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2、解:将电阻R=40Ω从电路中断开。上下端分别为节点a、b。
此时8Ω电阻变化为与10Ω电阻串联,设其电流为I,方向向右。根据KCL,则2Ω电阻的电流为(I+3),方向向上。
根据KVL:2×(I+3)+(8+10)×I+50=136,解得:I=4(A)。
所以:Uoc=Uab=10I+50=10×4+50=90(V)。
或者:Uoc=Uab=-8I+136-2×(I+3)=-8×4+136-2×(4+3)=90(V)。
再将电压源短路、电流源开路,得到:Req=Rab=(8+2)∥10=5(Ω)。
根据戴维南定理:U=Uoc×R/(Req+R)=90×40/(5+40)=80(V)。
3、解:①、t=0-时刻等效电路:
t=0-时电容充满电荷,相当于开路,因此ic(0-)=0,电路中只有3A——10Ω——20Ω形成回路,回路电流即3A,所以20Ω电阻的电压为:U=3×20=60(V)。
而:U=uc(0-)+20,所以uc(0-)=U-20=60-20=40(V)。
②、t=0+时刻:根据换路定理,uc(0+)=uc(0-)=40V,相当于一个电压源。
设水平的10Ω电阻电流为I,方向向右。根据KCL,垂直的10Ω电阻电流为(3-I),方向向下;20Ω电阻的电流为:(I-ic),方向向下。再根据KVL:
10×I+20×(I-ic)=10×(3-I);20×(I-ic)=uc(0+)+20。
解得:I=-1.5(A),ic=-4.5(A)。即:ic(0+)=-4.5(A)。
③、t=∞时,电容相当于开路,ic(∞)=0。等效电路如下:
电流外部总电阻为:R=10∥(10+20)=7.5(Ω),端电压为:U=3R=3×7.5=22.5(V),(10+20)支路电流为:I=U/(20+10)=22.5/30=0.75(A),所以20Ω电阻的电压为:U1=20I=20×0.75=15(V)。
而U1=uc(∞)+20,所以:uc(∞)=U1-20=15-20=-5(V)。
④求时间常数τ。从电容处断开,再将电压源短路、电流源开路,等效电路如下:
Req=20∥(10+10)=10(Ω),时间常数:τ=ReqC=10×0.01=0.1(s)。
⑤三要素法:f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)。
ic(t)=0+(-4.5-0)e^(-t/0.1)=-4.5e^(-10t)(A)。
uc(t)=-5+(40+5)e^(-t/0.1)=-5+45e^(-10t) (V)。
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