武汉理工大学《电路分析(上)》课后简答题

1、1- 1实际电路器件与理想电路元件之间的联系和差异是什么？答：1联系：理想电路元件是对实际电路器件进行理想化处理、忽略次要性质、只表征 其主要电磁性质的所得出的模型。2差异：理想电路元件是一种模型，不是一个实际存在的东西；一种理想电路元件 可作为多种实际电路器件的模型，如电炉、白炽灯的模型都是“电阻。1- 2 1电流和电压的实际方向是怎样规定的？ 2有了实际方向这个概念，为什么还要引入电流和电压的参考方向的概念？ 3参考方向的意思是什么？ 4对于任何一个具体电路，是否可以任意指定电流和电压的参考方向？答：1电流的实际方向就是正电荷移动的方向；电压的实际方向极性就是电位降低 的方向。2对于一个复

2、杂电路，电流、电压的实际方向事先难以确定，而交流电路中电流、电压的实际方向随时间变化，这两种情况下都无法准确标识电流、电压的实际方向，因此需要引入参考方向的概念。3电流或电压参考方向是人为任意假定的。按电流或电压参考方向列有关 方程，可解出电流或电压结果。假设电流或电压结果数值为正，那么说明电流或电 压的实际方向与参考方向相同；假设电流或电压结果数值为负，那么说明电流或电压的实际方向与参考方向相反。4可以任意指定电流和电压的参考方向。1- 3 1功率的定义是什么？ 2元件在什么情况下是吸收功率的？在什么情况下是发 出功率的？ 3元件实际是吸收功率还是发出功率与电流和电压的参考方向有何关系？答：

3、1功率定义为单位时间内消耗或产生的能量，即P(t)dWdt由此可推得，某二端电路的功率为该二端电路电压、电流的乘积，即P(t) u(t)i(t)2某二端电路的实际是吸收功率还是发出功率，需根据电压、电流的参考方向以及 由p(t) u(t)i(t)所得结果的正负来综合判断，见下表电压、电流 参考方向功率计算值电压与电流的乘积正负实际吸收功率或发出功率关联参考方向正实际吸收功率负实际发出功率关联参考方向正实际发出功率负实际吸收功率3元件实际是吸收功率还是发出功率与电流和电压的参考方向无关。1- 4 电压源与电流源各有什么特点 ？答：理想电压源特点：1理想电压源两端的电压保持定值或一定的时间函数；

4、2理想电压源两端的电压与流过它的电流i 无关；3流经理想电压源的电流由自身电压和外接电路两者共同决定。理想电流源特点：1理想电流源输出的电流保持定值或一定的时间函数；2理想电流源输出的电流与与其两端的电压u 无关；3理想电流源两端的电压由自身输出的电流和外接电路两者共同决定。2如果电路中无独立电源，电路中还会有电流、2无。1- 5 1受控源能否作为电路的鼓励？ 电压响应吗？ 答：1受控源不能作为电路的鼓励。1- 6 应用基尔霍夫电流定律列写某节点电流方程时，与该节点相连的各支路上的元件性质 对方程有何影响？答：无影响。1- 7 应用基尔霍夫电压定律列写某回路电压方程时，构成该回路的各支路上的元

5、件性质对 方程有何影响？答：无影响。注： KCL 、 KVL 与电路元件的性质无关。1- 8 基尔霍夫电流定律是描述电路中与节点相连的各支路电流间相互关系的定律，应用此 定律可写出节点电流方程。对于一个具有 n 个节点的电路，可写出多少个独立的节点 电流方程？答： n 1 个1-9 基尔霍夫电压定律是描述电路中与回路相关的各支路电压间相互关系的定律，应用此 定律可写出回路电压方程。 对于一个具有 n 个节点、 b 条支路的电路， 可写出多少个独 立的回路电压方程？答： b n 1个2- 1 1什么是单口网络？ 2单口网络的外特性表示什么意义？ 2如何求出外特性？ 答：1单口网络即二端网络，其对

6、外只有两个联接端子。 2单口网络的外特性表示该网络端口电压、电流之间的关系。 3假定在端口加一电压，求与之对应的端口电流，即得端口电压与电流关系端口外特 性。假定加端口电流，求与之对应的端口电压，也一样。2- 2 单口网络的外特性与外电路有关吗 ？ 答：无关。2- 3 1等效变换的概念是什么？ 2等效变换的概念是根据什么引出来的？答：1假设两个单口网络的端口伏安特性相同， 那么对外电路而言， 这两个单口网络相互等效。 2等效变换的概念是根据对外电路的作用或影响完全相同相同这一点引出来的。如果两 个单口网络的端口伏安特性相同，那么意味着这两个网络对外电路的作用或影响是完全相同 的，在求外电路的电

