华南理工大学网络教育电路原理作业1-13、16章全答案

1、第一章“电路模型和电路定律”练习(1)在图1-1的(a)和(b)中，U和I的参考方向是否相关？(2)ui产品代表什么力量？(3)如果u0，图(a)中的i0；在图(b)、u0和i0中，组件实际上是发射还是吸收功率？(a) (b)图1-1解决方案：(1)问题1-1的图(A)，U和I是组件上的相对参考方向：在问题1-1的图(B)中，U和I是组件上的非相对参考方向。(2)在问题1-1的图(a)中，P=ui表示元件吸收的功率；在问题1-1的图(b)中，P=ui表示元件发出的功率。(3)在问题1-1的图(a)中，P=ui0表示该元件吸收负功率并实际发射功率：在问题1-1的图(b)中，P=ui0表示该元件实

2、际发射功率。1-4在电压U和电流I的指定参考方向下，写出问题1-4中所示的每个元件的约束方程(VCR)(a) (b) (c)(d) (e) (f)图1-4解决方案：(1)在问题1-4的图(a)中，u和I是不相关的参考方向，u=10103i。(2)在问题1-4的图(b)中，u和I是不相关的参考方向，u=-10i。(3)在问题1-4的图(c)中，u和电压源的激励电压方向相同，u=10V。(4)在问题1-4的图(d)中，U与电压源的激励电压相反，U=-5V。(5)问题1-4在图(e)中，I和电流源的激励电流方向相同i=1010-3A(6)在问题1-4的图(f)中，I和电流源的激励电流在方向I=-10

3、10-3a上相反1-5试着找出图1-5中每个电路的电压源、电流源和电阻的功率(必须解释它是被吸收还是被发射)。(a) (b) (c)图1-5解决方案：在问题1-5的图(A)中，流经15V电压源的2A电流和15V激励电压是不相关的参考方向。因此，电压源功率PU=152W瓦=30瓦；2A电流源的端电压为UA=(-5215)=5V。该电压和激励电流是相关参考方向，因此，电流源吸收功率吸收=52W=10W电阻功耗PR=I2R=225瓦=20瓦，功率因数=功率吸收功率功率因数电路中的功率平衡。问题1-5图(B)中电压源的电流IUS=(2-5/15) A=-1A，其方向与激励电压15V有关电压源吸收功率P

4、US吸收=15 (-1A)=-15W电压源的实际输出功率为15W。2A电流源两端的电压为15V，参考方向与激励电流2A无关。2A电流源发射功率PIS=215=30W电阻器功耗PR=152/5=45W，PUS PR=电路中的PIS功率平衡。图1-5 (c)中电压源折衷的电流IUS=(215/5)A=5A方向与15V激励电压无关。电压源功率PUS=515=75W。电流源两端的电压为15V，参考方向与激励电流2A相关。电流源吸收功率PIS吸收=215=30W，电阻消耗功率PR=152/5=45W，pusfa=电路中的功率平衡。1-16电路如图1-16所示。试着找出每个组件发出或吸收的能量。(a) (

5、b)图1-16解决方案：在问题1-16的图(a)中，应用KVL获得等式：-U 20.5 2U=0解决方案如下：U=-1V电流源电压U与激励电流的方向无关，因此电流源发出的功率为：PIS头发=-10.5=-0.5W(实际吸收功率)。阻力功率为：PR=0.522=0.5WVCVS上的电压2U与输入电流的方向有关，因此吸收的功率为推进吸力=2U 0.5=-1W(实际发射功率)。显然，皮斯法=pussuc公关在问题1-16的图(b)中，KCL应用于节点a，以获得：I2=I1 2I1-3I1然后将KVL应用于左循环，以获得：2I1 3I1=2解决方案如下：I1=0.4A根据电流和电压方向之间的相关性，可

6、以看出电压源发出的功率为：脓毛=2I1=0.8WCCCS的力量是：PCS=3I 12I 1=30 . 420 . 4=0.96瓦2W电阻消耗电能：PR1=I122=0.32W瓦1W电阻消耗功率：PR2=(3I 1)21=1.44瓦显然，猫发送的是PCS=PR1 PR21-20尝试在图1-20所示的电路中找到控制量u1和电压U。图1-20解决方法：首先把电流I写成控制量u1的表达式，即i=(2 -u1)/1103然后在循环中写入KVL方程u1=10103(2 -u1)/1103 10 u解决方案：u1=20V和u=10 u1=200V伏第二章“电阻电路的等效变换”练习问题2-1中的图显示了2-1

7、电路。众所周知，美国=100伏，R1=2千瓦，R2=8千瓦。在以下三种情况下，尝试找出电压u2和电流i2和I3:(1)R3=8kW；(2)R3=(R3开路)；(3)R3=0(R3短路)。主题2-1图解决方案：(1)这是一个电阻串并联电路。当R3=8kW时，因为R2/R3=88/(8 8)=4 kW，u2可以根据R1和R2/R3形成的分压电路获得。因此u2=4103100/(2103 4103)=66.67V和I2=i3=U2/8103=8.333毫安(2)当R3=时，按分压公式u2=8103100V伏/(21038103)=80伏i2=u2/R2=80/8103A=10毫安i3=0(3)R3=

