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《电工电子技术(第2版)》课后习题一答案
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《电工电子技术(第2版)》课后习题一答案
官方公共微信&>&&>&电路与模拟电子技术第二版高玉良课后习题全解
电路与模拟电子技术第二版高玉良课后习题全解 29231字 投稿：胡慒慓
第3课 土地改革备课人：刘大鹏●导学目标1．了解土地改革的必要性，土地改革的开展及基本完成；2．掌握《中华人民共和国土地改革法》的公布，土地改革的历史意义。●教学重点：《中华人民共和国土地改革法》的公布●教学难点：国防建设与经济建设协调发展的关系;土…
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电路的基本概念和基本定律
1.1 在题1.1图中，各元件电压为U1=-5V，U2=2V，U3=U4=-3V，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载？
解：元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI。P>0时元件吸收功率是负载，P<0时，元件释放功率，是电源。
本题中元件1、2、4上电流和电流为非关联参考方向，元件3上电压和电流为关联参考方向，因此
P1=-U1×3= -（-5）×3=15W；
P2=-U2×3=-2×3=-6W； +P3=U3×（-1）=-3×（-1）=3W； U4
P4=-U4×（-4）=-（-3）×（-4）=-12W。 -元件2、4是电源，元件1、3是负载。
题1.1图1.2 在题1.2图所示的RLC串联电路中，已知uC?(3e?t?e?3t)V求i、uR和uL。
解：电容上电压、电流为非关联参考方向,故
????3et?e?3t???e?t?e3t?A dt3dt
电阻、电感上电压、电流为关联参考方向
uR?Ri?4?e?t?e?3t?V uL?L
1.3 在题1.3图中，已知I=2A，求Uab和Pab。 解：Uab=IR+2-4=2×4+2-4=6V， 电流I与Uab为关联参考方向，因此
Pab=UabI=6×2=12W
?1??e?t?e?3t????e?t?3e?3t?Vdtdt
1.4 在题1.4图中，已知IS=2A，US=4V，求流过恒压源的电流I、恒流源上的电压U及它
们的功率，验证电路的功率平衡。
解：I=IS=2A，
U=IR+US=2×1+4=6V PI=I2R=22×1=4W，
US与I为关联参考方向，电压源功率：PU=IUS=2×4=8W，
U与I为非关联参考方向，电流源功率：PI=-ISU=-2×6=-12W，
验算：PU+PI+PR=8-12+4=0
1.5 求题1.5图中的R和Uab、Uac。 解：对d点应用KCL得：I=4A，故有 RI=4R=4，R=1Ω
Uab=Uad+Udb=3×10＋（-4）=26V Uac=Uad-Ucd=3×10- (-7)×2=44V
1.6 求题1.6图中的U1、U2和U3。
题1.5图10Ωab
解：此题由KVL求解。
对回路Ⅰ，有： U1-10-6=0，U1=16V 对回路Ⅱ，有：
U1+U2+3=0，U2=-U1-3=-16-3=-19V 对回路Ⅲ，有：
U2+U3+10=0，U3=-U2-10=19-10=9V
验算：对大回路，取顺时针绕行方向，有：-3+U3-6=-3+9-6=0 ，KVL成立
1.7 求题1.7图中的Ix和Ux。
解：（a）以c为电位参考点，则Va=2×50=100V I3×100=Va=100，I3=1A， I2=I3+2=3A， UX=50I2=150V
Vb=UX+Va=150+100=250V I1×25=Vb=250,
I1=10A， IX=I1+I2=10+3=13A
（b）对大回路应用KVL，得：
6×2-37+UX+3×15=0，
UX=-20V 由KCL得：6+IX+8-15=0
1.8 求题1.8图中a点的电位Va。
解：重画电路如（b）所示，设a点电位为Va，则
，I3?Va?50 510
I1+I2+I3=0
VaVa?50Va?50
???0 20510
1.9 在题1.9图中，设uS?Umsinωt,iS?I0e ,求uL、iC、i和u。
?L?I0e??t???aLI0e??t dtdtdudud
iC?CC?Cs?C?Umsin?t???cUmcos?t
uSUm?sin?t
由KCL得：i?is?iR?ic?I0e??t?
sin?t??cUmcos?t R
由KVL得：u?uL?uS???LI0e??t?Umsin?t
1.10 求题1.10图所示电路端口的伏安关系。
解，a点电位Va=-Us+RI+U，对a点应用KCL，得
VaVa?Us?RI?U??I??I(其中R12=R1||R2) R1R2R12
U=US+R12（IS1+IS2）-（R12+R）I
电路的基本分析方法
2.1 求题2.1图所示电路的等效电阻。
解：标出电路中的各结点，电路可重画如下：
（a）图Rab=8+3||[3+4||（7+5）]=8+3||（3+3）=8+2=10Ω （b）图Rab=7||(4||4+10||10)=7||7=3.5Ω
（c）图Rab=5||[4||4+6||(6||6+5)]=5||(2+6||8)=5||(2+3.43)=2.6Ω （d）图Rab=3||(4||4+4)=3||6=2Ω（串联的3Ω与6Ω电阻被导线短路）
2.2 用电阻的丫-△的等效变换求题2.2图所示电路的等效电阻。
解：为方便求解，将a图中3个6Ω电阻和b图中3个2Ω电阻进行等效变换，3个三
角形连接的6Ω电阻与3个星形连接的2Ω电阻之间可进行等效变换，变换后电路如图所示。
（a） Rab=2+(2+3)||(2+3)=4.5Ω
Rab=6||(3||6+3||6)=6||4=2.4Ω
2.3 将题2.3图所示电路化成等效电流源电路。
解：（a）两电源相串联，先将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源，最后再变换成电流源；等效电路为
（b）图中与12V恒压源并联的6Ω电阻可除去（断开），与5A恒流源串联的9V电压源亦可除去（短接）。两电源相并联，先将电压源变换成电流源，再将两并联的电流源变换成一个电流源，等效电路如下：
2.4 将题2.4图所示电路化成等效电压源电路。
解：（a）与10V电压源并联的8Ω电阻除去（断开），将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源，再变换成电流源，最后变换成电压源，等效电路如下：
（b）图中与12V恒压源并联的6Ω电阻可除去（断开），与2A恒流源串联的4Ω亦可除去（短接），等效电路如下：
2.5 用电源等效变换的方法，求题2.5图中的电流I。 解：求电流I时，与3A电流源串联的最左边一部分电路可除去（短接），与24V电压源并联的6Ω电阻可除去（断开），等效电路如下，电路中总电流为
2.6 用支路电流法求题2.6图中的I和U。 解：对结点a，由KCL得，I1+2-I=0 对左边一个网孔，由KVL得 6I1+3I=12
对右边一个网孔，由VKL得 U+4-3I-2×1=0 解方程得
2.7用支路电流法求题2.7图中的电流I和U。
解：与10V电压源并联的电阻可不考虑。设流过4Ω电阻的电流为I1，则有 I+I1=10
U=1×I+10=4I1
解得I=6A，I1=4A，U=16V
2.8 用网孔电流法求题2.8图中的电流I。
解：设1A电流源上电压为U1，2A电流源上电压为U2，
网孔a中电流为逆时针方向，Ia=I，网孔b、c中电流均为顺时针方向，且Ib=1A，Ic=2A，网孔a的方程为：
6I+3Ib+Ic=8 即
6I+3×1+1×2=8 解得
2.9 用网孔电流法求题2.9图中的电流I和电压U。 解：设网孔电流如图所示，则Ia=3A, Ib=I, Ic=2A, 网孔b的方程为 -8Ia+15I+4Ic=-15
-8×3+15I+4×2=-15， 解得I?1A
158Ω电阻上的电流为
2.10 用结点电压法求题2.10图中各支路电流。 解：以结点C为参考点，结点方程为
(?)Ua?Ub?3?5， 144
?Ua?(?)Ub??5?2 424
Ua=6V, Ub=-2V
?6A, I2?b??1A 12U?Ub6?(?2)I3?a??2A
验算：I1、I2、I3满足结点a、b的KCL方程
2.11 用结点电压法求题2.11图所示电路各结点电压。
解：以结点a，b，c为独立结点，将电压源变换为电流源，结点方程为
(??)Ua?Ub?Uc??
