Теорія електричних кіл 1: шпаргалка-підсумок

Аркуші з формулами, ключові кроки методів для кожної теми та 14 задач для практики, з повними розв’язками наприкінці.

Нові задачі Назад до курсу

У вікні друку виберіть «Зберегти як PDF», щоб зберегти копію на пристрої.

1Формули та методи

Послідовні й паралельні резистори

Послідовне з’єднання резисторів: R_eq = R₁ + R₂ + …
Паралельне з’єднання резисторів: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + …
Два паралельно: R_eq = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
Закон Ома: V = I·R
Потужність: P = V·I = I²R = V²/R

Метод

Почніть з кінця мережі, найдальшого від затискачів.
Послідовні резистори об’єднуйте додаванням, паралельні — за 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
Перемальовуйте коло після кожного кроку.
Повторюйте, доки між затискачами не залишиться один резистор.

Метод вузлових потенціалів

Закон струмів Кірхгофа: ΣI_in = ΣI_out
Струм гілки: I = (V_a − V_b)/R
Опорний вузол: V_ground = 0

Метод

Оберіть опорний вузол (землю) і позначте напруги інших вузлів.
Запишіть закон струмів Кірхгофа для кожного невідомого вузла: струми, що витікають через гілки, дорівнюють струмам, що втікають.
Виразіть кожен струм гілки як (V_a − V_b)/R.
Розв’яжіть систему рівнянь, потім знайдіть потрібний струм.

Метод контурних струмів

Закон напруг Кірхгофа: ΣV = 0 у кожному контурі
Спільний резистор: струм = I₁ − I₂
Джерело струму в контурі: задає струм цього контуру

Метод

Задайте струм за годинниковою стрілкою в кожному контурі (вікні) кола.
Застосуйте закон напруг Кірхгофа до кожного контуру: сума спадів напруги дорівнює нулю.
У резисторі, спільному для двох контурів, струм дорівнює різниці двох контурних струмів.
Розв’яжіть рівняння; від’ємний результат означає, що струм тече в протилежному напрямку.

Метод накладання

Метод накладання: x = x₁ + x₂ + … (one source at a time)
Вимкнене джерело напруги: коротке замикання (0 V)
Вимкнене джерело струму: розрив (0 A)
Подільник напруги: V₂ = V·R₂/(R₁ + R₂)
Подільник струму: I₁ = I·R₂/(R₁ + R₂)

Метод

Порахуйте незалежні джерела. Для кожного джерела ви розв’яжете одне простіше коло.
Залиште одне джерело й вимкніть інші: джерело напруги стає коротким замиканням (провідником), джерело струму — розривом.
Розв’яжіть простіше коло щодо потрібної напруги чи струму, стежачи за напрямком.
Повторіть для кожного джерела, потім додайте внески з урахуванням знаків.

Тевенен і Нортон

Напруга Тевенена: V_th = V_{open circuit}
Опір Тевенена: R_th: усі джерела вимкнені, з боку a–b
Струм Нортона: I_N = V_th/R_th
Струм навантаження: I_L = V_th/(R_th + R_L)
Передача максимальної потужності: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

Метод

Від’єднайте навантаження й позначте два затискачі a і b.
Знайдіть напругу холостого ходу між a і b: це V_th.
Вимкніть усі незалежні джерела й знайдіть опір з боку a–b: це R_th.
Поверніть навантаження до еквівалентної схеми: V_th послідовно з R_th.
Для еквівалента Нортона перетворіть: I_N = V_th/R_th, з паралельним R_N = R_th.

