潘雙來電路基礎第二版課后習題答案詳解

第二章習題解答(電阻電路分析) P2-PAGE44第一章答案2A3Ω-+u53Ωe-tA2A3Ω-+u53Ωe-tAu+-(b)(c)+-5V10Ω10Ω(a)i解：(a)i=-0.5A；(b)u=-6V；+-3cos2tV5Ω4+-3cos2tV5Ω4Ω7cos2tV+-5+4Re-6tA15+12eV+-(d)(e)(f)-6tp=?i(d)i=1.75cos2tA；(e)R=3Ω；(f)p=1.8W．1-13圖示電路中的電源對外部是提供功率還是吸收功率？其功率為多少？8A(d)-8A(d)-2V+5A+-2V-1A(c)(b)+10V-4A+3V-4A(a)解：(a)供12W； (b)吸40W；(c)吸2W； (d)2V供26W；5A吸10W（總共向外供16W）。1-15求圖示各電路中電壓源流過的電流和它發(fā)出的功率。+2V-1Ωi(b)i(c)++2V-1Ωi(b)i(c)+2V-1Ai(d)4Ω+2V-4Ωi(a)(b)i=2A,p發(fā)=4W；(c)i=-1A,p發(fā)=-2W；(d)i=1A,p發(fā)=2W.3A3A+U1-4Ω-2U1+(a)I210Ω(b)6I210Ω(b)6I2+5V-(2)求圖(b)電路中受控電流源的電流和它的功率；(3)試問(1)、(2)中的受控源可否用電阻或獨立源來替代，若能，所替代元件的值為多少？并說明如何聯(lián)接。解：(發(fā)出)；(吸收)；(3)圖(a)中的VCVS可用下正上負的24V電壓源替代；圖(b)中的CCCS可用3A↓的電流源或(5/3)Ω的電阻替代。RLi2i1+u0-+USRLi2i1+u0-+US-∞(a)i2i1+u0-+US-∞(b)R1Rf解：(a)i1=0，u0=US，i2=US/RL；(b)i1=i2=US/R1，u0=-RfUS/R1.1-22求圖示各電路中的uab，設端口a、b均為開路。(c)i10Ω(c)i10Ω-3i+ab+5V-10Ω1A+3V-ab(d)5Ω5Ω2Ω4Ω2Ω+6V-+4V-ab(a)1Ω5Ω2Ω+6V-ab(b)+8V-解：(a)Uab=–2+4=2V； (b)Uab=–1+8=7V；(c)i=0.25A，Uab=13i=3.25V； (d)Uab=–3+5=2V.+20V5Ω10Ω2Ω+20V5Ω10Ω2Ω3Ωnm+5V-–5V+5V解：Um=5+10=15V， Un=6–5=1V，Umn=15–1=14V.1-26求圖題1-26所示電路中的電壓u和電流i，并求受控源吸收的功率。64A+u-i2i2(a)解：(a)4=i–2i+6i/2i=64A+u-i2i2(a)PCCCS發(fā)=2iu=48W；PCCCS吸=-48W；+6V--u+2+3u-6i(b)(b)–3u+u+6V--u+2+3u-6i(b)PVCVS吸=3ui=–54W.2S2Ωa2S2Ωa2Ω2Sb(c)ab各電阻阻值均為R(b)10Ω10ab各電阻阻值均為R(b)10Ω10Ω10Ω 10Ωab(a)aaΩΩKbΩΩΩ(h){K打開K閉合R R RR RR R Ra b (g)2.5a2.5a854452b (i')1Ω1Ωa2Ω2Ω1Ω2Ωb2Ω (i)解：(a)Rab=10/4=2.5Ω； (b)R+[R//(R+0.5R)]=1.6R;(c)2+[2//(0.5+0.5)]=8/3Ω； (g)Rab=R/8； (h)(1)Rab=(1+2)//(2+1)=1.5Ω；(2)因為電橋平衡，故Rab=1.5Ω；(i)變換得右圖，故Rab=(20//9)//[(20/10.5)+(20/19)]=1.269Ω；2-4如圖(a)，R=500Ω，其額定電流為1.8A，u=500V，R1=100Ω，求(1)輸出電壓u2；(2)如圖(b)，用內(nèi)阻來800Ω的電壓表去測量輸出電壓，其讀數(shù)為多大？(3)若誤將內(nèi)阻為0.5Ω、量限為2A的電流表當作電壓表去測量輸出電壓，則有何后果？+R1uR+A-+R1uR+A--(c)u2+R1uR+V--(b)+R1uR+u2--(a)uu2(1)；(2)(3)，遠大于2A及1.8A，這會導致電流表及滑線電阻器的損壞。