?Ua?(??1)Ub?Uc??
?Ua?Ub?(?)Uc?2?
Ua=21V, Ub=-5V, Uc=-5V
2.12 用弥尔曼定理求题2.12图所示电路中开关S断开和闭合时的各支路电流。
题2.12图解：以0点为参考点，S断开时，
Ri?400V UN??11113???Ri505050
200?UN4100?UN2
?A，I2???A， ?UN2I3???A，IN=0，
100?UN200?UN
?0.4A， ?2.4A，I2?
I3??0.4A，IN??N??3.2A
2.13 在题2.13图所示的加法电路中，A为集成运算放大器，流入运算放大器的电流IN=IP=0，且UN=UP，证明：
U0??(i1?i2?i3)Rf
解：由于IP=0，所以UP=IPR=0，UN=UP=0，
UIUIUI题2.13图
I1?i1，I2?i2，I3?i3，I??U0，
由于IN=0，对结点N，应用KCL得：If=I1+I2+I3，即
U0Ui1Ui2Ui3
??? RfR1R2R3
?UUU?U0???i1?i2?i3?Rf
2.14 利用叠加定理求题2.14图所示电路中电流源上的电压U。 解：12V电压源单独作用时电路如图a所示
U??Uac?Ubc
38??12??12??2V 6?38?8
2A电流源单独作用时电路如图b、c所示
U???2?(6||3?8||8)?2?(2?4)?12V
U?U??U????2?12?10V
2.15 在题2.15图所示电路中，两电源US和US2对负载RL供电，已知当US2=0 时，I=20mA，当US2=-6V 时，I=-40mA，求
(1)若此时令US1=0，I为多少？ (2)若将US2改为8V，I又为多少？
解：此题用叠加定理和齐性原理求解
（1）US1单独作用即US2=0时，I′=20mA。
设US2单独作用即US1=0时，负载电流为I″，两电源共同作用时，I=-40mA。 由叠加定理得
I′+I″=-40，
I″=-40-I′=-40-20=-60mA
（2）由齐性原理，US2改为8V单独作用时的负载电流为
I????8?80mA
I=I′+I″=20+80=100mA
2.16 在题2.16图所示电路中，当2A电流源没接入时，3A电流源对无源电阻网络N提供54W功率，U1=12V；当3A电流源没接入时，2A电流源对网络提供28W功率，U2为8V，求两个电流源同时接入时，各电源的功率。
解：由题意知，3A电流源单独作用时，
54??12V，U2U1???18V， 3题2.16图
2A电流源单独作用时，
28???8V， U1????14V，U22
两电源同时接入时，
??U1???26V，U2?U2??U2???26V， U1?U1
故P，PU2?78W 2A?2U1?52W3A?3
2.17 用戴维宁定理求题2.17图所示电路中的I。
解：断开一条8Ω支路后，并不能直接求出端口开路电压，如将两条8Ω支路同时断开，如图a所示，则问题要简便得多，
Uoc=Uac+Ucb=??6?10?6V,
RO=3||6=2Ω，
戴维宁等效电路如图b所示，
16I???0.5A
2.18 在题2.18图所示电路中，N为含源二端电路，现测得R短路时，I=10A；R=8Ω时，I=2A，求当R=4Ω时，I为多少？
解：设有源二端电路N的端口开路电压为UOc，端口等效电阻为RO，则等效电路如图(a)所示，由已知条件可得：
UOc=2(R0+8)
Uoc=20V, RO=2Ω， 因此，当R=4Ω时，
UOC2010I???A
2.19 题2.19图所示电路中D为二极管，当Uab>0时，二极管导通，当Uab<0时，二极管截止（相当于开路）。设二极管导通时的压降为0.6V，试利用戴维宁定理计算电流I。
解：将二极管断开，求端口a、b间的开路电压和等效电阻，电路如图a所示，
Uoc=Uac-Ubc=6-2=4V， RO=(6+2)||(2+6)=4Ω，
等效电路如图b所示，二极管D导通，导通后，Uab=0.6V
2.20用戴维宁定理求题2.20图所示电路中的电流I。 解：将待求支路1Ω电阻断开后，由弥尔曼定理可得：
63??1V ，Va??6VVb?
Uoc=Va-Vb=7V,
RO=Rab=2||3||6+12||4||3=2||2=2.5Ω， 由戴维宁等效电路可得
??2A RO?12.5?1
2.21 用叠加定理求题2.21图所示电路中的U。
解：3A电流源单独作用时，电路如图a所示，1Ω电阻上电流为U′
U′=2I′+2I′，3?
U′=2V， I′=0.5A
12V电压源单独作用时电路如图b所示，1Ω电阻上电流为U″
对左边一个网孔有： U″=2I″+2I″
对右边一个网孔有： 2I″=-2×（I″+U″）+12
U″=4V， I″=1A
U=U′+U″=6V
图2.22 求题2.22图所示电路的戴维南等效电路。
解：端口开路时，I=0，受控电流源电流等于零，故U0c=9V，用外加电源法求等效电阻，电路如图所示。
UT=4×（IT-0.5IT）+8IT
2.23 求题2.23图所示电路的戴维南等效电路。
解：端口开路时，流过2Ω电阻的电流为3UOC，流过6Ω电阻的为6A，故
UOC?2?3UOC?
用短路电流法求等效电阻，电路如下图所示。
3?2||66?2UOC
??0.8? Isc
2.24 求题2.24图所示电路从ab端看入的等效电阻。
解：用外加电源法求等效电阻，电路如图(a)所示，设Rs??Rs||RB，流过RE的电流为iT+ib+βib，故有
uT?RE(iT?ib??ib) ??rbe)ib?uT?0 (Rs
??rbe)RE(RsuT?iT
??rbe?(1??)RERs??rbe)RE(Rsu
??rbe?(1??)REiTRs
2.25 题2.25图所示电路中，RL为何值时，它吸收的功率最大？此最大功率等于多少？
L解：将RL断开，则端口开路电压UOC=2I1-2I1+6=6V，用外加电源法求等效电阻，电路如下图所示，对大回路有
UT=4IT+2I1-2I1=4IT RO?
因此，当RL=R0=4Ω时，它吸收的功率最大，最大功率为
2UOC62???2.25W 4RO4?4
第三章正弦交流电路
两同频率的正弦电压，u1??10sin(?t?30?)V,u2?4cos(?t?60?)V，求出它们的有效值和相位差。
解：将两正弦电压写成标准形式
u1?10sin(?t?30??180?)V u2?4sin(?t?60??90?)V，
其有效值为
10?7.07V，U2?
?1?210?或?150?,?2?150?
????1??2?60?
??2?j2,A???2?j2,A??A??A?,A??A??A?，试写出它们的极3.2
坐标表示式。
??4???4?ej30??4?30? 解：A?j1?22???
?4????4?60? A?j2?2?2??
