10秋3608+《电路及磁路(2)》习题答案

1、2010秋 3608+电路及磁路（2）期末复习指导2010 年3第一部分课程考核说明1、考核目的通过本次考试，了解学生对本课程基本内容和重、难点的掌握程度，以及运用本课程的基本知识、基本理论和基本方法来分析和解决电路及磁路问题的能力，同时还考察对电路基础的特点和方法的掌握，理解与运用相结合。2、考核方式本课程期末考试为开卷笔试，考试时间为90分钟。3、适用范围、教材此复习指导适用于重庆电大成人专科应用电子、发电厂及自动控制专业的必修课程电路及磁路（ 程考试依据的教材采用李翰笙主编，中央电大出版社出版的电路及磁路（1993年7月第1版）4 .命题依据本课程的命题依据是电路及磁路 （2）课程的教材

2、、实施意见。5.考试要求考试主要是考核学生对电路及磁路的基本理论和基本方法的理解和应用能力。在能力层次上从了解、掌握、重点掌握 个角度来要求。主要考核学生对电路及磁路的基本理论、基本知识的理解和运用所学理论知识解决实际问题的能力。2 ）。本课6 .试题类型及结构考题类型及分数比重大致为：填空题 （52%）、计算题（48%。 第二部分期末复习指导第十章正弦交流电路的频率响应及谐振一、重点掌握1、网络函数、策动点函数及转移函数的准确含义和定义公式等。 电路的转移电压比网络函数，画出幅频和相频特性曲线，半功率点、滞后网络等概念。2、RC电路的频率响应：能正确写出RC低通、3、RLC串联电路的频率响应

3、，转移电压比网络函高通数、中心频率，上、下截止频率、通频带、品质因数等概念。4、RLC串联谐振电路二、一般掌握1、,谐振的定义、条件、和间的相互关系，及各有关电流与电压间的相互关系。RLC带通、低通及高通电路的幅频及相频特性的曲线形状。2、RLC串联电路的选频作用。第十一章非正弦交流电路一、重点掌握1、一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整倍数的正弦函数来逼近这一重要概念。基波、高次谐波等重要概念。2、3608+电路及磁路（2）第1页共7页panyr 2008-12-314、根据正弦周期性电量（电压或电流）的波形的对称关系对所含谐波分量的影响。3、对非正弦周期性电量的计算其平均值、有效值。谐波

4、迭加形式，计算出其非正弦交流电量的对应的平均功率。二、一般掌握非正弦周期性函数选择不同的座标原点对所含谐波分量的影响。第十二章电路中的过渡过程2、在 t = 0一、重点掌握1、电路中稳定状态、暂态过程、换路等概念。稳定状态下能求出UC（0-）和i L（0 -）3、应用换路定律）值。4、三要素法:U(0 + ) = U(O-)和 i L(0 +) = i L(0-)求出待求的电量 f(0t（t）= f （0+）- f（N）e% + f （阁5、以下公式表达的tf(t) =f(04e T +f(驾1 Ypt二、一般掌握1、RLC二阶电路固有频率S,2的计算公式。含义：f (t) = f (0+)

5、- f ( N)eT +f(oc)2、RLC二阶电路中表征固有频率中的几个物理x，cQd的含义。3、RLC二阶电路中的三种固有响应的条件、形式及响应性质。明确响应中振荡与非振荡的区别。第十三章拉氏变换在电路分析中的应用一、重点掌握1、F（s）= f （t）stdt公式的含义。12、重要变换：浹）1，名（t）sscosccst K+ KS2 址,2 、- s2 也,2 ii，s 松 j S 妆 j3、S域分析方法：包括R、L、C元件的伏安关系的S域形式，KVL、KCL的S域形式，复频域阻抗Z（ S）和复频导纳丫（ S）,动态Zlkecos®电路S域模型的建立。4、电路的S域的分析计算，

6、即由给定U（O-）和Il（O-）条件的动态一阶或二阶电路得到电路的S域模型，在对响应的S域形式的部分分式进行分解，并进行拉氏反变换以求出待求电量的时域响应表达式。第三部分综合练习题3608+电路及磁路(2)第4页共7页panyr 2008-12-31.填空题网络函数是指在正弦稳态条件下，输出与输入相量之比.2.一阶RC电路的频率响应特性表明，具有低通电路 和高通电路 两种作用，在工程技术上有重要意义。3.RLC串联电路中，已知电阻R = 10欧，L = 0.2mH , C = 5nF,则其中心频率 a0=_1M rad/s通频带BW = 50k rad/s 、品质因数 Q= 20。4.当RLC

7、串联电路发生谐振时，电阻上的电压的相位与电源电压的相位相同。5.6.从博里叶级数分析角度看，一个非正弦周期被通常可以由一系列频率成整数倍的正弦波来逼近7.某二端网络端钮上的电压、电流分别为u( t ) =7+ 8.43cos ( 30 t + 30十 4.88cos (60 t 47°) V,若电阻R= 200上流过电流为i(t)=4+5sinE_3cos2陨,则其有效值1= 5.7A,电阻吸收的平均功率P= 660W.I(t)=9 十5.54COS (60 t + 55°) A,谐波分量 基波 不产生平均功率.8.在RLC串联电路的过渡过程分析中，已知响应形式为欠阻尼放电

