Elektros grandinių teorija 1: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 14 uždavinių, o pilni sprendimai pateikti gale.

Nauji uždaviniaiAtgal į kursą

Spausdinimo lange pasirinkite „Išsaugoti kaip PDF“, kad nuosavą kopiją išsaugotumėte savo įrenginyje.

1Formulės ir metodai

Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai

Nuosekliai sujungti rezistoriai
Req = R1 + R2 + …
Lygiagrečiai sujungti rezistoriai
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Du lygiagrečiai
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Omo dėsnis
V = I·R
Galia
P = V·I = I²R = V²/R

Metodas

  1. Pradėkite nuo grandinės galo, esančio toliausiai nuo gnybtų.
  2. Nuosekliai sujungtus rezistorius sudėkite, o lygiagrečius junkite pagal 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Po kiekvieno žingsnio perbraižykite grandinę.
  4. Kartokite, kol tarp gnybtų liks vienas rezistorius.

Mazgų potencialų metodas

Kirchhofo srovių dėsnis
ΣIin = ΣIout
Šakos srovė
I = (Va − Vb)/R
Atskaitos mazgas
Vground = 0

Metodas

  1. Pasirinkite atskaitos mazgą (įžeminimą) ir pažymėkite kitų mazgų potencialus.
  2. Kiekvienam nežinomam mazgui užrašykite Kirchhofo srovių dėsnį: per šakas ištekančios srovės lygios įtekančioms.
  3. Kiekvienos šakos srovę išreikškite kaip (Va − Vb)/R.
  4. Išspręskite lygčių sistemą, tada raskite reikiamas sroves.

Kontūrų srovių metodas

Kirchhofo įtampų dėsnis
ΣV = 0 kiekviename kontūre
Bendras rezistorius
srovė = I1 − I2
Srovės šaltinis kontūre
nustato to kontūro srovę

Metodas

  1. Kiekviename grandinės kontūre (lange) nubrėžkite pagal laikrodžio rodyklę tekančią srovę.
  2. Kiekvienam kontūrui taikykite Kirchhofo įtampų dėsnį: įtampų kritimų suma lygi nuliui.
  3. Dviem kontūrams bendrame rezistoriuje srovė lygi abiejų kontūrų srovių skirtumui.
  4. Išspręskite lygtis; neigiamas rezultatas reiškia, kad srovė teka priešinga kryptimi.

Superpozicija

Superpozicija
x = x1 + x2 + … (one source at a time)
Išjungtas įtampos šaltinis
trumpasis jungimas (0 V)
Išjungtas srovės šaltinis
atvira grandinė (0 A)
Įtampos daliklis
V2 = V·R2/(R1 + R2)
Srovės daliklis
I1 = I·R2/(R1 + R2)

Metodas

  1. Suskaičiuokite nepriklausomus šaltinius. Kiekvienam šaltiniui išspręsite po vieną paprastesnę grandinę.
  2. Palikite vieną šaltinį, o kitus išjunkite: įtampos šaltinis tampa trumpuoju jungimu (laidu), srovės šaltinis – atvira grandine (tarpu).
  3. Paprastesnėje grandinėje raskite reikiamą įtampą arba srovę, sekdami jos kryptį.
  4. Pakartokite kiekvienam šaltiniui, tada sudėkite indėlius su jų ženklais.

Teveninas ir Nortonas

Tevenino įtampa
Vth = Vopen circuit
Tevenino varža
Rth: visi šaltiniai išjungti, žiūrint iš a–b
Nortono srovė
IN = Vth/Rth
Apkrovos srovė
IL = Vth/(Rth + RL)
Didžiausios galios perdavimas
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Metodas

  1. Atjunkite apkrovą ir pažymėkite abu gnybtus a ir b.
  2. Raskite tuščiosios veikos įtampą tarp a ir b: tai Vth.
  3. Išjunkite visus nepriklausomus šaltinius ir raskite varžą, matomą iš a–b: tai Rth.
  4. Grąžinkite apkrovą į ekvivalentinę grandinę: Vth nuosekliai su Rth.
  5. Nortono ekvivalentui perskaičiuokite: IN = Vth/Rth, o RN = Rth lygiagrečiai.