aa2Ω+1V-1A2Ω5Ω2Ω1Ab (d) a6A2Ω2A2Ω b (c) a2Ω1Ω5Ab(b) a3Ω+2Ω10V- b(a)+a8V-4Ωb-a5V+3Ωb++a8V-4Ωb-a5V+3Ωb+a4V-1.2Ωb aA3Ωb53 a2A4Ωb aA1.2Ωb103 或 或 或a4Ωa4Ω-1V+1A5Ω2Ωba+3V -5Ω6Ωba4Ω0.75A5Ω2ΩbaaAΩb301112(d)→ → → →2-10應用等效電源變換的方法求電路中的電流i． 1 1A 4Ω2Ω 2Ω i+ - 10Ω10Ω11V6V- +5Ω5Ω- 2i1.5V5Ω+ +4V-4Ω2Ω 2.5A2Ω i 10Ω10Ω∴i=-0.075A(b)i2Ωi2Ω 2Ω+2V-i 2Ω2Ω 3Ω 4Ω+ + -2V 6V 12V- - + i 2Ω 3Ω1A 2Ω+ 4Ω 6V3A -∴i=-0.5A. 2-11求各電路的入端電阻Ri.解： 1Ωi12i1Ri 2Ω 2Ω(a) ;++u1- 6Ω4Ω +Ri 2Ω 2u1 -+u1-4Ω u1 1.5Ω i 4i1+ i1 + -u 2Ω3Ω-13+u1-1.5Ω+i4Ω +u +u1-1.5Ω+i4Ω +u 0.5u1- -++u1--2u1+ 10Ω 10Ω+u1- 10Ω 10Ω 0.2u1 0.4u1+u1-Ri 10Ω 10Ω 20Ω 10Ω(c)++u1- 4u1 10Ω -+ 20Ω 20Ω ;ii1+ii1+ 6Ω +u3Ω i1- -i1i1 3Ω 13Ω3Ω3i1Ri 3Ω6Ω +3Ω6Ω 4A -2i1(d) .2-12求各電路的入端電阻Ri(提示：設控制量等于1)。4Ωi4Ωi1 +Ri 2Ω 4i1 -4Ω+i1A +u 2Ω 4V- -(a) ;i i 1Ω 1A+- 6Ω2A3Ω1Ω i1Ri 6Ω2i13Ω(b) ;1212Ω+u1-3ΩRi1Ω2Ω+ 4Ω 1.5u1i +1V-+1Ωi +1V-+1Ω2Ω+- 3Ω 1.5V+4V-2Ω4Ω+4V-2Ω4Ω+8ix-+6V-ix10Ωm1m2解：2-17電路如圖示，用回路分析法求電流源的端電壓u。0.50.5Ω1Ω1Ω+10V-1A2Ωl3l1l2+u-2-23用節(jié)點分析法求圖示電路中的u和i。解：4Ω4Ω3i2Ω+u-+12V-(b)i①8A3Ω1Ω1Ω+u-i+10V-2Ω(a)②①(a)(b)2-24用節(jié)點分析法求電路中的ua、ub、uc(圖中S代表西門子)。2S1S4S2S1S4S6S5S9S3S9A+1.2V-1Vcba2-28試求電路中的u1。解：2-32圖示電路為一電壓-電流變換器，試證明：如果R1R4=R2R3，則無∞R2R4R1+uS-∞R2R4R1+uS-R3RLiL+uo-證明：3-1用疊加定理求各電路的電壓u2。44Ω3Ω2i1i1+u2–3A+2V–(a)解：(a)2V電壓源單獨作用時，3A電流源單獨作用時，3-3電路如圖示，當開關(guān)S在位置“1”時，毫安表的讀數(shù)為40mA；當開關(guān)S在位置“2”時，毫安表的讀數(shù)為–60mA。問：開關(guān)S在位置“3”時，毫安表的讀數(shù)為多少？mAR2R11R332+6V--4VmAR2R11R332+6V--4V++US–+–I33-5電路如圖示，當2A電流源未接入時，3A電流源向網(wǎng)絡提供的功率為54W，u2=12V；當3A電流源未接入時，2A電流源向網(wǎng)絡提供的功率為28W，u3=8V；求兩電流源同時接入時，各電流源的功率。2A3A純電阻網(wǎng)絡+u3-+u2-解：可設：u2=K1iS1+K2iS2，u3=K32A3A純電阻網(wǎng)絡+u3-+u2-3-7試用戴維南定理求圖示各電路的電流i.1Ω11Ω1Ω2Ωi1Ω1Ω1A1Ω+2V--2V+(d)30Ω60Ω20Ωi-120V+120V-100V(c)i6Ω4A2Ω3Ωba+24V-4Ω(a)解：3-9用諾頓定理求圖示各電路的電流i.44Ω2Ω3Ω3Ω2i1i+5V-i1(a)350350Ω6000Ω3000Ω50i1i1+u2-+10V-+0.1u2-(c)i解：(a)開路時短路時∴Ri=(-5)/(-2.5)=2Ω；i=-2.5×2/(3+2)=-1A；(c)短路時開路時∴Ri=102.4/(-1.4286)=-71.69Ω；i=102.4/(6000-71.69)=0.0173A.3-14在圖(a)電路中，測得U2=12.5V，若將A、B兩點短路，如圖(b)所示，短路線電流為I=10mA，試求網(wǎng)絡N的戴維南等效電路。