7、压、 电流以及功率时，这两个单口网络可相互替换，以到达分析或计算 简化的目的。2- 4两个单口网络 Ni和N2的伏安特性处处重合，这时两个单口网络Ni和N2是否等效?答：是等效的。？2- 5两个单口网络 Ni和N2各接100 Q负载时，流经负载的电流以及负载两端电压均相等， 两个网络 Ni 和 N2 是否等效?答：不一定等效。不等效情况举例，Ni是100V电压源，N2是1A电流源，二者分别接100 Q 电阻时，两种情况下电阻的电压、电流均为100V、1A，是相同的；假设 Ni和N2分别接50Q电阻，这时电阻上的电压、电流就不同了，因此，Ni和N2不等效。2- 6 一个含有受控源及电阻的单口网络

8、，总可以等效化简为一个什么元件?答：电阻2- 7 当无源单口网络内含有受控源时， 必须用外施电源法求输入电阻， 这时电路中受控源的 控制支路应如何考虑?答：?注：不知所指2- 8 利用等效变换计算出外电路的电流、电压后，如何计算被变换的这一局部电路的电流、 电压?答：将外电路等效如何等效?学生要心中有数 ，同时将被变换局部恢复成原样，由此计 算被变换的这一局部电路的电流、电压。3- i i什么是独立节点？ 2如何确定独立节点？答：i对任何节点都能列写 KCL方程，只有独立的 KCL方程才对求解结果有用。假设电路有n个节点，那么与之对应的就可列出n个KCL方程，但其中只有 n i个KCL方程是相

9、互 独立的，与这 n 1 个 KCL 方程对应的节点称为独立节点。2假设电路有 n 个节点，从中任选 n 1都是独立节点。注：孤立地谈某个节点是否是独立节点是没意义的， 独立节点具有相对性和任意性， 学者须 过细领会。3- 2 1什么是独立回路？ 2如何确定独立回路？答：1对任意回路都能列写 KVL 方程，只有独立的 KVL 方程才对求解结果有用。对具体电 路，能列出的独立 KVL 方程数通常远少于电路的回路数，与这些独立 KVL 方程对应的回 路称为独立回路。2假设电路有n个节点和b条支路，那么其独立 KVL方程数目是固定的，为 丨b n 1 个。要确定独立回路，问题较复杂， 须借助网络拓扑

10、的相关知识， 选择单连支回路即为独立 回路。对于平面电路，确定独立回路问题变得比拟简单，网孔即为独立回路。注：与独立节点概念一样， 孤立地谈某个回路是否是独立回路是没意义的， 独立回路也具有 相对性和任意性，学者须过细领会。3- 3 1网孔电流的概念是怎样引出来的？ 2为什么说网孔电流是一组独立、完备的电 流变量？3- 4 1列写网孔电流方程的依据是什么？ 2网孔电流方程的实质又是什么？3- 5 2回路电流的概念是怎样引出来的？3为什么说回路电流是一组独立、完备的电流变量？3- 6 1回路电流方程中各项的物理含义是什么？ 2为什么说自阻总是正的，而互阻可 能为正也可能为负或零？3- 7 节点电

11、压的概念是怎样引出来的？为什么说节点电压是一组独立、完备的电压变量？3- 8 列写节点电压方程的依据是什么？节点电压方程的实质又是什么？3-9 节点电压方程中各项的物理含义是什么？为什么说自导总是正的，而互导总是负的？3-10 如果电路中出现受控电压源、单一电流源支路或单一受控电流源支路，应该如何列写 回路电流方程？答： 1 有受控电压源情形 先将受控电压源视为普通电压源列写回路电流方程， 此时方程中会多出一个变量， 即受控电 压源的控制量， 再增补一个方程， 将受控电压源的控制量用回路电流表示出来。 参见例 3-3。2有单一电流源支路情形设该单一电流源的端电压为 uk ，将其视为电压为 uk

12、 的电压源来列写回路电流方程，这相当 于增补了一个变量 uk ，于是必须增补一个方程，由该单一电流源的电流与回路电流之间的 关系即可得增补方程。 参见例 3-4 处理方法一3有单一受控电流源支路情形 先将单一受控电流源视为普通电流源，按 “有单一电流源支路情形列写回路电流方程，此 时增补了一个变量 uk ，由该单一受控电流源的电流与回路电流之间的关系可得一个增补方 程，但增补方程中又出现新变量， 即受控电流源控制量， 再根据受控电流源控制量与回路电 流之间的关系增补一个方程即可。注：1选独立回路时，可避开单一电流源受控或非受控支路，此时按普通方法列写回路 电流方程即可。 参见例 3-4 处理方