??A??A??2?j(2??1)(1?j)??45? A312
??A??A??4?4?30??60??16?90??j16 A412
314t?30?)A,i2?5cos(314t?45?)A,若i3.3
已知两电流i1?2sin(
画出相图。
?i1?i2，求i并
t?45??90?)A，两电流的幅值相量为 解：i2?5sin(314
??2?30?A，I??5?135?A I1m2m
总电流幅值相量为
??I??I??2(cos30??jsin30?)?5(cos135??jsin135?) Im1m2m
?j(1?)??1.80?j4.53?4.85?112? 22
?I2i(t)?4.85sin(314t?112?)A
相量图如右图所示。
??220?120?V，电流相量为I??5?30?A，3.4
某二端元件，已知其两端的电压相量为U
f=50HZ，试确定元件的种类，并确定参数值。
解：元件的阻抗为
?220?120?UZ???44?90??j44
元件是电感，?L?44，
4444L???0.14H
有一10μF的电容，其端电压为u?2sin(314t?60?)V，求流过电容的电流i无功功率Q和平均储能WC，画出电压、电流的相量图。
??220?60?，X?解：Uc??I
??318? ?C314?10?10?6
??0.69?150?A ?jXC?j318
i(t)?0.2sin(314t?150?)A
电流超前电压90°，相量图如右图所示。 QC=-UI=-220×0.69=-152Var 11
WC?CU2??10?10?6?J
一线圈接在120V的直流电源上，流过的电流为20A，若接在220V，50HZ的交流
电源上，流过的电流为22A，求线圈的电阻R和电感L。
解：线圈可看作是电感L与电阻R的串联，对直流电，电感的感抗等于0，故电阻为
U120R???6? ?I20通以50Hz的交流电时，电路的相量模型如右图所示
??U??U??RI??jXI??URLL?(R?jXL)I
XL?()2?R2?()?62?8?
?0.025H?25.5mH 314
在题3.7图所示的电路中，电流表A1和A2的读数分别为I1=3A，I2=4A， （1）设Z1=R，Z2=-jXC，则电流表A0的读数为多少？
（2）设Z1=R，则Z2为何种元件、取何值时，才能使A0的读数最大？最大值是多少？ （3）设Z1=jXL，则Z2为何种元件时，才能使A0的读数为最小？最小值是多少？ 解：Z1、Z2并联，其上电压相同
（1）由于Z1是电阻，Z2是电容，所以Z1与Z2中的电流相
位相差90°，故总电流为?4?5A，A0读数为5A。 （2）Z1、Z2中电流同相时，总电流最大，因此，Z2为电阻R2时，A0读数最大，最大电流是7A，且满足RI1=R2I2，因此
I13R?R I24
（3）Z1、Z2中电流反相时，总电流最小，现Z1为电感，则Z2为容抗为XC的电容时，
A0读数最小，最小电流是1A，且满足3XL=4XC，因此
在题3.8图所示的电路中，I1=5A，I2=52A，U=220V，R =XL，求XC、XL、R和I。
?滞后U?45?，各电压电流的相量图如图所示。由于I1=I2sin45?,所解：由于R=XL，故I2
?与I?同相，且I=I1=5A。 以I1、I2和I构成直角三角形。U
????44?，R?XL?
3.9在题3.9图所示的电路中，已知R1=R2=10Ω，L=31.8mH，C=318μF，f=50HZ,U=10V ，求各支路电流、总电流及电容电压。
解：XL=ωL=314×31.8×10-3=10Ω，
??10? ?C314?318?10?6
电路的总阻抗
Z=（R1+jXL）||（R2-jXC） =
(10?j10)(10?j10)
10?j10?10?j10
??10?0?V，则 设U
??U?1?0?A， IZ?U10?0?2??I????45?A 1
R1?jXL10?j102
R2?jXC10?j102
2???jXI?U?45??52??45?V CC2??j10?2
阻抗Z1=1+jΩ，Z2=3-jΩ并联后与Z3=1-j0.5Ω串联。求整个电路的等效阻抗和等
??10?30?V的电源上，求各支路电流，并画出相量图。 效导纳。若接在U
解：等效阻抗
Z?Z1||Z2?Z3?
(1?j)(3?j)
?1?j0.5?2?
接上电源后
?10?30?U?I???5?30? Z2
??3?j?5?30??3.95?11.6?A I
??Z1I??1?j?5?30??1.77?75?A
电压、电流相量图如图所示。
在题3.11图所示的移相电路中，若C=0.318μF，输入电压为u1?42sin314tV，欲使?。 输出电压超前输入电压30?，求R的值并求出U2
解：XC?由分压公式得
?C314?0.318?10
RR??? UU11
R?jXCR?j10000
?超前U?30?，复数R-j10000的辐角应为-30°，即 欲使U12
?104??17.3k? tg30?
?4?0??2?30?V
已知阻抗Z1=2+j3Ω和Z2=4+j5Ω相串联，求等效串联组合电路和等效并联组合电路，确定各元件的值。设ω=10rad/s。
解：Z=Z1+Z2=6+j8Ω，等效串联组合电路参数为
R=6Ω，X=8Ω
电抗元件为电感，
等效并联组合电路参数
，G?2??0.06SR??16.7? 222
??0.08S， 22
电抗元件为电感，
11L???0.mH
?B314?0.08
在题3.13图所示电路中，U=20V，I1=I2=2A，u与i同相，求I、R、XC和XL。
?超前U??与I?相位相差90°，
?45°，解：I故I?由I1=I2得，I由于U?，12C
?同相，而U?，又U?=U?、U?垂直I?，所以U?垂直U?+U?、U?，所以U?构成直角与ILLLLCC
三角形，相量图如图所示。
UC?2U?2V，UL?U?20V，
?2? ??2?，R?I1I22
U20XL?L??52?
用电源等效变换的方法求题3.14图所示电路中的??20?90?V,I??10?0?A。 USS
解：等效电路如图所示
??j10?(?j20)?j5?j150UV?150?90?V ab
求题3.15图所示电路的戴维宁等效电路和诺顿等效电路。 解：（a）由弥尔曼定理可得
?10j10??(?10?j100)V 11?j10?j5
ZO?10?j10||(?j5)?(10?j10)?
（b）ab端开路时，I??
??6I??(?j6)?I??(6?j6)V UOC
用短路电流法求等效阻抗，电路如图所示，对大回路有：
??6I??6?0?， (6?j6)I
???jA，I??6I??1?0?A， I
??I??I??(1?j)A ISCC
ZO?OC??6? 1?jISC
求题3.16图所示电桥的平衡条件。
解：由电桥平衡条件公式得
R1?(R4||)?R2?(R3?)
j?C3j?C3R1CR?1?1
???R3?j?R3R4C4?j?44? ?4R2R4??C3C3?R4
j?C41?j?R4C4
由复数运算规则得
??10?0?V，I??2?45?A，用叠加定理求I?。 3.17
题3.17图所示电路中，USS
?单独作用时 解：US???I
?单独作用时，由分流公式得
5?j5??5?j545??2?90?A ?IS
??I???I????2?j2?22?45?A I
3.18题3.18图所示电路中，IS=10A，ω=5000rad/s，R1=R2=10Ω,C=10μF，μ=0.5，求电阻R2中的电流I。
??10?0?A，则U??10?1??j200V 解：设ICS
对右边一个网孔，有
?R???U??(I??I?)R I2CS11????IR)I(??UCS1
?0.5?(?j200)?10?10
题3.19图所示电路中，U=120V，求（1）各支路电流及总电流；（2）电路的平均功率、无功功率、视在功率和功率因数。
??120?0?V，则 解：设U
?U?I??8??A， （1）1
?U?I2??j12?12?90?A， ?j10?