B5B5Ω+U2-+20V-2.5ΩAN(a)B5ΩI+20V-2.5ΩAN(b)B+UOC-Ri(c)A解：設網(wǎng)絡N的戴維南等效電路如圖(c)所示。按題意有：1Ω3i+4V-iRx11Ω3i+4V-iRx1Ω1Ω解：3-19對圖示電阻網(wǎng)絡中，電壓源電壓uS及電阻R2、R3之值可調(diào)，改變uS、R2、R3之值，進行兩次測量的數(shù)據(jù)如下：R2R3R8R9R7R11+u3-R6R4R12R18R10R19R20R17RR2R3R8R9R7R11+u3-R6R4R12R18R10R19R20R17R14R15R16R13i1i3+u2-+uS-i2R5當^S=5V，^2=10Ω，^3=10Ω時，^1=2A，^3=2V。求此時的^2。解：由特勒根定理(仿照互易定理的證明)知：3-20線性無源電阻網(wǎng)絡NR如圖(a)，若US=100V時，U2=20V，求當電路改為圖(b)時，I=?10Ω10Ω+U2-5ΩNR(a')10A10Ω5ΩINR(b)5A10Ω+U2-5Ω+US-NR(a)解法一：圖(a)可等效成圖(a')，故由互易定理得：10I=0.5U2→I=0.05×20=1A.解法二：將10Ω、5Ω、NR→NR'→100I+20×(-5)=0×I1+^2×0→I=1A.3-22試用互易定理的第三種形式及對稱性求各電路中的i。60Ω60Ω30Ω40Ω20Ω12Ω+8V-(^)+^-50Ω60Ω30Ω50Ω40Ω20Ω12Ω8AiiS(a) 解：(a)求圖(a)的i可對應為求圖(^)的^，而后者因電橋平衡，50Ω可開路，且60//90=36Ω，4-3計算圖示周期電壓及電流的有效值。i(mA)i(mA)10035810t(b)uUm-T0T2Tt(a)解：4-4已知電流相量。試寫出其極坐標形式和對應的瞬時值表達式。設角頻率為ω。解：4-5已知圖(a)、(b)中電壓表V1的讀數(shù)為30V，V2的讀數(shù)為60V；圖C中電壓表V1、V2和V3的讀數(shù)分別為15V、80V和100V。求三個電路端電壓的有效值U各為多少(各表讀數(shù)表示有效值)？若外施電壓為直流電壓(相當于ω=0)，且等于12V，再求各表讀數(shù)讀數(shù)。CLCL21+-(b)LC32+-(c)R1RL21+-(a)解：(1)4-7圖示電路中，已知激勵電壓u1為正弦電壓，頻率為1000Hz，電容C=0.1F。要求輸出電壓u2的相位滯后u160，問電阻R的值應為多少？R|XCR|XC|60RC+u2-+u1-+u+u-RLiS4-8圖示電路中已知A，V，試確定R和L之值。解：AAVA2A1CR4-10電路如圖所示，已知電流表A1的讀數(shù)為3A，A2為4A。求A表的讀數(shù)。若此時電壓表讀數(shù)為100V，求電路的復阻抗及復導納。解：+-Z3Y1Z2A4-11圖示電路，已知Y1=(0.16+j0.12)S，Z2=15Ω，Z3+-Z3Y1Z2A解：1A01A00jXCjXCjXLRU1=100V4-12圖示電路，已知XC=-10Ω，R=5Ω，XL=5Ω，電表指示數(shù)為有效值。試求A0及V0讀數(shù)。C1=j10ARL10C1=j10ARL102-45AA0=10A0C1=100V4-13圖示電路，試確定方框內(nèi)最簡單的等效串聯(lián)組合的元件值。+u+u=30sin2tV-i=5sin2tA(c)2H2Ω+u=100sin2tV-i=10cos(2t-150o)A(b)0.01F2Ω解：4-21圖示電路中，并聯(lián)負載Z1、Z2的電流分別為I1=10A，I2=20A，其功率因數(shù)分別為λ1=cosφ1=0.8(φ1<0)，λ2=cosφ2=0.5(φ2>0)，端電壓U=100V，ω=1000rad/s。