Схеми з операційними підсилювачами

Інвертувальний підсилювач: V_out = −(R_f/R_in)·V_in
Неінвертувальний підсилювач: V_out = (1 + R_f/R₁)·V_in
Сумувальний підсилювач: V_out = −R_f(V₁/R₁ + V₂/R₂)
Ідеальний ОП: V₊ = V₋, I_in = 0

Перехідні процеси RC і RL

Стала часу: τ = RC | τ = L/R
Відгук: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
Конденсатор на постійному струмі: розрив; v_C не може змінитися стрибком
Котушка на постійному струмі: коротке замикання; i_L не може змінитися стрибком
Усталений режим: t ≈ 5τ

Метод

Знайдіть початкове значення одразу після комутації: напруга на конденсаторі й струм через котушку не можуть змінитися стрибком.
Знайдіть кінцеве значення через довгий час після комутації: конденсатор поводиться як розрив, котушка — як коротке замикання.
Знайдіть сталу часу: τ = RC або τ = L/R, використовуючи опір з боку конденсатора чи котушки.
Використайте x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

2Задачі для практики

1.Послідовні й паралельні резисториСередня

Знайдіть струм I_R2 через R₂.

V₁ = 30 VR₁ = 15 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 10 ΩR₄ = 15 Ω

I_R2 = A

2.Послідовні й паралельні резисториСкладна

Знайдіть струм I_R2 через R₂.

V₁ = 9 VR₁ = 6 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 4 ΩR₄ = 8 ΩR₅ = 20 ΩR₆ = 2 Ω

I_R2 = A

3.Метод вузлових потенціалівСередня

Скористайтеся методом вузлових потенціалів, щоб знайти вузлову напругу V_B (відносно землі).

V₁ = 10 VI_s = 5 AR₁ = 5 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 5 Ω

V_B = V

4.Метод вузлових потенціалівСкладна

Джерело напруги Vₛ між A і B має затискач + біля A, тож забезпечує V_A − V_B = Vₛ. Методом вузлових потенціалів із надвузлом знайдіть вузлову напругу V_A (відносно землі).

V₁ = 24 VI_s = 1,5 AV_s = 3 VR₁ = 3 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 6 Ω

V_A = V

5.Метод контурних струмівСередня

Скористайтеся методом контурних струмів, щоб знайти напругу V_R2 на R₂ з указаною полярністю.

V₁ = 15 VV₂ = 18 VR₁ = 3 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 12 Ω

V_R2 = V

6.Метод контурних струмівСкладна

Скористайтеся методом контурних струмів, щоб знайти контурний струм I₃ (за годинниковою стрілкою).

V₁ = 36 VV₂ = 36 VR₁ = 30 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 12 ΩR₄ = 25 ΩR₅ = 15 Ω

I₃ = A

7.Метод накладанняСередня

Скористайтеся методом накладання, щоб знайти струм I_R3 через R₃ у напрямку стрілки.

V₁ = 24 VI_s = 2,5 AR₁ = 15 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 10 ΩR₄ = 10 Ω

I_R3 = A

8.Метод накладанняСкладна

За методом накладання знайдіть потужність P_R3, яку споживає R₃.

V₁ = 5 VI_s = 5 AV₂ = 24 VR₁ = 10 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 4 Ω

P_R3 = W

9.Тевенен і НортонСередня

Знайдіть струм Нортона I_N: струм, що тече від a до b, якщо затискачі закоротити.

V₁ = 30 VR₁ = 8 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 6 Ω

I_N = A

10.Тевенен і НортонСкладна

До a–b підключено навантаження R_L = 30 Ω. За допомогою еквівалента Тевенена знайдіть потужність P_L, що передається навантаженню.

V₁ = 18 VI_s = 6 AR₁ = 6 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 10 ΩR_L = 30 Ω

P_L = W

11.Схеми з операційними підсилювачамиСередня

ОП ідеальний і живиться від ±15 V. Знайдіть вихідну напругу V_out.

V_in = 1,5 VR_a = 2 kΩR_b = 2 kΩR₁ = 2 kΩR_f = 2 kΩ

V_out = V

12.Схеми з операційними підсилювачамиСкладна

Два каскади на ідеальних ОП увімкнено послідовно: інвертувальний підсилювач (R₁, R_f1), за ним неінвертувальний (R₂ на землю, R_f2 у колі зворотного зв’язку). Обидва живляться від ±15 V. Знайдіть загальний коефіцієнт підсилення за напругою A_v = V_out/V_in.

