《电路基础》第二版 试题库题解 下载本文

http://club.topsage.com/ 大家论坛 33 / 49 解:电动机满载时P1=11.1KW cos??P3UI??11111?0.844 1.732?380?20电动机轻载时P1=3333W cos?'?P3UI3333?0.482 1.732?380?10.5比较两种结果可知,电动机轻载时功率因数下降,因此应尽量让电动机工作在满载或接近满载情况下。

第8章 试题库

一、填空题(建议较易填空每空0.5分,较难填空每空1分) 1、 暂 态是指从一种 稳 态过渡到另一种 稳 态所经历的过程。

2、换路定律指出:在电路发生换路后的一瞬间, 电感 元件上通过的电流和 电容 元件上的端电压,都应保持换路前一瞬间的原有值不变。

3、换路前,动态元件中已经储有原始能量。换路时,若外激励等于 零 ,仅在动态元件 原始能量 作用下所引起的电路响应,称为 零输入 响应。

4、只含有一个 动态 元件的电路可以用 一阶微分 方程进行描述,因而称作一阶电路。仅由外激励引起的电路响应称为一阶电路的 零状态 响应;只由元件本身的原始能量引起的响应称为一阶电路的 零输入 响应;既有外激励、又有元件原始能量的作用所引起的电路响应叫做一阶电路的 全 响应。

5、一阶RC电路的时间常数τ = RC ;一阶RL电路的时间常数τ = L/R 。时间常数τ的取值决定于电路的 结构 和 电路参数 。

6、一阶电路全响应的三要素是指待求响应的 初始 值、 稳态 值和 时间常数 。 7、二阶电路过渡过程的性质取决于电路元件的参数。当电路发生非振荡过程的“过阻 尼状态时,R > 2LL;当电路出现振荡过程的“欠阻尼”状态时,R < 2;CCL;R=0时,电路出现 C当电路为临界非振荡过程的“临界阻尼”状态时,R = 2 等幅 振荡。

8、在电路中,电源的突然接通或断开,电源瞬时值的突然跳变,某一元件的突然接入或被移去等,统称为 换路 。

9、换路定律指出:一阶电路发生的路时,状态变量不能发生跳变。该定律用公式可表示为 iL(0+)= iL(0-) 和 uC(0+)= uC(0-) 。

10、由时间常数公式可知,RC一阶电路中,C一定时,R值越大过渡过程进行的时间就越 长 ;RL一阶电路中,L一定时,R值越大过渡过程进行的时间就越 短 。

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二、判断下列说法的正确与错误(建议每小题1分)

1、换路定律指出:电感两端的电压是不能发生跃变的,只能连续变化。 ( × ) 2、换路定律指出:电容两端的电压是不能发生跃变的,只能连续变化。 ( ∨ ) 3、单位阶跃函数除了在t=0处不连续,其余都是连续的。 ( ∨ ) 4、一阶电路的全响应,等于其稳态分量和暂态分量之和。 ( ∨ ) 5、一阶电路中所有的初始值,都要根据换路定律进行求解。 ( × ) 6、RL一阶电路的零状态响应,uL按指数规律上升,iL按指数规律衰减。 ( × ) 7、RC一阶电路的零状态响应,uC按指数规律上升,iC按指数规律衰减。 ( ∨ ) 8、RL一阶电路的零输入响应,uL按指数规律衰减,iL按指数规律衰减。 ( ∨ ) 9、RC一阶电路的零输入响应,uC按指数规律上升,iC按指数规律衰减。 ( × ) 10、二阶电路出现等幅振荡时必有XL=XC,电路总电流只消耗在电阻上。 ( ∨ )

三、单项选择题(建议每小题2分)

1、动态元件的初始储能在电路中产生的零输入响应中( B )

A、仅有稳态分量 B、仅有暂态分量 C、既有稳态分量,又有暂态分量 2、在换路瞬间,下列说法中正确的是( A )

A、电感电流不能跃变 B、电感电压必然跃变 C、电容电流必然跃变 3、工程上认为R=25Ω、L=50mH的串联电路中发生暂态过程时将持续( C ) A、30~50ms B、37.5~62.5ms C、6~10ms

4、图3.4电路换路前已达稳态,在t=0时断开开关S,则该电路( C ) A、电路有储能元件L,要产生过渡过程 B、电路有储能元件且发生换路,要产生过渡过程 C、因为换路时元件L的电流储能不发生变化,所以该电路不产生过渡过程。

5、图3.5所示电路已达稳态,现增大R值,则该电路( B )

A、因为发生换路,要产生过渡过程

B、因为电容C的储能值没有变,所以不产生过渡过程

C、因为有储能元件且发生换路,要产生过渡过程 6、图3.6所示电路在开关S断开之前电路已达稳态,若

图3.5

+ + R1 S (t=0) R2 图3.4

US - L

R C

US - 在t=0时将开关S断开,则电路中L上通过的电流iL(0?)为( A )

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http://club.topsage.com/ 大家论坛 35 / 49 A、2A B、0A C、-2A

7、图3.6所示电路,在开关S断开时,电容C两端的电压为( A )

A、10V B、0V C、按指数规律增加

四、简答题(建议每小题3~5分)

1、何谓电路的过渡过程?包含有哪些元件的电路存在过渡过程?

