一道叠加定理经典例题的电路分析题

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叠加定理只适用于分析线性电路的______和______,而不适用于计算______。
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叠加定理只适用于分析线性电路的______和______,而不适用于计算______。
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电压 电流 频率
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电压,电流
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1应用叠加定理,当一个电源单独作用时,其他电源要置零。即其他电压源代之以______;其他电流源代之以______。2一线性电阻电路中,只有一个3V电压源,它在某支路中产生的电流为2A,如果电压源的电压增加到6V,则该支路电流将为______。3一个线性电阻电路中,只有一个3A电流源,它在某支路产生的电流为2A,如果将此电流源增加到6A,则该支路中的电流将为______。4图(b)和图(c)为图(a)电流源和电压源单独作用的电路。电流I和I'、I&的关系是(&&)。&&&&A.I=I'+I&&&B.I=I'-I&&&C.I=-I'-I&&D.I=-I'+I&
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确认密码:导读:电信系《电路分析》试题库汇编及答案,电路分析基础试题库汇编及答案,综合典型题,在图示电路中,?u1us2uo6?RL解:据叠加定理作出us2(t)单独作用时的分解电路图,又加之电路中含有受控源,根据基本概念再做进一步分析可找到比较简单的方法,灵活运用基本概念对问题做透彻分析,如图2所示电路中,N为含源线性电阻电路,问题3、动态一阶电路三要素法与叠加定理、齐次定理结合应用典型例,如图3(a)所示电信系《电路分析》试题库汇编及答案 电路分析基础试题库汇编及答案
综合典型题
问题1、叠加定理、置换定理结合应用的典型例。
在图示电路中,若要求输出电压uo(t)不受电压源us2的影响,问受控源的控制系数?应为何值?
us13?u12?is ?u1us2uo6?RL解:据叠加定理作出us2(t)单独作用时的分解电路图?(t)并令uo?(t)=0即解(注意要将受控源保留),解出uo3?6??u1图12?6???u1us2?uo得满足不受us2(t)影响的?的值。这样的思路求解虽然概念正确,方法也无问题,但因RL,?是字符表示均未i?6?解1图给出具体数值,中间过程不便合并只能代数式表示,又加之电路中含有受控源,致使这种思路的求解过程非常繁琐。 根据基本概念再做进一步分析可找到比较简单的方法。因求出的?值应使?(t)?0,那么根据欧姆定律知RL上的电流为0,应用置换定理将之断开,如解uo1图所示。(这是能简化运算的关键步骤!)
i???0.1us2
???2i???0.2us2
u1由KVL得 ???u1??us2?6i???0.2?us2?us2?6?0.1us2uo?(0.4?0.2?)us2 令上式系数等于零解得
??2 点评:倘若该题不是首先想到应用叠加定理作分解图,再用置换定理并考虑欧姆定律将RL作断开置换处理,而是选用网孔法或节点法或等效电源定理求解出1 电信系《电路分析》试题库汇编及答案 uo表达式,这时再令表达式中与us2有关的分量部分等于零解得?的值,其解算过程更是麻烦。灵活运用基本概念对问题做透彻分析,寻求解决该问题最简便的方法,这是“能力”训练的重要环节。 问题2、叠加定理、齐次定理、置换定理、等效电源定理结合应用的典型例。 如图2所示电路中,N为含源线性电阻电路,电阻R可调,当R=8?时I1?5A;当R=18?时I1?3A;当R=38?时I1?2A;求当R=6?时电流I1等于多少? a 解:对求I2,应用戴文宁定理将图2
I1等效为解图2(a),所以
2RO?R应用置换定理将R支路置换为电流源I2,如解图2(b)。再应用齐次定理、叠加定理写I1表达式为
I1?IN?KI2?IN?KUOC
(1) RO?RROUOC(a)N图2RbI2I2RI1N(b)I2解图2式(1)中IN为N内所有独立源共同作用在I1支路所产生的电流分量。 代入题目中给定的一组条件,分别得
(2) RO?8KUOC?3
(3) RO?18KUOC?2
IN?联立式(2)、(3)、(4)解得:RO?2?,KUOC?40V,IN?1A,将R=6Ω及解得的这组数据代入式(1),得所求电流
I1?IN?KUOC40?1??6A Ro?R2?6
点评:这类题型的求解不可应用网孔法、节点法这些排方程的方法求解,因N是“黑箱”,任何形式的方程无法列写;单用等效电源定理也不便求解。此2 电信系《电路分析》试题库汇编及答案 种类型的问题,务必联想到叠加、齐次、置换、等效电源定理这几个定理的结合应用。属概念性强、方法灵活、难度大的题目。 问题3、动态一阶电路三要素法与叠加定理、齐次定理结合应用典型例。 如图3(a)所示电路,当0状态,is(t)?4?(t)时 iLzs(t)?2(1?e?t)?(t)AuRzs(t)?(2?0.5e)?(t)V?t 试求当iL(0)?2A,is(t)?2?(t)A时的电压uR(t)。
RiL isuRzi(t)R
纯阻网络NR(a)LNR(b)图12A解:假设0状态,当is(t)?2?(t)时的零状态响应 1
uRz(t)?(2?0.5e?t)?(t)
(1) s2假设is(t)?0,iL(0)?2A时零输入响应为uRzi(t),分析计算uRzi(t)??
