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第16章 练习题及模拟考试题参考答案(1)

(第1章)

1.解(a)由KCL—4+7+i1=0—10+i2—2—i1=0,所以i1=—3Ai2=9A。

(b)由KCL可知—i1+5—2=0,i2+1—1=0。所以i1=3A,i2=4A。

又由KVL可知3+10i1+4×5=0Uab=53V。

2.解(a),(b)由节点的KCL可知:

i0=0。

(c)i1=4/(2+4)×3=2A。

i2=4/(4×4)×3=(3/2)A。

所以i0=i1—i2=1/2A。

.解(a)u=us—Ri(b)u=us+Ri(c)u=—us—Ri(d)u=—us+Ri。

4.解(a)因为i=3/(2+1)=1A,所以uab=—3+2i+3=2V。

(b)i=6/(4+2)=1A,所以uab=—2i+4=2V。

因为us=10VI=us/R,P=u2s/R。

所以(1)R=∞时,I=0,P=0。

(2)R=10Ω时,I=1A,P=10W。

(3)R=1Ω时,I=10A,P=100W。

(4)R=0Ω时,I=∞,P=∞。

6.解由KCL可知i1+i2=3。

由KVL可知10i1—10—5—5i2=0。

所以i1=2Ai2=1A。

7.解由KVL可知2×6+6i—3×6=0。

由KCL可知i5+i—2=0。

所以i5=1A。

又由KVL2×6+22×1=us。

所以us=34V。

8.解(a)因为45—5i1=4i1,50—10i2=4i1,所以i1=5A,i2=3A,i3=i1+i2=8。

(b)因为i=(1—2)/2=—(1/2)A,所以i3=2i=—1A。

9.解因为P=I21R,所以I1=P/R=4A。

U1=120V。

2=120/20=6AI3=I1+I2=10A。

又因为Us=0.5I3+U1=125V。

所以Ps=UsI3=1250W。

10.解因为U=2×(1+2+4)=14V。

i=14/3is=2+i=20/3A。所以Ps=Uis=280/3W。

(第2章)

1.解略。2.解略。3.解略。4.解略。5.解略。

6.解因为u1=10V。所以uab=—3Vucb=—20×0.05u1—3=—13V。

7.解原电路经等效变换,由此可得:

(u—5)/3+u/6+(u—21u)/9=0。所以u=—30/31=—968mV。

8.解因为1+4—i2=0。6i1+4i2=10。

所以1=—0.6A,i2=3.4A,u3=4i2—10i1=19.6V。

9.解因为i1—i2=—4,6i1+4i2=4。

所以i1=—1.2A,i2=2.8A。

u3=4i1+6—10i2=29.2V。

10.解因为i1=2/4=0.5Ai2=3—2i1=2A。

所以u2=3i2+2=8V。

(第3章)

1.解(a)以i1,i2,i3选作网孔回路电流,可列网孔电流方程为:

3i1—i2—2i3=7—u。

—i1+6i2—3i3=0。

—2i1—3i2+6i3=u。

i1—i3=7。

所以:

i1=9A。

i2=2.5A。

i3=2A。

(b)以i1,i2,i3选作网孔回路电流,有:

i1=15。

—i1+6i2—3i3=0。

—2i1—3i2+6i3=U。

—i1+i3=1/9u。

u=3(i3—i2)

所以:

i1=15A。

i2=11A。

i3=17A。

2.解(a)u=(2/40+2/40+2/40)/(1/40+1/40+1/40+1/2)=(6/23)V。

(b)因为1.5φ1—φ2=3u。

—φ1+2φ2=2。

u=φ1—φ。

所以:

φ1=4V。

φ2=3V。

3.解网孔回路电流方程为:

2i1—i2—i3=—2u2。

—i1+4i2—2i3=0。

—i1—2i2+4i3=—5。

u2=2(i2—i3)

所以i2=—3.75Au1=—i2=3.75V。

4.解节点电位方程为:

—(1/10)φ2+(1/10+1/5)φ1=—6—0.4i。

—(1/10)φ1+(1/10+1/15)φ2=6。

i1=φ2/15。

所以φ2=28.125Vi1=1.875A。

5.解网孔电流方程为:

1=1。

—i1+2i2=4—1—u。

i3=u。

i2—i3=2i。

i=i2—i1。

所以i=1A。

6.解因为uab=5V,所以I1=0。

又因为:

I2+I=—10。

I2—I=5。

所以I=—7.5Aus=uab—I=12.5V。

7.解节点方程为:

φ1—φ2=us1—i。

φ2=5i。

—φ2+φ3=i—is4。

φ1=φ3。

或:

2φ1—φ2=us1—i。

—φ1+2φ2—φ3=I。

—φ1+φ3=i—is4。

φ2=5i。

φ1—φ3=0。

(第4章)

1.解(a)当12V电压源单独作用时:i′=12/(1+5)=2Au′=—5i=—10V。

当6A电流源单独作用时:i″=5/6×6=5Au″=5V。

当两电源共同作用时:i=i′+i″=7Au=u′+u″=—5V。

(b)当4V电压源单独作用时:3(i′+2i′)+i′=4i′=0.4Au′=2.4V。

当8V电压源单独作用时:

i″+3(i″+2i″)=—8Ai″=—0.8Au″=—4.8V。

i=i′+i″=—0.4Au=u′+u″=—2.4V。

2.解由迭加定理可知,ux=K1i51+K2i52,故有:

8K1+12K2=80。

—8K1+4K2=0。

K1=2.5。

K2=5。

所以ux=2.5i51+5i52=150V。

3.解经等效变换后的电路。

(1)us=10V时,有:i3=(16+10)/(2/3)+3=78/11A。

(2)若使i3=0,则us=—16V。

4.解i=(10—5)/5=1AI=8A。

R=5/8=0.625Ω。

5.解由于电路含有受控源,所以采用外加电压法求R—o。

(a)由于:

U=—2i1+10i1。

i1=i—5i。

所以Ro=U/i=—32Ω。

(b)由于:

U=—5i1+0.1u2。

u2=—30i1。

所以Ro=—U/i1=8Ω。

(c)由于:

U=I+2i。

3(I—i)+5i=2i。

所以I=0Ro=U/I=∞。

6.解(a)移去R求uoc则:uoc=10V。(b)所示,除源求R—o,则U=(i—0.5i)×1×103+i×1×103。

所以R—o=U/i=1.5kΩ。

原电路(a)的等效电路(c)所示。由最大功效传输定理可知:

当R=Ro=1.5kΩ时,R可获最大功率Pm,且:Pm=u2oc/4Ro=1/60W。

(b)(d)所示,移去R求Uoc。由于U=Uoc,则:

Uoc=6i+3i。

i=3/(6+3)=(1/3)A。

Uoc=3V。

除源外加电压U,则有(3V电压源短接)

U=6i+3i;

i=6/(6+3)I。

则:Ro=U/I=6Ω。

所以R=Ro=6ΩPm=u2oc/4Ro=3/8W。

7.解(a)Uoc=2i1—2i1=0Ro=U/i=7Ω。

则Pm=U2oc/4Ro=0。

(b)Uoc=5V除源外加电源i,有:

u=15×(i—0.5i)+10i—0.5u。

u1=10iRo=u/i=12.5Ω。

则:Pm=U2oc/4Ro=0.5W。

(第5章)

1.解U1=10/2∠30°VU2=5/2∠120°V。

φ12=—30°—120°=—150°。

2.解I1=8—j6=10∠—36.9°A。

I2=—8+j6=10∠143.1°A。

i1=102cos(ωt—36.9°)A。

i2=102cos(ωt+143.1°)A。

φ12=—36.9°—147.1°=—180°。

3.解=10∠30°mA。

Im=6∠—60°mA。

Im=I1m+I2m=11.6—j0.196=11.6∠—0.968°mA。

i=i1+i2=11.6cos(ωt—0.968°)mA。

4.解(a)U=3的2次方+4的2次方=5V(b)U=3的2次方+4的2次方=5V。

5.解设U=U∠0°V,则。

(a)I=10+j10=102+45°A,所以电流表A读数为102A。

b)I=10—j10=102∠—45°A,所以A读数为102A。

(c)I=—j10+j10=0,所以A读数为0。

6.解设I=I∠0°A,则。

U1=30VU2=j60VU3=—j100V。

所以U=U1+U2+U3=30—j40=50∠—53.1°A。

电压表○V的读数为50V。

7.解设U=U∠0°V,则:

I1=j3AI2=±j2A。

所以I=I1+I2=j5A,j1A。

即电流表○A的读数为5A或1A。

8.解外加电流I,则:

U=j20I+12I—j3(I+0.1U1)。

U1=—j20I。

Z=U/I=6+j17Ω。

9.解I=I1+I2=jωCU+U/(R+jωL)

当R=0时I′=jωCU+U/jωL。

当R=∞时I″=jωCU。

依题意I′=I″,即:

ωC—1/ωL=ωC。

所以ω=1/2LC。

(第6章)

1.解u1(t)=L【1di1(t)】/dt=—10sint=10cos(t+90°)V。

u2(t)=M【di1(t)】/dt=—2.5sint=2.5cos(t+90°)V。

2.解两电感串联时,则有:

(a)顺接:L=L1+L2+2M=16H。

(b)反接:L=L1+L2—2M=4H。

两电感并联时,则有:

(a)同名端同侧:L=(L1L2—M2)/(L1+L2—2M)=(15/4)H。

(b)同名端异侧:L=(L1L2—M2)/(L1+L2+2M)=(15/16)H。

3.解(1)由于K=0.5,则:

M=KL1L2=0.5H。

jωI1—j0.5ωI2=100。

—j0.5ωI1+(jω+10)I2=0。

得I1=11.3∠81.8°AI2=4∠—36.9°APL=I22RL=160W。

(2)由于K=1,则:

M=KL1L2=1H。

列方程组,则:

j10I1—j10I2=100。

—j10I1+(10+j10)I2=0。

解得:

I1=10—j10A。

I2=10∠0°A。

PL=I22RL=1000W。

4.解由于K=0.1,则:M=KL1L2=0.2H。jωM=j200Ω。

Uoc=100/【(1+j)×10×10×10】×j200=10×根号2∠45°V。

Zo=20+j3980。

由得:

I2=Uoc/(Zo+1×10×10×10)=3.44∠—30.625°mA。

5.解原电路图等效为,则:

L=14+【6×(—4)】/【6+(—4)】=2mH。

6.解设变压器两边的电压相量分别是U1,U2,电流相量分别为I1,I2。则有:

U2=2U1=2/2VI1=2I2=2/2A。

所以P1=U1I1=1/2×2/2=1W。

P2=—U2I2=—2/2×1/2=—1W。

7.解5Ω电阻在图中等效为:

R3′=1/(1/5)×(1/5)×5=5Ω。

25Ω电阻在图中等效为:

R2′=1/5×25=1Ω。

I1=U/(R1+R2′+R3′)=2∠0°A。

P5Ω=2。

2×5=20W。

8.解a,b两端的开路电压为:

Uoc=20∠0°/(2+2j)×2—(20∠0°)/(2—j2)×2=40×—j/2=—j20V。

由a,b两端左看的等效阻抗为:

Zo=【2×(—j2)/】2+(—j2)】+【2×(j2)】/【2+j2】=2Ω。

当Z=Zo时,有:

Pmax=U/2oc4Ro=20/(24×2)=50W。

(第7章)

1.解(1)Uo=400V单独作用,则:

U20=400/(160+2000)×2000=370.37V。

(2)u13(t)=100cos3×314tV单独作用,则:3ωL=30615Ω1/3ωC=106.2Ω。

Z3=160+j30615+2000×(—j106.2)/2000—j106.2≈j30509Ω。

I23m=100∠0°/Z3=100∠0°/j30509A。

U23m=I23m×2000×(—j106.2)/2000—j106.2=—0.347∠0°V。

(3)u16(t)=20cos6×314tV。

6ωL=61230Ω1/6ωC=53.08Ω。

6ωL=61230Ω1/6ωC=53.08Ω。

I26m=20∠0°/Z6=20/j61177A。

U26m=I26m×2000×(—j53.08)/2000—j53.08=0.0173∠0°V。

u26(t)=0.0173cos6×314tV。

故u2(t)=U20+u23(t)—u26(t)=370.37—0.347cos3×314t—0.0173cos6×314tV。

U2=3702+0.3472/2+0.01732/2=370V。

2.解(1)Uo=100V单独作用,则:Z1=R+jωL1+【jωL2(1/jωC)】/【jωL1+(1/jωC)】=20.95∠17.6°Ω。

I1m=U1m/Z1=276∠0°/20.95∠17.6°=13.2∠—17.6°A。

(3)u3(t)=100cos3ωtV单独作用,则:3ωL2=15Ω,1/3ωC=15Ω。

即L2和C发生了并联谐振,故:

I3m=0,i3(t)=0。

(4)u9(t)=50cos9ΩtV单独作用,则:

Z9=R+j9ωL1+【j9ωL2(1/j9ωC)】/【j9ωL2+(1/j9ωC)】=20Ω。

即电路对第9次谐波发生了串联谐振。

I9m=50∠0°/Z9=2.5∠0°A。i9(t)=2.5cos9ωtA。

故i(t)=Io+i1(t)+i2(t)+i9(t)=5+13.2cos(ωt—17.6°)+2.5cos9ωtA。

I=5×5+(13.2/2)×(13.2/2)+0+2.5/2×2.5/2=10.7A。

3.解Z1=ωL=100/10=10Ω。

Z3=3ωL=30Ω。

U1×U1+U3×U3=100×100。

I1×I1+I3×I3=8×8。

U1=10I1。

U3=30I3。

联解得。

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