13、法二2选独立回路时，可让单一电流源受控或非受控支路只流过一个回路电流，此时会 简化回路电流方程。 参见例 3-5 3-11 如果电路中出现受控电流源、单一电压源支路或单一受控电压源支路，应该如何列写 节点电压方程？ 答：1有受控电流源情形 先将受控电流源视为普通电流源列写回路电流方程， 此时方程中会多出一个变量， 即受控电 流源的控制量，再增补一个方程， 将受控电流源的控制量用节点电压表示出来。 参见例 3-7。 2有单一电压源支路情形两种方法：方法一：设该单一电压源的电流为ik ，将其视为电流为 ik 的电流源来列写节点电压方程，这相当于增补了一个变量 ik ，于是必须增补一个方程， 由该单

14、一电压源的电压与节点电压之 间的关系即可得增补方程。 参见例 3-8 处理方法 1 方法二： 选单一电压源负端为参考节点， 那么单一电压源正端节点电压即为此电压源电压， 可 省去一个节点方程； 参见例 3-8 处理方法 23有单一受控电压源支路情形 先将单一受控电压源视为普通电压源，按 “有单一电压源支路情形列写节点电压方程 上 面两种方法 ，再根据受控电压源控制量与节点电压之间的关系增补一个方程即可。 参见例 3-94- 1 1对含受控源的线性电阻电路，在应用叠加定理求解时，受控源应进行什么处理？2受控源能否像独立电源一样分别单独作用计算其分响应？答：1对含受控源的线性电阻电路应用叠加原理求

15、解时，需用分电路求分响应，在各分电路 中都要保存受控源。 参见例 4-22否。4- 2 “替代与第二章的“等效变换都能简化电路分析，但它们是两个不同的概念， “替 代与“等效变换的区别是什么？答：“替代 是针对特定外电路而言的， 当某单口网络接特定外电路， 在单口网络端口电压Uk或端口电流ik时，可将此单口网络替代为电压源 Uk或电流源ik，替代后，该特 定外电路中所有电压、电流不变。替代的电压源uk或电流源ik与原单口网络不见得等效，因为外电路改变后，单口网络端口电压或端口电流可能就不是uk或ik 了，此时还用电压源uk或电流源ik去替代就错了。“等效变换是针对任意外电路而言的，两个单口网络

16、相互等效的原那么是具有相同的 外特性端口伏安特性 ，单口网络的外特性端口伏安特性不依赖外电路。两个单口网 络相互等效，意味着对任意外电路，两个单口网络都可相互替代。4- 3 1什么是开路电压？ 2如何求含源单口网络的开路电压？3在求开路电压时要注意些什么？答：1单口网络与外电路相连组成电路整体，将外电路开路，此时单口网络端口上的电压即 为单口网络的开路电压。2将含源单口网络外电路开路，再应用各种电路分析方法等效变换法、支路电流法、 回路电流法、节点电压法、叠加原理等求端口电压即可。3求开路电压时要断开外电路，因此， 单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关系。应用戴维南定理时， 原电路从何处分

17、为单口网络与外电路需要引起重视， 要确保单口网络与 外电路之间不能有受控源的耦合关系。4- 4 1什么是短路电流？ 2如何求含源单口网络的短路电流？3在求短路电流时要注意些什么？答：1单口网络与外电路相连组成电路整体，将外电路短路，此时单口网络端口短路线中的 电流即为单口网络的短路电流。2将含源单口网络外电路短路，再应用各种电路分析方法等效变换法、支路电流法、回路电流法、节点电压法、叠加原理等求端口短路线中的电流即可。3求短路电流时要将外电路短路，因此，单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关 系。应用诺顿定理时，原电路从何处分为单口网络与外电路需要引起重视，要确保单口网络与外电路之间不能有受

18、控源的耦合关系。4- 5 1在应用戴维宁定理或诺顿定理求等效电阻Req时要注意些什么？ 2有哪些方法可以用来求等效电阻 Req ？答：1注：此问不明确，不知具体问什么。丨首先，要选择适宜的方法求等效电阻Req,这样会简化求解过程；其次，要注意等效电阻Req为零和无穷大这两种情形。2三种方法： 方法一：等效变换法，适用于不含受控源的单口网络，用此法时，注意要先将有源单口变为对应的无源单口。方法二：外施电源法，即加压求流法或加流求法，当端口电压U和端口电流i是关联参考方向时，Req U。用此法时，同样要先将有源单口变为对应的无源单口。i方法三：开路短路法，即求开路电压uOC与短路电流iSC的方法要

