电工与电子技术课后答案4

1、习题44-1在题4-1图所示的电路中，电容元件原未储能。求开关S闭合后瞬间各元件上的电压、电流的初始值；求开关 S闭合后电路达到稳定状态各元件上的电压、电流的值。解：由于开关闭合前，电容元件未储能，故由换路定律可知，"c （0+） = "c （0）=Q开关闭合后，电容元件相当短路，其等效电路如题4-1图（a）所示，则在f = 0+时各电压、电流Ie+2V13Q6QC4一1闾/(0 +)一4何)J13)TE + .KiR26Q扣0 )2V3Qt陽(0 )題4-1图伽一TRzho1.2VRi3Q16Q”2)wc（）题4-1图z'(0+) = 6A，i(0+) = 4AZ

2、 2(0+) = 2AM1(O+) = W2(0+) = 12V开关s闭合后电路达到稳定状态时，电容元件相当于断路，其等效电路如题4-1图（b）所示。则当s闭合后t = s 时各电压、电流为Z（ G0 = "（ 8）= 4 Ai 2（ oo） = 0"i （ oo） = 12V侃 2（ 8）= 0*：60Q斗00LJ厂h120Q10V20n氓%一 1t=04-2求题4-2图所示电路中标明的各电流、电压的初始值及稳态值60Qj*40Q Lt =0-10V20Qc4产皿 %2(K1严(0 )1题4-2图MC(0 ) = 4V如)=*A由换路定律可知："c(0*)= &

3、quot;c(°)= 4V, iL(O+)=i l(0 ) = AUAB4V则(0+) = 0ML(0+) = -2V求稳态值；uc(co) = 5 V i c (co) = 0M(0O = 0/、1 AL(8) =A L 124-3在题4-3图所示电路中，已知&=10Q,艮=20Q , & = 10Q，C = 0.25/F开关S在匕时刻接通，而在上时刻又断开。试分别求两次换路后的时间常数q和今。解：当开关 S在4时刻接通时，其时间常数为30VC 二RIh-SSiJRS二呼V %hRa題4-3阁題43图（）故=0.25x10 6x4 = 1x10-6$当开关S在上时刻

4、由接通到断开后，其时间常数为r 2 = C ?甩其中A”为由题4-3图（b）所求的等效电源的内阻R 2 = R、= 10Q1Y即應 4一3 图(t) *甩=4Qr 2 = 0.25 x IO -6 xlO = 2.5 x IO -6 54-4如题4-4图所示电路，开关S闭合前电路已处于稳态。在f=0时，将开关闭合。试求f 20 时电压"c和电流，C 4及矽。解：解一：三要素法在开关闭合前，电路已处于稳态，电容相当于断路，等效电 路如题4-4图（a）所示。IQ 2Qin4 | 一*T* kJ *! F*5t = 0亀5/S3D6Vuc «).3Q题4-4图题4-4图"

5、;c (°)= 3V在开关闭合后，由换路定律得"c (0+) = "c ( 0 )=3V。在t = 0 +时，电容相当于恒压源，等效电路如题4-4 (b)所示。则IQ 2QIQ 42£i+(0A pc(O+) ji2(o+)6V;?c(O+)Q306V3QT题4-4图(b)驱4-4闾任) ，c(0*) = 2.5A z(0+) = _1.5AZ2(0+) = 1A4-4 ( c)所示。当开关闭合后达到稳定状态时，电容相当于断路，其等效电路如题则 C(8)=0, Z ' c(8)=0, Z(00)= 0 , "(8) = 0电路的时间常数

6、为其中R。为从电容元件两端看进去的无源二端网络的等效电阻。由题R)=2 3 = 1.2QT = 6x1065那么所求的各量为Uc = u c (oo) + e=2e-1.67H05ryu c (0 +) -MC (oo)IQ1 12寺。3Q论丨T'rr4-4图(d)的电路可得题4-4图(d)i c -z c(oo) + zt+c(0 )-z c(oo)e =-2.5e-167xlo5Z ="(oo) + 旗(0+) 3 (oo) e- =-1.5eA'67x105 At矽=,2(8)+ Z ' 2(0*) A解二：根据三要素法求得 电压为"c。则Uc

7、 =3e- lf,7xl(,5 Vo在开关闭合后，用恒压源代替电容，如题4-4 图(e),其3eT.67xl 5'1 = 一1IQ 2Q=_L5e-1.67x|O5A(负号说明所设的正方向和实际方向相反 4-5如题4-5图所示的RC电路，电容元件无初始储题4-4图3e-1'67xl。5-=e-1.67xlO5A-1.67xl05lc 25能。f = 0时闭合开关S ,就，2 0后 的"c和电流z'c ； 求"c增加到3V时所需的时间f : 当开关S闭合后电路达到稳定状态，又将S断开，试求 S断开后的电容电压“c 和电流z'c。解：在f = 0