??U??j6?6??90?A I3
??I??I??I??8?j12?j6?8?j6?10?36.9?A I123
电流超前电压36.9?，电路呈容性。
（2）P?UIcos??120?10?cos(?36.9?)?960W Q?UIsin??120?10?sin(?36.9?)??720var
S?UI?120?10?1200VA
??cos(?36.9?)?0.8
314t?45?)V,i?52sin(314t?30?)A,C=20μ3.20 题3.20图所示电路中，u?2sin(
F，求总电路和二端电路N的有功功率、无功功率和功率因素。
??220?45?V，I??5?30?A，??45??30??15? 解：U
由于电容的有功功率等于0，无功功率
??304var，
314?20?10?6
故PN?P?UIcos??220?5?cos15??1062W
Q?UIsin??220?5?sin15??285var
QN?Q?QC?285?(?304)?589var
??cos15??0.966，?N?
3.21三个负载并接在220V的正弦电源上，其功率和电流分别为P1=4.4kW，I1=44.7A(感性),P2=8.8kW，I2=50A(感性)，P3=6.6kW，I=66A(容性)。求各负载的功率因数、整个电路的功率因数及电源输出的电流。
解：设各负载的视在功率为S1、S2和S3，则
PP4.4?10311
?1????0.447，?1?arccos0.447?63.4?
P2P28.8?103
?2????0.80，?2?arccos0.8?36.9?
S2UIP36.6?103
?3????0.454
S3UI3220?66
负载为容性，故
?3??arccos0.454??63?
各负载的无功功率为
Q1?P2tg?2?6.6?10var 1tg?1?8.8?10var，Q2?P
Q3?P3tg?3??13?103var，
根据有功功率守恒和无功功率守恒，得：
3Q?Q1?Q2?Q3?2.4?103varP?P1?P2?P3?19.8?10W
总电流即电源电流为
P19.8?103I???90.6A
Ucos?220?0.993
一额定容量为10kAV，额定电压为220V，额定频率为50HZ的交流电源，如向功率为8kW、功率因数数为0.6的感性负载供电，电源电流是否超过额定电流值？如要将功率因数提高到0.95，需并联多大的电容？并联电容后，电源电流是多少？还可以接多少只220V，40W的灯泡？
解：电源额定电流为10?10?45.45A，负载电流为8?10?60.6A，超过电源额定电流。
将负载的功率因数从0.6提高到0.95，需并联的电容容量为
(tg?0?tg?)
[tg(arccos0.6)?tg(arccos0.95)]
并联电容后，电源电流为
设并联电容后还可接入n只40W灯泡，接入n只灯泡后的功率因数角为?，则
8000+40n≤104cos?
8000sin(arccos0.95)=104sin? 解得?=14.5°，n≤42.07 故还可接42只灯泡。
有一RLC串联电路，与10V、50HZ的正弦交流电源相连接。已知R=5Ω，L=0.2H，电容C可调。今调节电容，使电路产生谐振。求（1）产生谐振时的电容值。（2）电路的品质因数。（3）谐振时的电容电压。
解：（1）由?0?
F?50.7?F 2
?0L314?0.2
??12.56 R5
（3）UC?QU0?12.56?10?125.6V
一个电感为0.25mH，电阻为13.7Ω的线圈与85pF的电容并联，求该并联电路的谐振频率、品质因数及谐振时的阻抗。
解：由于???R?13.7?，故谐振频率为 ?12C85?10f0?
2?30.25?10
?0L2?3.14?1.09?106?0.25?10?3
??125 品质因数Q?R13.7
谐振时，等效电导为G0?等效阻抗为
22R2??0L1?2L2
R0???R?R2?R(1?Q2)?13.7?(1?k?
?同相。3.25
题3.25图电路中，Z?22?45??，电源电压为110V，频率为50HZ，I?与U
求：（1）各支路电流及电路的平均功率，画出相量图。（2）电容的容量C。
?45°，各支路电?滞后U解：由于Z的阻抗角为45°，故I2
流及电压的相量图如图所示。
（1）IZ?U?110?5A，I?IZcos45??5??3.5A
IC?I?3.5A，
P?PZ?UI2cos45??110?5?
（2）由IC??CU得：C?
?F?102?F ?U314?110
写出题3.26图所示电路两端的伏安关系式。
解：（a）图中，i1与u1为非关联参考方向，故线圈1的自感电压取负号，又i1、i2均从同名端流出，故两线圈中互感电压与自感电压符号相同。
?M2， dtdtdidi
（b）图中i2与u2为非关联参考方向，故线圈2中的自感电压取负号，又i1、i2均从同名端流入，故两线圈中互感电压与自感电压符号相同。
di1di?M2， dtdtdidi
u2??L22?M1
?12?，ωL2=10Ω，?C
求题3.27图所示电路的等效阻抗。已知R1=18Ω，
?和I?一个从同名端流出，一个从同名端流入，解：各支路电压、电流如图所示，由于I12
故两线圈中互感电压与自感电压符号相反
??j?LI??U111?j?MI2，
??j?LI??U222?j?MI1
??I?R?U??U? 又：U1112
I??j?CU? I122
? 代入数据可解得U?18(1?j)I1
电路的等效阻抗
Z??18(1?j)?182?45??
求题3.28图所示电路的等效阻抗Zab。 解：Z11?j8?，Z22?(5?j15)? 反映阻抗
(?M)2525????
Z225?j151?j3
Zab?Z11?Zref?j8?
?(0.5?j6.5)? 1?j3
题3.29图所示电路中，R1=R2=10Ω, ωL1=30Ω, ??100?0?V,求输出电压U?和R2的功率ωL2=ωM=20Ω,U12
解：Z11?R1?j?L1?(10?j30)?，
Z22?R2?j?L2?(10?j20)?，
???(8?j16)?
??4.4??37.9?A
Z11?Zref10?j30?8?j16
?j?MIj20?4.4??37.9?88?52.1?1?I2????3.93??11.3?A
???RI?U??11.3?39.3?168.7?V 222??10?3.93
题3.30图所示电路中，理想变压器的变比为10:1，uS=10sinωt,求u2。 解：各电流、电压如图所示，其关系如下：
us?2i1?u1，u2??100i2，u1?
??(?)?10u2?10u2
u2?0.1us?sin?tV
题3.31图所示电路中，如要使8Ω的负载电阻获得最大功率，理想变压器的变比应为多少？
解：8Ω负载折合至一次侧后的阻抗为8n2Ω，根据最大功率传输原理，当其等于50Ω时，负载得到最大功率，即有8n2=50，故
对称星形连接的三相负载Z=6+j8Ω，接到线电压为380V的三相电源上，设??380?0?V，求各相电流、相电压（用相量表示）U。 AB
解：线电压为380V，相电压为220V，各相电压为：
??220??30?V,U??220??150?V,U??220?90?V UUVw各相电流为
??UU?220??30??22??83.1?A IU
??22??203.10?22?156.9?A， IV
??22?36.9?A IW
对称三角形连接的三相负载Z=20+j34.6Ω，接到线电压为380V的三相电源上，
??380?30?V，求各相电流和线电流（用相量表示）设U。 UV
解：Z?20?j34.6?40?60?? 各相电流为
??UUV?380?30??9.5??30?A IUV
??9.5??150?A， IVW
??9.5?90?A IWU
各线电流为
??I???30??16.5??60?A IUUV
??16.5??180?A，
??16.5?60?A IW
两组三相对称负载，Z1=10Ω，星形连接，Z2=10+j17.3Ω，三角形连接，接到相电压为220V的三相电源上，求各负载电流和线电流。
??220?0?V，则U??380?30?V 解：设UUUV
连接Z1的线电流为
?U?I1U?U?22?0?A亦为Z1中的电流。
三角形联结负载Z2中的电流为
?U380?30?380?30?UV?I????19??30?A， 2UV
Z210?j17.320?60?连接Z2的线电流
??I???30??3??60?A I2U2UV
??I??I??22?0??3??60??47.9??36.5?A IU1U2U
题3.35图所示电路是一种确定相序的仪器，叫相序指示仪，
?R。证明：在?C
线电压对称的情况下，假定电容器所连接的那相为U相，则灯泡较亮的为V相，较暗的为W相。
解：设电源中点为N，负载中点为N′，由弥尔曼定理得
??UUV?j?CUU??W??U??U?j?RCUUVWRR?UN?N??112?j?RCj?C??