8、过程,则有，且其固有频率为LC9.对负实部的 共轭 复数，其电容上电压表达式为 u c (t )= e-qt(Ki cos3 dt +K 2sin一阶电路在过渡过程的三要素法公式为f(t)=f( g) + f (0 +)te"；，其稳态响应表达式ft零输入响应表达式f (0 +) e；;在公式中，T称为 时间常数。10. u (t) = 3cos3t + 12V的拉氏变换象函数为U(s)=215s +1083丄c。s +9s11当响应与激励相量属于同一端口时，称这时的网络函数为策动点函数。14当RLC串联电路发生 谐振 时，电路中的电流值最大，且电阻上的电压与电源电压同相位.15.若

9、电阻R= 200上流过电流为i(t)=4+5sint3cos2)t,则其有效值i =5.7A 。16.具有纵轴对称的周期函数 ，称为他函数，其谐波分量中不含有正弦项分量。17. 某个二端网络端钮的电压、电流分别为u(t) = 16十12.4cos(3t十15)十7.4cos(6t-7°)Vi(t) = 2 1.35cos(3t-32 ° )A,则该网络吸收的平均功率18. 在RLC串联电路过渡过程分析中，已知R = 5.10丄=520mH , C = 33mF，则固有频率 S1= -4.9+j5.9 ,P= 26.3W。S2 = -4.9-i5.9，固有响应 uc(t)的表

10、达式为Uc(t) = e-qt (K1 cos 3 dt +K 2Sin 3 dt).20.在电路的S域模型中，电流、电压用拉氏变换的 象 函数表示，每个元件用它的 S域电路 模型表示21.在同一端口 丄之比，称为_策动点_导纳。U24.当RLC串联电路发生谐振时，电源电压U,全部落在电阻元件上。25.若电阻 13.5k Q 上流过电流为 i(t) = 30 十 15.4sin(20t 十 45) 12.3sin(40t-15 则电流的有效值 1= 33.1 A.。26.具有纵轴对称的周期函数 ，称为偶函数，其谐波分量中不含有正弦项分量。28在RLC串联电路过渡过程分析中，已知响应的形式为临界

11、阻尼非振荡放电过程，则有条件R=氓成立,固有频率S1,2=一令，其电容电压表达式为uc(t) = KQ以+K2 t e©。29.写出一阶电路过渡过程三要素法中零状态和零输入响应的表达式:ttf(t) = f 8)(1-ep 和 f(t)= f(0+)e%；在公式中，T的单位是 时间常数 。30. u(t) = 12sin70t十15V的拉氏变换的象函数为U(S)=215s + 840 s+126003。s +4900s34.若在电阻 R=120Q 上流过的电流为 i (t) = 70 + 16. 8 sin (10t + 70°) -8 . 33sin 电流的有效值为1=

12、71.25mA, R吸收的平均功率 P= 609mW。(20t 3 5 ° ) mA,贝y35.当RLC串联电路发生谐振时，电容上的电压有效值与电感上电压的有效值最大。36.一非正弦周期波通常可以由一系列频率成整数倍的正弦波来逼近.37.某个二端网络端钮的电压、电流分别为u(t)=20+13.5cos(30t-30)+7.36cos(60t+47)V,I(t)=13.2+5.11cos(30t75)mA,则其吸收的平均功率为 P= 255mW,且谐波分量 二次谐波 不产生平均功率。38.在RLC串联电路的过渡过程分析中，已知R= 75 Q、L= 40mHC=680卩H,则电路固有频率

13、 $=-19.8 、&= -1855.2固有响应表达式 uc(t)= K 1e-小+幺-"以。t39.在三要素法公式中f(t)=f( S)+ f(0 +)-f( m)eT 前一项称为 稳 态响应，后一项称为 暂 态响应,T称为电路的时间常数。40.网络的 转移 函数定义为在不同的端口上的响应与激励相量相比.41.当RLC串联电路发生谐振时，该回路中流过的回路电流达到最大值.42.当非正弦周期性函数用傅里叶级数表示时，基波的频率与非正弦周期性函数的频率是相同的：直流分量是非正弦周期性函数在一个周期内的平均值。某个二端网络端钮的电压、电流分别u(t) =17+13.4cos(15

14、t+303+9.7cos(3a+60jVi(t)=3.5+ 3.1cos(30t12 3mA，则其吸收的平均功率为P= _64.15mW。43.3608+电路及磁路(2)第6页共7页panyr 2008-12-3144.在RLC串联电路过渡过程分析中，已知R=5.1 Q 丄=520mH,C=33mF,则固有频率 Si=-24+j 5.8 , S2= -24-j 5.8二、计算题1、在右图中，电阻元件单位为欧姆，开关K在t=0时刻闭合，且 Uc(O-) = 7V.求：(1)电路的时间常数T (2)求电压u(t)求u(t)的零输入响应u7t).100 较 51 解：(1) T =RC =(30 +

