李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第10章 频率响应 多频正弦稳态电路【圣才出品】
第10章 频率响应 多频正弦稳态电路
§10-1 基本概念
10-1 如图10-1所示方波电压的峰谷值为20 V ,周期为2πs。
若滤去其三次谐波,试绘出波形图。
问所得波形的峰谷值是多少?[非正弦周期波的峰值(最大值)与谷值(最小值)之差称为该周期波的“峰谷值”(peak-to-valley value )
,旧称“峰峰值
”(peak-to-peak value )。
]图
10-1
图10-2
解:图10-1所示方波的傅里叶级数
三次谐波为
所求波形如图10-2所示,峰谷值
10-2 试写出图10-3所示方波的傅里叶级数。
图
10-3解:图10-3所示方波是振幅为0.5 V 的方波和1.5 V 直流电压相加的结果。
所以
§10-2 再论阻抗和导纳
10-3 电路如图10-4所示,已知网络N 的输入阻抗
(1)当电流源A 经过RL 并联电路作用于网络N 时,求N 两端的电压,已知R =2Ω、L =1H ;(2
)当RL 并联组合换以1Ω的电阻,且电流源改为电压源
V 时,求流入网络N 的电流。
图10-4
解:所以,当电流源作用时,N 两端的电压
10-4 电路如图10-5所示。
(1)在w≠0时,是否存在能使Z (jw )为实数的R 、L 值?a 、b 端开路,c 未接入。
(2)如果在a 、b 端接电容
C ,求
Z (jw );
(3
)使频率应为多少?
图10-5
解:(1
)
时只有1=0才可能。
(2)(3)由(2)可得
虚部为零,Z(jw)才可能为实数,即所以
当w=w0时
因
所以
§10-3 正弦稳态网络函数
10-5 你能总结出一阶低通电路和一阶高通电路电压转移函数H u的一般形式吗?试求图10-6所示两电路的H u,确定它们是低通还是高通,并绘频率响应草图。
图10-6
解:(1)一阶网络函数的一般形式为当
通函数。
(2)图10-6(a)所示电路R2C并联支路的阻抗Z为
由分压关系可得
令
则
为一阶低通函数。
画出频率特性如图10-7(a)所示。
(3)图10-6(b)所示电路R2L并联支路的阻抗Z为
令
则
为一阶高通函数。
画出频率特性如图10-7(b)所示。
10-6 多级放大器常用图10-8所示电路来进行级间耦合。
若C=10μF、R=1.5
kΩ,求该电路的通频带是多少?若增大电容,对通频带有何影响?(在电子电路中C称为耦合电容。
)。
李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第五章至第八章【圣才出品】
解:
(1)
,u
和 i 波形相同,但最大值、最小值并不同时发生。
5-2 考虑漏电现象,电容器可以用一个电容 C 与漏电阻 R 并联的电路作为模型。若某 电容器的模型中 C=0.1μF,R=150kΩ,外施电压如图 5-1 所示,试绘出电容器电流的波形。
图 5-1
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解: (1)
当 0<t<1s 时,
图 5-9
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(3)如 t 单位改为 ms 则
5-9 2mH 电感的电压如图 5-10 示,已知:i=0、t<-5ms。 (1)试绘出-5ms<t<20ms 期间电感电流波形(设电流、电压为关联参考方向); (2)在什么时刻电感中的储能为最大?储能的最大值是多少? (3)绘 t≥0 时该电感的等效电路。
解:
图 5-2
波形如图 5-2 所示。
5-3 0.1F 电容的电流如图 5-2 所示,若 u(0)=0,试绘出电容电压的波形。 解:
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波形如图 5-3 所示。
图 5-3 §5-3 电容电压的连续性质和记忆性质 5-4 流过 1.25μF 电容的电流波形(对所有 t)如图 5-4 所示,求 t>-1s,t>0 和 t >2s 时电容的等效电路。又,t=0+时等效电路如何?
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电压均为零。
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(4)t=0+时,等效电路为 16V 电压源。
《电路理论》李瀚荪 第4版 第十章(频率响应 多频正弦稳态电路 )..
