第2章-电路的瞬态分析习题及答案ppt课件

1、第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.2.1在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，试确定处于稳态，试确定 S 闭合闭合后电压后电压 uC 和电流和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。 2.2.2在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，试确定处于稳态，试确定 S 闭合闭合后电压后电压 uL 和电流和电流 iL、i1、i2 的初始值和稳态值。的初始值和稳态值。 6 SU1i1R2R2iS 4V 12 LuLLiSI1i1R2RCi2iS Cu 4 A5 . 1 2C下一

2、页下一页 练练 习习 题题前往主页前往主页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.2.3在图所示电路在图所示电路中，开关中，开关 S 闭合前电路已闭合前电路已处于稳态，处于稳态，C 中无储能，中无储能，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC、 uL 和电流和电流 i1 、 iC 、iL 的的初始值和稳态值。初始值和稳态值。2.3.1在图所示电路在图所示电路原已稳定，在原已稳定，在 t = 0 时，时，将开关将开关 S 闭合，试求闭合，试求 S 闭闭合后的合后的 uC 和和 iC。SI1i1RCiS Cu 2V 10 SU 32RLi LuL A5C2R 6SI1R2R

3、CiCiS Cu 3 A5 8CF 10 返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.2在图所示电在图所示电路原已处于稳态，在路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开关时，将开关 S 闭合，试闭合，试求呼应求呼应 uC 和和 iC，并阐，并阐明是什么呼应？明是什么呼应？2.3.3图所示电路原已图所示电路原已稳定，求开关稳定，求开关 S 闭合后的呼闭合后的呼应应 uC 和和 i1、 i2 ，并画出，并画出其变化曲线。其变化曲线。SI1R2RCiS Cuk 3mA 15k 6CF 5 2Rk 61R3RCiCiS Cuk 4k 6 . 1CF

4、5 . 2 1i SUV 20返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.4图所示电路中图所示电路中电容原先未充电。在电容原先未充电。在 t = 0 时将开关时将开关 S1 闭合，闭合， t = 0.1 s 时将开关时将开关 S2 闭合，闭合，试求试求 S2闭合后的呼应闭合后的呼应 uR1，并阐明是什么呼应。并阐明是什么呼应。2.4.1图所示电路原图所示电路原已稳定。在已稳定。在 t = 0 时将开关时将开关 S 从从 a 端换接到端换接到 b 端。试端。试求换路后的呼应求换路后的呼应 iL 和和 uL。1R2R1Sk 60k 120CF

5、5 . 2 2S 1Ru0 ts 1 . 0 t SUV 302R 61R3RLiS 2 4 SUV 24 LuLabH 1返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.4.2图所示电路原图所示电路原已处于稳态。试求已处于稳态。试求 S 闭合闭合后的后的 i2 、iL 和和 uL，并画，并画出其变化曲线。出其变化曲线。2.4.3图所示电路图所示电路原已处于稳态。在原已处于稳态。在 t = 0 时将开关时将开关 S 从从 a 端改合端改合到到 b 端。试求换路后的端。试求换路后的 iL 和和 uL，并阐明是什么，并阐明是什么呼应。呼应。SI1R2R

6、2iS 5 . 1 A24 7 LuLH 4 . 0 33R1iLi1R2RS 3 3 LuL 63RLiH 1 1SUV6 2SUV6ab返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.5.1图所示电路原已图所示电路原已处于稳态。试用三要素法求处于稳态。试用三要素法求开关开关 S 闭合后的闭合后的 uL 和和 uR。2.5.2图所示电路图所示电路原已处于稳态。试用三原已处于稳态。试用三要素法求要素法求 S 闭合后的闭合后的 uC。S1R Cuk 2V40k 62RC SUF 50 3Rk 12 RuS1R CuV 18k 62RC SUF 10

7、3Rk 3k 3k 64R返返 回回下一页下一页上一页上一页第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.5.3图所示电路原已图所示电路原已处于稳态，在处于稳态，在 t = 0 时，将开时，将开关关 S 断开，试用三要素法求断开，试用三要素法求换路后的换路后的 uC 和和 iC。2.5.4图所示电路原图所示电路原已处于稳态。试用三要素已处于稳态。试用三要素法求开关法求开关 S 断开后的断开后的 iL 和和 uL。1RCiS Cu 8V 18 122RSIC SUF 50 A5 . 0 LuL1RS 6V 12 62RSI SU A4mH 24Li返返 回回上一页上一页第第 2 章