Operacinių stiprintuvų grandinės

Invertuojantysis stiprintuvas
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
Neinvertuojantysis stiprintuvas
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
Sumuojantysis stiprintuvas
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
Idealus operacinis stiprintuvas
V+ = V−, Iin = 0

RC ir RL pereinamieji procesai

Laiko konstanta
τ = RC | τ = L/R
Atsakas
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kondensatorius esant nuolatinei srovei
atvira grandinė; vC negali kisti šuoliu
Ritė esant nuolatinei srovei
trumpasis jungimas; iL negali kisti šuoliu
Nusistovėjęs režimas
t ≈ 5τ

Metodas

  1. Raskite pradinę vertę iškart po perjungimo: kondensatoriaus įtampa ir ritės srovė negali kisti šuoliu.
  2. Raskite galutinę vertę praėjus ilgam laikui po perjungimo: kondensatorius veikia kaip atvira grandinė, ritė – kaip trumpasis jungimas.
  3. Raskite laiko konstantą: τ = RC arba τ = L/R, naudodami varžą, kurią „mato“ kondensatorius ar ritė.
  4. Naudokite x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

2Uždaviniai

1.Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriaiVidutinis
R1​ = 15 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​12 VR2​3 ΩAR4​5 ΩB

Raskite ekvivalentinę varžą Req, kurią mato šaltinis V1.

V1 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 ΩR4 = 5 Ω
Req = Ω
2.Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriaiSunkus
R1​ = 6 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 5 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩAR4​6 ΩBR6​10 Ω

Raskite ekvivalentinę varžą Req, kurią mato šaltinis V1.

V1 = 9 VR1 = 6 ΩR2 = 2 ΩR3 = 4 ΩR4 = 6 ΩR5 = 5 ΩR6 = 10 Ω
Req = Ω
3.Mazgų potencialų metodasVidutinis
R1​5 Ω+−V1​30 VI1​R2​4 Ω+−V2​30 VR3​15 Ω+−V3​18 VA

Tarp mazgo A ir įžeminimo prijungtos trys šakos, kaip pavaizduota. Mazgų potencialų metodu raskite srovę I1 šakoje 1, tekančią aukštyn į mazgą A rodyklės kryptimi.

V1 = 30 VR1 = 5 ΩV2 = 30 VR2 = 4 ΩV3 = 18 VR3 = 15 Ω
I1 = A
4.Mazgų potencialų metodasSunkus
R1​ = 5 Ω+−Vs​ = 9 V+−V1​15 VR2​8 ΩAR3​8 ΩBIs​2 A

Įtampos šaltinio Vₛ tarp A ir B + gnybtas yra ties A, todėl VA − VB = Vₛ. Mazgų potencialų metodu su supermazgu raskite mazgo potencialą VB (matuojamą nuo įžeminimo).

V1 = 15 VIs = 2 AVs = 9 VR1 = 5 ΩR2 = 8 ΩR3 = 8 Ω
VB = V
5.Kontūrų srovių metodasVidutinis
R1​ = 20 ΩR2​ = 5 Ω+−V1​24 VR3​8 Ω+−VR3​A+−V2​30 VI1​I2​

Taikykite kontūrų srovių metodą ir raskite įtampą VR3 ant R3 su pažymėtu poliškumu.

V1 = 24 VV2 = 30 VR1 = 20 ΩR2 = 5 ΩR3 = 8 Ω
VR3 = V
6.Kontūrų srovių metodasSunkus
R1​ = 5 ΩR2​ = 12 Ω+−VR2​R3​ = 3 Ω+−V1​5 VR4​2 ΩAR5​15 ΩB+−V2​9 VI1​I2​I3​

Taikykite kontūrų srovių metodą ir raskite įtampą VR2 ant R2 su pažymėtu poliškumu.

V1 = 5 VV2 = 9 VR1 = 5 ΩR2 = 12 ΩR3 = 3 ΩR4 = 2 ΩR5 = 15 Ω
VR2 = V
7.SuperpozicijaVidutinis
R1​ = 8 ΩR3​ = 2 ΩIR3​+−V1​12 VR2​8 ΩAR4​2 ΩBIs​?

Raskite srovės šaltinio Is vertę (kryptis kaip pavaizduota), kuriai esant srovė IR3 per R3 lygi nuliui.