15、)x0.05 =3.2s100+51 UC(0 +)=Uc(0-)=7V,由叠加定理：u(0+)' =30/ 51/(30 / 51+100)X 15=2.56V u(0+)' = 30/(30+100 / 51) u(0+)= u(0+)'+u(0+)' =- 0.9VX (-7)=-3.29V又：u( m) = 0 由三要素法得-0.31tu(t)= - 0.9e零输入响应,-0.31tu t(= - 0.9et >0t >02、已知电压u(t)的象函数U(S)=解：(1)U(SSK12S+5S2 +3S+2K2_+S +1S +2求原函数u(t

16、).(3) U(S) K1 =(S+1)U(S)|sj2S+5=S+2=3sy查表K2 =(S +2)U(S)s_2S+5"S+1=13、某个二端网络端钮的电压、求:(1)电流及电压的有效值。 解：(1)1DD1弄S+1 S+2t2tu(t) =3e e t>0i(t) =50cos®t -45") +10sin(3ct -60") +20cosdtA u(t) =100+100cos 啦 +30cos3otV(2)平均功率P电流分别为I 222I I竺+2 +匹=54.7A >2 2 2I22-U =J1002 十10+込=124V V22

17、V sin(3馭 _60 $ =cos(3o；it -150 j4、在下图求:电流 uc(t),ic(t)和 i(t)RC电路中，开关解：(1)求初始值uc(0 +)=uc(0-)=20V由网孔法：&(0+)-4i c(0 +)=204i(0联解:+)-6i c(0 +)=20i c(0 +)=-2.5mAi(0+)=1.25mA“a30 i (t) =50cos(o；it -45 ) +10cos(3o；it _150 )20cost100X50GP =X cos45 =1768W23010QP3 =_ Xcos150 =130W2P =P1 +P2 =1767+75 =1638W=

18、1.6kWK在t= 0时闭合，开关闭合前电路处于稳态。稳态值uc( m )=10Vi c( m )=0i( m)=20/8k=2.5mA4X4£T=(2+)X2 冥10£=8ms4十4由三要素法 匕(t)=10(1+e -125t).八 -L-125tI c(t)=-2.5 et >0t >0O'弧0()20Vt=oic住)2k Qi(t)=2.5-1.25 e-125t*t >03608+电路及磁路(2)第12页共7页panyr 2008-12-31u(t)5、已知电压u(t)的象函数为s2U (S) = V，求原函数(S +1)32解：令U(S

19、)=缶_ K113(s+1)3丄K12 2(s +1)2+ K 13S +1K11=(s +1)3u(S)=1Ki2冷(s+1)3U(S)知2ds= 2ssj =-2二 u (s)=十2(s+1)(s+1)+丄s+1K 13+1)3U(S)2! ds二丄s2s2 ds=1故 u(t)I 2t= (-t2 -2t +1)e丄t>06、如图示 RLC带通电路，其中 R = 100 , L=0.1H,C=0.1 u(1 )电路的中心频率 C0及上、下半功率点角频率(2)通频带BWF 求解:(1)中心频率 0 -1=104rad /sJ0.1x0.1x10 山=10+ 1( 10 )2 +1M

20、=10050.125rad / s2x0.1斗 2X0.10.1X0.1X10上：© 210I 10=+J()2 +:=9950.125rad /s2咒0.1'2X0.10.1X0.1X10 血(2)通频带BW=10050.125-9950.125=100rad/s，开关K在t = o时闭合，求:(1)电路的时间常数T (2)求电流i(t)7如图示电路(3)求i(t)的零状态响应400 门kCZI»+%56 uF+()20Vi<t)1400 aTT解：(1) X =(400 / 400+200) X 56 X 10-6=22.4mA用节点法求U(0+):1丄1

21、丄120丄20( + +)U (0屮= +400200400400200U(0 扌=15v i(t)=俨)+(0+)i(M)eri(0 4 =15/400 =37.5mA iD =20/(400 +400) =25mA=25 +12.5e'44"mA t >0 i 't) =i (处)(1-eT) =25(1 _ed.6*)mAt >0&已知电流i(t)的象函数为i(s)=返巴2S +1，求i(t)的表达式。解：I(s)=g=22血岀=2十丄2s +12s +12s 十1=2+亠s+0.5Ki)鴛=3s=0.5查表：i(t) =2§(t) +3eq5tU09. 施加于己于15欧电阻上的电压为(1)求电压的有效值。解:U屮。2P匝15u(t) =1 0 阱2 24c 0 sXt -4 5) + 4.1 t o 御-6 7)V(2)该电阻消耗的平均功率。2222 44 11=101.372 2= 684W10. 如图示电路中，已知 Uc(0=5V。求(1)(2)(3)(4)ig ；i(oc)；电路的时间常数 X；i(t)(5) i(t