《电路分析基础》1~7章电路思考题

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