(2) 谐振现象
10-22
内因与外因的碰撞!若外施正弦激励的频率与电路 的谐振频率一致,电路将做出强烈反应——谐振现象。 例题
u S 10 2 cos( 2000t ) V,求
2Ω
a 10uF
i、 u C、 u L 。
uc
+
us
uL
-
-
i
+
+
25mH
b
解
作出 2000 rad/s 的相量模型
p (i1 i 2 ) 2 R i1 R i 2 R 2i1i 2 R
2 2
us1
+
∴瞬时功率 p p1 p 2 如果p为周期函数,周期为T,则一周期平均功率
1 P T
-
-
us2
T
0
2R T pdt P1 P2 i1i2 dt 0 T
若
T
0
i1i 2 dt 0
(10-14)
(2)策动点函数— 响应、激励在同一端口
10-5
输入阻抗、导纳,即策动点函数—响应、激励在同一端口。 例题 求图所示RC并联电路的输入阻抗函数 Z(j ω ) 。
+
u
解
R
R
c
-
R
jωc
1
1 R R j C Z ( j ) arctan( RC ) Z ( j ) ( ) 2 1 1 jRC 1 (RC ) R j C
(3)转移函数— 响应、激励不在同一端口 例题
+
10-8
求图所示电路的转移函数
解
+
U U 2 1
《电路分析基础》第4版第十章.ppt
U 2 / U1
解:先画出相量模型,如图(b)所示。
10-3 正弦稳态网络函数
外加电压源 U1 ,列出节点方程:
解得
2 R
j2C
U
C
U1 R
jCU 2
0
jCU C
1 R
jC
U
2
gmU
C
U2 U1
Rgm jCR 2 R2 2C2 j4CR
网络函数的定义和分类
动态电路在频率为ω的单一正弦激励 下,正弦稳态响应(输出)相量与激励 (输入)相量之比,称为正弦稳态的网 络函数,记为H(jω),即
H ( j)
响应相量 激励相量
相量可以为振幅或有效值相量,激励是独立电压源或独立 电流源,响应是感兴趣的某个电压或电流。
10-3 正弦稳态网络函数
P125 例10-5 如图所示,求解流过电时域表达式后,再相加进行求解。
10-4 正弦稳态的叠加
10-3 正弦稳态网络函数
P119 例10-3 RC低通电路 求图中所示RC电路的电压转移函
数 Hu U2 /U1 ,并绘出幅频特性曲线和相频特性曲线。若输
入电压 u1 2.5 2 cos(500t 30o )V ,试求输出电压u2,
已知τ=RC=10-3s。
R
解:Hu
U 2 U1
3
5
2)激励为多个不同频率的正弦波
动态电路的频率特性在电子和通信工程中得到了广 泛应用,常用来实现滤波、选频、移相等功能。
10-2 再论阻抗和导纳
阻抗和导纳
单口网络在正弦稳态时的响应特性可由其输入阻抗或导 纳来描述。
李瀚荪编《电路分析基础》(第4版)第十一章
R2 R2Biblioteka jL2 jL2
ZL
ZL
jM
2
U1
I2
R2
jMI1 jL2
ZL
Zi
U1 I1
R1
j
L1
2M
Z22
2
Z11 Zref
11-3 空心变压器电路的分析 反映阻抗
式中Z11= R1+jL1是初级
回路阻抗,Zref是次级回 路在初级回路的反映阻抗
L L1 L2 2M
11-2 耦合电感的VCR 耦合系数
互感的测量方法:
L顺 L1 L2 2M L反 L1 L2 2M
* 顺接一次,反接一次,就可以测出互感:
M L顺 L反 4
11-2 耦合电感的VCR 耦合系数
耦合电感的并联
同名端在同侧
i
u
L1
di1 dt
11-1 基本概念
自感
电流、磁链、电压
关联参考方向 (右手螺旋法则) 自感电压
Li u d
dt
u L di dt
磁通链(t)=N(t)
i (t)
+ u (t) -
i
Ψ
+
u (t)
-
11-1 基本概念
耦合电感
Ψ M N221 Mi1
M:互感系数
互感感应电压方向1’指向2’
Lab
L1
M
M (L2 M ) M L2 M
L1
M2 L2
也可将耦合电感 a、c两端相连,进行求解。
电路分析典型习题与解答
电路分析典型习题与解答目录第一章:集总参数电路中电压、电流的约束关系................... 错误!未定义书签。
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、注意:................................................. 错误!未定义书签。
