电路原理(邱关源)习题答案解析第二章电阻电路的等效变换练习.doc

第二章 电阻电路的等效变换 “等效变换”在电路理论中是很重要的概念，电路等效变换的方法是电路问题分析中经常使用的方法。 所谓两个电路是互为等效的，是指（1）两个结构参数不同的电路再端子上有相同的电压、电流关系，因而可以互相代换；（2）代换的效果是不改变外电路（或电路中未被代换的部分）中的电压、电流和功率。 由此得出电路等效变换的条件是相互代换的两部分电路具有相同的伏安特性。等效的对象是外接电路（或电路未变化部分）中的电压、电流和功率。等效变换的目的是简化电路，方便地求出需要求的结果。 深刻地理解“等效变换”的思想，熟练掌握“等效变换”的方法在电路分析中是重要的。 2-1 电路如图所示，已知。若：（1）；（2）；（3）。试求以上3种情况下电压和电流。 解：（1）和为并联，其等效电阻， 则总电流 分流有 （2）当，有 （3），有 2-2 电路如图所示，其中电阻、电压源和电流源均为已知，且为正值。求：（1）电压和电流；（2）若电阻增大，对哪些元件的电压、电流有影响？影响如何？ 解：（1）对于和来说，其余部分的电路可以用电流源等效代换，如题解图（a）所示。因此有 （2）由于和电流源串接支路对其余电路来说可以等效为一个电流源，如题解图（b）所示。因此当增大，对及的电流和端电压都没有影响。 但增大，上的电压增大，将影响电流源两端的电压，因为 显然随的增大而增大。 注：任意电路元件与理想电流源串联，均可将其等效为理想电压源，如本题中题解图（a）和（b）。但应该注意等效是对外部电路的等效。图（a）和图（b）中电流源两端的电压就不等于原电路中电流源两端的电压。同时，任意电路元件与理想电压源并联，均可将其等效为理想电压源，如本题中对而言，其余部分可以等效为，如题图（c）所示。但等效是对外部电路（如）的等效，而图（c）中上的电流则不等于原电路中中的电流。 2-3 电路如图所示。（1）求；（2）当时，可近似为，此时引起的相对误差为 当为的100倍、10倍时，分别计算此相对误差。 解：（1） 所以 （2）设，带入上述式子中，可得 相对误差为 当时 时 2-4 求图示电路的等效电阻，其中， 。 解：(a)图中被短路，原电路等效为图(a1)所示。应用电阻的串并联，有 (b)图中和所在支路的电阻 所以 (c)图可以改画为图(c1)所示，这是一个电桥电路，由于处于电桥平衡，故开关闭合与打开时的等效电阻相等。 (d)图中节点同电位（电桥平衡），所以间跨接电阻可以拿去（也可以用短路线替代），故 (e)图是一个对称的电路。 解法一：由于结点与，与等电位，结点等电位，可以分别把等电位点短接，电路如图(e1)所示，则 解法二：将电路从中心点断开（因断开点间的连线没有电流）如图(e2)所示。 则 解法三：此题也可根据网络结构的特点，令各支路电流如图(e3)所示，则左上角的网孔回路方程为 故 由结点①的KCL方程 得 由此得端口电压 所以 (f)图中和构成两个Y形连接，分别将两个Y形转化成等值的△形连接，如图(f1)和(f2)所示。 等值△形的电阻分别为 并接两个形，最后得图(f3)所示的等效电路，所以 (g)图是一个对称电路。 解法一：由对称性可知，节点等电位，节点等电位，连接等电位点，得图(g1)所示电路。则 解法二：根据电路的结构特点，得各支路电流的分布如图(g2)所示。由此得端口电压 所以 注：本题入端电阻的计算过程说明，判别电路中电阻的串并联关系是分析混联电路的关键。一般应掌握以下几点 （1）根据电压、电流关系判断。若流经两电阻的电流是同一电流，则为串联；若两电阻上承受的是同一电压，就是并联。注意不要被电路中的一些短接线所迷惑，对短接线可以做压缩或伸长处理。 （2）根据电路的结构特点，如对称性、电桥平衡等，找出等电位点，连接或断开等电位点之间的支路，把电路变换成简单的并联形式。 （3）应用Y，结构互换把电路转化成简单的串并联形式，再加以计算分析。但要明确，Y，形结构互换是多端子结构等效