5V電路的時(shí)間常數(shù)為RC101sO此中RO為題4-6圖（c）所示電路的等效電阻10K10KSuC()S1mA20KRO10V20K10K10K則由三因素法可得uC/Vt10uCuC()uC(0)uC()e515e10tVuC隨時(shí)間變化的曲線如題4-6圖（c）所示。0t4-7試求題4-7圖所示電路的時(shí)間常數(shù)。-5解：關(guān)于題4-7圖所示電路，當(dāng)開關(guān)S閉合后將電感題4-6圖(c)移去后，從這兩頭看進(jìn)去，除掉此中的電源（恒壓

10、源短路，恒流源開路），其等效電路如題4-7圖（a）所示，則無源兩頭網(wǎng)絡(luò)的等效電阻為4S4510t=055105662A5V0.1HOR題4-7圖題4-7圖(a)RO10故電路的時(shí)間常數(shù)為0.01s4-8在題4-8圖所示的電路中，開關(guān)S處于地點(diǎn)“1”時(shí)電路已處于穩(wěn)固狀態(tài)，在t0時(shí)刻，開關(guān)S由地點(diǎn)“1”轉(zhuǎn)到地點(diǎn)“2”。求t0時(shí)的電壓uR及uL，并畫出他們隨時(shí)間變化的波形圖。解：在t0時(shí)，電感元件相當(dāng)于短路，其等效電路如題4-8圖（a）所示。則11St=022040uR2040iL(0)iL(0)0.5A由換路定律可得，iL(0)iL(0)0.5A，在t0時(shí)，電感元件相當(dāng)于恒流源，如題4-8圖（b）

11、所示。則uR(0)20VuL(0)40V電路的時(shí)間常數(shù)為L0.75103sRO由三因素法可得tuRuR()uR(0)uR()e320e1.3310tVtuLuL()uL(0)uL()e340e1.3310tV上式的負(fù)號(hào)說明uL所設(shè)的正方向與實(shí)質(zhì)方向相反。電壓uR和uL隨時(shí)間變化的曲線如題4-8圖（c）所示.u/V2040uR(0)uR0t40uLiL(0)uL(0)圖4-8圖（b）404-9題4-9圖所示的電路在開關(guān)S閉合前電路已處于穩(wěn)態(tài)。試求開關(guān)S閉合后電感中的電流iL及電容兩頭的電壓uC，并畫出它們隨時(shí)間變化的曲線。解：在t0時(shí)，開關(guān)S斷開，電路處于穩(wěn)固狀態(tài)，此時(shí)電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路，其等效電路如題4-9圖（a）所示。則iL(0)4A15uC8V在開關(guān)S閉合后t時(shí)，電容也是相當(dāng)于斷開，電感相當(dāng)于短路，其等效電路如題4-9圖（b）iL151010151010iL(0)SS12V15mH30t=0200uC12V30t0FuC(0)題4-9圖題4-9圖（a）1510