电路分析与仿真 习题及答案

电路分析与仿真

习题及答案

一、填空题

1）电流所经过的路径叫做电路，通常由电源、负载和中间环节三部分组成。

2）电流和电压的参考方向相同,称为相关联的参考方向，否则称为非相关联的参考方向。

3）电路的三种工作状态是通路断路短路

4）用电流表测量电流时，应把电流表幽在被测电路中；用电压表测量电压时，应把电压

表与被测电路并联。

5）衡量电源力作功本领的物理量称为也皿，它只存在于电源内部,其参考方向规

定由电源负极低电位指向电源正极高电位,与电源端电压的参考方向相反。

6）电路中任意一个闭合路径称为回路;三条或三条以上支路的交点称为节点。

7）电路中电位的参考点发生变化后，其他各点的电位均发生变化,元件两端的电压不会

发生变化。

8）在直流电路中，电感可以看作短路,电容可以看作断路。

9）电阻是上能_元件,电感是储存旦L能量的元件,电容是储存」眄［_能量的元件。

10）当电压、电流为关联参考方向时，线性电容元件的伏安特性方程为_'c包______。

dr

11）当电压、电流为关联参考方向时，线性电感元件的伏安特性方程为—”=L包_____。

dr

12）无源二端理想电路元件包括电阻元件、电感元件和电容元件。

13）理想电压源输出的电压值恒定,输出的电流值由它本身和外电路共同决定:理想电

流源输出的电流值恒定,输出的电压由它本身和外电路共同决定。

14）恒压源内阻等于冬，实际电压源是恒压源和内阻串联；恒流源内阻等于无穷

X,实际电流源是恒流源和内阻并联。

15）受控源不能脱离独立源独立存在。

16）欧姆定律体现了线性电路元件上电压、电流的约束关系，与电路的连接方式无关；基

尔霍夫定律则是反映了电路的整体规律,其中KL定律体现了电路中任意结点上汇

集的所有支路电流的约束关系，KVL定律体现了电路中任意回路上所有兀件上也

卮的约束关系，具有普遍性。

二、分析计算

1T、题1-1图中，5个元件的电流、电压参考方向如图所示，并已知：7i=-2A,人=6A,4=8A,

«=140v,tt=-90v,4=60v,〃=-80v,W=30v。

（1）说明各电流、电压的实际方向。

（2）判断哪些元件为电源？哪些元件为负载?

解：（1）略

（2）根据图示电压和电流的参考方向，有：

题1-1图

4=/〃i=（-2）*140=-280W

P2=I2U2=6*（-90）=-540W

鸟=A。3=8*60=480W

B=/从=（-2）*（-80）=160W

心“4=6*30=180W

因为p>0,表明元件消耗功率，是负载；P<0,表明元件发出功率，是电源

所以3、4、5为负载，1、2是电源。

1-2、题1-2图中，己知：比10V,/产-2A,K=3A。试判断哪些元件为电源？哪些元件为负

载？

解：

[=/〃=10*（_2）=-20W（电源）

鸟=/"=10*3=30\¥（负载）

根据功率守恒R+Pz+P^O

所以R=—（P,+P2）=-10W（电源）

题1-2图

1-3、题1-3图中，己知：«=30V,^=80V,7,=3mA,^=lmA«试确定电路中元件3的电流A

和其两端电压如并说明其元件性质(电源或负载)。校验整个电路的功率是否平衡。

解：

10kQ20kO

由KCL得kf+h4ZZI-------

所以13=121=1-3=-2mAA+T

1+

5=1心+U=3*10+30=60V54U2c2）

g=/3q=（-2）*60=-120mW（电源）

片―=3*30=90mW（负载）

题1-3图

P2=-I2U2=-1*80=-80mW（电源）

&=/：q=90mW（负载）

因为由+%+"』=怛+周

"=/02=2（）mW（负载）

2所以功率守恒

1-4、有一直流电源，其额定功率凡=200w,额定电压〃=50v,内阻的=0,负载电阻凡可以

调节。

试求：(1)额定工作状态下电路中的电流及负载电阻。

(2)开路工作状态下的电源端电压。

(3)电源短路状态下电路中的电流。

解：

•♦・4=/&

（1）

A=200=4A

N

UN50

&+凡=虫=丝=12.5。

L0/4

7N,

vRo=0Q.•.Ri=12.5Q

（2）开路时，电源端电压为50V。

（3）短路时，电流为无穷大。（不允许这种情况发生）

1-5、题1-5图中，根据图示电流、电压参考方向，列出各支路的电压方程。

(a)U=U*+IR

S)U=-Us-IR

(c)U=Us-IR

(d)U=-Us+IR

3)

