《电路与模拟电子学课后习题详解 第3章.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路与模拟电子学课后习题详解 第3章.pdf（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 1 / 20 3.1 题图 3.1 所示各电路在换路前已处于稳定状态，试求换路后各电路中的初 始值(0) u和 + (0)i。 1 0 V 3 0 2 0 S (0 )t u 1 0 F 2 0 m A i 1 k u S (0 )t i 5 F C u 1 k 1 0 A 1 4 S (0 )t i u1 m H (a )(c )(b ) 题图 3.1 解解 (a)0t 时， 3 0 (0)1 0 V = 6 V 2 0 3 0 u , 1 0 V (0)0 . 2 A 2 0 + 3 0 i ； 0t 时，S 打开，根据换路定律有 + (
2、0)=(0)= 6 Vuu ；(0)=(0)= 0 . 2 Aii (b) 0t 时，(0)1 k 2 0 m A = 2 0 V C u ； 0t 时，S 打开，则 + (0)= (0)= 2 0 V C uu ； + (0)2 0 V (0)1 0 m A 2 k2 k C u i (c) 0t 时， 1 (0)1 0 A 2 A 1 4 i ； 0t 时，S 打开，则 (0)=(0)= 0 . 2 Aii ； + (0)=(0)= 2 A4 = 8 VuiR 3.2 电路如题图 3.2 所示， 换路前电路已达稳定。 试求 + (0) L i、 + (0) C u、 0 + d d L i
3、 t 、 0 + d d C u t 。 解 解 (a)0t 时, 1 1 0 V (0)0 . 0 5 A 2 1 0 0 L i ,(0)= 0 V C u ；0t 时，S 打开，根据换 路定律有 + (0)= (0)= 0 V CC uu ；(0)= (0)= 0 . 0 5 A LL ii 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 2 / 20 0t 时，由 d d C C u iC t ， d d L L i uL t 得： 4 0 + d(0)(0) =51 0V / s d CCL uii tCC 3 0 d(0)(0) (4 0(4 02 0 ) 11 0A / s
4、d LLL iui tLL (b)0t 时，(0)5 A L i , 1 (0)= 5 A 4 + (1 2 V )= 1 7 V 1 + 3 C u ；0t 时，S 打开， 根据换路定律有 + (0)= (0)= 1 7 V CC uu ；(0)= (0)= 5 A LL ii 0t 时，由于(0)= (0)= 5 A LL ii ，所以由 KCL 得：(0)0 A C i ，那么 (0)(0)1 2 V(0) 3(0) 49 V LCCL uuii 由 d d C C u iC t ， d d L L i uL t 得： 0 + d(0) =0 V / s d CC ui tC 0 d(0
5、)9 V 4 . 5 A / s d2 H LL iu tL (a )(b ) 题图 3.2 1 0 V 8 0 4 0 4 0 2 0 1 m H 1 F C u S (0 )t 4 L i L i 2 H 5 A C u 1 0 F 1 2 V 1 3 S (0 )t 3.3 电路如题图 3.3 所示，换路前电路处于稳定状态，0t时开关闭合，回答 下列问题： (1)(0) C u、(0) C i和 + (0) C u、(0) C i各是多少? 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 3 / 20 (2)(0) L i、(0) L u和 + (0) L i、 + (0) L u？
6、 (3)总结换路时哪些初值跃变，哪些不跃变？ 题图 3.3 C i C u 1 F 1 0 0 k 3 k 3 k 1 . 5 k 1 0 0 m H L i 9 0 V R u R i S (0 )t 解 (1)0t 时， 3 / / 3 (0)9 0 V 4 5 V 3 / / 3 + 1 . 5 C u ，(0)0 V C i ；0t 时，由换路定 律有， + (0)= (0)= 4 5 V CC uu ， (0) (0)0 . 4 5 m A 1 0 0 k C C u i (2)0t 时， 19 0 V (0)1 5 m A 2 (1 . 5 + 3 / / 3 )k L i ,(0
7、)= 0 V L u ；0t 时，由换路定律 有， (0)(0)1 5 m A LL ii ，(0)= (0)(0)4 5 V LRR uuu (3)由(1)、(2)知，换路时 L i、 C u不会越变； C i、 L u会越变。 3.4 题图 3.4 所示电路，当0t时，电路处于稳态，当0t时，闭合开关 S。 求电压( )u t的初始值和稳态值。 题图 3.4 6 V S (0 )t 1 0 i 2 4 V 3 1 0 i 0 . 0 2 F 1 ( )u t 解 0t 时，由于0i ，所以， 0 ( )2 4 Vu t ；0t 时，由换路定律有， + 00 ( )( )2 4 Vu tu
