第三章 电路
分析
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的一般方法
习题解答
3-1 题3-1图所示电路中,已知R1=R2=10Ω,R3=4Ω,R4=R5=8Ω,R6=2Ω,iS1=1Α,uS3=20V,uS6=40V。求各支路电流。
解 以O点为参考点,选3个网孔作为独立回路,并以顺时针方向作为循行方向,支路电流方程为
i1+i2+i6=0
- i2+i3+i4=0
- i4+i5- i6=0
- R1(i1+iS1)+R2i2+R3i3=- uS3
- R3i3+R4i4+R5i5=uS3
- R2i2- R4i4+R6i6=- uS6
代入已知条件得
i1+i2+i6=0
- i2+i3+i4=0
- i4+i5- i6=0
- 10i1+10i2+4i3=- 20+10
- 4i3+8i4+8i5=20
- 10i2- 8i4+2i6=- 40
解方程得
i1=1.85A, i2=1.332A, i3=- 1.207A
i4=2.539A,i5=- 0.643A,i6=- 3.182A
3-2 题3-2图所示电路,各元件参数同题3-1。求各支路电流。
解 以O点为参考点,选独立回路时,回避无伴电流源所在的网孔,选另外两个网孔为独立回路,以顺时针方向作为回路绕行方向,可得下列支路电流方程
- iS1+i2+i6=0
- i2+i3+i4=0
- i4+i5- i6=0
- R3i3+R4i4+R5i5=uS3
- R2i2- R4i4+R6i6=- uS6
代入已知条件得
- 1+i2+i6=0
- i2+i3+i4=0
- i4+i5- i6=0
- 4i3+8i4+8i5=20
- 10i2- 8i4+2i6=- 40
解方程得
i2=2.2143A, i3=0.2857A, i4=1.9286A
i5=0.7143A, i6=- 1.2143A
3-3 题3-3图所示电路,已知R1=10Ω,R2=15Ω,R3=20Ω,R4=4Ω,R5=6Ω,R6=8Ω,uS2=10V,uS3=20V,求各支路电流。
解 各支路电流方向如图所示,以O点为参考点,选网孔作为独立回路,以顺时针方向作为回路绕行方向,则支路电流方程为
i1+i2+i4=0
- i4+i5+i6=0
- i2+i3- i5=0
- R1i1+R4i4+R6i6=0.5u6
R3i3+R5i5- R6i6=- uS3
R2i2- R4i4- R5i5=- uS2
其中控制量u6=R6i6,将u6及已知条件代入,得
i1+i2+i4=0
- i4+i5+i6=0
- i2+i3- i5=0
- 10i1+4i4+4i6=0
20i3+6i5- 8i6=- 20
15i2- 4i4- 6i5=- 10
解方程得
i1=0.3134A, i2=- 0.6359A, i3=- 0.7742A
i4=0.3225A, i5=- 0.1383A, i6=0.4608A
3-4 题3-4图所示电路,各元件参数同题3-3。求各支路电流。
解 以O点为参考点,选网孔作为独立回路,顺时针方向为回路绕行方向,则支路电流方程为
i1+i2+i4- 2u5=0
- i4+i5+i6=0
- i2+i3- i5=0
- R1i1+R4i4+R6i6=0
R3i3+R5i5- R6i6=- uS3
R2i2- R4i4- R5i5=- uS2
其中u5=R5i5,将u5及已知条件代入,得
i1+i2+i4- 12i5=0
- i4+i5+i6=0
- i2+i3- i5=0
- 10i1+4i4+4i6=0
20i3+6i5- 8i6=- 20
15i2- 4i4- 6i5=- 10
解方程得
i1=- 0.7637A, i2=- 0.9565A, i3=- 1.1644A
i4=- 0.775A, i5=- 0.2079A, i6=- 0.5671A
3-5 用回路法求题3-1图中的电流i1和i5。
解 先将iS1、R1的并联组合等效变换成电压源R1iS1与R1的串联组合,选3个网孔作为独立回路,如图所示。回路电流方程为
(R1+R2+R3)il1- R3il2- R2il3=R1iS1- uS3
- R3il1+(R3+R4+R5)il2- R4il3=uS3
- R2il1- R4il2+(R2+R4+R6)il3=- uS6
代入已知条件得
24il1- 4il2- 10il3=- 10
- 4il1+20il2- 8il3=20
- 10il1- 8il2+20il3=- 40
解方程得
il1=- 1.8494A, il2=- 0.6426A, il3=- 3.1818A
则
i1=- il1=1.8494A, i5=il2=- 0.6426A
3-6 用回路法求题3-2图中的电流i2和i3。
解 各独立回路如图所示,回路电流方程为
il1 =iS1=1
- R3il1+(R3+R4+R5)il2- R4il3=uS3
- R2il1- R4il2+(R2+R4+R6)il3=- uS6
代入已知条件得
20il2- 8il3=24
- 8il2+20il3=- 30
解方程得
il2=0.7143A, il3=- 1.2143A
则有
i2=il1- il3=1-(- 1.2143)=2.2143A
i3=il1- il2=1- 0.7143=0.2857A
3-7 图示电路中,已知R1=3Ω,R3=12Ω,R4=R5=6Ω,uS1=10V,uS2=uS3=50V,iS6=2A。试用回路法i3和i4。
-
+
uS2
il3
R4
i4
R5
i3
iS6
-
+
il1
il2
R3
R1
uS3
uS1
+
-
题3-7图
解 所选的3个独立回路如图所示,其回路电流方程为
il1=iS6=2
-(R1+R4)il1+(R1+R4+R5+R3)il2-(R4+R5)il3=uS1+uS3
R4il1-(R4+R5)il2+(R4+R5)il3=- uS2
代入已知条件得
27il2- 12il3=78
- 12il2+12il3=- 62
解方程得
il2=1.0667A, il3=- 4.1A
则
i3=il2=1.0667A
i4=- il1+il2- il3=- 2+1.0667-(- 4.1)=3.1667A
3-8 题3-8图所示电路,已知R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,uS1=10V,uS2=20V。试用回路法求i1及受控源的功率。
解 按图示选取独立回路,其回路电流方程为
(R1+R2)il1-R2il2=uS1-uS2
-R2il1+(R2+R3)il2=uS2-6i
i=il2-il1
代入已知条件,整理得
3il1-2il2=-10
-8il1+11il2=20
解方程得
il1=- 4.1176A, il2=-1.1765A
则
i1=il1=- 4.1176A
i2=il2=-1.1765A
i=il2- il1=-1.1765-(- 4.1176)=2.9411A
受控源的功率为
P=6ii2=6×2.9411×(-1.1765)=-20.7612W
3-9 图示电路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=1Ω,R4=11Ω,R5=1Ω,R6=5Ω, US2=20V,US3=4V,US5=1V,试用回路法求电流I3及I4。
解 选网孔作为独立回路,如图所示,回路电流方程为
(R1+R2+R4)Il1-R2Il2-R4Il3=-US2
-R2Il1+(R2+R5+R3)Il2-R5Il3=US2+US3-US5
Il3=-0.25U2
U2=R2(Il1-Il2)
代入已知条件,整理得
26Il1-5Il2-11Il3=-20
-5Il1+7Il2-Il3=23
Il3=-1.25Il1+1.25Il2
解方程得
Il1=1.9984A, Il2=5.3033A, Il3=4.1311A
则
I3=Il2=5.3033A
I4=Il1-Il3=1.9984-4.1311=-2.1327A
3-10 图示电路中,IS4=5A,其它参数同题3-9,试用回路法求I3及受控源的功率。