V1 = 12 VR1 = 8 ΩR2 = 8 ΩR3 = 2 ΩR4 = 2 Ω
Is = A
8.SuperpozicijaSunkus
tiesinė grandinėV1​V2​Is​IRL​

Tiesinėje varžinėje grandinėje yra trys nepriklausomi šaltiniai: V1, V2 ir Is. Srovė I per apkrovą išmatuota tris kartus. Kai visų šaltinių vertės įprastos, I = 16 mA. Padvigubinus V1 ir nekeičiant kitų dviejų, I = 24 mA. Pakeitus Is kryptį priešinga ir nekeičiant kitų dviejų, I = 15 mA. Raskite apkrovos srovę I, kai V2 išjungtas, o V1 ir Is vertės įprastos.

įprasta: I = 16 mA2·V1: I = 24 mA−Is: I = 15 mA
I = mA
9.Teveninas ir NortonasVidutinis
R1​ = 4 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAab

Raskite Tevenino įtampą Vth, matomą iš gnybtų a–b.

V1 = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 8 ΩR3 = 3 Ω
Vth = V
10.Teveninas ir NortonasSunkus
R1​ = 25 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​5 VR2​10 ΩAIs​3 ABab

Raskite Tevenino įtampą Vth, matomą iš gnybtų a–b.

V1 = 5 VIs = 3 AR1 = 25 ΩR2 = 10 ΩR3 = 30 Ω
Vth = V
11.Operacinių stiprintuvų grandinėsVidutinis
−+Vout​Rf​ = 22 kΩR1​ = 10 kΩVin​ = −2 V

Operacinis stiprintuvas idealus ir maitinamas ±15 V. Raskite išėjimo įtampą Vout.

Vin = −2 VR1 = 10 kΩRf = 22 kΩ
Vout = V
12.Operacinių stiprintuvų grandinėsSunkus
Vin​V1​Vout​1 pakopa: invertuojantiR1​ = 1 kΩRf1​ = 1 kΩ2 pakopa: neinvertuojantiR2​ = 22 kΩRf2​ = 47 kΩ

Dvi idealių operacinių stiprintuvų pakopos sujungtos nuosekliai: invertuojantis stiprintuvas (R1, Rf1), po jo neinvertuojantis stiprintuvas (R2 į įžeminimą, Rf2 grįžtamajame ryšyje). Abi maitinamos ±15 V. Įėjimas Vin = 0,65 V. Raskite išėjimo įtampą Vout.

R1 = 1 kΩRf1 = 1 kΩR2 = 22 kΩRf2 = 47 kΩVin = 0,65 V
Vout = V
13.RC ir RL pereinamieji procesaiVidutinis
R = 100 Ωt = 0L33 mHi(t)

Rite teka pastovi 0,5 A srovė. Momentu t = 0 jungiklis uždaro kontūrą per R, o šaltinis atjungiamas, todėl ritės srovė slopsta per R. Raskite srovę i momentu t = 1 ms.

i(0) = 0,5 AR = 100 ΩL = 33 mHt = 1 ms
i = A
14.RC ir RL pereinamieji procesaiSunkus
+−Vs​6 Vt = 0R = 10 kΩC33 µF+−vC​vC​(0) = 5 V

Prieš pat jungiklio užsidarymą momentu t = 0 kondensatoriaus įtampa yra 5 V su pažymėtu poliškumu. Raskite kondensatoriaus įtampą vC momentu t = 200 ms.

Vs = 6 VR = 10 kΩC = 33 µFvC(0) = 5 Vt = 200 ms
vC = V

3Tirpalai

1.Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai

Atsakymas: Req = 17,36 Ω

Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai: nuosekliai per kiekvieną rezistorių teka ta pati srovė ir R = R₁ + R₂ + …. Lygiagrečiai ant kiekvieno rezistoriaus ta pati įtampa ir 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Kopėčių tinklas supaprastinamas po vieną porą, kol lieka viena ekvivalentinė varža.

R1​ = 15 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​12 VR2​3 ΩAR4​5 ΩB

Junkite rezistorius nuo tolimiausio galo

Pradėkite nuo galo, esančio toliausiai nuo šaltinio, ir eikite link jo. Rezistoriai, kuriais teka ta pati srovė, sujungti nuosekliai; rezistoriai tarp tų pačių dviejų mazgų – lygiagrečiai.