参看(a)图及所给定的激励和响应,考虑t=0及t=∞这两个特定时刻(因在这两个时刻电路均为线性电阻电路)有
t?0?,is(0?)?4A,iL(0?)?0,uRz(s0?)?1.5Vt??,is(?)?4A,iL(?)?2A,uRz(s?)?2VuRzs(0?)?k1is(0?)?k2iL(0?)uRzs(?)?k1is(?)?k2iL(?)k1?4?k2?0?1.5}
(2) 根据齐次定理、叠加定理,另设
(3) 将式(2)数据组代入式(3)有
31?解得:k1?,k2? k1?4?k2?2?284参看(b)图,得
uRzi(0?)?k2?2?1V 2对于电阻R上零输入电压uRzi(t),当t=∞时,uRzi(?)一定等于0(若不等于0,从换路到t=∞期间R上一定耗能无限大,这就意味着动态元件上初始储能要无3 电信系《电路分析》试题库汇编及答案 限大,这在实际中是不可能的。)所以
uRzi(?)?0 因电路结构无变化,故电路的时间常数不变即
??1S 将三个要素代入三要素公式,得
故得全响应 ?t?1?0.25e?t?1?0.25e?tV t≥0
uR(t)?uRz(it)?uRz(st)?0.5euRzi(t)?uRzi(?)?[uRzi(0?)?uRzi(?)]e1?t? =0.5e?tV
点评:求解本题应用到了线性动态电路的零输入响应、零状态响应可分解性、齐次性;三要素法;求初始值时还应用到了叠加定理、齐次定理。定性定量相结合逐步分析是求解本问题的关键。该题也属于灵活、难度大的题目。 一.填空题(每空1分) 1-1.所谓电路,是由电的器件相互连接而构成的
的通路。 1-2.实现电能输送和变换的电路称为
电路;实现信息的传输和处理的电路称为
电路。 1-3.
是消息或信息的表现形式,通常是时间的函数。 2-1.通常,把单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为
。 2-2.习惯上把
运动方向规定为电流的方向。 2-3.单位正电荷从a点移动到b点能量的得失量定义为这两点间的
。 2-4.电压和电流的参考方向一致,称为
方向。 2-5.电压和电流的参考方向相反,称为
非关联参考
方向。 2-6.电压和电流的负值,表明参考方向与实际方向
。 2-7.若P>0(正值),说明该元件
消耗(或吸收)
功率,该元件为
。 2-8.若P<0(负值),说明该元件
产生(或发出)
功率,该元件为
。 2-9.任一电路中,产生的功率和消耗的功率应该
,称为功率平衡定律。 2-10.基尔霍夫电流定律(KCL)说明在集总参数电路中,在任一时刻,流出(或流出)任一节点或封闭面的各支路电流的
代数和为零
。 4 电信系《电路分析》试题库汇编及答案 2-11.基尔霍夫电压定律(KVL)说明在集总参数电路中,在任一时刻,沿任一回路巡行一周,各元件的
代数和为零。 2-12.用u―i 平面的曲线表示其特性的二端元件称为
元件。 2-13.用u―q平面的曲线表示其特性的二端元件称为
元件。 2-14.用i―?平面的曲线表示其特性的二端元件称为
元件。 2-15.端电压恒为uS(t),与流过它的电流i无关的二端元件称为
。 2-16.输出电流恒为iS(t),与其端电压u无关的二端元件称为
。 2-17.几个电压源串联的等效电压等于所有电压源的
电压代数和
。 2-18.几个同极性的电压源并联,其等效电压等于
。 2-19.几个电流源并联的等效电流等于 所有电流源的电流
代数和。 2-20.几个同极性电流源串联,其等效电流等于
。 2-21.某元件与理想电压源并联,其等效关系为
该理想电压源
。 2-22.某元件与理想电流源串联,其等效关系为
该理想电流源
。 2-23.两个电路的等效是指对外部而言,即保证端口的
伏安特性(VCR) 关系相同。 3-1.有n个节点,b条支路的电路图,必有 n-1
