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.
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
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
Taikykite kontūrų srovių metodą ir raskite įtampą VR2 ant R2 su pažymėtu poliškumu.
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
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
Raskite Tevenino įtampą Vth, matomą iš gnybtų a–b.
V1 = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 8 ΩR3 = 3 Ω
Vth = V
10.Teveninas ir NortonasSunkus
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
Operacinis stiprintuvas idealus ir maitinamas ±15 V. Raskite išėjimo įtampą Vout.
Vin = −2 VR1 = 10 kΩRf = 22 kΩ
Vout = V
12.Operacinių stiprintuvų grandinėsSunkus
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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
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.