、典型例题:............................................. 错误!未定义书签。
第二章网孔分析与节点分析.................................... 错误!未定义书签。
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、注意:................................................. 错误!未定义书签。
、典型例题:............................................. 错误!未定义书签。
第三章叠加方法与网络函数.................................... 错误!未定义书签。
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、注意:................................................. 错误!未定义书签。
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第四章分解方法与单口网络.................................... 错误!未定义书签。
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电路分析基础(四版)课后答案
I1 3 / /6 12 / /6 1 3A
再应用电阻并联分流公式, 得
I2
6 3
6
I1
2 3
3
2A
24
第1章 电路基本概念
I3
6 12
6
I1
13 3
1A
对节点a应用KCL, I=I2-I3=2-1=1 A
解答 题解1.7(c)图所示电路时, 不要设很多支路电流 建立很多的KCL、 KVL方程组, 然后联立求解。 这样求解 的思路能求解正确, 但费时费力, 不如应用串并联等效求 解简便。
所以
I 6 2 4A 2
20
第1章 电路基本概念
题解1.7图
21
第1章 电路基本概念 图(b)电路中, 设电流I1节点a及回路A, 如题解1.7图
(b)所示。 对节点a列写KCL方程, I1=1+I
对回路A列写KVL方程, -1+1×I+1×(I+1)=0
I=0
22
第1章 电路基本概念 当然, 本问亦可先将1 Ω电阻与1 V电压源的串联互换等
24
24 10 A
[8 / /8 2] / /[4 / /4 2] 2.4
再应用电阻并联分流公式, 得电流
因I与Us参考方向非关联, 所以电压源Us Ps=UsI=15×3=45 W
32
第1章 电路基本概念 1.10 求图示各电路中的电流I。
题解1.10图
33
第1章 电路基本概念 解 图(a):
I
100
2A
[50 / /50 6 / /30] / /60 / /20 40
李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第3章 叠加方法与网络函数【圣才出品】
时,uX 是多少?(2)若所示网
络 N 含有一个电源,当
时,uX=-40V;所有(1)年的数据仍有效。求:当
Байду номын сангаас
时,uX 是多少?
图 3-14 解: (1)设 iS1=1 A 能产生 uX 为 a,而 iS2=1A 能产生 uX 为 b,则可列出方程
解得
则
(2)设当 N 内含电源
能产生 uX 为 c,则可列出方程
3-5 电路如图 3-6 所示,试求转移电阻
已知 g=2S。
图 3-6 解:为找到 U0 和 is 的关系,只要列出节点方程
整理得
所以
§3-2 叠加原理 3-6 电路如图 3-7 所示,用叠加原理求 iX。
图 3-7
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所以 (2)应用线性电路的比例性
3-3 (1)求图 3-4(a)所示网络的转移电压比
,设所有电阻均为 1Ω。
(2)某同学认为图 3-4(a)所示网络可看成是网络级联而成,若以
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分别表示