19、注意开路电压 uOC与短路电流isc的参考方向设定，参见教材。4- 6对含有受控源的线性电阻电路，如何应用戴维宁定理或诺顿定理？应注意些什么问题？注：不好答复，不知具体所指。有关问题在4-3至4-5中都答复了。4- 7含源单口网络假设存在戴维宁或诺顿等效电阻，就一定有诺顿或戴维宁等效电 路吗？未考虑周全，以后再答。4- 8在应用特勒根定理时， 如果电路中某一支路电压、电流取非关联参考方向，应进行什么处理？答：在特勒根定理表示式对应项加负号即可。4-9对于多个独立电源鼓励的线性电阻电路，能否应用互易定理进行求解？ 答：互易定理只适用于单个独立电源鼓励的线性电阻电路。对于多个独立电源鼓励的线性电阻

20、电路，不能直接应用互易定理进行求解。对于多个独立电源鼓励的线性电阻电路， 可先用叠加原理，使每个分电路均只含单个独 立电源鼓励，再在单个独立电源鼓励的分电路中应用互易定理。注：此法绕弯太多，常用教材上都难见例如，建议初学者慎用。 注：要注意第4章各电路定理的适用范围。5- 1在运放的图形符号中， 标注“一号的输入端a为什么可以称为反相输入端？而标注“ + '的输入端b为什么称为同相输入端？答：运放的输出输入电压关系为Uo A(u u )其中，U为“ +端电压，U为“一端电压，U。为输出电压。单独加U时u 0，UoAu，输出电压uo与输入电压U反相，故“一端称为反相输入端。单独加u时u

21、0，uo Au ，输出电压uo与输入电压u同相，故“ +端称 为同相输入端。5- 2 1运放的外特性是如何描述的？2什么物理量可以决定运算放大器工作时是作为线性元件使用，还是作为非线性元件使用？答：1运放的外特性是由运放输出电压uo与输入差动电压ud (u u )之间的关系来描述的，运放的外特性又称转移特性。2输入差动电压的范围可决定运放工作时是作为线性元件使用还是作为非线性元件使用，当ud很小时，运放作为线性元件使用；当ud时，运放作为非线性元件使用。5-3为什么说运算放大器是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的电压放大器?答:u。A(u u )故称电压放大器A105 107故称高增益放大器

22、R1061013故称高输入电阻放大器R。10 100故称低输出电阻的放大器总之，运算放大器是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的电压放大器。5- 4 1“虚短路是怎样引出来的？ 2在含理想运算放大器电路分析中如何运用？答：1因为u。 A(u u )，且u°有限、A ，于是u u，此即意味着“虚短2分析含理想运算放大器的电路时，认为u u即可。5- 5 1“虚断路是怎样引出来的？ 2在含理想运算放大器电路分析中如何运用?答：1因为R,，故可认为i0和i0，此即意味着“虚开2分析含理想运算放大器的电路时，认为i0和i0即可。5- 6为什么说电压跟随器具有隔离作用? 答：因为电压跟随器的输

23、入电流趋于零。2电容、电感在直流稳态时分别怎样处6- 1 1为什么说电容、电感元件是动态元件?理？答：1因为电容的电流与其电压的变化率成正比，即ic(t) C dUCW，故电容是动态元件。dt因为电感的电压与其电流的变化率成正比，即山L讐，故电感是动态元件。2电容在直流稳态时可视为开路；电感在直流稳态时可视为短路。6- 2 1为什么说电容、电感元件是记忆元件？ 2电容的初始电压Uc(t0)、电感的初始电流L(t。)各具有什么意义?答：1 t1对于电容，uc(t)ic(t )dt，t时刻的电压uc(t)与t时刻以及t时刻以前的所C有电流有关，故电容是记忆元件；1 t对于电感，iL(t) uL(t

24、 )dt，t时刻的电流iL(t)与t时刻以及t时刻以前的所有电压有关，故电感是记忆元件；2电容的初始电压 uc (t0)反映了 t0时刻以前电容电流的全部历史情况对现在t0时刻以及未来to时刻以后电容电压所产生的影响。电感的初始电流iL(t。)反映了 to时刻以前电感电压的全部历史情况对现在to时刻以 及未来t0时刻以后电感电流所产生的影响。6- 3当电容或电感元件的电压、电流取非关联参考方向时，元件的电压电流关系怎样变 动？答：在原关系式中加“一号。6- 4为什么说电容或电感元件与外电路之间有能量的往返交换现象，这种现象是由元件什么性质决定的？答：关联参考方向下，电容吸收的瞬时功率为Pc(t) Uc(t)ic(t) CUc(t) duC，PC (t)dt可能为正也可能为负。Pc(t)为正时，表示电容实际从外电路吸收功率，Pc(t)为负时，表示电容实际向外电路发出功率。因此，电容元件与外电路之间有能量的往返交换现象。关联参考方向下，电感吸收的瞬时功率为pL(t)uL(t)iL(t) Li L(t) diL(t