??U??U??jU(j?1)U2?UVWU
??135??arctg2,即0???90?，由此得各电压的相量图。从图中可看出，只要
则UN?V?UN?W，即V相负载电压大于W相负载电压，因此，较亮的是V相，0???90?，较暗的是W相。
题3.36所示电路中，三相对称电源相电压为220V，白炽灯的额定功率为60W，日光灯的额定功率为40W，功率因数为0.5，日光灯和白炽灯的额定电压均为220V，设
??220?0?V，求各线电流和中线电流。 UU
解：为简便计，设中线上压降可忽略，这样，各相负载电压仍对称，故三个灯炮中的
电流相等，均为?0.27A，因此
??0.27?0?A，I??0.27??120?A； WIUV
W相灯泡电流
???0.27?120?A， IW
日光灯中电流
Ucos?20?0.5
由于是感性负载，电流滞后W相电压arccos0.5?60?，即
???0.36?120??60??0.36?60?A IW
??I???I????0.27?120??0.36?60??0.55?85.3?A IWWW
??I??I??I??0.27?0??0.27??120??0.27?120??0.36?60??0.36?60?A INUVW
3.37阻抗均为10Ω的电阻、电容、电感，分别接在三相对称电源的U相、V相和W相中，电源相电压为220V，求（1）各相电流和中线电流；（2）三相平均功率。
??220?0?V 解：由题意知，负载是星形联结，设UU
?U?（1）IU?U?22?0?A，
?U220??120?V?IV???22??30?A ?jXC?j10
?U220?120??IW?W??22?30?A jXLj10
??I??I??I??22?1???30???30?? INUVW
?22?1?cos30??jsin30??cos30??jsin30???60?0?A
（2）由于电容、电感不消耗功率，故三相平均功率等于电阻的功率，即
P?PR??4.84kW
功率为3kW，功率因数为0.8（感性）的三相对称负载，三角形连接在线电压为380V的电源上，求线电流和相电流。
解：由P?lIlcos?得
求题3.34电路的总功率和功率因数。
??47.9??36.5?A，即阻抗角为?36.5?，??220?0?V时，I解：由3.34题知，UUU
线电流为47.9A，因此
总功率：PlUlcos??47.9?380cos(?36.5?)?25.4kW 功率因数：??cos(?36.5?)?0.8
证明：如果电压相等，输送功率相等，距离相等，线路功率损耗相等，则三相输
电线（设负载对称）的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。
证明：设电压为U，输送功率为P，负载的功率因数为cosφ,距离为l，铜的电阻率为ρ，三相输电线的截面为S，单相输电线的截面为S′，则三相输电线中的电流
3Ulcos?3Ucos?
线路功率损耗
Pcu?3I1R?3()??2
SUcos2?S3Ucos?单相输电线中的电流：Il??
，线路功率损耗为
??2Il?R??2Il???2 Pcu
S?Ucos2?S?
现要求功率损耗相等，即：
?， PCu?PCu
由此得S??2S
三相输电线的用铜量为3Sl，单相输电线的用铜量为2S?l?4Sl，即三相输电线的用铜量为
单相输电线用铜量的3/4。
非正弦周期电流电路
验证图4.1.1(b)所示三角波电压的傅里叶级数展开式，并求出当Um=123V时的有效值。
解：三角波电压在一个周期（??,?）内的表示式为
?Um?t?2Um????t??? ?2
2Um?t????t??
由于u(t)是奇函数，故其傅里叶级数展开式中，系数A0=0，Ckm=0
u(t)sink?td(?t) ???
(?t??)sink?td(?t)?
?tsink?td(?t)?
(?t??)sink?td(?t)
对第一个积分式作变量变换后，与第三个积分式相同，故
(??t??)sink?td(?t)?
???tsink?td(?t)
?(??t??)cosk?t??
???cosk?td(?t)??m
??tcosk?t??
??2?cosk?td(?t)? ?2?
?????1????2Um
?cosk?sink??sink??????2?22k2????k??????1????
2?cosk?sink???2? ?22k2????
?8Um(?1)l?1k?2l?122
=???(2l?1)l为自然数 ?0k?2l?
?8Um?(?1)l?111
u(t)?2?sin?t?sin3?t?sin5?t???sin(2l?1)?t??? 2
925??(2l?1)?
u(t)?100(sin?t?sin3?t?sin?t??)V
各谐波分量有效值为
100 100，100，U5?U3?U1?
U?12?U32???
11????71.2V 22925
求题4.2图所示半波整流电压的平均值和有效值。 解：半波整流电压在一个周期内可表示为
Usint??mTu(t)???0??
电压平均值
U0??u(t)dt??2Umsintdt
电压有效值
Um?0.5Um 2
在题4.3图所示电路中，L=1H，R=100Ω，ui=20+100sinωt+70sin3ωt，基波频率为50Hz，求输出电压u0及电路消耗的功率。
解：电感对直流相当于短路，故输出电压中直流分量U0=20V，由分压公式得，u0中基波分量为
R100?100??U100?0???30.3??72.3?V 1m
R?j?L100?j314?1
?1U0.303??1m???72.3?A 电流中基波分量为I1?
三次谐波分量为
R100?70??U70?0???7.4??83.9?V 3m
R?j3?L100?j314?3
??0.074??83.9?A
u0?20?30.3sin(?t?72.3?)?7.4sin(3?t?83.9?)V
电路消耗的功率为各谐波消耗的功率之和
P?P0?U1I1cos?1?U2I2cos?2
700.074???cos72.3???cos83.9? ?4.6?0.3?8.9W
或为电阻R消耗的平均功率
???P?P0?P1?P3?????8.9W ????100?2?100?2?100
在题4.4图所示电路中，US=4V，u(t)=3sin2tV，求电阻上的电压uR。
解：利用叠加定理求解较方便 直流电压源Us单独作用时
交流电压源u(t)单独作用时
XL??L?2?0.5?1?
111??? ?C2?12
电阻与电感并联支路的等效阻抗为
45?0??3?45?V
?u?R?2sin(2t?45?)V
??uR?u?R?uR?4?2sin(2t?45?)V
在RLC串联电路中，已知R=10Ω，L=0.05H，C=22.5μF，电源电压为u(t)=60+180sinωt+60sin(3ωt+45°)+20sin(5ωt+18°),，基波频率为50HZ，试求电路中的电流、电源的功率及电路的功率因数。
解：RLC串联电路中，电容对直流相当于开路，故电流中直流分量为零。 对基波
XL??L?314?0.05?15.7?,XC?
11??141.5? ?6
?C314?22.5?
Z1?R?j(XL?XC)?10?j(15.7?141.5)?126??85.3??
基波电流的幅值相量为
对三次谐波
?1.43?85.3?A
126??85.3?
