高等教育出版社《电路分析基础》1~7章电路思考题.doc

注：1、花了2天时间仓促整理，难免出错，大家要以批评眼光看解答；2、有些问题来不及总结，因此没有作答；3、不能死记硬背，要通过看书、做题理解。1-1 实际电路器件与理想电路元件之间的联系和差别是什么？答：（1）联系：理想电路元件是对实际电路器件进行理想化处理、忽略次要性质、只表征其主要电磁性质的所得出的模型。（2）差别：理想电路元件是一种模型，不是一个实际存在的东西；一种理想电路元件可作为多种实际电路器件的模型，如电炉、白炽灯的模型都是“电阻”。1-2 （1）电流和电压的实际方向是怎样规定的？（2）有了实际方向这个概念，为什么还要引入电流和电压的参考方向的概念？（3）参考方向的意思是什么？（4）对于任何一个具体电路，是否可以任意指定电流和电压的参考方向？答：（1）电流的实际方向就是正电荷移动的方向；电压的实际方向（极性）就是电位降低的方向。（2）对于一个复杂电路，电流、电压的实际方向事先难以确定，而交流电路中电流、电压的实际方向随时间变化，这两种情况下都无法准确标识电流、电压的实际方向，因此需要引入参考方向的概念。（3）电流（或电压）参考方向是人为任意假定的。按电流（或电压）参考方向列有关方程，可解出电流（或电压）结果。若电流（或电压）结果数值为正，则说明电流（或电压）的实际方向与参考方向相同；若电流（或电压）结果数值为负，则说明电流（或电压）的实际方向与参考方向相反。（4）可以任意指定电流和电压的参考方向。1-3 （1）功率的定义是什么？（2）元件在什么情况下是吸收功率的？在什么情况下是发出功率的？（3）元件实际是吸收功率还是发出功率与电流和电压的参考方向有何关系？答：（1）功率定义为单位时间内消耗（或产生）的能量，即由此可推得，某二端电路的功率为该二端电路电压、电流的乘积，即（2）某二端电路的实际是吸收功率还是发出功率，需根据电压、电流的参考方向以及由所得结果的正负来综合判断，见下表电压、电流参考方向功率计算值（电压与电流的乘积）正负实际吸收功率或发出功率关联参考方向正实际吸收功率负实际发出功率关联参考方向正实际发出功率负实际吸收功率（3）元件实际是吸收功率还是发出功率与电流和电压的参考方向无关。1-4 电压源与电流源各有什么特点？答：（理想）电压源特点：（1）理想电压源两端的电压保持定值或一定的时间函数；（2）理想电压源两端的电压与流过它的电流 i 无关；（3）流经理想电压源的电流由自身电压和外接电路两者共同决定。（理想）电流源特点：（1）理想电流源输出的电流保持定值或一定的时间函数；（2）理想电流源输出的电流与与其两端的电压u 无关；（3）理想电流源两端的电压由自身输出的电流和外接电路两者共同决定。1-5 （1）受控源能否作为电路的激励？（2）如果电路中无独立电源，电路中还会有电流、电压响应吗？答：（1）受控源不能作为电路的激励。（2）无。1-6 应用基尔霍夫电流定律列写某节点电流方程时，与该节点相连的各支路上的元件性质对方程有何影响？答：无影响。1-7 应用基尔霍夫电压定律列写某回路电压方程时，构成该回路的各支路上的元件性质对方程有何影响？答：无影响。注：KCL、KVL与电路元件的性质无关。1-8 基尔霍夫电流定律是描述电路中与节点相连的各支路电流间相互关系的定律，应用此定律可写出节点电流方程。对于一个具有n个节点的电路，可写出多少个独立的节点电流方程？答：个1-9 基尔霍夫电压定律是描述电路中与回路相关的各支路电压间相互关系的定律，应用此定律可写出回路电压方程。对于一个具有n个节点、b条支路的电路，可写出多少个独立的回路电压方程？答：个2-1 （1）什么是单口网络？（2）单口网络的外特性表示什么意义？（2）如何求出外特性？答：（1）单口网络即二端网络，其对外只有两个联接端子。（2）单口网络的外特性表示该网络端口电压、电流之间的关系。（3）假定在端口加一电压，求与之对应的端口电流，即得端口电压与电流关系（端口外特性）。假定加端口电流，求与之对应的端口电压，也一样。2-2 单口网络的外特性与外电路有关吗？答：无关。2-3 （1）等效变换的概念是什么？（2）等效变换的概念是根据什么引出来的？答：（1）若两个单口网络的端口伏安特性相同，则对外电路而言，这两个单口网络相互等效。（2）等效变换的概念是根据对外电路的作用或影响完全相同这一点引出来的。