答:电路由一种稳态过渡到另一种稳态所经历的过程称过渡过程,也叫“暂态”。含有动态元件的电路在发生“换路”时一般存在过渡过程。

2、什么叫换路?在换路瞬间,电容器上的电压初始值应等于什么?

答:在含有动态元件L和C的电路中,电路的接通、断开、接线的改变或是电路参数、电源的突然变化等,统称为“换路”。根据换路定律,在换路瞬间,电容器上的电压初始值应保持换路前一瞬间的数值不变。

3、在RC充电及放电电路中,怎样确定电容器上的电压初始值?

答:在RC充电及放电电路中,电容器上的电压初始值应根据换路定律求解。 4、“电容器接在直流电源上是没有电流通过的”这句话确切吗?试完整地说明。 答:这句话不确切。未充电的电容器接在直流电源上时,必定发生充电的过渡过程,充电完毕后,电路中不再有电流,相当于开路。

5、RC充电电路中,电容器两端的电压按照什么规律变化?充电电流又按什么规律变化?RC放电电路呢?

答:RC充电电路中,电容器两端的电压按照指数规律上升,充电电流按照指数规律下降,RC放电电路,电容电压和放电电流均按指数规律下降。

6、RL一阶电路与RC一阶电路的时间常数相同吗?其中的R是指某一电阻吗? 答:RC一阶电路的时间常数τ=RC,RL一阶电路的时间常数τ=L/R,其中的R是指动态元件C或L两端的等效电阻。

7、RL一阶电路的零输入响应中,电感两端的电压按照什么规律变化?电感中通过的电流又按什么规律变化?RL一阶电路的零状态响应呢?

答:RL一阶电路的零输入响应中,电感两端的电压和电感中通过的电流均按指数规律下降;RL一阶电路的零状态响应中,电感两端的电压按指数规律下降,电压事通过的电流按指数规律上升。

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+ 10mH S (t=0) 5Ω 10V - 10μF

图3.6

http://club.topsage.com/ 大家论坛 36 / 49 8、通有电流的RL电路被短接,电流具有怎样的变化规律?

答:通过电流的RL电路被短接,即发生换路时,电流应保持换路前一瞬间的数值不变。 9、试说明在二阶电路中,过渡过程的性质取决于什么因素?

答:二阶电路中,过渡过程的性质取决于电路元件的参数:当R>2L/C时,电路“过阻尼”;当R<2L/C时,电路“欠阻尼”;当R=2L/C时,电路“临界阻尼”;当R=0时,电路发生“等幅振荡”。

10、怎样计算RL电路的时间常数?试用物理概念解释:为什么L越大、R越小则时间常数越大?

答:RL电路的时间常数τ=L/R。当R一定时,L越大,动态元件对变化的电量所产生的自感作用越大,过渡过程进行的时间越长;当L一定时,R越大,对一定电流的阻碍作用越大,过渡过程进行的时间就越长。

五、计算分析题(根据实际难度定分,建议每题在6~12分范围) 1、电路如图5.1所示。开关S在t=0时闭合。则 iL(0+)为多大?

图5.1 100Ω + 10V - iL(t) + US - S(t=0) 1 2 100Ω 0.2H 0.2H 3KΩ 2KΩ 图5.2

S 解:开关闭合前,iL(0-)=0,开关闭合电路发生换路时,根据换路定律可知,电感中通过的电流应保持换路前一瞬间的数值不变,即iL(0+)=iL(0-)=0 2、求图5.2所示电路中开关S在“1”和“2”位置时的时间常数。

解:开关S在位置“1”时,τ1=0.2/2=0.1ms;开关在位置“2”时,τ2=0.2/(3+2)=0.04ms 3、图5.3所示电路换路前已达稳态,在t=0时将开关S断开,试求换路瞬间各支路电流及储能元件上的电压初始值。

解:uC(0-)=4V,uC(0+)=uC(0-)=4V i1(0+)= iC(0+)=(6-4)/2=1A i2(0+)=0

4、求图5.3所示电路中电容支路电流的全响应。

解:换路后的稳态值:uC(∞)=6V,时间常数τ=RC=2×0.5=1μs 所以电路全响应:uC(t)=uC(∞)+[uC(0+)-uC(∞)]e-t/τ=6-2e-1000000tV

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图5.3

+ 6V - 2Ω i1(0) S(t=0) iC(0) 0.5μF i2(0)