电工与电子技术第五章习题详解(陶桓齐)华中科技大学出.doc

第5章习题解答5-11电路如题图5-11所示，换路前已处于稳态。在t = 0时发生换路，求各元件中电流及端电压的初始值；当电路达到新的稳态后，求各元件中电流及端电压的稳态值。解：初始时刻的等效电路如题图5-11-1，由图可得； 题图5-11； 题图 5-11-1 题图 5-11-2电路达到稳态之后的等效电路如题图5-11-2，由图可得；5-12 电路如题图5-12所示，换路前已处于稳态。在t = 0时发生换路，求各元件中电流及端电压的初始值；当电路达到新的稳态后，求各元件中电流及端电压的稳态值。 题图5-12 解： t=0+瞬时，等效电路如题图5-12-1所示，电感电流等效为恒流源。t=时，等效电路如题图5-12-2所示。则初始值：； ； 题图5-12-1 题图5-12-2 稳态值：t=时，； 5-13 电路如题图5-13(a)、(b)所示，换路前已处于稳态。求换路后各电量的初始值，稳态值及时间常数。(a) (b)题图5-13 解：（a）图：初始时刻的等效电路如题图5-13-1，由图可得 ； ；电路达到稳态之后的等效电路如题图5-13-2，由图可得；时间常数： 题图 5-13-1 题图 5-13-2 （b）图：初始时刻的等效电路如题图5-13-3，由图可得；电路达到稳态之后的等效电路如题图5-13-4，由图可得；时间常数： 题图 5-13-3 题图 5-13-4 题图5-145-14 在题图5-14电路中，已知：，换路前和上储存的总电荷量为。试求换路后的的变化规律。解： 两个电容相并联，总的电容为， 换路前电容两端的电压为，由换路定则，所以 ，由三要素法可得：题图 5-15-15-15 题图5-15所示电路换路前已处于稳态，求t 0后的，并画出它们随时间变化的曲线。题图5-15解： 换路之前的等效电路如图5-15-1所示，由图可得 由换路定则可得：； 稳态时电容相当于断路，所以； 对于和构成的支路：； 对于和构成的支路：； 由三要素法可得： 所以 ； 根据KCL可知：5-16 题图5-16所示电路换路前已处于稳态，求t 0后的的变化规律。 题图5-16解： 换路之前电路已经处于稳态，电感相当于短路，由此可知 ；由换路定则可得：；5-17 题图5-17所示电路换路前已处于稳态，求t 0后的i1(t)、i3(t)。解：换路之前电路处于稳态，电容相当于断路，由此可得：题图5-17 ；由KVL ；所以 ；根据换路定则 ；电路换路之后处于稳态，电容相当于断路，由此可得： 由KVL 所以 电路时间常数 由三要素法：由于换路之后电容电压不能突变，所以0时刻R3上面的电压不会突变，流过R3的电流也没有突变，即所以 根据KCL 5-18 题图5-18所示电路换路前已处于稳态。则在 t=0时闭合开关S1，求t 0时的及。 开关S1闭合0.1 s后再闭合开关S2，求t0.1s后的及。 题图5-18 解： t=0时换路之前 由换路定则 换路之后处于稳态时 时间常数 根据三要素法 时 由换路定则可得 电路稳定之后 ； 合上S2之后，电路分为两个RL电路，时间常数分别为： ；当t0.1s时，由三要素法可得：5-19 题图5-19所示电路换路前已处于稳态。在t= 0时将开关S1闭合，在t = 0.1 s时又将开关S2闭合。求后的的变化规律，并说明它们是什么响应。题图5-19 解： 开关S1闭合前 开关S1闭合后，由换路定则可知： 稳定时 时间常数 当时，由三要素法可得的表达式： 时 开关S2合上之后，由换路定则可得： 稳态时 时间常数 当时，由三要素法可得： 由KVL 5-20 题图5-20所示电路换路前已处于稳态，求t 0后的及，并画出它们的曲线。 题图5-20 题图5-20-1解：换路后电路如图5-20-1所示，电路处于电感放电状态，即RL的零输入响应。则由三要素法得： iL(0+)=iL(0)=，iL()=0，所以 题图5-215-21 题图5-21所示电路中，开关K开始闭合，并且电路已经达到稳定状态，t=0时，开关打开，求t0后的零输入响应，和。解：开关打开之前电路已经处于稳态 由换路定则可得： 换路之后电路处于稳态的时候 时间常数 根据三要素法可得： 由于换路之后R1和R2相互并联，所以 5-22 电路如题图5-22所示，电容一开始没有存储能量。开关在t=0时刻合上，（1）求t0的响应和；（2）求达到4V时所需的时间。 题图5-22 题图 5-22-1 解：换路之前电容没有存储能量 由换路定则 换路之后利用电压源与电流源的等效变换，可将电路等效为题图5-22-1所示的电路，由图可得 时间常数 由三要素法可知 根据KVL 当时可得方程 解方程可得 5-23 题图5-23所示电路中，开关在t=0时刻合上，求零状态响应和。题图 5-23-1 题图5-23解：换路之前电感没有存储能量 由换路定则 换路之后利用电压源与电流源的等效变换，可将电路等效为图5-23-1所示的电路，由图可得 时间常数 由三要素法可得 题图 5-24-15-24 题图5-24所示电路一开始处于稳态，开关S在t=0时刻闭合，已知，求。 题图5-24解：换路之前电路处于稳态 由换路定则 换路之后的等效电路如题图5-24-1所示，由图可得 时间常数 由三要素法可得 根据KCL 根据KVL 5-25 求题图5-25所示电路的