Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Start_main1a.pdf
Скачиваний:
385
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
15.21 Mб
Скачать

3.Чем отличается схема замещения цепи для мгновенных значений токов и на пряжений от комплексной схемы замещения?

4.Векторные диаграммы токов и напряжений иллюстрируют топологические, компонентные или те и другие уравнения цепи вместе?

5.Как определить характер входного комплексного сопротивления двухполюс ника, состоящего из RLC элементов, по его векторным диаграммам токов и напря жений?

6.Может ли измениться характер комплексного входного сопротивления двух полюсника, состоящего из последовательно включенных трех элементов R, L иC, ес ли изменять а) значение сопротивления резистивного элемента, б) значение индук тивности индуктивного элемента?

7.Может ли действующее значение напряжения на выходе делителя напряже ния (рис. 2.24) быть больше входного, если а) сопротивления плеч делителя пред ставляют собой резистивные элементы, б) одно из плеч делителя является идеаль ным резистивным элементом, а другое нет, в) сопротивления обоих плеч делителя имеют чисто реактивный характер?

8.Какой характер имеет комплексное входное сопротивление двухполюсника, если он содержит только а) резистивные элементы, б) реактивные элементы, г) ре зистивные и индуктивные элементы, д) резистивные и емкостные элементы?

9.Может ли входное комплексное сопротивление последовательной RLC цепи иметь чисто реактивный характер?

10.Может ли комплексное сопротивление двухполюсника, состоящего из сопро тивлений, емкостей и индуктивностей иметь чисто резистивный характер?

Задачи

2.20.Для цепи рис. Т1.17, а составьте основную систему уравнений электриче ского равновесия в комплексной форме.

2.21.Для цепи рис. Т1.15 составьте основную систему уравнений электрическо го равновесия в комплексной форме. Исключая из полученной системы напряжения элементов, составьте систему уравнений для определения токов ветвей.

2.22.Для цепи рис. Т1.14 составьте линейные независимые уравнения баланса токов и напряжений ветвей в комплексной форме.

2.23.Составьте уравнения электрического равновесия для определения ком плексных амплитуд токов ветвей цепи рис. Т2.3.

2.24м. К зажимам цепи, состоящей из последовательно включенных резистив ного (R = 40 Ом) и индуктивного элементов (L = 0,24 мГн), приложено напряжение u = 100 cos ωt В. Определите комплексное входное сопротивление цепи Zвх и ком плексную амплитуду тока , если частота воздействия f1 = 20 Гц; f2 = 20 кГц.

2.25м. Найдите комплексные амплитуды напряжений на элементах цепи, при веденной в задаче 2.24м. Постройте векторную диаграмму для частоты f2 .

141

2.26р. В последовательной RL цепи известны действующие значения напря жений элементов: UR = 5 В; UL = 3,12 В. Вычислите действующее значение напряже ния на входе цепи и сдвиг фаз между входным током и напряжением φ = ψu ψi .

Рис. Т2.3

2.27р. В последовательной RС цепи известны действующие значения напряже ний: UR = 0,707 В; Uвх = 1В. Определите постоянную времени цепи τ = RС, если угловая частота внешнего воздействия ω = 10б рад/с.

2.28р. Найдите входные комплексные проводимость Yвх и сопротивление Zвх цепи, состоящей из параллельно включенных резистивного (R = 40 Ом) и индуктив ного (L = 240 мкГн) элементов на частоте ω = 126∙10б рад/с.

2.29м. Определите комплексные входные сопротивление Zвх и проводимость Yвх, цепи, состоящей из параллельно соединенных резистивного (R = 1,2 кОм) и ем костного (С = 0,5 нФ) элементов на частоте f = 120 кГц.

j

2.30м. К цепиt

, рассмотренной

в задаче 2.28р, подключен источник тока

 

= 2·cos (126∙10б – 37,1 ) A. Определите комплексные амплитуды напряжений и то

ков элементов цепи. Построите векторную диаграмму напряжений и токов цепи.

2.31р. Определите комплексное входное сопротивление цепи рис. Т2.4, если

L = 0,1 Гн; С = 0,2 мкФ; R = 40 кОм; ω = 104/√2 рад/с.

Рис. Т2.4

142

2.32.Найдите действующее значение напряжения на индуктивном элементе последовательной RL цепи. Действующие значения напряжений на резистивном элементе и входе цепи соответственно UR = 30 мВ, Uвх = 50 мВ.