8、0时u2=0，i2=0i3=美国/R1=100/2103A=50毫安2-5用-Y等效变换法求问题2-5图中A端和B端的等效电阻：(1)将节点、和之间的三个9W电阻构成的形变换成Y形；(2)节点、和之间的三个9W电阻形成的Y形，即内部公共节点，被转化为形。图2-5解：(1) Rab=3 (3 9)(3 9)/(3 9) (3 9)=转换后的9W(2)连接成Y型的三个9W电阻器被转换成连接成型的三个27W电阻器。改造后有：1/(1/27 1/(927)/(9 27)(927/(9 27)=9W2-11利用电源的等效变换，计算出图2-11所示电路的电流I。图2-11解决方案：并联电压源支路转换为等效

9、电流源，串联电流源支路转换为电压源。如图(a)所示，并联电流源组合成一个电流源，然后转换成电压源。两个电压源串联连接，形成图(b)(c)所示的等效电路。从图(c)中，我们可以得到：I1=2.5/(5 5)=0.25和i=0.5 I1=0.125A在图2-13所示的电路中，CCVS的电压是通过电源的等效变换来计算的。图2-13解决方案：将可控电压源支路转换为可控电流源，如图2-13所示；u10=(i1 2 i1)2R 1/(R1 R1)3R 1 i1可从KVL获得：R1 i1=美国u10替代公式为：u10/3=USs-u10解决方案如下：u10=0.75 uS2-14尝试在问题2-14的图(a)

10、和(b)中找到输入电阻。(a) (b)图2-14解决方案：(1)在问题2-14的图(A)中，VCVS的控制量U1=R1i，I是流过受控源本身的电流，因此VCVS可以被视为电阻值为- uR1的电阻器(该电压与方向I无关，因此它是负电阻器)。因此，从端子A和B看，电阻为：Rab=R2 (-uR1) R1=R1(1-u) R2(2)u a b和i1之间的关系可以直接写在问题2-14的图(b)中，如下所示：u a b=R1i1 R2(i1 i1)因此：rab=u a b/i1=R1R2(1)第三章“电阻电路的一般分析”练习3-1画出图3-1所示的电路图，并说明在以下两种情况下节点和分支的数量：(1)每

11、个元件被视为一个分支；(2)电压源(独立或受控)和电阻的串联组合，电流源和电阻的并联组合视为支路。(a) (b)主题3-1图解决方案：当每个元素作为一个分支时，问题3-1的图(a)和(b)分别显示在图(a1)和(b1)中。在图(a1)中，节点数n=6，分支数b=11在图(b 1)中，节点数n=7，分支数b=12(2)当电压源电阻的串联组合和电流源电阻的并联组合分别视为一个支路时，问题3-1的图(a)和(b)分别显示在图(a2)和(b2)中。在图(a2)中，节点数n=4，分支数b=8；在图(b 2)中，节点数n=5，分支数b=93-2指出问题3-1中两种情况的KCL和KVL独立方程是什么？解答：

12、在问题3-1的图(a1)中，KCL独立方程的数量是：n-1=6-1=5 KVL独立方程是：b- n 1=11-6 1=6在问题3-1的图(b 1)中，KCL独立方程的数量是：n-1=7-1=6 KVL独立方程是：b- n 1=12-7 1=6在问题3-1的图(a2)中，KCL独立方程的数量是：n-1=4-1=3 KVL独立方程是：b- n 1=8-4 1=5在问题3-1的图(b 2)中，KCL独立方程的数量是：n-1=5-1=4 KVL独立方程是：b- n 1=9-5 1=5在图3-7所示的电路中，支路电流法用于求解电流。图3-7解决方案：为了减少变量和方程的数量，电压源和与之串联的电阻的组合

13、被视为一个分支，在本主题中，b=6，n=4。三个独立回路和支路的电流i1-i6的参考方向如图3-7所示。KCL方程如下所示：节点i1 i2 i6=0节点i3 i4-i2=0节点i5-i4-i6=0KVL方程被列出并代入组件参数值，以获得：环路i1: 2i6-8i4-10i2=-40环路I2: 10i2 4i3-10i1=-20环路i3:-4i3 8i4 8i5=40由6个方程组成的联立方程可以简化为：i1i2i3i4i5i6b11000100-111000000-11-100-100-802-40-10104000-2000-488020用手解这个联立方程需要很多工作。I5=-0.956A，可

14、在MATLAB上求解3-8使用网格电流法求解图3-7中的电流。解决方案：让网格电流im1、im2和im3如解决方案3的图3-8所示。网格方程是：20 im1-10 im2-8 im3=-40-10 im1 24 im2-4im3=-20-8im1-4im2 20 im3=20用克莱姆定律解决问题3-11使用回路电流法找出图3-11所示电路中的电流I。图3-11解决方案：在问题3-11中，有一个分支电路没有配套电流源。当选择回路电流使得只有一个回路电流通过非伴随电流源时，可以省略回路的KVL方程并且可以减少计算量。现在，问题3-11中显示的三个循环方程是：(5530) i11 (555) i12-5113=30(5 5 )I11 (5 5 20)I12-25I13=30-5I13=1完成后，获得40I11 10I12=3510I11 30I12=50可以解决：I12=0.5AI=0.5A3-12使用回路电流法解决图3-12所示电路中的电流和电压问题。问题3-12图解决方案3-12图解决方案：在主题电路中有一个电流控制的非伴随电流源。现在，三个环路电流被指定，如图3-12所示的主题解决方案。环路电流公式为：21.5I1-2.5I2-15I3=0-2.5I1 12.5I2-2I3=-14I3=1.4I1整理出来后；0.5I1-2.5I2=0-5.