R₁ = 10 kΩR_f1 = 100 kΩR₂ = 4,7 kΩR_f2 = 2 kΩ

A_v =

13.Перехідні процеси RC і RLСередня

До замикання вимикача в момент t = 0 струму через котушку немає. Знайдіть напругу v_L на котушці в момент t = 5 ms.

V_s = 12 VR = 100 ΩL = 220 mHt = 5 ms

v_L = V

14.Перехідні процеси RC і RLСкладна

Таймер при t = 0 починає заряджати незаряджений конденсатор через резистор від джерела 12 V. Він має спрацювати, коли напруга на конденсаторі досягне 7,2 V, рівно через 200 ms після старту. При R = 47 kΩ знайдіть потрібну ємність C.

V_s = 12 VV_th = 7,2 VT = 200 msR = 47 kΩ

C = µF

3Розчини

1.Послідовні й паралельні резистори

Відповідь: I_R2 = 1,648 A

Послідовне й паралельне з’єднання: послідовно через кожен резистор тече той самий струм і R = R₁ + R₂ + …. Паралельно на кожному резисторі та сама напруга і 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Драбинчасту мережу спрощують по одній парі, доки не залишиться один еквівалентний опір.

Об’єднуйте резистори з дальнього кінця

Почніть із кінця, найдальшого від джерела, і рухайтеся до нього. Резистори з однаковим струмом з’єднані послідовно; резистори між тими самими двома вузлами — паралельно.

R₃ + R₄ = 10 + 15 = 25 Ω

R₂ ∥ 25 = 2·25/(2+25) = 1,852 Ω

R_eq = R₁ + 1,852 = 15 + 1,852 = 16,85 Ω

Струм джерела

Джерело бачить лише R_eq, тож закон Ома дає струм, який воно віддає. Цей струм тече через R₁.

I_R1 = V₁/R_eq = 30/16,85 = 1,78 A

Струм через R₂

Відніміть спад на R₁, щоб отримати напругу у вузлі A, тобто напругу на R₂.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 30 − 1,78·15 = 3,297 V

I_R2 = V_A/R₂ = 3,297/2 = 1,648 A

Відповідь

I_R2 = 1,648 A

2.Послідовні й паралельні резистори

Відповідь: I_R2 = 0,7239 A

Об’єднуйте резистори з дальнього кінця

R₅ + R₆ = 20 + 2 = 22 Ω

R₄ ∥ 22 = 5,867 Ω

R₃ + 5,867 = 9,867 Ω

R₂ ∥ 9,867 = 2,846 Ω

R_eq = R₁ + 2,846 = 6 + 2,846 = 8,846 Ω

Струм джерела

Джерело бачить лише R_eq, тож закон Ома дає струм, який воно віддає. Цей струм тече через R₁.

I_R1 = V₁/R_eq = 9/8,846 = 1,017 A

Струм через R₂

Відніміть спад на R₁, щоб отримати напругу у вузлі A, тобто напругу на R₂.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 9 − 1,017·6 = 2,896 V

I_R2 = V_A/R₂ = 2,896/4 = 0,7239 A

Відповідь

I_R2 = 0,7239 A

3.Метод вузлових потенціалів

Відповідь: V_B = 19,87 V

Метод вузлових потенціалів: оберіть опорний вузол, позначте невідомі вузлові напруги, запишіть закон струмів Кірхгофа для кожного невідомого вузла за законом Ома (I = ΔV/R) і розв’яжіть отримані рівняння.

Визначте вузли

Земля — нижній провід. Відомі вузлові напруги беруться прямо з джерел (V₁ = 10 V). Невідомі: V_A, V_B.

ЗСК у вузлі A

Струми, що виходять із A через резистори, дорівнюють струму, який джерела подають у A.