2.33.Две последовательные цепи R1L1, R2L2 и индуктивный элемент L3 присое динены параллельно к двум зажимам. Найдите комплексное входное сопротивление цепи при R1 = 100 Ом; R2 = 10 Ом; L1 = L2 = L3 = 1 мГн; ω = 104 рад/с.

2.34м. Рассчитайте частоту, на которой реактивная составляющая комплексно го входного сопротивления цепи равна нулю. Схема цепи приведена на рис. Т2.4, где

L = 0,1 Гн; С = 0,2 мкФ; R = 2кОм.

2.35. На какой частоте равны между собой резистивная и реактивная состав ляющие комплексного входного сопротивления цепи, приведенной в задаче 2.29м? На какой частоте полное сопротивление цепи меньше своего максимального значе ния в 2 раза?

2.36р. Для цепи рис. Т2.5 определите комплексные действующие значения то ков ветвей и напряжений элементов. Постройте векторные диаграммы токов и на пряжений. Параметры элементов цепи: = 2 В; = 4 мА; R1 = 1 кОм; R2 = 3 кОм;

L = 2 мГн; С = 3 нФ; ω= 106 рад/с.

2.37м.

 

 

 

 

 

Рис. Т2.5

 

 

 

 

 

Для цепи рис. Т12.6 определите комплексное входное сопротивление це

пи относительно зажимов

– 1

и комплексное действующее значение входного то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ка. Параметры° f

элементов

цепи:

R

1 =

R

2 = 1 кОм;

С

1 = 91пф;

С

2 = 1,8 нФ;

 

 

 

 

2,11 , В; = 1 МГц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.38р. В цепи, рассмотренной в предыдущей задаче, известно комплексное дей ствующее значение напряжения = 1 В. Определите комплексные действующие значения токов и напряжений всех элементов цепи. Постройте векторные диаграм мы.

143

Рис.Т2.6

 

2.39м. Определите комплексные действующие значения токов ветвей и на

пряжений элементов цепи. Постройте векторные диаграммы всех токов иRнапряже

ний цепи. Схема цепи приведена на рис. Т2.7,

параметры ее элементов: = 1 кОм;

L

= 2 мГн;

С

= 2 нФ; = = 1 В; = 2 В; = 2 мА;

ω

= 106 рад/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Т2.7

 

 

 

 

 

Рис. Т2.8

 

 

 

 

 

 

1 =

 

2 =

 

 

2.40м.

 

сопротивление цепи

(рис.

Т2.8),

 

если

R

R

R

6

RНайдите входное

 

 

 

 

R R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4РешениякОм; 3 =и методические4 = 5 = 2 кОм.

указания

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.24м.

Комплексное входное сопротивление цепи

 

 

 

 

 

 

комплексных

 

 

 

вх равно суммеR L

сопротивлений резистивного и индуктивного элементов:

Z

вх =

Z

+

Z

=

R

+

jωL

, Ком

плексная амплитуда тока =

/

Z

вx

(закон Ома в комплексной форме).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.25м. Векторы, отображающие комплексные амплитуды напряжений, распо лагают в комплексной плоскости таким образом, чтобы графически иллюстриро вать выполнение баланса напряжений в контурах. Данная цепь имеет один контур,

уравнение баланса напряжений для которого имеет вид

+

=

вх. В соответ

ствии с выбранным масштабом из начала координат строят вектор

, из конца

которого проводят вектор

; вектор

вх направлен из начала координат к концу

вектора

. Направление вектора

совпадает с направлением вектора

(рис.

Т2.9), так как

.

 

 

 

 

 

144

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Т2.9

 

 

 

 

 

 

2.26р. Так

как

 

 

φ

вх

= UL /U+R

 

и

= 90

(рис.

Т2.9),

то

вх =

 

 

 

 

 

= 5,89 B;

,

 

= arctg(

) = 32 .

 

 

 

 

 

 

2.27р. Векторы

 

 

 

и

вх на комплексной плоскости образуют прямоуголь

ный треугольникR

, причем векторы

и

взаимно перпендикулярныC

, так как на

пряжение

u

и ток цепи

i

совпадают по фазе, а напряжение

u

отстает от тока на 90

(рис. Т2.10). Зная длину гипотенузы

вх

и одного из катетов

, определим длину

второгоRкатетаR

=

 

 

 

 

. В соответствии с законом Ома для действующих зна

 

 

вх

 

чений

= U

/

I, C = I

/(

ωU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C). Подставив последние соотношения в выражение для по

стоянной времени получим

. Используя полученное выражение для

U

C ,

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 мкс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.28р.