8、 一时，电容元件无初始储能 ，) = 03KQ2KQ* i +丨r9V6KQ甌-痢在开关S闭合后电路达到稳定状态，电容路，等效电路如题 4-5图(a)所示，贝9即M(0-) = 0,则根据换路定律3KQ2KG9V6KQuc(co)C相当于断軽礙(a)3Kii2KQ-_L_一 -1r 1 r6K£2题4-吕閨ho；时间常数了Uc (co) = 6 Vr = 7? oC = (3/6 + 2)x103x3xI0 _6 =1.2x10%其中R。为题4-5图（b）中等效电阻。由三要素法可得tUc = Mc(co) + M：(0 ) -M c(co)e-8333r .=6-6e V开关闭合后，

9、把电容元件用恒压源代替，其电uab =6 _ 3/330则电流Zc为i c = 1.5e -83 3t mA注：z'c也可由三要素法求得，由于电容换路前无 储能，故换路后即开关 S闭合后电容相当于短路 题4-5图（d）所示。则Zc（ 0*） =1.5A在换路后t = s时，电容相当于断开，则Zc（OO）=0o由三要素法可得ti c = i c （oo） + z c（0 * ）-i c （oo） e-83 3t 八=1.5e- mA3KQS A 2KQ|咋9¥6KQ妝如3KQs 2KQ+T9VT题4-5图压为叱，如题 4-5图（c）o由节点电压法可得t = 8.32ms2r&#

10、39; = R' oC = 2 Axl0 sUc = 6eT.67'VL67ti c =-0.75eA mA负号说明所设正方向和实际方向相反。4-6电路如题4-6图所示，若换路前电路已处于稳定状态，在£ 容两端的电压“ c,并画岀其随时间变化的曲线。0时闭合开关S。试求换路后电解：在f =(T时，电路已处于稳定状态，此时电容相当于开路。其等效电路如题4-6图(a)10KCioKnt=0AASii1W叱TA41-.20KQ+IniA20KQ10KQlire所示。则电容两端的电压为MC (0 ) = 10V由换路定律得"c ( 0+)= "c ( 0)

11、= 10V在t = S时，开关S闭合，电容相当于断路，此时的等效电路如题4-6图(b)所示。则 c (co) = -5 V电路的时间常数为T = R0C = 1Q1S其中我0为题4-6图（c）所示电路的等效电阻20KQlOKIi题4-6图tb>4S10KC1 120 KQ|剛|翻I0KQ也4注图（c严 foe） +10V则由三要素法可得Z k10Uc = M（co）c （ co）+e TMC（0+） - M=-5 + 15eA10tVc随时间变化的曲线如题4-6图（c）所示。4-7试求题4-7图所示电路的时间常数r o0 、"5 r- 4-6（）移去后，从这两端看进去，除去其中

12、的电源（恒压源短路，恒流源开路），其等效电路如题4-74Q一蓉4n«t*r,'L15Ql（Mt 05Q5Q10Q5QA6Q“ .J6Q2A15V0. LH j1i1L樹图（a）所示，则无源两端网络的等效电阻为题4-7题4-7图Ro = 10Q故电路的时间常数为T = O.OIs4-8在题4-8图所示的电路中，开关S处于位置“ 1”时电路已处于稳定状态，在1 = 0时刻,开关S由位置“1"转到位置“ 2"。求£ 20时的电压欧及改，并画岀他们随时间变化的波形图解：在f = 0时，电感元件相当于短路，其等效电路如题20Q4-8图(a)所示。则I S&

13、gt;1090140Q20Q4CQ1140Q40Q厂L5A400tjOmJr1图4-8图(a)图4-8图"(0- ) = 0.5 A由换路定律可得,iL(0+) = i l(0) = 0.5A,在 f = 0+时,电感元件相当于恒流源，如题4-8图(b)所示。则+M/0 ) = 20V以 0+) = 40V电路的时间常数为丁 =上=0.75x10-3$R。由三要素法可得MR ="R ( 8) + R ()"R (°°) e=20e"昭 vU- = Ml (oo) + M (0 +) - M(00) e=-40e _1-33x1

14、76; 3fV上式的负号说明改所设的正方向与实际方向相反。电压欧和改随时间变化的曲线如题4-8图（c）Zl(O+) Q 叱(0+)图4-8图(b)题4-8图（c）4-9题4-9图所示的电路在开关S闭合前电路已处于稳态。试求开关S闭合后电感中的电流 匕及 电容两端的电压“ c,并画岀它们随时间变化的曲线。解：在t = 0时，开关S断开，电路处于稳定状态，此时电容相当于开路，电感相当于短路，其 等效电路如题4-9图（a所示。则15Q10Q10Q15Q10Q10Qlomll:3004I-(JSh200/F14二叱T卜 很(T)12Vr a30Qf-!Lsrdo12VT«c(0 )15。lOfJ10Q300 £f = oOIfI2VJc