V_A/R₂ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₃ = 0

V_A/5 + (V_A − 10)/5 + (V_A − V_B)/12 = 0

0,4833·V_A − 0,08333·V_B = 2

ЗСК у вузлі B

Струми, що виходять із B через резистори, дорівнюють струму, який джерела подають у B.

V_B/R₄ + (V_B − V_A)/R₃ = I_s

V_B/5 + (V_B − V_A)/12 = 5

−0,08333·V_A + 0,2833·V_B = 5

Розв’яжіть

Δ = (0,4833)(0,2833) − (−0,08333)(−0,08333) = 0,13

V_A = Δ₁/Δ = 0,9833/0,13 = 7,564 V

V_B = Δ₂/Δ = 2,583/0,13 = 19,87 V

Відповідь

V_B = 19,87 V

4.Метод вузлових потенціалів

Відповідь: V_A = 16,67 V

Утворіть надвузол

Струм через джерело напруги між A і B невідомий, тож ЗСК не можна записати для A чи B окремо. Об’єднайте A, B і джерело в один надвузол: струм, що входить у нього, дорівнює струму, що виходить.

V_B = V_A − 3

(V_A − V₁)/R₁ + V_A/R₂ + V_B/R₃ = I_s

Розв’яжіть

(V_A − 24)/3 + V_A/10 + (V_A − 3)/6 = 1,5

V_A·(1/3 + 1/10 + 1/6) = 1,5 + 24/3 + 3/6 = 10

V_A = 10/0,6 = 16,67 V

V_B = 13,67 V

Відповідь

V_A = 16,67 V

5.Метод контурних струмів

Відповідь: V_R2 = −5 V

Метод контурних струмів: дайте кожному вікну плоского кола власний контурний струм, запишіть закон напруг Кірхгофа для кожного контуру (сума спадів = сума зростань) і розв’яжіть. Струми гілок — це контурний струм або різниця двох контурних струмів у спільній гілці.

Призначте контурні струми

У кожному вікні намалюйте струм за годинниковою стрілкою: I₁, I₂. Резистор, спільний для двох контурів, проводить різницю їхніх струмів.

ЗНК для контуру 1

Обходячи за годинниковою стрілкою, спади напруги на резисторах дорівнюють зростанням напруги джерел (від − до + у напрямку обходу).

R₁·I₁ + R₃(I₁ − I₂) = V₁

3·I₁ + 12(I₁ − I₂) = 15

15·I₁ − 12·I₂ = 15

ЗНК для контуру 2

R₂·I₂ + R₃(I₂ − I₁) = −V₂

12·I₂ + 12(I₂ − I₁) = (−18)

−12·I₁ + 24·I₂ = −18

Розв’яжіть

Δ = (15)(24) − (−12)(−12) = 216

I₁ = Δ₁/Δ = 144/216 = 0,6667 A

I₂ = Δ₂/Δ = −90/216 = −0,4167 A

Відповідь

I_R2 = I₂ = −0,4167 A

V_R2 = I_R2·R₂ = −0,4167·12 = −5 V

Від’ємний контурний струм тече проти годинникової стрілки.

6.Метод контурних струмів

Відповідь: I₃ = −1,383 A

Призначте контурні струми

У кожному вікні намалюйте струм за годинниковою стрілкою: I₁, I₂, I₃. Резистор, спільний для двох контурів, проводить різницю їхніх струмів.

ЗНК для контуру 1

R₁·I₁ + R₄(I₁ − I₂) = V₁

30·I₁ + 25(I₁ − I₂) = 36

55·I₁ − 25·I₂ = 36

ЗНК для контуру 2

R₂·I₂ + R₄(I₂ − I₁) + R₅(I₂ − I₃) = 0

20·I₂ + 25(I₂ − I₁) + 15(I₂ − I₃) = 0

−25·I₁ + 60·I₂ − 15·I₃ = 0

ЗНК для контуру 3

R₃·I₃ + R₅(I₃ − I₂) = −V₂

12·I₃ + 15(I₃ − I₂) = (−36)

−15·I₂ + 27·I₃ = −36

Розв’яжіть

Δ = визначник матриці коефіцієнтів = 59850

I₁ = Δ₁/Δ = 36720/59850 = 0,6135 A

I₂ = Δ₂/Δ = −5400/59850 = −0,09023 A

I₃ = Δ₃/Δ = −82800/59850 = −1,383 A

Відповідь

I₃ = −1,383 A

Від’ємний контурний струм тече проти годинникової стрілки.