XL?3?L?47.1?，XC?47.1?，Z3?10?
三次谐波电流的幅值相量为
??60?45??6?45?A I3
对五次谐波
XL?5?L?78.5?，XC?28.2?
Z5?R?j(XL?XC)?10?j(78.5?28.2)?51.2?78.8??
五次谐波电流的幅值相量为
?0.39??60.8?A
51.2?78.8?
i(t)?1.43sin(?t?85.3?)?6sin(3?t?45?)?0.39sin(5?t?60.8?)A
电源的功率
P?P1?P3?P5?I1U1cos?1?I3U3cos?3?I5U5cos?5
?[1.43?180cos(?85.3?)?6?60cos0??0.39?20cos78.8?]?191W 2
电路的无功功率
Q?Q1?Q3?Q5?I1U1sin?1?I3U3sin?3?I5U5sin?5
[1.43?180sin(?85.3?)?0?0.39?20sin78.8?]??124.4var 2
在题4.6图所示π型RC滤波电路中，ui为全波整流电压，基波频率为50HZ，如要求u0的二次谐波分量小于直流分量的0.1%，求R与C所需满足的关系。
解：全波整流电压为
2Um?22?ui?1?cos2?t?cos4?t???V
显然，u0中的直流分量与ui中的直流分量相等，为对二次谐波，其幅值为
4Um2?C??3?|R?|j2?C
1? 按要求有
电路的暂态分析
5.1 题5.1图所示各电路在换路前都处于稳态，求换路后电流i的初始值和稳态值。
解：（a）iL(0?)?iL(0?)?6?3A，
2换路后瞬间i(0?)?
iL(0?)?1.5A 2
稳态时，电感电压为0，i?6?3A
（b）uC(0?)?uC(0?)?6V，
换路后瞬间i(0?)?
稳态时，电容电流为0，i?
（c）iL1(0?)?iL1(0?)?6A，iL2(0?)?iL2(0?)?0 换路后瞬间i(0?)?iL1(0?)?iL2(0?)?6?0?6A 稳态时电感相当于短路，故i?0
6?uC(0?)6?3
??0.75A 换路后瞬间i(0?)?
（d）uC(0?)?uC(0?)?稳态时电容相当于开路，故i?
5.2 题5.2图所示电路中，S闭合前电路处于稳态，求uL、iC和iR的初始值。 解：换路后瞬间iL?6A，uC?3?6?18V
iC?iL?C?6??0
uL?uC?RiR?0，uL??uC??18V
5.3 求题5.3图所示电路换路后uL和iC的初始值。设换路前电路已处于稳态。 解：换路后，iL(0?)?iL(0?)?0，
4mA电流全部流过R2，即
iC(0?)?4mA
对右边一个网孔有：
R1?0?uL?R2?iC?uC
由于uC(0?)?uC(0?)?0，故
uL(0?)?R2iC(0?)?3?4?12V
5.4 题5.4图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的i、iL和 uL。 解：对RL电路，先求iL(t)，再求其它物理量。
iL(0?)?iL(0?)?
电路换路后的响应为零输入响应
L2??0.1S，故 R40||(20?20)
iL(t)?iL(0?)e?t/??0.5e?10tA
换路后两支路电阻相等，故
iL(t)?0.25e?10tA， 2
uL(t)??i(t)(20?20)??10e?10tV
5.5 题5.5图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的uC和i。 解：对RC电路，先求uC(t)，再求其它物理量
uC(0?)?uC(0?)??24?24V
S合上后，S右边部分电路的响应为零输入响应 1??RC?(8||24)??2S
uC(t)?uC(0?)e
i(t)?C??24?(?)e??4eA
5.6 题5.6图所示电路中，已知开关合上前电感中无电流，求t?0 时的iL(t)和uL(t)。 解：由题意知，这是零状态响应，先求iL
题5.6图243
iL(?)???2A
6?2||32?3L11????s
故iL(t)?iL(?)(1?e?t/?)?2(1?e?4t)A
?1?2?4e?4t?8e?4tV dt
5.7 题5.7图所示电路中，t=0时，开关S合上。已知电容电压的初始值为零，求uC(t)和i(t)。
解：这也是一个零状态响应问题，先求uC再求其它量
??RC?(25?100||300)?0.05?5SuC(?)?
uC(t)?uC(?)(1?e?t/?)?15(1?e?0.2t)V
?0.05?15?0.2e?0.2t?0.15e?0.2tA dt
uC?25iC15(1?e?0.2t)?25?0.15e?0.2t?0.2t
i?iC??0.15e?
?(0.05?0.t)A
5.8 题5.8图所示电路中，已知换路前电路已处于稳态，求换路后的uC(t)。
解：这是一个全响应问题，用三要素法求解
uC(0?)?uC(0?)?10VuC(?)?
?60?10?16V
??RC?40||60?10?10?6?2.4?10?4s uC(t)?uC(?)?[uC(0?)?uC(?)]e
?(16?6e?t/?)V
5.9 题5.9图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后uC(t)的零输入响应、零状态响应、暂态响应、稳态响应和完全响应。
解：电路的时间常数
??RC?8000||()?10?10?6?4?10?2s
uC(0?)?uC(0?)?1?10?3?8?103?8V
零输入响应为：8e
uC(?)??8?2V
零状态响应为：2(1?e稳态响应为：2V， 暂态响应为：8e
?2e?25t?6e?25tV
全响应为：uC(t)?uC(?)?[uC(0?)?uC(?)]e?t/??(2?6e?25t)V
5.10 题5.10图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的i(t)。
解：用三要素求解
iL(0?)?iL(0?)??4A
3由弥尔曼定理可求得
iL(?)???10A
iL(t)?iL(?)?[iL(0?)?iL(?)]e?t/??(10?6e?2t)A
5.11 题5.11图所示电路中，US=100V，R1=5kΩ，R2=20kΩ，C=20μF，t=0时S1闭合，t=0.2S时，S2打开。设uC(0-)=0，求uC(t)。
?1?R1C?0.1s 解：0?t?0.2s为零状态响应，
uC(t)?US(1?e
t?0.2s为全响应，?2?(R1?R2)C?0.5s，
uC(0.2)?100(1?e?2)V，uC(?)?100V
?2?2(t?0.2)uC(t)?100?? ?100(1?e)?100?? e
?100?100e?2(t?0.8)V
5.12 题5.12图(a)所示电路中，i(0-)=0，输入电压波形如图(b)所示，求i(t)。
解：uS(t)?2?(t)?2?(t?1)V，??