8、章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】 (1) 求初始值求初始值 由于由于 S 闭合前，电路已稳定，闭合前，电路已稳定，C 相当于开路，相当于开路，i1 = IS = 1.5 A。因此，根据换路定律，由换路前。因此，根据换路定律，由换路前( S 断开时断开时)的电路，的电路，首先求得首先求得然后，根据，由换路后然后，根据，由换路后 (S 闭合时闭合时) 的电路求得的电路求得V6V)5 . 14()0(S1 IRuC A3A) 35 . 15 . 1 () 0 () 0 () 0 (A3A26) 0 () 0 (A5 . 1A46) 0 () 0 (21S2211 iiIi

9、Rui RuiCCC 返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页下一题下一题2.2.1在图所示电路中，开关在图所示电路中，开关 S 闭合前电路已处于稳态，闭合前电路已处于稳态，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC 和电流和电流 iC、i1、i2 的初始值和稳态的初始值和稳态值。值。SI1i1R2RCi2iS Cu 4 A5 . 1 2C 练练 习习 题题 解解 答答第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 (2) 求稳态值求稳态值由于电路稳定后，由于电路稳定后，C 相当于开路。因此，首先求得相当于开路。因此，首先求得 然后，进一步求得然后，进一步求得A0)( iC V2

10、V) 5 . 04 ()()(A1A) 05 . 05 . 1 ()()()(A5 . 0A) 5 . 1242()(111S2S2121 iRu iiIi IRRRiCC 返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页下一题下一题【解】【解】 (1)求初始值求初始值由于由于 S 闭合前，电路已稳定，闭合前，电路已稳定，L 相当于短路，相当于短路，R2 两端的电压等于两端的电压等于 US， R2 中的电流即中的电流即 iL。因此，根据换路定律，由换路前因此，根据换路定律，由换路前( S 断

11、开时断开时)的电路，首先求得的电路，首先求得A3A412)0(1S RUuL 然后，根据，由换路后然后，根据，由换路后 (S 闭合时闭合时) 的电路求得的电路求得A2 . 1A3644)0()0(A8 . 1A3646)0()0(21122121 iRRRi iRRRiLL 上一题上一题2.2.2在图所示电路中，在图所示电路中，开关开关 S 闭合前电路已处于稳态，闭合前电路已处于稳态，试确定试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uL 和电和电流流 iL、i1、i2 的初始值和稳态的初始值和稳态值。值。 6 SU1i1R2R2iS 4V 12 LuLLi第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态

12、分分 析析 (2) 求稳态值求稳态值由于电路稳定后，由于电路稳定后，L 相当于短路，因此首先求得相当于短路，因此首先求得然后，进一步求得然后，进一步求得0)( LuA5A) 23()()()(A2A6012)()(A3A4012)()(212S21S1 iii RuUi RuUiLLL 返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题V8 . 4V) 8 . 1412() 0() 0(A2 . 1A) 8 . 13() 0() 0() 0(11S12 iRUu iiiLL 或者或者第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析V12) 0 () 0 (A6) 0 (

13、) 0 () 0 (A5) 0 (A4)0 () 0 (V0)0 () 0 (2S11S1S21121S LLLCLLCCiRuIiiiRUiIRRRRRUiiuu稳态值：稳态值：V12)()(A1)()(A4)(V0)(A0)(2S1S21121S LCLLLCiRuIiiIRRRRRUiui返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题【解】初始值：【解】初始值：2.2.3在图所示电路中，在图所示电路中，开关开关 S 闭合前电路已处于稳闭合前电路已处于稳态，态，C 中无储能，试确定中无储能，试确定 S 闭合后电压闭合后电压 uC、 uL和电流和电流 i1 、 iC 、iL 的初始值

14、和稳的初始值和稳态值。态值。SI1i1RCiS Cu 2V 10 SU 32RLi LuLC A5第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.1在图所示电路原已稳定，在在图所示电路原已稳定，在 t = 0 时，将开关时，将开关 S 闭闭合，试求合，试求 S 闭合后的闭合后的 uC 和和 iC。2R6SI1R2RCiCiS Cu3A58CF10 下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析Ae3eddVe30e44100100 RUtuCi UuttCCttC s10s10101046 RC 【解】