7.Метод накладання

Відповідь: I_R3 = 1,019 A

Метод накладання: у лінійному колі будь-яка напруга чи струм дорівнює сумі відгуків на кожне незалежне джерело, що діє окремо. Щоб вимкнути джерело, замініть ідеальне джерело напруги коротким замиканням, а ідеальне джерело струму — розривом. Резистори залишаються на місці.

Випадок 1 · діє лише V₁

Iₛ стає розривом, тож R₃ і R₄ утворюють одну послідовну гілку від A до землі, паралельну R₂.

R₃+R₄ = 10+10 = 20 Ω

R₂ ∥ (R₃+R₄) = 2·20/(2+20) = 1,818 Ω

V_A = 24·1,818/(15+1,818) = 2,595 V

V_B = V_A·R₄/(R₃+R₄) = 2,595·10/20 = 1,297 V

I_R3′ = (V_B − V_A)/R₃ = (1,297 − 2,595)/10 = −0,1297 A

Випадок 2 · діє лише I_s

V₁ стає коротким замиканням, тож R₁ паралельний R₂. Iₛ у точці B розгалужується між R₄ і шляхом через R₃.

R₁ ∥ R₂ = 15·2/(15+2) = 1,765 Ω

R_eq = R₄ ∥ (R₃+R₁∥R₂) = 10 ∥ 11,76 = 5,405 Ω

V_B = I_s·R_eq = 2,5·5,405 = 13,51 V

V_A = V_B·(R₁∥R₂)/(R₃+R₁∥R₂) = 13,51·1,765/11,76 = 2,027 V

I_R3″ = (V_B − V_A)/R₃ = (13,51 − 2,027)/10 = 1,149 A

Додайте складові

I_R3 = I_R3′ + I_R3″

I_R3 = (−0,1297) + 1,149 = 1,019 A

Від’ємний результат означає, що насправді струм тече проти стрілки.

8.Метод накладання

Відповідь: P_R3 = 0,812 W

Випадок 1 · діє лише V₁

V₂ стає коротким замиканням, а Iₛ — розривом. З боку A резистор R₃ паралельний послідовній парі R₂+R₄.

R₃ ∥ (R₂+R₄) = 5 ∥ 19 = 3,958 Ω

V_A = 5·3,958/(10+3,958) = 1,418 V

V_B = V_A·R₄/(R₂+R₄) = 1,418·4/19 = 0,2985 V

I_R3′ = (V_A − 0)/R₃ = (1,418 − 0)/5 = 0,2836 A

Випадок 2 · діє лише I_s

Обидва джерела напруги стають короткими замиканнями. Iₛ у точці B розгалужується між R₄ (тепер до землі) і R₂, послідовним із R₁ ∥ R₃. Стрілка Iₛ спрямована вниз, від його вузла, тож Iₛ відбирає струм із цього вузла: його доданок входить зі знаком мінус.

R₁ ∥ R₃ = 3,333 Ω, тож лівий шлях — R₂+3,333 = 18,33 Ω

R_eq = R₄ ∥ 18,33 = 3,284 Ω

V_B = −I_s·R_eq = −5·3,284 = −16,42 V

V_A = V_B·3,333/18,33 = −2,985 V

I_R3″ = (V_A − 0)/R₃ = (−2,985 − 0)/5 = −0,597 A

Випадок 3 · діє лише V₂

V₁ стає коротким замиканням, а Iₛ — розривом. R₁ ∥ R₃ відходить від A, послідовно з R₂ назад до B.

