问答题 (湖南大学2007年考研试题)如图4一135所示电路,N R 是不含独立源的线性电阻电路,其中电阻R 1 可变。已知:当u S =12V,R 1 =0时,i 1 =5A,i R =4A;当u S =18V,R 1 =∞时,u 1 =5A,i R =1A。求当u S =6V,R 1 =3Ω时的i R
【正确答案】正确答案:根据替代定理,用独立电流源i 1 替代R 1 支路,如图4-136(a)所示。当R 1 变化时,i 1 也变化;R 1 开路(R 1 =∞),相当于i 1 =0。 利用线性性质——齐次定理和叠加定理,从图4-136(b)所示的电路看,这时电路有u S 和i 1 两个独立电压源,因此可设i R =au S +bi 1 。 分别将题中的前两个己知条件代入, 可得: 由此可知,只要求出u S =6V,R 1 =3Ω时的i 1 的值,就能求出i R 的值。 利用戴维南定理和诺顿定理求出当u S =6V,R 1 =3Ω时电路i 1 的值。在图4一136(a)中,将R 1 支路看作待求支路,将除此之外的部分当做一个有源一端口电路。 (1)计算出当u S =6V时的短路电流i SC 的值。在图4-136(a)中,把R 1 短路,即R 1 =0,此时i 1 =i SC 。在u S 单独作用时,根据齐次定理可得:i 1 =i SC =cu S 把第一个已知条件代入i 1 =i SC =cu S 中,即当u S =12V,R 1 短路(R 1 =0),i 1 =i sc =5A时,得: 故当u S =6V,R 1 短路(R 1 =0),则有: (2)计算出当u S =6V时开路电压u oc 的值。在图4—136(a)中,把R 1 开路,即R 1 =∞,此时u 1 =u oc 。在u S 单独作用时,根据齐次定理,可得:u 1 =u oc =du S 把第二个条件代入u 1 =u oc =du S 中,即当u S =18V,R 1 开路,u 1 =u oc =15V时,可得: 故当u S =6V,R 1 开路(R 1 =∞)时,则有: 依据开路和短路法,得戴维南等效电阻为:R 0 =u oc /i SC =5/2.5=2Ω (3)计算出当u S =6V,R 1 =3Ω时电路i 1 的值。根据上述的分析和解答,可以画出戴维南等效电路,如图4—136(c)所示。由R 1 =3Ω可得: 由于在前面已经得出 因此,将u S =6V和上式求得的电路i 1 的值直接代入关系式 中,即可得到当u S =6V,R 1 =3Ω时的电路i R 的值为:
【答案解析】