uS?2V时，i(?)?2?1A
i?(t)?(1?e故i(t)?(1?e
)?(t)?(1?e)?(t?1)
5.13 题5.13图(a)所示电路中，电源电压波形如图(b)所示，uC(0-)=0，求uC(t)和i(t)。
解：uS(t)?2?(t)?4?(t?0.2)?2?(t?0.6)V，??RC?0.5s 单位阶跃响应为
S(t)?(1?e?2t)V
uC(t)?2(1?e?2t)?(t)?4[1?e?2(t?0.2)]?(t?0.2)?2[1?e?2(t?0.6)]?(t?0.6)V
5.14 要使题5.14图所示电路在换路呈现衰减振荡，试确定电阻R的范围，并求出当R=10Ω时的振荡角频率。
解：临界电阻
即R<20时，电路在换路后呈现衰减振荡，R=10Ω时
??2.5?10rad/s， 2L2?2?10?3
2?10?3?20?10?3
?2.5?103rad/s
故衰减振荡角频率
???0??2?4.33?103rad/s
5.15 题5.15图所示电路中，换路前电路处于稳态，求换路后的uC、i、uL和imax。 解：由于2
?2??2000?R ?6C10
故换路后电路处于临界状态
R2000????103rad/s
uC(t)?U0(1??t)e??t?10(1?1000t)e?1000tV
?10te?1000tA
?10(1?1000t)e?1000tV dt
时，即t=10S时，i最大
Imax?10?10?3e?1?3.68?10?3A
第六章二极管与晶体管
6.1半导体导电和导体导电的主要差别有哪几点？
答：半导体导电和导体导电的主要差别有三点，一是参与导电的载流子不同，半导体中有电子和空穴参与导电，而导体只有电子参与导电；二是导电能力不同，在相同温度下，导体的导电能力比半导体的导电能力强得多；三是导电能力随温度的变化不同，半导体的导电能力随温度升高而增强，而导体的导电能力随温度升高而降低，且在常温下变化很小。
6.2杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是如何产生的？杂质半导体中少数载流子的浓度与本征半导体中载流子的浓度相比，哪个大？为什么？
答：杂质半导体中的多数载流子主要是由杂质提供的，少数载流子是由本征激发产生的，由于掺杂后多数载流子与原本征激发的少数载流子的复合作用，杂质半导体中少数载流子的浓度要较本征半导体中载流子的浓度小一些。
6.3 什么是二极管的死区电压？它是如何产生的？硅管和锗管的死区电压的典型值是多少？
答：当加在二极管上的正向电压小于某一数值时，二极管电流非常小，只有当正向电压大于该数值后，电流随所加电压的增大而迅速增大，该电压称为二极管的死区电压，它是由二极管中PN的内电场引起的。硅管和锗管的死区电压的典型值分别是0.7V和0.3V。
6.4 为什么二极管的反向饱和电流与外加电压基本无关，而当环境温度升高时又显著增大？
答：二极管的反向饱和电流是由半导体材料中少数载流子的浓度决定的，当反向电压超过零点几伏后，少数载流子全部参与了导电，此时增大反向电压，二极管电流基本不变；而当温度升高时，本征激发产生的少数载流子浓度会显著增大，二极管的反向饱和电流随之增大。
6.5 怎样用万用表判断二极管的阳极和阴极以及管子的好坏。
答：万用表在二极管档时，红表笔接内部电池的正极，黑表笔接电池负极（模拟万用表相反），测量时，若万用表有读数，而当表笔反接时万用表无读数，则说明二极管是好的，
万用表有读数时，与红表笔连接的一端是阳极；若万用表正接和反接时，均无读数或均有读数，则说明二极管已烧坏或已击穿。
6.6 设常温下某二极管的反向饱和电流IS=30×10-12A，试计算正向电压为0.2V、0.4V、0.6和0.8V时的电流，并确定此二极管是硅管还是锗管。
解：由I?IS(eU/UT?1)，UT?26mV得
U?0.2V时，I?30?10?12(e200/26?1)?66?10?9A?66nA U?0.4V时，I?30?10?12(e400/26?1)?144?10?6A?0.144mA U?0.6V时，I?30?10?12(e600/26?1)?31.6?10?2A?316mA
U?0.8V时，I?30?10?12(e800/26?1)?6.9?102A
由此可见，此二极管是硅管。
6.7 在题6.7图(a)的示电路中，设二极管的正向压降为0.6V，输入电压ui的波形如图(b)所示，试画出输出电压uo波形。
s解：uI=1V和2V时，二极管导通，u0=uI-0.6V，uI≤0.5V时，二极管截止，R中无电流，故u0=0，输出电压u0的波形如图C所示。
6.8 在题6.8图所示电路中，设二极管为理想二极管，输入电压
ui?10sin?tV，试画出输入电压uo的波形。
解：ui>-5V，二极管导通，由于二极管是理想的二极管，正向压降等于零，故此时u0= ui<-5V，二极管截止，电阻中无电流，u0=-5V，u0波形如图b所示。
6.9 在题6.9图所示电路中，
设各二极管均为理想二极管，求下列三种情况下的输出电压Uo和通过各二极管的电流。（1）
VA?VB?0；（2）VA?4V,VB?0；（3）VA?VB?4V。
解：（1）VA?VB?0时，DA、DB导通，V D=0，DC截止，IC=0，U0=0。设DA、DB为相同的二极管，则
IA=IB=1?12?1.5mA
O（2）VA=4V，V B=0，DB导通，VD=0，DA、DC截止，IA=IC=0，U0=0
（3）VA=VB=4V，设DA、DB均导通，则VD=4V，DC也导通，IC?IR1?
??2mA，IR1=IA+IB+IC不成立，故DA、DB应截止，IA=IB=0，DC导通，此时 R14
?2.4mA， 4?1
U0=2.4×1=2.4V
6.10 现有两个稳压管，UZ1?6V，UZ2?9V，正向压降均为0.7V，如果要得到15V，9.7V，6.7V，3V和1.4V的稳定电压，这两个稳压管和限流电阻应如何连接？画出电路。
解：15V电压可由两只稳压管串联得到；9.7V可由9V稳压管的稳压值与另一稳压管的正向压降得到；3V是两稳压管稳定电压的差值；1.4V是两只稳压管的正向压降，电路如图所示。
6.11 为什么三极管的基区掺杂浓度小而且做得很薄？
答：由于基区和发射区载流子是不同类型的，因此发射区的多数载流在正向电压的作用下扩散到基区后，要与基区的多数载流子复合。为使较多的载流子到达集电区，发射区扩散到基区的载流子应尽快通过基区，因而基区要做得薄一些。另外，基区的多数载流子浓度要较小，即掺杂浓度要小。
6.12 要使PNP三极管具有电流放大作用，EB和EC的正负极应
如何连接，画出电路图并说明理由。
解：晶体管要有电流放大作用，发射结应正偏，集电结应反偏，对PNP型晶体管来说，基极接EB的负极，发射极接EB的正极，集电极接EC的负极，电路如图所示。
6.13 在一放大电路中，测得某正常工作的三极管电流IE=2mA，IC=1.98mA，若通过调节电阻，使IB=40μA，求此时的IC。
解：晶体管正常工作时，IE?IC?IB故
当IB?40?A时
IC??IB?99?40?10?3?3.96mA
6.14 在一放大电路中，有三个正常工作的三极管，测得三个电极的电位U1、U2、U3分别为
（1）U1=6V，U2=3V，U3=2.3V （2）U1=3V，U2=10.3V，U3=10V （3）U1=-6V，U2=-2.3V，U3=-2V
试确定三极管的各电极，并说明三极管是硅管还是锗管？是NPN型还是PNP型。
解：晶体管正常工作时，发射结电压硅管为0.7V左右，锗管为0.3V左右，由此可先确定哪二个极是基极和发射极，剩下的一个极则是集电极。另外，由于集电结反偏，因此，对PNP型晶体管，集电极电位最低，对NPN型晶体管，集电极电位最高。
（1）U23=0.7V，1是集电极，U1最大，因此，晶体管是NPN型硅管，这样2是基极，3是发射极。
（2）U23=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管是PNP型锗管，2是发射极，3是基极。
（3）U32=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管PNP型锗管，2是基极，3是发射极。
6.15 已知某三极管的极限参数为PCM=100mW，ICM=20mA，U（BR）CEO=15V。试问在下列几种情况下，哪种是正常工作？
（1）UCE=3V，IC=10mA； （2）UCE=2V，IC=40mA； （3）UCE=10V，IC=20mA；
解：晶体管的安全工作区是：UCE<U(BR)CEO，IC<ICM，P=UCEIC<PCM，现在P1=30mW，P2=80mW，
P3=200mW，因此，第一种情况下，晶体管正常工作，第二种情况下，IC>ICM，第三种情况下，P>PCM，第二、第三种情况下晶体管均不能正常工作。
6.16 试画出PNP型三极管的微变等效电路，标出各极电流的方向。 解：对PNP型晶体管，由题6.12电路图知，基极电流从基极流出，集电极电流从集电极流出，故PNP型晶体管的微变等效电路如右图所示。
第七章基本放大电路
试判断题7.1图中各电路能不能放大交流信号，并说明原因。
解： a、b、c三个电路中晶体管发射结正偏，集电结反偏，故均正常工作，但b图中集电极交流接地，故无交流输出。d图中晶体管集电结正偏，故晶体管不能正常工作，另外，交流输入信号交流接地。因此a、c两电路能放大交流信号，b、d两电路不能放大交流信号。
单管共射放大电路如题7.2图所示，已知三极管的电流放大倍数??50。
（1）估算电路的静态工作点； （2）计算三极管的输入电阻rbe；
（3）画出微变等效电路，计算电压放大倍数； （4）计算电路的输入电阻和输出电阻。 解：（1）IB?