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台
第 k 节网络的输入和输出,则
解得
网络函数 H 反映出 i 与 is 的比例性。当
时
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当
时
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3-2 电路如图 3-3 所示,(1)若
u2。
10V,求 u2。
,求 i1 及 us;(2)若 10V,求
图 3-3 解: (1)应从输出端向输人端计算,标出节点编号,应用分压、分流关系可得
李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第12章 拉普拉斯变换在电路分析中的应用【圣才出品】
第12章 拉普拉斯变换在电路分析中的应用
§12-1 拉普拉斯变换及其几个基本性质
12-1 RC 串联电路t =0时与10 V 电压源接通,已知R =2MΩ、C =1μF,试用拉氏变换法求电流i (t )和电容电压M 。
(t ), t≥0。
已知u C (0-)=0。
解:电路如图
12-1(a )所示,画出电路的
s 域模型如图
12-1(b
)所示,可得(s )的反变换为
比较系数得
解得
所以
U (s )的反变换为
图12-1
12-2 RL 并联电路如图
12-2所示,已知
试用拉氏变换法求u (t ),
t≥0。
图
12-2
图12-3
解:画出电路的s 域模型如图12-3所示。
列出方程
反变换得。
12-3 t≥0
时电路如图12-4所示,已知,试求
图
12-4
图12-5
解:方法一:画出电路的s域模型如图12-5所示。
列出方程
所以
解得反变换得
方法二:用戴维南定理。
在图12-5中,断开电容支路,得接上电容支路,得以下与方法一相同。
12-4 电路如图12-6所示,
t =0时开关打开,求。
图12-6
图12-7
解:画出电路的s 域模型如图12-7所示。
可列出方程
反变换得
§12-2 反拉普拉斯变换
——赫维赛德展开定理
12-5 求若F (s )为:
解:
所以
F (s )为假分式,不能直接使用赫维赛德定理。
用长除法,得对真分式部分有
所以。
完整版电路分析基础课后习题第一章答案第四版李瀚荪
I 1接住图1 -34所示电路中电流表A的读数随时间变化的况如图中所示.试确定th、2s及35时的电流i・图1-34【分析】当电流由•・+”*«入电流表时•指针正向《转・电淺为正值;当电沆从“一”靖耳入电a表时・指针反向«转,电流为仓值•同时ffl中所求电流°的参考方向如®中箭头所示a表的接法所反映的电流*考方向与图中箭头参考方向相尺9锣因图中以箭头所示电流i的参考方向是从电流表负端到正端•所以t = 15 时.1 =— 1A:/ = 2s 时U = 0八;t = 3s 时u = 1A»⑴若元件A 吸收功杓譽::⑵若元件“吸收功率[阿求;⑶若元件C 吸收功率T°W,柑C, ⑷试求元件D 吸收的功率'W 叶 ⑸若无件E 提供的功率为RW •求丁⑹若元件F 提供的功率为TOW ,* “F.⑺若元件G 捷供的功率为lOmW •求心 就求云件H 提供的功率•赞由功率的定义知准取关联参考方向呗吸收功率曲提供如顾取轶 参考方向时,相反•(l)pA = «AM = inW. (3)A' = =一 lOWi⑷fc = »简=(10 X 1()7X 2 X lOT)W = (20 X 10 ")w砒⑴删卿义若钳艸梯处 -电何而訐也 論况如图',一,— ⑵⑶以上沟系指正 ,-3各元件'♦ “ - (I) 图皿,卄i 若参为方向假定为f ,切“\•娜汎动加必i M 皿Lb,两者不吻合M 电流应记为 “阳电谎实际豊b :血⑴⑵的答案均狈改变符号• -:动的删电亦则⑴、I 1-36所辰 lOV ⑵_ E --気♦(5)F幼(6图 1-36MA =( IO/1)V = lOVT 晋)AiAic =— lA (2)他==_ low.H 黑峡⑵缈岬 囂黑爲案阿郵 • 20羊考万I2mAD*10inV* (4)/cc♦ lOV - ⑶i oG♦ lOV* ⑺2mAH+ 2V - (8)It 关联參易方向•功率为正友发出功率・«吸收功率为伽=-处=-2Oxui*W ・(5)元件縄供功*为low •取关联参考方向,W 