R3 + R4 = 6 + 5 = 11 Ω
R2 ∥ 11 = 3·11/(3+11) = 2,357 Ω
Req = R1 + 2,357 = 15 + 2,357 = 17,36 Ω

Atsakymas

Req = 17,36 Ω
2.Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai

Atsakymas: Req = 7,611 Ω

Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai: nuosekliai per kiekvieną rezistorių teka ta pati srovė ir R = R₁ + R₂ + …. Lygiagrečiai ant kiekvieno rezistoriaus ta pati įtampa ir 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Kopėčių tinklas supaprastinamas po vieną porą, kol lieka viena ekvivalentinė varža.

R1​ = 6 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 5 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩAR4​6 ΩBR6​10 Ω

Junkite rezistorius nuo tolimiausio galo

Pradėkite nuo galo, esančio toliausiai nuo šaltinio, ir eikite link jo. Rezistoriai, kuriais teka ta pati srovė, sujungti nuosekliai; rezistoriai tarp tų pačių dviejų mazgų – lygiagrečiai.

R5 + R6 = 5 + 10 = 15 Ω
R4 ∥ 15 = 4,286 Ω
R3 + 4,286 = 8,286 Ω
R2 ∥ 8,286 = 1,611 Ω
Req = R1 + 1,611 = 6 + 1,611 = 7,611 Ω

Atsakymas

Req = 7,611 Ω
3.Mazgų potencialų metodas

Atsakymas: I1 = 0,3097 A

Mazgų potencialų metodas: pasirinkite atskaitos mazgą, pažymėkite nežinomus mazgų potencialus, kiekvienam nežinomam mazgui užrašykite Kirchhofo srovių dėsnį naudodami Omo dėsnį (I = ΔV/R) ir išspręskite gautas lygtis.

Kirchhofo srovių dėsnis mazge A

Apatinį laidą laikykite įžeminimu. Kiekviena šaka nuo A nuneša srovę (VA − Vk)/Rk, kur Vk – jos šaltinio įtampa (paprastam rezistoriui nulis). Iš A išeinančių srovių suma lygi nuliui.

(VA − 30)/5 + (VA − 30)/4 + (VA − 18)/15 = 0

Raskite VA

VA = (30/5 + 30/4 + 18/15) / (1/5 + 1/4 + 1/15) = 14,7/0,5167 = 28,45 V

Šakos srovė

Rodyklė šakoje nukreipta aukštyn, į mazgą A.

I1 = (30 − VA)/R1 = (30 − 28,45)/5 = 0,3097 A

Atsakymas

I1 = 0,3097 A

Neigiamas rezultatas reiškia, kad tikroji srovė teka prieš rodyklę.

4.Mazgų potencialų metodas

Atsakymas: VB = 4,611 V

Mazgų potencialų metodas: pasirinkite atskaitos mazgą, pažymėkite nežinomus mazgų potencialus, kiekvienam nežinomam mazgui užrašykite Kirchhofo srovių dėsnį naudodami Omo dėsnį (I = ΔV/R) ir išspręskite gautas lygtis.

Sudarykite supermazgą

Per įtampos šaltinį tarp A ir B teka nežinoma srovė, todėl Kirchhofo srovių dėsnio negalima užrašyti atskirai mazgams A ar B. A, B ir šaltinį apgaubkite vienu supermazgu: į jį įtekanti srovė lygi ištekančiai.

VB = VA − 9
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is

Išspręskite

(VA − 15)/5 + VA/8 + (VA − 9)/8 = 2
VA·(1/5 + 1/8 + 1/8) = 2 + 15/5 + 9/8 = 6,125
VA = 6,125/0,45 = 13,61 V
VB = 4,611 V

Atsakymas

VB = 4,611 V
5.Kontūrų srovių metodas

Atsakymas: VR3 = 19,2 V

Kontūrų srovių metodas: kiekvienam plokščios grandinės langui priskirkite savo kontūro srovę, kiekvienam kontūrui užrašykite Kirchhofo įtampų dėsnį (kritimų suma = padidėjimų suma) ir išspręskite. Šakų srovės yra kontūro srovė arba dviejų kontūrų srovių skirtumas bendroje šakoje.

