7.1解:
题7.1图a对于,我们由KVL得
(1)
(2)
由于
,
,
,
,所以
、
可以分别写成
(3)
(4)将式(2)、(3)、(4)代入式(1),并对等式两边微分,可得
(5)式(5)的通解为(6)
f在式(6)中取
,并考虑到由式(1)所得的初始条件
,我们得到
于是,求得
时的电流为
(7)b在时间(0,T)内消耗的能量为
由于时间常数
,所以
c在
时
(1)电容器的电压
及
将式(7)分别代入到式(3)、(4)得
于是,当
时
f(2)电流在式(7)中,令,得
(3)储存在电容器中的能量为
消耗在电阻器中的能量为
7.2解:
题7.2图在开关断开前,电路已达到稳态,此时电感器相当于短路,故得
开关断开后,电路如题7.2(a)图所示。
f题7.2(a)图根据KVL并利用两个元件的支路方程,可得用电流I表示的微分方程:
(1)
和用给定的参数值代入(1),得
它的通解为由于t0时i0K10安,所以
7.3解:
题7.3图开关K合上前,电路已达到稳态,此时电容相当于开路,开关K合上后,电路如图所示。,
f根据KVL,可得微分方程
代入并解得7.4解:
题7.4图K在位置1,电路处于稳态时,
K合到位置2后电路如右图所示。
根据KVL,可得微分方程
f其中
得7.5解:
题7.5图K未闭合前流过电感中的电流
K闭合后电路方程为
特征方程
当t01s时,由已知条件有
f电感电流衰减曲线如图题7.5图(a)所示。
题7.5图(a)7.6解:
题7.6图
当
,
当K闭合后,有
于是有
(1)
f当
,
当K闭合后,有
于是有联立(1)(2)得,7.7解:
(2)
题7.7图
据题意
f于是又有
在整个过渡过程中R上所消耗的总能量
7.8解:
题7.8图开关闭合前稳态时,有
开关闭合后,电路呈现两个闭合回路回路有
f
对
回路有
7.9解:
题7.9图K合上1时,电路方程为
f得
01s后,K合向2,电路方程
决定K:
7.10解:
题7.10图
f题7.10图(a)本题只研究题7.10图中电流已变成周期的情况。为此设t0是电路已经到达稳态。此时电流波形如题7.10图(a)所示。图中同时画出了当开关在A,B两个位置之间来回扳动时,RL电路的输入电压波形v(t)。当时,开关接向A。此时RL电路的微分方程为
它的通解为
积分常数为K由初始条件
来决定。令t0,上式变为
从而得到所以
安
(1)
当
时,开关接向B。此时RL电路的微分方程为
f它的通解为
因为初始条件
,所以令tT,由上式可得
于是得
安
(2)
当tT时(注意,
),式(1)变为
安r