R₁ ∥ R₃ = 10·5/(10+5) = 3,333 Ω

V_B = V₂·(R₂+R₁∥R₃)/(R₄+R₂+R₁∥R₃) = 24·18,33/22,33 = 19,7 V

V_A = V_B·(R₁∥R₃)/(R₂+R₁∥R₃) = 19,7·3,333/18,33 = 3,582 V

I_R3‴ = (V_A − 0)/R₃ = (3,582 − 0)/5 = 0,7164 A

Додайте внески струму

I_R3 = I_R3′ + I_R3″ + I_R3‴ = 0,2836 + (−0,597) + 0,7164 = 0,403 A

Потужність у резисторі

Потужність залежить від квадрата струму, тож метод накладання до неї не застосовний: спочатку додайте струми, потім піднесіть до квадрата.

P_R3 = I_R3²·R₃ = 0,403²·5 = 0,812 W

Відповідь

P_R3 = 0,812 W

Сума потужностей окремих випадків дала б 4,751 W, а це неправильно.

9.Тевенен і Нортон

Відповідь: I_N = 1,271 A

Теорема Тевенена: будь-яке лінійне двополюсне коло поводиться як одне джерело напруги V_th, послідовне з опором R_th. Теорема Нортона подає те саме коло як джерело струму I_N = V_th/R_th, паралельне R_th.

Знайдіть R_th з усіма вимкненими джерелами

Замініть джерела напруги короткими замиканнями, а джерела струму — розривами, а тоді подивіться на коло з боку a–b.

R₁ ∥ R₂ = 8·5/(8+5) = 3,077 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3,077 + 6 = 9,077 Ω

Знайдіть V_th — напругу холостого ходу

Коли a–b розімкнені, через R₃ струм не тече, тож спаду на ньому немає і V_b = V_A. R₁ і R₂ утворюють дільник напруги.

V_th = V₁·R₂/(R₁+R₂) = 30·5/(8+5) = 11,54 V

Еквівалент Нортона

Джерело Нортона — те саме коло, подане як джерело струму, паралельне R_th. Його струм — це струм короткого замикання на a–b.

I_N = V_th/R_th = 11,54/9,077 = 1,271 A

10.Тевенен і Нортон

Відповідь: P_L = 137,8 W

Знайдіть R_th з усіма вимкненими джерелами

R₁ ∥ R₂ = 6·10/(6+10) = 3,75 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3,75 + 10 = 13,75 Ω

Знайдіть V_th — напругу холостого ходу

Коли a–b розімкнені, Iₛ може текти лише через R₃ у вузол A. Знайдіть V_A накладанням V₁ та Iₛ, потім додайте спад на R₃.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 11,25 + 6·3,75 = 33,75 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 33,75 + 6·10 = 93,75 V

Підключіть навантаження до еквівалента Тевенена

Джерело Тевенена і послідовний R_th поводяться на a–b точно як початкове коло, тож навантаження бачить простий послідовний контур.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 93,75/(13,75 + 30) = 2,143 A

P_L = I_L²·R_L = 2,143²·30 = 137,8 W

11.Схеми з операційними підсилювачами

Відповідь: V_out = 1,5 V

Правила ідеального ОП: з від’ємним зворотним зв’язком підсилювач встановлює вихід так, щоб обидва входи мали однакову напругу (V₋ = V₊), і в жоден вхід струм не тече. ЗСК на інвертувальному вході з цими двома фактами дає вихід.

Напруга на вході +

V₊ = V_in·R_b/(R_a + R_b) = 1,5·2/(2 + 2) = 0,75 V

Коефіцієнт підсилення неінвертувального підсилювача

V₋ = V₊, і струм через R₁ тече також через R_f.