条连枝。 3-2.有n个节点,b条支路的电路图,其独立的KCL方程为 n-1 个,独立的KVL方程数为
。 3-3.平面图的回路内再无任何支路的闭合回路称为
。 3-4.在网孔分析法中,若在非公共支路有已知电流源,可作为 已知网孔电流 。 3-5.在节点分析法中,若已知电压源接地,可作为
已知节点电压
。 3-6.在分析理想运算放大器时,
认为输入电阻为无穷大,则运放输入端电流等于
。 3-7.当理想运算放大器工作在线性区,由于电压增益为无穷大,则输入端电压等于
。 4-1.叠加定理只适用
电路的分析。 4-2.受控源在叠加定理时,不能
,也不能削去,其大小和方向都随
5 包含总结汇报、考试资料、资格考试、教学教材、word文档、外语学习、旅游景点以及电路分析基础试题库十套综合汇编及详解答案等内容。本文共10页
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科技创新导报
2009  NO.32 Science and Technology Innovation Herald
工 业 技 术
叠加定理在电路分析中的应用
魏英  李春云 ( 北 京 信 息 科 技 大 学 自 动 化 学 院   北 京     1 0 0 1 0 1 ) 摘  要:叠加性是线性电路的基本性质,叠加定理是反映线性电路特性的重要定理,是线性网络电路分析中普遍适用的重要原理,在电路 理论上占有重要的地位。 本文讨论了叠加定理在电路分析课程中的地位,并总结了叠加定理在电阻电路,动态电路、 正弦稳态等电路中 的应用;该研究对不同性质电路的分析与求解具有一定的指导意义。 关键词: 叠加定理  动态电路  电阻电路  正弦稳态电路 中 图 分 类 号 :TM13 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1674-098X(2009)11(b)-0046-02
叠加定理一直被广泛的应用于线性系 统。 所谓线性系统,即输入输出之间的关系 可 以 用 Y = aX + b 描 述 的 系 统 。 该定理的描 述如下: 如果线性系统相应于任意两种输 入和初始状态[ u 1( t ), x 1(0+)]和[( u 2( t ), x 2(0+)] 时的状态和输出分别为[ x 1( t ), y 1( t )]和[ x 2( t ), y 2( t )],则当输入和初始状态为[ a 1u 1( t )+ a 2u 2 ( t ), a 1x 1(0+)+ a 2x 2 (0+)]时,系统的状态和输 出必为[ a 1x 1( t )+ a 2x 2( t ), a 1y 1( t )+ a 2y 2( t )],其 中 x 表 示 状 态 , y 表 示 输 出, u 表 示 输 入 , a 1 和 a 2 为任意实数。 在电路分析课程中,叠加定理作为分 析线性电路重要定理之一,其描述是这样 的:在线性电路中,任一支路的电流(或电 压) 可以看成是电路中每一个独立电源单 独作用于电路时,在该支路产生的电流(或 电 压 ) 的 代 数 和 [1]。 叠加定理不仅用于电阻 电路的分析,也用于一阶,二阶电路的分 析,更为重要的是,在正弦稳态电路中,当 几个正弦源的角频率不相同时, 必须利用 叠加定理求解电路。   
“- ” 号; ③原电路的功率不等于按各分电路计 算所得功率的叠加。 1 . 1 叠加定理用于直流电阻电路分析 直流电阻电路就是电路中含有直流源 和电阻(受控源)的电路。 下面通过例题说明 叠加定理在直流电阻电路中的应用。 含有两个电压源的电路,如图1(a)所 示;应用叠加定理将其分解为图1中的(b)和 (c);则(见图
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