如果两个单口网络的端口伏安特性相同，则意味着这两个网络对外电路的作用或影响是完全相同的，在求外电路的电压、电流以及功率时，这两个单口网络可相互替换，以达到分析或计算简化的目的。2-4 两个单口网络N1 和N2的伏安特性处处重合，这时两个单口网络N1 和N2是否等效？答：是等效的。？2-5 两个单口网络N1和N2各接100负载时，流经负载的电流以及负载两端电压均相等，两个网络N1 和N2是否等效？答：不一定等效。不等效情况举例，N1是100V电压源，N2是1A电流源，二者分别接100电阻时，两种情况下电阻的电压、电流均为100V、1A，是相同的；若N1和N2分别接50电阻，这时电阻上的电压、电流就不同了，因此，N1和N2不等效。2-6 一个含有受控源及电阻的单口网络，总可以等效化简为一个什么元件？答：电阻2-7 当无源单口网络内含有受控源时，必须用外施电源法求输入电阻，这时电路中受控源的控制支路应如何考虑？答：？（注：不知所指）2-8 利用等效变换计算出外电路的电流、电压后，如何计算被变换的这一部分电路的电流、电压？答：将外电路等效（如何等效？学生要心中有数），同时将被变换部分恢复成原样，由此计算被变换的这一部分电路的电流、电压。3-1 （1）什么是独立节点？（2）如何确定独立节点？答：（1）对任何节点都能列写KCL方程，只有独立的KCL方程才对求解结果有用。若电路有个节点，则与之对应的就可列出个KCL方程，但其中只有个KCL方程是相互独立的，与这个KCL方程对应的节点称为独立节点。（2）若电路有个节点，从中任选都是独立节点。注：孤立地谈某个节点是否是独立节点是没意义的，独立节点具有相对性和任意性，学者须过细领会。3-2 （1）什么是独立回路？（2）如何确定独立回路？答：（1）对任意回路都能列写KVL方程，只有独立的KVL方程才对求解结果有用。对具体电路，能列出的独立KVL方程数通常远少于电路的回路数，与这些独立KVL方程对应的回路称为独立回路。（2）若电路有个节点和条支路，则其独立KVL方程数目是固定的，为个。要确定独立回路，问题较复杂，须借助网络拓扑的相关知识，选择单连支回路即为独立回路。对于平面电路，确定独立回路问题变得比较简单，网孔即为独立回路。注：与独立节点概念一样，孤立地谈某个回路是否是独立回路是没意义的，独立回路也具有相对性和任意性，学者须过细领会。（注：3-3至3-9过于繁琐，来不及整理。学生自己看书。）3-3 （1）网孔电流的概念是怎样引出来的？（2）为什么说网孔电流是一组独立、完备的电流变量？3-4 （1）列写网孔电流方程的依据是什么？（2）网孔电流方程的实质又是什么？3-5 （2）回路电流的概念是怎样引出来的？（3）为什么说回路电流是一组独立、完备的电流变量？3-6 （1）回路电流方程中各项的物理含义是什么？（2）为什么说自阻总是正的，而互阻可能为正也可能为负或零？3-7 节点电压的概念是怎样引出来的？为什么说节点电压是一组独立、完备的电压变量？3-8 列写节点电压方程的依据是什么？节点电压方程的实质又是什么？3-9 节点电压方程中各项的物理含义是什么？为什么说自导总是正的，而互导总是负的？3-10 如果电路中出现受控电压源、单一电流源支路或单一受控电流源支路，应该如何列写回路电流方程？答：（1）有受控电压源情形先将受控电压源视为普通电压源列写回路电流方程，此时方程中会多出一个变量，即受控电压源的控制量，再增补一个方程，将受控电压源的控制量用回路电流表示出来。（参见例3-3）。（2）有单一电流源支路情形设该单一电流源的端电压为，将其视为电压为的电压源来列写回路电流方程，这相当于增补了一个变量，于是必须增补一个方程，由该单一电流源的电流与回路电流之间的关系即可得增补方程。（参见例3-4处理方法一）（3）有单一受控电流源支路情形先将单一受控电流源视为普通电流源，按“有单一电流源支路情形”列写回路电流方程，此时增补了一个变量，由该单一受控电流源的电流与回路电流之间的关系可得一个增补方程，但增补方程中又出现新变量，即受控电流源控制量，再根据受控电流源控制量与回路电流之间的关系增补一个方程即可。注：（1）选独立回路时，可避开单一电流源（受控或非受控）支路，此时按普通方法列写回路电流方程即可。（参见例3-4处理方法二）（2）选独立回路时，可让单一电流源（受控或非受控）支路只流过一个回路电流，此时会简化回路电流方程。