吸收功率为/> - W — low 所 W rE=-lA (6>元件为关联参考方向,P N W 为元件吸收功率,P — « **— WW所以圳=(-1O/1)V 1OV(7)元件为关联參考方向"=«为元件ft 牧功率"h W 所以 1/, N (— 10/l0)rnA = _ ImA⑻P H --““5 N (-2X2X lCr*)W —4mWI 4某兀件电” £«和电讯J 的波形如图1-37所不,Kfth 为关联♦号方向・试赫出值尤件 吸收功率洌门的披形,幷计算该无件从f - 0至『=25MM 所吸收的(feH.ffl 1 37❻ 111 f 尤件地关联•号方向・11为吸收功*・所以^^门-所议吸收能»Wfp ⑺击0・,5时图I 39⑺所示俗点•已知W 和心的渡够如图5山2所眉求⑷ 的渡形图■ lOmW・以流人节点的电潦为正•按黑所标示的电潦方向删KW 伽T 旧肿 go 翊创■如图卜39((0所示•冉与为渡形相加•得訂液形如图1-393所不.注教电路中•对任何电淹、电压都満足KgKg<4(f) •曲人廉形如图I :怡所爪.图 1-41> jA > h + 2 — 3 = 0 ii = lA b 点, i — h 亠 5 = 0 I* = 4A c A :i, + 7 — 5 二 0 1:二一2A dA< n + 4 — h =0 fi — — 6A t Aln — h — 2 L 0n —— 4A(3) W 据KVI.计算《八“一和s •ui - 6 = 2 u - 8Vu> — 6 — 12 八 0“ 1«V图 172;<1)由方程①町知.元件1、2、3所庄支路为回路•出左正右负t 正F 负•山力程 :町知•兀件仏2・6、5姐成冋路•址左正右负•段左负右正宀上正尸负・⑺由尸支路必涉及任何方程中•所以其参苇极件•并不能由已知的两个方删岀•呃 文支路4的參号ft 性为左正右负・血+ “9 •⑷ 0 I 7图丨42!蝕賂屮电丿农"的鬱芍极性已选定・£A 电賂的W 卜KVI.力用为U, U : — U K 0U 、“ 心 0< 1)I X N I 迄f(i.« »«收《*的・号极性》 (2>|6金艸遇 4确疋⑷的參写极性? ⑶人朮址“ lov.u. -.V.w - W ・试備疋W 余备咆压.0 --------“・ u> lit loV10V«u.I ----- LLJ ----•-CLHr-EP'd/b〜人h◊.“ * 上;RMHMKM- ZrW4〜■(>* U I Ut1 i\卜中t^ffH i 就町Hid 宜M 全电”"1I • 咯為岔也< «M♦弓〃剛.KCR 卜列箝}略电A H .2A.h■ V. '门野 3A2»电■•定MM 对編宦并木知电■銅《・疋"命电A 々V A 思■我电* ■电JI 書•第疋几卜电AlttM 定«^>^电就0—2 “林 —I -o.^W , 3AM ・9U0.WK( I 丿祐• *门八 .\. - »- ?A.i : - - ■, -^ - SA.浚电»右 >B AWR^KCL 方S皿",二■"HHUMUP•所以不足必帕必须全少M«bUI 电・»第任忆♦■!£・ICV.M :八“.m 史冒沽电廿"宦其“压'"■“a#• N11 - 6'・ .-V.u. 3V* - :、••♦ -~3\l@ 试«出电压g4««lu -"I ':V.U Mr W Ml<dl< VL I w^«MIIRVL 方W■斗 % ♦6I♦ ■~电略如图1・44所示•已知ii =2A ・U =3A 心=lOV.g 吸收的功拿•+由KCL 得由KVL 得h + h 十 i ,H ° 12 = (—2+ 3)A j lA/— U1 + “2 十卿=°n J 均=5V I HI +U , =0 \ui =均一旳=5V元件1是非关联参考方向,Pl — «> • i] = <-l0X2)W=-20W. 元件2是关联参考方向=血.*1 =(-5X2)W = 10W.元件3是非关联参考方向,R =—呛・八=[-5X(-3)]W= 15W. 元件4是失联参考方向宀=-W* 5 W(-5XnW =-5W ・J.n 电路如图1-45所示・(1)H(a)中已知« = 7cos(2r)V,求n(2) ffl(b)中已知 « = (5 + 4e~*)Vu = (lb + 12e-**)A.?)t R»<3) ffl(c)中已知 M = 3cofi(2CV,求 5£1 电阻的功 粉⑷图(a)中已知电压《的波形图1-7中的如•求《的波形•O-o-4门CZZ3 ----- 0 O-U +(«)(b)图P45(c)锣(l )i =背=⑵〉A… M 5+4严=±n ⑵尺=厂3(5 + 4严) 3^*3+ “I ■+M 60― 巧』 ■■方向卜效•则在聊时老3 \加"r;寫:%F'电2;績妙“"诃 1-型,'I SA, 7A 丄.