V_out = V₊·(1 + R_f/R₁) = 0,75·(1 + 2/2) = 1,5 V

Відповідь

V_out = 1,5 V

12.Схеми з операційними підсилювачами

Відповідь: A_v = −14,26

Коефіцієнт підсилення кожного каскаду

A₁ = −R_f1/R₁ = −100/10 = −10

A₂ = 1 + R_f2/R₂ = 1 + 2/4,7 = 1,426

Загальний коефіцієнт підсилення

A_v = A₁·A₂ = −10·1,426 = −14,26

Відповідь

A_v = −14,26

13.Перехідні процеси RC і RL

Відповідь: v_L = 1,236 V

Перехідні процеси першого порядку: у колі з одним конденсатором або однією котушкою кожна напруга й кожен струм експоненційно змінюються від початкового до кінцевого значення: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, де τ = RC або τ = L/R. Приблизно через 5τ коло виходить на усталений режим.

Стала часу і кінцевий струм

Через тривалий час після замикання котушка поводиться як коротке замикання, тож кінцевий струм визначає лише R.

τ = L/R = 220 mH / 100 Ω = 2,2 ms

i(∞) = V_s/R = 12/100 = 0,12 A

Напруга на котушці

У момент t = 0 уся напруга живлення прикладена до котушки; далі вона спадає до нуля.

v_L(t) = V_s·e^−t/τ = 12·e^−5/2,2 = 1,236 V

Відповідь

v_L = 1,236 V

14.Перехідні процеси RC і RL

Відповідь: C = 4,644 µF

Потрібна стала часу

7,2 = 12·(1 − e^−200/τ) → τ = 200/ln(12/(12 − 7,2))

τ = 200/0,9163 = 218,3 ms

Ємність

kΩ помножити на µF дає мілісекунди.

C = τ/R = 218,3/47 = 4,644 µF

Відповідь

C = 4,644 µF

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

Теорія електричних кіл 1: шпаргалка-підсумок

1Формули та методи

Послідовні й паралельні резистори

Метод

Метод вузлових потенціалів

Метод

Метод контурних струмів

Метод

Метод накладання

Метод

Тевенен і Нортон

Метод

Схеми з операційними підсилювачами

Перехідні процеси RC і RL

Метод

2Задачі для практики

3Розчини

Об’єднуйте резистори з дальнього кінця

Струм джерела

Струм через R₂

Відповідь

Об’єднуйте резистори з дальнього кінця

Струм джерела

Струм через R₂

Відповідь

Визначте вузли

ЗСК у вузлі A

ЗСК у вузлі B

Розв’яжіть

Відповідь

Утворіть надвузол

Розв’яжіть

Відповідь

Призначте контурні струми

ЗНК для контуру 1

ЗНК для контуру 2

Розв’яжіть

Відповідь

Призначте контурні струми

ЗНК для контуру 1

ЗНК для контуру 2

ЗНК для контуру 3

Розв’яжіть

Відповідь

Випадок 1 · діє лише V1

Випадок 2 · діє лише Is

Додайте складові

Випадок 1 · діє лише V1

Випадок 2 · діє лише Is

Випадок 3 · діє лише V2

Додайте внески струму

Потужність у резисторі

Відповідь

Знайдіть Rth з усіма вимкненими джерелами

Знайдіть Vth — напругу холостого ходу

Еквівалент Нортона

Знайдіть Rth з усіма вимкненими джерелами

Знайдіть Vth — напругу холостого ходу

Підключіть навантаження до еквівалента Тевенена

Напруга на вході +

Коефіцієнт підсилення неінвертувального підсилювача

Відповідь

Коефіцієнт підсилення кожного каскаду

Загальний коефіцієнт підсилення

Відповідь

Стала часу і кінцевий струм

Напруга на котушці

Відповідь

Потрібна стала часу

Ємність

Відповідь

Випадок 1 · діє лише V₁

Випадок 2 · діє лише I_s

Випадок 1 · діє лише V₁

Випадок 2 · діє лише I_s

Випадок 3 · діє лише V₂

Знайдіть R_th з усіма вимкненими джерелами

Знайдіть V_th — напругу холостого ходу

Знайдіть R_th з усіма вимкненими джерелами

Знайдіть V_th — напругу холостого ходу