R1​ = 20 ΩR2​ = 5 Ω+−V1​24 VR3​8 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

Priskirkite kontūrų sroves

Kiekviename lange nubrėžkite srovę pagal laikrodžio rodyklę: I1, I2. Dviem kontūrams bendras rezistorius praleidžia jų srovių skirtumą.

KĮD kontūre 1

Einant pagal laikrodžio rodyklę, įtampos kritimai ant rezistorių lygūs šaltinių įtampų padidėjimams (nuo − iki + ėjimo kryptimi).

R1·I1 + R3(I1 − I2) = V1
20·I1 + 8(I1 − I2) = 24
28·I1 − 8·I2 = 24

KĮD kontūre 2

Einant pagal laikrodžio rodyklę, įtampos kritimai ant rezistorių lygūs šaltinių įtampų padidėjimams (nuo − iki + ėjimo kryptimi).

R2·I2 + R3(I2 − I1) = −V2
5·I2 + 8(I2 − I1) = (−30)
−8·I1 + 13·I2 = −30

Išspręskite

Δ = (28)(13) − (−8)(−8) = 300
I1 = Δ1/Δ = 72/300 = 0,24 A
I2 = Δ2/Δ = −648/300 = −2,16 A

Atsakymas

IR3 = I1 − I2 = 2,4 A
VR3 = IR3·R3 = 2,4·8 = 19,2 V

Neigiama kontūro srovė teka prieš laikrodžio rodyklę.

6.Kontūrų srovių metodas

Atsakymas: VR2 = −4,574 V

Kontūrų srovių metodas: kiekvienam plokščios grandinės langui priskirkite savo kontūro srovę, kiekvienam kontūrui užrašykite Kirchhofo įtampų dėsnį (kritimų suma = padidėjimų suma) ir išspręskite. Šakų srovės yra kontūro srovė arba dviejų kontūrų srovių skirtumas bendroje šakoje.

R1​ = 5 ΩR2​ = 12 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​5 VR4​2 ΩAR5​15 ΩB+−V2​9 VI1​I2​I3​

Priskirkite kontūrų sroves

Kiekviename lange nubrėžkite srovę pagal laikrodžio rodyklę: I1, I2, I3. Dviem kontūrams bendras rezistorius praleidžia jų srovių skirtumą.

KĮD kontūre 1

Einant pagal laikrodžio rodyklę, įtampos kritimai ant rezistorių lygūs šaltinių įtampų padidėjimams (nuo − iki + ėjimo kryptimi).

R1·I1 + R4(I1 − I2) = V1
5·I1 + 2(I1 − I2) = 5
7·I1 − 2·I2 = 5

KĮD kontūre 2

Einant pagal laikrodžio rodyklę, įtampos kritimai ant rezistorių lygūs šaltinių įtampų padidėjimams (nuo − iki + ėjimo kryptimi).

R2·I2 + R4(I2 − I1) + R5(I2 − I3) = 0
12·I2 + 2(I2 − I1) + 15(I2 − I3) = 0
−2·I1 + 29·I2 − 15·I3 = 0

KĮD kontūre 3

Einant pagal laikrodžio rodyklę, įtampos kritimai ant rezistorių lygūs šaltinių įtampų padidėjimams (nuo − iki + ėjimo kryptimi).

R3·I3 + R5(I3 − I2) = −V2
3·I3 + 15(I3 − I2) = (−9)
−15·I2 + 18·I3 = −9

Išspręskite

Δ = koeficientų matricos determinantas = 2007
I1 = Δ1/Δ = 1215/2007 = 0,6054 A
I2 = Δ2/Δ = −765/2007 = −0,3812 A
I3 = Δ3/Δ = −1641/2007 = −0,8176 A

Atsakymas

IR2 = I2 = −0,3812 A
VR2 = IR2·R2 = −0,3812·12 = −4,574 V

Neigiama kontūro srovė teka prieš laikrodžio rodyklę.