1-6、题1-6图中，试求电流源的电压q及％，并说明两个电流源元件性质（电源或负载）,

校验整个电路的功率是否平衡。

解：%=，2耳=1*10=10丫

7fil=/1-/2=5-l=4A

:.4=IR四=4*20=80V

U2=-UR2+Ut=-10+80=70V

片=一。/=-80*5=-400W(电源)

£=5/2=70*l=70W(负载)

之=〃/=80*4=320卬(负载)

PK2=UR2I2=\0*l=\0W(负载)

•.•山|=区+4+%|

・•・整个电路的功率平衡。

1-7题1-7图中，已知:Zi=0.01uA,12=0.3uA,

解：由KCL,得

Z3=/(+/2=0.31/iA

I4=I5-I3=9.61-0.31=9.3//?!

4=乙+4=9.3+0.3=9.6〃A

题1-7图

1-8题1-8图中，X=10V,6=4V,区=2V,兆=4Q,用=2Q,尼=5Q。试求开路电压出

解：由KVL,得

a=6（4+&）+g

1A+与4+2

♦.♦鸟中电流为0

。2=—4+片+/4=-2+4+l*4=6V题1-8图

1-9题1-9图中，求各电路的开路电压。

题1-9图

解:

（a）Uoc=20-10*5=-30V

/1+3=///]=-1A

（5）J/-2=＞《

（6+3）/,+（10+8）72=0[/2=1A

Uoc=37,+10Z2=4V

（c）J112+8

[l2=5A

Uoc=8/,+2-2/2=0V

ITO题ITO图中，求电流I、电位Ua及电源&之值。

解：

电流I仅由左边的单一回路产生，所以

T=—=-\.1A

5

由于5V电压源支路没有电流，所以

匕=2*1+5+6=13Vz

路也是独立的，所以

Us=2*(2+1+3)=12V题1T0图

1-11题1-11图中，求每个电源发出的功率。

2a4Q

解:

nL=—5A

=-20V

-100W

-100W

=—300W

SR=1=1A

3/2=(2+4)/,=>Z2=2A

/=/I=3A

U,=/(2+3〃6+l)=15V

P,=-U」=-45W

a)b)c)

题1-12图

解:

3

KCL:I=-+0.91KCL:—+U=1

KCL:―=2+/61

1:.I=5AKVL:U=-21+4-21-Q.5I

KVL:2x6=3I+3U

KVL:联立求解：

联立求解：

«7=3-0.9/x2=-6VJ/=0.8A

p=lA

|U=0,4V

\U=3V

1-13题1T3图中含有受控源，求图(a)中电压u以及图(b)中2Q电阻上消耗的功率P。

b)

题1-13图

(a)根据KCL和KVL列电压方程

/=i,+5

i,=-lA

10=6i]+10i]+u=>v

u=26V

4/=10i1+u

S)根据KCL列电流方程

'3=[+[2J[=3A

'2L=4L+2[=[l2=0A

P2c=I；R=32*2=18W

1-14题1T4图中，求图(a)电路中的电流i,图(b)电路中开路电压Uoc,以及图(c)电路中

受控源吸收的功率Po

解:

(a)根据KVL列电压方程(c)根据KVL列电压方程

-8+4z-6+8/+2z=012=3i]+2*(4+0.5z,)

ni=1A=i[=2A

U,=2(i]+0.5iJ=6V

俗)根据KVL列电压方程P=-a(O.5iJ=-6W

，=6+3-2*2q

[a=2*2。]-3

nU“，=5V

1T5、题1T5图中，试求A点的电位。

0+15V

解：如图设h和L，则

I,gl2fl4Q

3

=1A—

12+1

15

=1.875AA

4+42Q3VJQ

.•.匕=一24+3+4/2=8.5V

题1-15图

1-16题1-16图中，试求a点及6点的电位，如将a、6二点直接联结或接一电阻，对电路

原工作状态有无影响？

(1)7,=^-=\A

'12+8

解:h=-^-=2A

匕=8/,=8V

Vh=412=SV

(2)无影响

1-17题1T7图中，在s开关断开和闭合二种情况下，试求A点的电位。

解：(a)S开关断开，电流I流经三个电阻