4-9 对于多个独立电源激励的线性电阻电路,能否应用互易定理进行求解?
答:互易定理只适用于单个独立电源激励的线性电阻电路。对于多个独立电源激励的线性电阻电路,不能直接应用互易定理进行求解。
对于多个独立电源激励的线性电阻电路,可先用叠加原理,使每个分电路均只含单个独立电源激励,再在单个独立电源激励的分电路中应用互易定理。(注:此法绕弯太多,常用教材上都难见示例,建议初学者慎用。)
注:要注意第4章各电路定理的适用范围。
5-1 在运放的图形符号中,标注“—”号的输入端a为什么可以称为反相输入端?而标注“+”的输入端b为什么称为同相输入端?
答:运放的输出输入电压关系为
uo?A(u??u?)
其中,u为“+”端电压,u为“—”端电压,uo为输出电压。
单独加u时(u?0),uo为反相输入端。
单独加u时(u?0),uo相输入端。
5-2 (1)运放的外特性是如何描述的?(2)什么物理量可以决定运算放大器工作时是作为线性元件使用,还是作为非线性元件使用?
答:
(1)运放的外特性是由运放输出电压uo与输入差动电压ud述的,运放的外特性又称转移特性。
(2)输入差动电压的范围可决定运放工作时是作为线性元件使用还是作为非线性元件使用, 当
????????Au?,输出电压uo与输入电压u反相,故“—”端称
??Au?,输出电压uo与输入电压u同相,故“+”端称为同
??(u??u?)之间的关系来描
ud??(?很小)时,运放作为线性元件使用;当ud??时,运放作为非线性元件使用。
答:
5-3 为什么说运算放大器是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的电压放大器?
uo?A(u??u?)?故称电压放大器
A?105~107?故称高增益放大器
Ri?106~1013??故称高输入电阻放大器 Ro?10~100??故称低输出电阻的放大器
总之,运算放大器是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的电压放大器。 5-4 (1)“虚短路”是怎样引出来的?(2)在含理想运算放大器电路分析中如何运用?
答: (1)因为uo。?A(u??u?),且uo有限、A??,于是u??u?,此即意味着“虚短”
6
(2)分析含理想运算放大器的电路时,认为u?u即可。
5-5 (1)“虚断路”是怎样引出来的?(2)在含理想运算放大器电路分析中如何运用?
答:(1)因为Ri。 ??,故可认为i??0和i??0,此即意味着“虚开”
????(2)分析含理想运算放大器的电路时,认为i?0和i?0即可。 5-6 为什么说电压跟随器具有隔离作用?
答:因为电压跟随器的输入电流趋于零。
6-1 (1)为什么说电容、电感元件是动态元件?(2)电容、电感在直流稳态时分别怎样处理?
答:(1)因为电容的电流与其电压的变化率成正比,即iC(t)?CduC(t),故电容是动态dt元件。因为电感的电压与其电流的变化率成正比,即uL(t)?LdiL(t),故电感是动态元件。(2)dt电容在直流稳态时可视为开路;电感在直流稳态时可视为短路。
6-2 (1)为什么说电容、电感元件是记忆元件?(2)电容的初始电压uC(t0)、电感的初始电流iL(t0)各具有什么意义?
答:
(1)对于电容,uC(t)?1C?t??Ci(t?)dt?,t时刻的电压uC(t)与t时刻以及t时刻以前的
所有电流有关,故电容是记忆元件;
1t对于电感,iL(t)??uL(t?)dt?,t时刻的电流iL(t)与t时刻以及t时刻以前的所有电
L??压有关,故电感是记忆元件;
(2)电容的初始电压uC(t0)反映了t0时刻以前电容电流的全部历史情况对现在(t0时刻)以及未来(t0时刻以后)电容电压所产生的影响。
电感的初始电流iL(t0)反映了t0时刻以前电感电压的全部历史情况对现在(t0时刻)以及未来(t0时刻以后)电感电流所产生的影响。
6-3 当电容(或电感)元件的电压、电流取非关联参考方向时,元件的电压电流关系怎样变动?
答:在原关系式中加“一”号。
6-4 为什么说电容(或电感)元件与外电路之间有能量的往返交换现象,这种现象是由元件什么性质决定的?