（参见例3-5）3-11 如果电路中出现受控电流源、单一电压源支路或单一受控电压源支路，应该如何列写节点电压方程？答：（1）有受控电流源情形先将受控电流源视为普通电流源列写回路电流方程，此时方程中会多出一个变量，即受控电流源的控制量，再增补一个方程，将受控电流源的控制量用节点电压表示出来。（参见例3-7）。（2）有单一电压源支路情形两种方法：方法一：设该单一电压源的电流为，将其视为电流为的电流源来列写节点电压方程，这相当于增补了一个变量，于是必须增补一个方程，由该单一电压源的电压与节点电压之间的关系即可得增补方程。（参见例3-8处理方法1）方法二：选单一电压源负端为参考节点，则单一电压源正端节点电压即为此电压源电压，可省去一个节点方程；（参见例3-8处理方法2）（3）有单一受控电压源支路情形先将单一受控电压源视为普通电压源，按“有单一电压源支路情形”列写节点电压方程（上面两种方法），再根据受控电压源控制量与节点电压之间的关系增补一个方程即可。（参见例3-9）4-1 （1）对含受控源的线性电阻电路，在应用叠加定理求解时，受控源应进行什么处理？（2）受控源能否像独立电源一样分别单独作用计算其分响应？答：（1）对含受控源的线性电阻电路应用叠加原理求解时，需用分电路求分响应，在各分电路中都要保留受控源。（参见例4-2）（2）否。4-2 “替代”与第二章的“等效变换”都能简化电路分析，但它们是两个不同的概念，“替代”与“等效变换”的区别是什么？答：“替代”是针对特定外电路而言的，当某单口网络接特定外电路，在已知单口网络端口电压 或端口电流时， 可将此单口网络替代为电压源或电流源 ，替代后，该特定外电路中所有电压、电流不变。替代的电压源或电流源 与原单口网络不见得等效，因为外电路改变后，单口网络端口电压或端口电流可能就不是或了，此时还用电压源或电流源去替代就错了。 “等效变换”是针对任意外电路而言的，两个单口网络相互等效的原则是具有相同的外特性（端口伏安特性），单口网络的外特性（端口伏安特性）不依赖外电路。两个单口网络相互等效，意味着对任意外电路，两个单口网络都可相互替代。4-3 （1）什么是开路电压？（2）如何求含源单口网络的开路电压？（3）在求开路电压时要注意些什么？答：（1）单口网络与外电路相连组成电路整体，将外电路开路，此时单口网络端口上的电压即为单口网络的开路电压。（2）将含源单口网络外电路开路，再应用各种电路分析方法（等效变换法、支路电流法、回路电流法、节点电压法、叠加原理等）求端口电压即可。（3）求开路电压时要断开外电路，因此，单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关系。应用戴维南定理时，原电路从何处分为单口网络与外电路需要引起重视，要确保单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关系。4-4 （1）什么是短路电流？（2）如何求含源单口网络的短路电流？（3）在求短路电流时要注意些什么？答：（1）单口网络与外电路相连组成电路整体，将外电路短路，此时单口网络端口短路线中的电流即为单口网络的短路电流。（2）将含源单口网络外电路短路，再应用各种电路分析方法（等效变换法、支路电流法、回路电流法、节点电压法、叠加原理等）求端口短路线中的电流即可。（3）求短路电流时要将外电路短路，因此，单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关系。应用诺顿定理时，原电路从何处分为单口网络与外电路需要引起重视，要确保单口网络与外电路之间不能有受控源的耦合关系。4-5 （1）在应用戴维宁定理或诺顿定理求等效电阻Req时要注意些什么？（2）有哪些方法可以用来求等效电阻Req？答：（1）（注：此问不明确，不知具体问什么，勉强回答。）首先，要选择合适的方法求等效电阻Req，这样会简化求解过程；其次，要注意等效电阻Req为零和无穷大这两种情形。（2）三种方法：方法一：等效变换法，适用于不含受控源的单口网络，用此法时，注意要先将有源单口变为对应的无源单口。方法二：外施电源法，即加压求流法或加流求法，当端口电压和端口电流是关联参考方向时，。用此法时，同样要先将有源单口变为对应的无源单口。方法三：开路短路法，即求开路电压与短路电流的方法（要注意开路电压与短路电流的参考方向设定，参见教材）。