UCC?UBE12?0.7?5
??4?10A?40?A 3
IC??IB?50?40?10?2?10A?2mA
UCE?UCC?RCIC?12?3?103?2?10?3?6V
（2）rbe?300??C
?300?50?950? IC2
（3）放大电路的微变等效电路如图所示 电压放大倍数
RC||RL3||3
??50??79 rbe0.95
（4）输入电阻：ri?RB||rbe?300?103||950?950?
输出电阻r0?RC?3k?
单管共射放大电路如题7.3图所示。已知??100 （1）估算电路的静态工作点；
（2）计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 （3）估算最大不失真输出电压的幅值；
（4）当ui足够大时，输出电压首先出现何种失真，如何调节RB消除失真？
解：电路的直流通路如图所示，
RBIBQ?UBEQ?RE(1??)IBQ?UCC
UCC?UBEQRB?(1??)RE
300?101?0.5
由此定出静态工作点Q为 ICQ??IBQ?4.3mA，
UCEQ?UCC?IC(RC?RE)?15?4.3?(2?0.5)?4.3V
（2）rbe?300?100?
由于RE被交流傍路，因此
??100???166 rbe0.90
ri?RB||rbe?300||0.905?0.9k?
（3）由于UCEQ=4.3V，故最大不饱和失真输出电压为
??UCEQ?0.7?4.3?0.7?3.6V U0
最大不截止失真输出电压近似为
???ICQ?RL??4.3?1.5?6.4V U0
因此，最大不失真输出电压的幅值为3.6V。
（4）由于U0??U0??，因此，输入电压足够大时，首先出现饱和失真，要消除此种现象，让饱和失真和截止失真几乎同时出现，应增大RB，使静态工作点下移。
画出题7.4图所示电路的交流通路和微变等效电路，标明电压电流的参考方向。
题7.4图(b)
解：各电路的交流通路和微变等效电路如图所示。
7.5在题7.5图所示的分压式偏置电路中，三极管为硅管，??40，UBE?0.7V。 （1）估算电路的静态工作点；
（2）若接入5kΩ的负载电阻，求电压放大倍数，输入电阻和输出电阻； （3）若射极傍路电容断开，重复（2）中的计算。 解（1）用估算法求静态工作点
UB?UCC??12?2V
RB1?RB215?3
??2.6mA，IC=2.6mA
??63?A ??141
UCEQ?UCC?IC(RC?RE)?12?2.6?(2?0.5)?5.5V
（2）电压放大倍数Au???RC||RL，
rbe其中rbe?300??
?700??0.7k? IC2.6
ri?RB1||RB2||rbe?15||3||0.7?0.55k?
（3）CE断开，工作点不变，电路的微变等效电路如图所示 电压放大倍数
??R||RU??I0bCL
r?(1??)IRUIibbebE??RC||RL?40?2||5 ??
rbe?(1??)RE0.7?41?0.5??2.7输入电阻
ri?RB1||RB2||[rbe?(1??)RE]?15||3||(0.7?41?0.5)?2.2k?
输出电阻r0?RC?2k?
在图7.4.1所示的共集放大电路中，设UCC=10V，RF=5.6 kΩ，RB=240 kΩ，三极管为硅管，β=40，信号源内阻RS=10kΩ，负载电阻RL=1kΩ，试估算静态工作点，并计算电压放大倍数和输入、输出电阻。
解：基极电路的电压方程为
RBIBQ+0.7+RE（1+β）IBQ=UCC
UCC?0.710?0.7???19.8?A3
RB?(1??)RE240?10?41?5.6
图7.4.1 共集电极放大电路
ICQ??IBQ?40?19.8?0.79mA
UCEQ?UCC?REIE?10?5.6?0.79?5.6V
rbe?300?40
?1.6?103? 0.79
ri?RB||[rbe?(1??)RE||RL]?240||[1.6?41?5.6||1]?32k? r0?RE||
题7.4图（a）所示电路为集电极——基极偏置放大电路，设三极管的?值为50，VCC=20V，RC=10 kΩ，RB=330 kΩ。
（1）估算电路的静态工作点；
（2）若接上2kΩ的负载电阻，计算电压放大倍数和输入电阻。
rbe?RS||RB1.6?10||240
?5.6||?0.27k?
解：（1）先画出电路的直流通路，由KVL可得
RC(IC?IB)?UCE?UCC UCE?RBIB?UBEQ
代入数据，解方程得
ICQ?1.15mA，IBQ?23?A，UCEQ?8.3V
（2）接上负载后的微变等效电路如图所示
?1.43k? IC
??U?Ui0，??rI?。显然U另外，流过R的电流为i1?Bibeb
???R?(i??i)?R??(Ui?U0??I?)（RLU0L1bb
?用U?表示，解方程可得 Ibi
?UR?(r??RB)R?
Au?0?Lbe???L??58
??RB)rbe(RLrbeUi
下面求输入电阻
?U???Ii?Ib?I1?Ib??Ib?0
?RL ?AUui???(1??)Ib
?(r??R)U?UibeBi
??RB)rberbe(RL
??R?(1??)RL1I1??rbe??RB1
??RBrberiUirbeRLrbeRB
题7.4图（b）所示电路为共基极放大电路。 （1）画出直流通路，估算电路的静态工作点；
（2）导出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算公式。
解：（1）先画出电路的直流通路，如右图所示，与分压式偏置电路相同
?1.14k? ?RB?(1??)RL
?ICQ，IBQ?
UCEQ?UCC?ICQ(RC?RE)
（2）由7.4题所画微变等效电路得
?UR??????，，Ui??rbeIbU0??RL?IbAu?0??L
??Ui?I???I??Ui?(1??)Ui Iibb
rbe1Ii.11??r?R||???，即：i E
1??riUiRErbe
导出题7.9图所示电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算公式，证明
??当?RE1??rbe时，Au
解：电路的微变等效电路如图所示
??rI??，U????RI? Uibeb?RE1(1??)Ib0Cb
Uirbe?(1??)RE1
????III1I111i12????3???UUriURB1RB2rbe?(1??)RE1Uiiii
ri?RB1||RB2||[rbe?(1??)RE1]
输出电阻r0?RC 当?RE1??rbe时，Au?
第一章 电路的基本概念和基本定律 1.1 在题1.1图中，各元件电压为U1=-5V，U2=2V，U3=U4=-3V，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载？解：元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI。P>0时元…
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