7.Superpozicija

Atsakymas: Is = 3 A

Superpozicija: tiesinėje grandinėje bet kuri įtampa ar srovė yra atsakų į kiekvieną atskirai veikiantį nepriklausomą šaltinį suma. Norėdami išjungti šaltinį, idealų įtampos šaltinį pakeiskite trumpuoju jungimu, o idealų srovės šaltinį – atvira grandine. Rezistoriai lieka savo vietose.

R1​ = 8 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​12 VR2​8 ΩAR4​2 ΩBATVIRA

1 atvejis · veikia tik V1

Iₛ tampa atvira grandine, todėl R₃ ir R₄ sudaro vieną nuoseklią šaką nuo A iki įžeminimo, lygiagrečią su R₂.

R3+R4 = 2+2 = 4 Ω
R2 ∥ (R3+R4) = 8·4/(8+4) = 2,667 Ω
VA = 12·2,667/(8+2,667) = 3 V
VB = VA·R4/(R3+R4) = 3·2/4 = 1,5 V
IR3′ = (VA − VB)/R3 = (3 − 1,5)/2 = 0,75 A

2 atvejis · veikia tik Is

V₁ tampa trumpuoju jungimu, todėl R₁ ∥ R₂ jungia A su įžeminimu. Taške B Iₛ pasiskirsto tarp R₄ ir kelio R₃ + R₁∥R₂; dalis per R₃ teka nuo B į A, prieš rodyklę.

R1 ∥ R2 = 4 Ω
IR3″ = −Is·R4/(R4 + R3 + R1∥R2) = −Is·2/8 = −0,25·Is

Prilyginkite sumą nuliui

IR3′ + IR3″ = 0,75 − 0,25·Is = 0
Is = 0,75/0,25 = 3 A

Atsakymas

Is = 3 A
8.Superpozicija

Atsakymas: I = 8,5 mA

Superpozicija: tiesinėje grandinėje bet kuri įtampa ar srovė yra atsakų į kiekvieną atskirai veikiantį nepriklausomą šaltinį suma. Norėdami išjungti šaltinį, idealų įtampos šaltinį pakeiskite trumpuoju jungimu, o idealų srovės šaltinį – atvira grandine. Rezistoriai lieka savo vietose.

Matavimus užrašykite per indėlius

Kiekvienas indėlis proporcingas savo šaltiniui.

I₁ + I₂ + I₃ = 16
2·I₁ + I₂ + I₃ = 24
I₁ + I₂ − I₃ = 15

Raskite indėlius

I₁ = 24 − 16 = 8 mA
I₃ = (16 − 15)/2 = 0,5 mA
I₂ = 16 − 8 − 0,5 = 7,5 mA

Išjunkite V₂

I = I₁ + I₃ = 8 + 0,5 = 8,5 mA

Atsakymas

I = 8,5 mA
9.Teveninas ir Nortonas

Atsakymas: Vth = 6 V

Tevenino teorema: bet kuris tiesinis dvipolis tinklas elgiasi kaip vienas įtampos šaltinis Vth, nuosekliai sujungtas su varža Rth. Nortono teorema tą patį tinklą pateikia kaip srovės šaltinį IN = Vth/Rth, lygiagretų su Rth.

R1​ = 4 ΩR3​ = 3 ΩTRUMPAS JUNGIMASR2​8 ΩAabRth​

Raskite Rth, išjungę visus šaltinius

Įtampos šaltinius pakeiskite trumpaisiais jungimais, srovės šaltinius – atvira grandine, tada žiūrėkite į grandinę iš a–b.

R1 ∥ R2 = 4·8/(4+8) = 2,667 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,667 + 3 = 5,667 Ω
R1​ = 4 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAab+−Vth​

Raskite Vth – tuščiosios veikos įtampą

Kai a–b atviri, per R₃ srovė neteka, todėl ant jo nėra įtampos kritimo ir V_b = V_A. R₁ ir R₂ sudaro įtampos daliklį.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 9·8/(4+8) = 6 V
10.Teveninas ir Nortonas

Atsakymas: Vth = 112,9 V

Tevenino teorema: bet kuris tiesinis dvipolis tinklas elgiasi kaip vienas įtampos šaltinis Vth, nuosekliai sujungtas su varža Rth. Nortono teorema tą patį tinklą pateikia kaip srovės šaltinį IN = Vth/Rth, lygiagretų su Rth.