4-6 对含有受控源的线性电阻电路，如何应用戴维宁定理或诺顿定理？应注意些什么问题？（注：不好回答，不知具体所指。有关问题在4-3至4-5中都回答了。）4-7 含源单口网络若存在戴维宁（或诺顿）等效电阻，就一定有诺顿（或戴维宁）等效电路吗？（未考虑周全，以后再答。）4-8 在应用特勒根定理时，如果电路中某一支路电压、电流取非关联参考方向，应进行什么处理？答：在特勒根定理表示式对应项加负号即可。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其中，为“+”端电压，为“”端电压，为输出电压。单独加时（），输出电压与输入电压反相，故“”端称为反相输入端。单独加时（），输出电压与输入电压同相，故“+”端称为同相输入端。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与输入差动电压之间的关系来描述的，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（很小）时，运放作为线性元件使用；当时，运放作为非线性元件使用。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？答：故称电压放大器故称高增益放大器故称高输入电阻放大器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，且有限、，于是，此即意味着“虚短”。（2）分析含理想运算放大器的电路时，认为即可。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，故可认为和，此即意味着“虚开”。（2）分析含理想运算放大器的电路时，认为和即可。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，故电容是动态元件。因为电感的电压与其电流的变化率成正比，即，故电感是动态元件。（2）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、电感的初始电流各具有什么意义？答：（1）对于电容，时刻的电压与时刻以及时刻以前的所有电流有关，故电容是记忆元件；对于电感，时刻的电流与时刻以及时刻以前的所有电压有关，故电感是记忆元件；（2）电容的初始电压反映了时刻以前电容电流的全部历史情况对现在（时刻）以及未来（时刻以后）电容电压所产生的影响。电感的初始电流反映了时刻以前电感电压的全部历史情况对现在（时刻）以及未来（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，可能为正也可能为负。为正时，表示电容实际从外电路吸收功率，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，可能为正也可能为负。为正时，表示电感实际从外电路吸收功率，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。如果是时刻换路，则表示换路前一瞬时，表示换路后一瞬时。7-5 什么是电路的状态变量，为什么、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？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和共同构成。（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和共同构成。（3）电容电流为有限值时，；电感电压为有限值时，。7-8 （1）时间常数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）时间常数对电路的瞬态过程有什么影响？答：（1）（2）由电路结构和元件值共同确定。（3）电路时间常数大，则其瞬态过程慢；电路时间常数小，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，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：、，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。18