求電流表、功率表的讀數(shù)和電路的功率因數(shù)λ；若電源的額定電流為30A，那么還能并聯(lián)多大的電阻？并聯(lián)該電阻后功率表的讀數(shù)和電路的功率因數(shù)變?yōu)槎嗌伲?+-Z1AW12Z2R解：+S-ZCN+1-+2-R4-23圖示網(wǎng)絡中，已知u1=10cos(1000t+30o+S-ZCN+1-+2-R解：+200o+200oV-4Ω2Ωj4Ω-j4Ωj10AA+Is-解：4-35為使圖示電路ZL獲得最大功率，問ZL=？此時Pmax=？110oA1Ωj20Ω412ΩZL+1-4-38串聯(lián)諧振電路實驗中，電源電壓US=1V保持不變。當調(diào)節(jié)電源頻率達到諧振時，f0=100kHz，回路電流I0=100mA；當電源頻率變到f1=99kHz時，回路電流I1=70.7mA。試求(1)R、L和C之值；(2)回路的品質(zhì)因數(shù)Q。解：4-43在圖示電路中，試問C1和C2為何值才能使電源頻率為100kHz時電流不能通過負載RL，而在頻率為50kHz時，流過RL的電流為最大。RL20RL20ΩC2C1L+uS-10H+u-50Ω0.2H5F50Ω10F0.+u-50Ω0.2H5F50Ω10F0.1HA3A1解：設A3的讀數(shù)為零→右邊CL并聯(lián)諧振，BAC26°120°120°ZAZBZCZABZBCBAC26°120°120°ZAZBZCZABZBCZCA30°解：4-46已知對稱三相電路的線電壓Ul=380V(電源端)，三角形負載Z=4.5+j14Ω，端線阻抗Zl=1.5+j2Ω，求線電流和負載的相電流，并作相量圖。A'B'35.8°120°120°A'B'35.8°120°120°B'C'C'A'A65.8°120°120°ACB4-47圖示三相對稱電路，電源頻率為50Hz，Z=6+j8Ω，在負載端接入三相電容器組后，使功率因數(shù)提高到0.9，試求每相電容器的電容值。CACCACCZZZBCAZZZBC12****4-50圖示對稱三相電路，已知AB=3800AZZZBC12****解：A對稱三相負載BC**A4-52三相對稱感性負載接到三相對稱電源上，在兩線間接一功率表如圖所示。若線電壓UAB=380V，負載功率因數(shù)cosA對稱三相負載BC**A解：ARRRBC**LLLRgRgARRRBC**LLLRgRg**N'及其附加電阻的總電阻。已知R=60Ω，ωL=80Ω。求：負載所吸收的有功功率和無功功率；W1和W2的讀數(shù)。解：(1)5-1求圖示各電路中u1(t)及u2(t)，已知：L1=1H，L2=0.25H，M=0.25H。e2e2tAL2+u1-+u2-ML1**(c)etAsintAL2+u1-+u2-ML1**(a)L2+u1-+u2-ML1**(b)2sintV+-圖題51解5-5把兩個耦合的線圈串聯(lián)起來接到50Hz、220V的正弦電源上，順接時測得電流I=2.7A，吸收的功率為218.7W，反接時的電流為7A。求互感M。解：jMjL1jL2R1R21+·1-+·2-ab**圖題585-8圖題5-8是一個空心自耦變壓器電路。已知：R1=R2=3，L1=L2=4，M=jMjL1jL2R1R21+·1-+·2-ab**圖題58解(1)(2)由互感消去法得：jL1R21+·2-+·S-3·2jL2jM2R15-13圖示電路中，R1=3，L1=4，R2=10，L2=17.3，M=2，·S=2030V。試求1、2及。解：ZL0.28H**800.32ZL0.28H**800.32HM=0.1HiS500F0.05ua+ua-2:1abT為最大，并求此最大功率Pmax。解：5-19一個正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡如圖所示。已知R1=20，L1=80，R2=30，L2=50，M=40，·=120+j20V。試求三個功率表測得的功率值，并根據(jù)所得結(jié)果說明網(wǎng)絡中的能量傳遞過程。++·-WW1W212R1R2jL1jL2jM******注意到PR1=1220=20W，PR2=2