8、t 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 4 / 20 0t 时，0 . 6 Ai ,所以=t ，( )= 1 1 0 6 Vu ti 3.5 题图 3.5 所示电路原已稳定，求开关 S 置于 2 后2 0 0 m s时的电容电压和放电电流。 解 当开关 S 置于 1 时， 0 = = 2 0 V C uU；置于 2 后， 由零输入响应得： 时间常数0 . 1 sRC，所以 1 0 0e 2 0 e t t RC C uU 2 0 0 m st 时，= 2 . 7 1 0 V C u，= 1 . 3 5 m A C C u i R 3.6 求题图 3.6 所示各电路的时间常数。
9、S U 6 3 7 1 4 5 1 9 m H 1 F 2 A (a )(b ) 题图 3.6 解 (a)对图(a)进行等效，如图 3.6(1)，则1 m s L R (b)对图(b)进行等效，如图 3.6(2)所示，则2 . 4 sRC = 9 R 9 m H S U = 2 . 4 R S U 1 F (1 )(2 ) 图 3.6 3.7 题图 3.7 所示各电路，原已达稳态，0t时，将开关 S 换路，试求0t时 的( )u t及( )i t。 2 0 V (0 )t S 12 5 0 F C u 2 k i 题图 3.5 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 5 / 20
10、2 5 k 1 0 0 k 1 0 0 k 1 0 F 5 V i u S (0 )t S(0 )t 9 V 3 k 6 k 3 k 6 k i2 F u S U 1 R 2 R 4 R 3 R 1 0 1 0 1 0 1 0 S (0 )t L 1 H ( )u t (a )(c )(b ) 题图 3.7 解 (a)0t 时，有 0 1 0 0 5 V 4 V 1 0 0 2 5 C uU ；0t 时， 电路等效为图 3.7(1)所示，由零输入响应有：时间常数 0 . 5 sRC 2 0 ( )e4 e V t t RC u tU ， 2 1( ) ( )0 . 0 4 e m A 2 t
11、u t i t R (b) 0t 时，有 0 36 (9 V3 V 3 6 3 6 C uU ）；0t 时，电路等效为图 3.7(2)所示，由零输入响应有：时间常 数9 m sRC 1 1 1 0 ( )e3 eV t t RC u tU ， 1 1 1 ( )2 ( )em A 3 t u t i t R (c)由零状态响应有，电路图等效为图 3.7(3)所示，则 时间常数 1 s 6 L R 6 S ( )(1 e )0 . 5 (1 e )A t t U i t R ， 6 S ( )e3 e V t t u tU 3.8 试求题图 3.8 所示各电路的零状态响应( ) C ut、0t。
12、 = 4 5 k R 2 F 图 3.7(2) u 3 V = 6 R 图 3.7(3) 1 H = 5 0 k R 1 0 F 图 3.7(1) u 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 6 / 20 (a )(b ) 题图 3.8 1 2 V S (0 )t C u 1 0 F 6 8 8 2 S (0 )t 2 A 4 4 C u 1 F 1 i 1 2 i 解 解 (a) 0t 时，等效电路如图 3.8(1)，故时间常数 6 3 01 0sRC 所以 4 3 . 31 0 ( )()1 e9 (1 e)V t t CS tuU （b）0t 时，等效电路如图 3.8(2)，
13、故时间常数 1 0 sRC 所以 1 0 1 e1 2 (1 e )( )()V tt CS utU 1 2 V 10 1 F C u 8 V 8 i12 a b 图 3.8(2) 3.9 题图 3.9 所示电路中，各电源均在0t时开始作用于电路，求( )i t并绘出 其变化曲线。已知电容电压初始值为零。 解 当0t 时，等效电路如图 3.9(1)所示，此 时时间常数 4 . 8 m sRC 故: 2 0 8 ( )em A t C i t 9 V 3 1 0 F C u 图 3.8(1) 题图 3.9 1 V 4 k 6 k 2 F ( )i t 1 m A( ) R it 华中农业大学 计
14、算机系 编辑：徐进 2012.02 7 / 20 2 0 8 3 (1 e)V() t C ut 2 0 8 0 . 5 (1( )e)m A t R ti 又 ()(1) CR ittii t 所以 2 0 8 ( )0 . 5 0 . 7 5 em A t i t 3.10 电路如题图 3.10 所示，开关 S 原是闭合的，电路已达稳定，0t时将开 关断开，求0t时的 L i、 L u及u。 解 t 0时，等效电路如图 3.10(1)所示，故时间常数 0 . 1 s L R 此时有 1 0 Se 2e V( )0 t t L tuU 2 0 V 20 2 H L u 图 3.10(1) (
15、 ) L i t ()t 0 2 A 510 10 2 H L u ( ) L i t u 题图 3.10 S 由 KVL 有： 2 0 2 00( )( ) LL tiu t 故 1 0 1 e( )A t L ti 如题图， 1 ( )2( ) L iitt 1( ) ( )( )1 01 00 LL tiiutt 所以 3 V 2 . 4 k 2 F 图 3.9(1) ( ) C it 华中农业大学 计算机系 编辑：徐进 2012.02 8 / 20 1 0 1( )1 e A t i t 0t 时， 1 2 Ai ，0 A L i t 0时， 1 ( )1 0 1 00u ti 故 3 0 Vu ， 1 0 ( )1 0 (2 e )V t u t 3.11 题图 3.11 所示电路，开关闭合前0i。在0t时，合上开关，求： (1)电路电流( )