R1​ = 25 ΩR3​ = 30 ΩTRUMPAS JUNGIMASR2​10 ΩAATVIRABabRth​

Raskite Rth, išjungę visus šaltinius

Įtampos šaltinius pakeiskite trumpaisiais jungimais, srovės šaltinius – atvira grandine, tada žiūrėkite į grandinę iš a–b.

R1 ∥ R2 = 25·10/(25+10) = 7,143 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 7,143 + 30 = 37,14 Ω
R1​ = 25 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​5 VR2​10 ΩAIs​3 ABab+−Vth​

Raskite Vth – tuščiosios veikos įtampą

Kai a–b atviri, vienintelis kelias Iₛ yra per R₃ į mazgą A. Raskite V_A superpozicija iš V₁ ir Iₛ, tada pridėkite įtampos kritimą ant R₃.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 1,429 + 3·7,143 = 22,86 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 22,86 + 3·30 = 112,9 V
11.Operacinių stiprintuvų grandinės

Atsakymas: Vout = −6,4 V

Idealaus operacinio stiprintuvo taisyklės: esant neigiamajam grįžtamajam ryšiui, stiprintuvas nustato išėjimą taip, kad abiejų įėjimų įtampa būtų vienoda (V₋ = V₊), ir į nė vieną įėjimą srovė neteka. KSD invertuojančiajame įėjime su šiais dviem faktais duoda išėjimą.

Invertuojantysis įėjimas seka įėjimą

V₋ = V₊ = −2 V
I = V₋/R1 = −2/10 = −0,2 mA

Išėjimo įtampa

Srovė per R₁ teka ir per Rf.

Vout = V₋ + I·Rf = −2 + (−0,2)·22 = −6,4 V

Atsakymas

Vout = −6,4 V
12.Operacinių stiprintuvų grandinės

Atsakymas: Vout = −2,039 V

Idealaus operacinio stiprintuvo taisyklės: esant neigiamajam grįžtamajam ryšiui, stiprintuvas nustato išėjimą taip, kad abiejų įėjimų įtampa būtų vienoda (V₋ = V₊), ir į nė vieną įėjimą srovė neteka. KSD invertuojančiajame įėjime su šiais dviem faktais duoda išėjimą.

Kiekvienos pakopos stiprinimas

A1 = −Rf1/R1 = −1/1 = −1
A2 = 1 + Rf2/R2 = 1 + 47/22 = 3,136

Pakopa po pakopos

V1 = −1·0,65 = −0,65 V
Vout = 3,136·(−0,65) = −2,039 V

Atsakymas

Vout = −2,039 V
13.RC ir RL pereinamieji procesai

Atsakymas: i = 0,02415 A

Pirmos eilės pereinamieji procesai: grandinėje su vienu kondensatoriumi arba viena rite kiekviena įtampa ir srovė eksponentiškai kinta nuo pradinės iki galutinės vertės: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, kur τ = RC arba τ = L/R. Po maždaug 5τ grandinė nusistovi.

Laiko konstanta

τ = L/R = 33 mH / 100 Ω = 0,33 ms

Srovės slopimas

i(t) = 0,5·e−1/0,33 = 0,02415 A

Atsakymas

i = 0,02415 A
14.RC ir RL pereinamieji procesai

Atsakymas: vC = 5,455 V

Pirmos eilės pereinamieji procesai: grandinėje su vienu kondensatoriumi arba viena rite kiekviena įtampa ir srovė eksponentiškai kinta nuo pradinės iki galutinės vertės: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, kur τ = RC arba τ = L/R. Po maždaug 5τ grandinė nusistovi.

Pradinė vertė, galutinė vertė, laiko konstanta

Kondensatoriaus įtampa negali pasikeisti šuoliu, todėl ji pradeda nuo sukauptos vertės ir artėja prie šaltinio įtampos.

vC(0) = 5 V, vC(∞) = Vs = 6 V
τ = R·C = 10 kΩ · 33 µF = 330 ms
vC(t) = 6 + (5 − 6)·e−t/τ

Įtampa duotuoju momentu

vC(200) = 6 + (−1)·e−200/330 = 5,455 V

Atsakymas

vC = 5,455 V

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-1