15、【解】 此标题是练习利用电阻的串并联来简化电路，求此标题是练习利用电阻的串并联来简化电路，求出呼应。出呼应。根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前根据换路定律和电路稳定时电容相当于开路，由换路前的电路求得的电路求得换路后电容经换路后电容经 R3 及及 R1 与与 R2 的并联电阻放电，呼应为零输的并联电阻放电，呼应为零输入呼应。电路可简化为图所示，其中等效电阻设入呼应。电路可简化为图所示，其中等效电阻设电路的时间常数电路的时间常数所以所以V30V) 56() 0(S20 IRUuC10)86363()/(321 RRRRR CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下

16、一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.2在图所示电路原已处于稳态，在在图所示电路原已处于稳态，在 t = 0 时，将开时，将开关关 S 闭合，试求呼应闭合，试求呼应 uC 和和 iC，并阐明是什么呼应？，并阐明是什么呼应？SI1R2RCiS Cuk3mA15k6CF5 下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】 此标题是为了练习利用戴维宁定律将电路简化此标题是为了练习利用戴维宁定律将电路简化后求呼应。后求呼应。由于换路前电容无储能，故由于换路前电容无储能，故

17、uC(0) = 0 ，呼应为零形状，呼应为零形状呼应。呼应。 将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源将换路后电路中的电容支路提出，使余下电路成为有源二端网路，利用戴维宁定理二端网路，利用戴维宁定理,将原电路变为图所示电路，由戴将原电路变为图所示电路，由戴维宁定理求得维宁定理求得k2/V30)/(210S21eS RRR IRRU 电路的时间常数电路的时间常数s1020 CR mA15eV)e1(3e1(100eS100eS e RUi )Uutt0CttC 那么那么0R eSU CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的

18、的 暂暂 态态 分分 析析2.3.3图所示电路原已稳定，求开关图所示电路原已稳定，求开关 S 闭合后的呼应闭合后的呼应 uC 和和 i1、 i2 ，并画出其变化曲线。，并画出其变化曲线。2Rk61R3RCiCiS Cuk4k6 . 1CF5 . 2 1i SUV20下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】 此标题与上题一样，只是呼应为零形状呼应。此标题与上题一样，只是呼应为零形状呼应。换路前电容未储能，换路前电容未储能， uC(0) = 0 。 将换路后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源将换路

19、后电路中电容提出，用戴维宁定理将剩下的有源二端网路化简为等效电压源，那么换路后电路可化简为如下二端网路化简为等效电压源，那么换路后电路可化简为如下图图 。其中其中k4)/(V123210S212eS RRRRURRRUs01.00 CR mAe3eV)e1(12e1(1000eS100eS RUi )UuttCttC 那么那么所以所以0R eSU CuCCi返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析mA)e812(A10)e812(A)e102 . 1102e103(mA)e2 . 12(A10)e2

20、. 12(A106106 . 1e103)e1(121003100100331003211003100331003100232 . . iii RiRuittttCttttCC uC、i1、i2 的变化曲线见图的变化曲线见图0s/ t12V/Cu0s/ t0 . 2mA/ i8 . 38 . 0上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题1i2i第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.3.4图所示电路中电容原先未充电。在图所示电路中电容原先未充电。在 t = 0 时将开关时将开关 S1 闭合，闭合， t = 0.1s 时将开关时将开关 S2 闭合，试求

21、闭合，试求 S2 闭合后的呼应闭合后的呼应 uR1，并阐明是什么呼应。，并阐明是什么呼应。1R2R1Sk60k120CF5 . 2 2S 1Ru0 ts1 . 0 t SUV30下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】 此标题与上题一样，只是该电路两次换路，此标题与上题一样，只是该电路两次换路，第二次换路第二次换路 (S2 闭合闭合) 时时 uC 的初始值应等于第一次换路的初始值应等于第一次换路 (S1 闭合闭合) 后后 uC 在在 t = 0.1s 时数值。时数值。 t 在在 00.1 s 时，电

22、路为图时，电路为图 (a) 所示，且所示，且 uC(0) = 0。电。电路的时间常数路的时间常数s)1 . 00(V)e1(30)1(s15. 0s)105 . 21060(15. 01S6311 t eUu CRttC t=0.1s时，时，S2合上，那合上，那么么015. 01 . 0V6 .14V)e1(30)1 . 0()1 . 0(U uuCC 1RC SU Cu(a)返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析t = 0.1 s 换路后电路可化简为图换路后电路可化简为图 (b) 所示所示k401