Комплексная входная

Рис. Т2.10

параллельной

RL

– цепи

вх

равна

проводимость

 

°

 

сумме

комплексных проводимостей индуктивности

,

 

и сопротивле

ния

:

вх

 

 

 

 

 

25

33,1 10

41,5·10

 

См;

вх

 

, °

 

 

 

 

 

вх

= 1/

24,1

Ом.

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.29м.

Примите во внимание, что комплексная входная проводимость парал

 

лельной

RC

 

 

цепи равна сумме комплексных проводимостей сопротивления

 

 

1 и емкости

: вх 1/

.

 

 

 

2.30м. Изпользуя закон Ома в комплексной форме, находим комплексные ам

плитуды токов и напряжений элементов:

вх;

/ ;

/

.

145

 

 

 

 

 

 

 

Комплексное входное сопротивление цепи вх определено в задаче 2.28р. Векторная диаграмма токов приведена на рис. Т2.11.

2.31р.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Т2.11

 

 

 

 

 

 

 

R

иRC

С

:

 

 

 

 

Комплексная проводимость параллельно включенных элементовL

 

 

 

=

 

 

+

.

 

Комплексное

входное

сопротивление°

цепи

Z

=

Z

 

+

Z

=

 

 

 

вх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

= 12,5 + 0,221 = 12,5

,

Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.34м. Из решения задачи 2.31р следует, что

вх

Im вх

 

/

 

 

 

 

.

 

 

 

2.36р. Основная система уравнений электрического равновесия цепи может

быть

записана

в

виде

1 +

 

2 + = 0;

+

 

;

= – –

;

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

;

 

 

;

 

 

/

. Решив полученную систему уравнений при за

данных значениях параметров элементов цепи, находим комплексные действующие°

значения °

токов

и напряжений°

элементов цепи° :

2,33

,

мА°

;

 

 

 

 

 

2,31

,

°

мА;

 

2,33

°

,

В;

4,66

,

В;

6,92

,

 

В;

 

 

 

 

0,769

,

 

В;

 

6,97

,

 

В. Векторные диаграммы токов и напряжений приве

дены на рис. Т2.12, а, б, соответственно.

Рис. Т2.12

2.37м. Ток BX определяют из основной системы уравнений электрического

равновесия

цепи: вх

/

;

;

1

0;

R1 вх ;

/

;

;

.

 

 

 

146

2.38р.

 

 

 

Рис. Т2.13

 

 

 

 

 

Используя законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме, определим то

ки и напряжения всех элементов цепи:

/

= 1 мА;

/

88,4

мВ;

 

1

0,088 B;

j

 

0,0506

0,572

мА; вхj

1,05 + j0,572 мА;

R1

вх

= 1,05 + 0,572 В;

 

 

а б2,05+ 0,483 В.

Векторные диаграммы токов и напряжений приведены на рис. Т2.13,

, .

Рис. Т2.14

2.39м. Комплексные действующие значения всех токов и напряжений можно определить, решая основную систему уравнений электрического равновесия цепи:

0; ; ; ; ;

;/ . Векторные диаграммы приведены на рис. Т2.14, а – в.

147

 

вх

2.40м. Входное сопротивлентие

резистивной

 

цепи

 

или

отношение

 

 

 

вх/

 

можно определить из основной системы уравнений электрического равновесия

цепи:

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

i

 

i

1 +

i

+

i

4R= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

4 +

i

5

+

i

6

=0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх +R

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

i

2

i

i

= 0;

u

+

u

 

1 = 0;R

 

u

 

1 +

u

4

 

u

6 = 0;

u R

 

u R

5

u R

4

=R0;

u

 

5

u R

3

u R

6 =

 

+u R3

+ i 5

 

R2вх

 

 

 

 

 

 

 

+R

 

 

 

2R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0;

1 = 1

R

1 ;

u

=

i

2

R

2 ;

u

3 =

i

3

R

3

;

u

 

4

=

i

4

R

4 ;

u

 

5 =

i

5

R

5 ;

u

6 =

i

6

R

6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

148

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]