叮:丫爲宀乳>十屮用W 叫yS I IhL|・}絡电!<・马〃向・剧丫; K 「lvr? n '-M7A4 -24 -们V「 ■ 2V■ r ・• HVJ • J(P CVfg 畑3毗利柚靳20gpflftJ * / * li t r 1■* r I6V\nI)•1 ;“・ bI ar(4UbrM4Xh= 5X6=livft4. 2A ・+ uw 36. 2\6X f, =25. 2V剛功亨/>s - “5152. 04 Wu^h ♦ uur 4 “b “ ++ (—十 M)r.时RN*购协电点电说K 「L 方.A bII Jr — ||*»电"电》1»,"按4出KVT 方K152. (MW(WU3ii + 切一“ 0~1 0 (> 1 -,二>0 0 1 10 10 2・J 1A ・*电■析1(的功♦之10为 电 UH 功“*"4 =(4 + 4+16》W ,24W呦电M 住功平:「;;;;;;⑴.2>W = 24W图1・49侈叭旳和⑹中标出节点编号和电流参考方飢 财0")猗示电路:N 土 = 1A ・= 3X6S+ I2V030Ally=2V=2 X is -293(«2 0 d1 n40d (b)c + 3 I<! - 2A-1AB1-50 ® y'先定文电路中各支魔电踣mu 将中闾柿支路祀为一 z 点•利用3 "5 ♦ f —6 K 0I - 1A —I — 15 —— 14 A俗点处 1» — 3A侨以4 3 X 18 12 Z II - <54 4 36W 9OV1 17 I 汕件{电ft 中•代爭作用便13.6 ■ Wf 电于由淡冷转移判悴壳•"转棒中 衣3•⑸的化林点求懺电催的电*堆事少?S 毎电了帯价肌他•4 转移的总电荷»Q rx N - 1.6OX 10 '• X 15.6X 10** - 2. 496(' W 昱型。
李瀚荪《电路分析基础》(第4版)课后习题详解-第一章至第四章【圣才出品】
第2部分课后习题详解说明:本部分对李瀚荪编写的《电路分析基础》(第4版)教材每一章的课后习题进行了详细的分析和解答,并对个别知识点进行了扩展。
课后习题答案经过多次修改,质量上乘,非常标准,特别适合应试作答和临考冲刺。
第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系§1-2电路变量电流、电压及功率1-1接在图1-1所示电路中电流表A的读数随时间变化的情况如图中所示。
试确定t =1s、2s及3s时的电流i。
图1-1解:因图中以箭头所示电流i的参考方向是从电流表负端到正端,所以t=1s,i=-1At=2s,i=0At=3s,i=1A1-2设在图1-2所示元件中,正电荷以5C/s的速率由a流向b。
(1)如电流的参考方向假定为由a至b,求电流。
(2)如电流的参考方向假定为由b至a,求电流。
(3)如流动的电荷为负电荷,(1)、(2)答案有何改变?图1-2解:(1)根据电流的定义,5C/s=5A,实际流动方向为a→b,若参考方向假定为a→b,两者吻合,该电流应记为i=5A(2)若参考方向假定为b→a,而电流实际流向为a→b,两者不吻合,该电流应记为i=-5A(3)以上均系指正电荷而言,若流动的是负电荷,则(1)、(2)的答案均须改变符号。
1-3各元件的情况如图1-3所示。
(1)若元件A吸收功率10W,求(2)若元件B吸收功率10W,求(3)若元件C吸收功率-10W,求(4)试求元件D吸收的功率;(5)若元件E提供的功率为10W,求(6)若元件F提供的功率为-10W,求(7)若元件G提供的功率为10mW,求(8)试求元件H提供的功率。
图1-3解:元件A、C、E、G的u和i为关联参考方向,在取关联参考方向前提下,可以使用P=ui,功率为正表示这段电路吸收功率,功率为负表示该段电路提供功率。
而元件B、D、F、H的u和i为非关联参考方向,应注意在使用的公式中加负号,即使用P=-ui。
(该元件吸收功率为-20μw,即提供功率20μw);(该元件提供功率为4mW)。