23、040)101201060101201060(/V3033333210 RRR US 电路的时间常数电路的时间常数V)e4 .1530(Ve)306 .14(30e)(1010S0S2 UUUutttC s)1 . 0(Ve4 .15s)1 . 0(V)e4 .1530()1 . 0(10S1)1 . 0(10 t uUu t u tCRtC那那么么那那么么1RC SU Cu(b)此为全呼应此为全呼应上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题s1 . 0s)105 . 21040(6302 CR , 1 . 0 tt第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析

24、析 2.4.1图所示电路原已稳定。在图所示电路原已稳定。在 t = 0 时将开关时将开关 S 从从 a 端端换接到换接到 b 端。试求换路后的呼应端。试求换路后的呼应 iL 和和 uL。2R 61R3RLiS 2 4 SUV 24 LuLabH 1下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析Ve40eddAe4e100100 RItiLu IittLLttL 【解】【解】 此标题与此标题与 2.3.1 一样，只是将一样，只是将 C 改为改为 L。根据换路定律和电路稳定时电感相当于短路，由换路前根据换路定律和电路稳定时

25、电感相当于短路，由换路前的电路得的电路得换路后电感经串联电阻放电，呼应为零输入呼应，设换路后电感经串联电阻放电，呼应为零输入呼应，设电路的时间常数电路的时间常数所以所以s1 . 0s101 RL A 4A 4224)0(21S0 RRUIiL 10 )64(32 RRR返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析2.4.2图所示电路原已处于稳态。试求图所示电路原已处于稳态。试求 S 闭合后的闭合后的 i2 、iL 和和 uL，并画出其变化曲线。，并画出其变化曲线。SI1R2R2iS 5 . 1 A24 7 LuLH

26、4 . 0 33R1iLi下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 【解】【解】 此标题与此标题与 2.3.2 一样，只是将一样，只是将 C 改为改为 L。 换路前电感无储能，换路前电感无储能，iL(0) = 0，呼应为零形状呼应。，呼应为零形状呼应。将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有源将换路后电路中的电感支路提出，使余下电路成为有源二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：二端网路，用戴维宁定理将原电路变为图所示电路，其中：8)/(V24)/(321S21S RRRR IRRU 电路的时间

27、常数电路的时间常数s05. 0 RL A)e7(A37)e1(3e24Ve24eddA)e1(3e1(20202023220S20 RRiui UtiLu )RUitttLLttLLttSL 那那么么R SU(b) LuLLi返返 回练习题题集回练习题题集下一页下一页上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析上一页上一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题 iL、u、i2 的波形见图的波形见图 0s/ t3A/Lis/ t24V/Lu00s/ tA/2i87第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析 2.4.3

28、图所示电路原已处于稳态。在图所示电路原已处于稳态。在 t = 0 时将开关时将开关 S 从从 a 端改合到端改合到 b 端。试求换路后的端。试求换路后的 iL 和和 uL，并阐明是什么呼，并阐明是什么呼应。应。1R2RS 3 3 LuL 63RLiH 1 1SUV 6 2SUV 6ab下一页下一页返返 回练习题题集回练习题题集下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】 此标题与上题一样，只是呼应改为全呼应。此标题与上题一样，只是呼应改为全呼应。首先根据换路定律，由换路前的电路求得首先根据换路定律，由换路前的电路求得然后将换路后的电路用戴维宁定理

29、简化成图然后将换路后的电路用戴维宁定理简化成图 (b) 所示电路，所示电路，其中其中所以所以电路的时间常数电路的时间常数那么那么A8 . 0)/()0(3223211S0 RRRRRRUiiL 5)/(V432102122SeS RRRR RRRUU A8 . 00eSS RUI s2 . 00 RL Ve8e)(A)e6 . 18 . 0(e)(5S005S0S IIRu IIIittLttL 此呼应应属全呼应。此呼应应属全呼应。返返 回练习题题集回练习题题集上一页上一页下一题下一题上一题上一题第第 2 章章 电电 路路 的的 暂暂 态态 分分 析析【解】【解】Ve12V e12e)()0()(s 2 . 0s )105010121061012106()/(V 0)(V12V 401012106102106)0()0(5563333323333