答:关联参考方向下,电容吸收的瞬时功率为pC(t)?uC(t)iC(t)?CuC(t)
duC(t),dt7
pC(t)可能为正也可能为负。pC(t)为正时,表示电容实际从外电路吸收功率,pC(t)为负时,
表示电容实际向外电路发出功率。因此,电容元件与外电路之间有能量的往返交换现象。
关联参考方向下,电感吸收的瞬时功率为pL(t)?uL(t)iL(t)?LiL(t)diL(t),pL(t)可dt能为正也可能为负。pL(t)为正时,表示电感实际从外电路吸收功率,pL(t)为负时,表示电感实际向外电路发出功率。因此,电感元件与外电路之间有能量的往返交换现象。
电容和电感元件与外电路之间有能量的往返交换现象,这种现象是由电容和电感元件的储能性质决定的。
6-5 电容的串、并联等效电容的计算公式与电导的串、并联等效电导的计算公式相似,那么电容的分压、分流公式是否也与电导的相似? (注:没总结过,好像只是分流有相似关系。)
6-6 电感的串、并联等效电感的计算公式与电阻的串、并联等效电导的计算公式相似,那么电感的分压、分流公式是否也与电阻的相似? (注:没总结过,好像只是分压有相似关系。)
6-7 如将电容元件的定义式,电压电流关系,储能公式,串、并联等效电容的计算公式与电感元件的定义式,电压电流关系,储能公式,串、并联等效电感的计算公式相比较,会发现什么规律? (注:来不及总结,应该是对偶关系。) 7-1 动态电路与电阻电路有什么不同?
答:
(1)动态电路含储能元件,电阻电路不含储能元件;
(2)分析动态电路须列微分方程,分析电阻电路只须列代数方程;
(3)换路后,动态电路须经历一个过渡过程才能达到新的稳态,电阻电路不经历过渡过程而直接达到新的稳态。 7-2 什么是换路?
答:换路指电路条件的骤然改变,如支路的接入或切除、元件参数骤然改变、电源骤然改变等。
7-3 根据换路前电路的具体情况作出t=0_时等效电路,可以求出uC(0_)、iL(0_),其他电路变量在t=0_时的值是否有必要求?
答:没必要求。
7-4 采用0_和0+表示什么意义?
答:这是针对0时刻换路而言,0_表示换路前一瞬时,0+表示换路后一瞬时。如果是t0时刻换路,则t0?表示换路前一瞬时,t0?表示换路后一瞬时。
7-5 什么是电路的状态变量,为什么uC(t)、iL(t)可以作为电路的状态变量?
答:P.153 倒数第2段 7-6 换路定则在什么情况下成立?
答:在电容电流为有限值和电感电压为有限值时成立。
7-7 (1)什么是电路的原始状态?(2)什么是电路的初始状态?(3)它们之间存在什么关系?
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答:(1)电路的原始状态指换路前的状态,若0时刻换路,则电路的原始状态由uC(0?)和
iL(0?)共同构成。
(2)电路的初始状态指换路后最先一瞬时的状态,若0时刻换路,则电路的初始状态由
uC(0?)和iL(0?)共同构成。
(3)电容电流为有限值时,uC(0?)?uC(0?);电感电压为有限值时,iL(0?)?iL(0?)。 7-8 (1)时间常数τ与特征方程的特征根s之间是什么关系?(2)它们是由什么决定的?(3)时间常数τ对电路的瞬态过程有什么影响?
答:(1)s??1?
(2)由电路结构和元件值共同确定。
(3)电路时间常数τ大,则其瞬态过程慢;电路时间常数τ小,则其瞬态过程快。 7-9 (1)为什么说自由分量是瞬态分量?(2)而强制分量在什么情况下为稳态分量?
答:(注:P.174)
(1)自由分量的一般形式是Ae?t?,其按指数规律逐渐衰减到零,故称瞬态分量。
(2)当激励为直流或正弦周期函数时,强制分量才能称为稳态分量。 7-10 一阶电路的全响应有那两种分解形式?每一种分解的意义又是什么?
答:(注P.176,式7-71和式7-73,意义请自己归纳。)
7-11 (1)用三要素法能求一阶电路的哪些响应?(2)如何求解这些响应?
答:(1)三要素法能求一阶电路在直流激励下的全响应(零状态响应和零输入响应只是全响应的特殊形式,当也可以用三要素法求解。)
(2)求出三要素:f(0?)、f(?)、按三要素公式?,写出全响应。
7-12 研究阶跃响应以及冲激响应的意义是什么?
答:复杂波形的激励可分解成多个单位奇异函数(主要是阶跃函数和冲激函数)的线性组合,如果已知阶跃响应和冲激响应,就很容易得出线性定常电路对复杂激励的零状态响应。 7-13 如何利用阶跃响应或(和)冲激响应求线性定常电路在复杂激励信号下的零状态响应?
答:
1)将复杂激励信号分解成阶跃函数和冲激函数的线性组合; 2)求电路的阶跃响应和冲激响应;
3)根据线性定常关系得出复杂激励信号下的零状态响应。
7-14 当(线性)电路接入阶跃或冲激电源,如果电路的原始状态不为零,则电路的全响应应如何求解?
答:(注:参见例7-10) 1)求阶跃响应或冲激响应; 2)求零输入响应;
3)由叠加原理得出全响应。
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