邱關(guān)源《電路》第六版 1-8 章課后習(xí)題詳解(適配速成課)

本詳解專(zhuān)為配合 “電氣考研電路原理期末速成課” 設(shè)計(jì),嚴(yán)格對(duì)應(yīng)邱關(guān)源《電路》第六版 1-8 章核心習(xí)題,以 “教材考點(diǎn) + 速成技巧 + 解題步驟” 為核心,將習(xí)題與課程中的等效變換、電路定理、動(dòng)態(tài)電路分析等方法深度綁定,幫助快速掌握習(xí)題解法、強(qiáng)化考點(diǎn)應(yīng)用能力。

第一章 電路模型和電路定律(對(duì)應(yīng)速成課第一講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 電路基本物理量計(jì)算

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 1-3(功率計(jì)算)、習(xí)題 1-5(參考方向判斷)

    • 解題邏輯:先明確電壓、電流參考方向(關(guān)聯(lián) / 非關(guān)聯(lián)),再套用功率公式 \( P=UI \)(關(guān)聯(lián))或 \( P=-UI \)(非關(guān)聯(lián)),區(qū)分 “吸收功率” 與 “發(fā)出功率”(速成課核心概念)。

    • 易錯(cuò)點(diǎn):忽略參考方向直接計(jì)算,導(dǎo)致功率正負(fù)判斷錯(cuò)誤。

  1. 元件特性應(yīng)用

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 1-7(電壓源與電流源特性)、習(xí)題 1-9(受控源分析)

    • 解題技巧:理想電壓源輸出電壓恒定(與電流無(wú)關(guān)),理想電流源輸出電流恒定(與電壓無(wú)關(guān));受控源需先明確控制量,再按 “先求控制量,再算受控量” 的步驟求解(對(duì)應(yīng)速成課 “基本元件特性” 考點(diǎn))。

第二章 電阻電路的等效變換(對(duì)應(yīng)速成課第二講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 串并聯(lián)等效與 Y-Δ 變換

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 2-4(復(fù)雜電阻串并聯(lián)化簡(jiǎn))、習(xí)題 2-9(Y-Δ 變換應(yīng)用)

    • 解題步驟:

① 識(shí)別串并聯(lián)結(jié)構(gòu)(先合并無(wú)分支電阻);
② 遇對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)先用 Y-Δ 變換(公式:\( R_Y = \frac{R_Δ}{3} \),\( R_Δ = 3R_Y \),對(duì)稱(chēng)時(shí)適用);
③ 含受控源電路需保留控制量所在支路,避免盲目等效(速成課 “含受控源等效方法”)。
    • 例題示范:習(xí)題 2-9 中,將 Δ 形電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為 Y 形后,總電阻化簡(jiǎn)為 \( R_{eq} = 2Ω \),計(jì)算過(guò)程跳過(guò)復(fù)雜推導(dǎo),直接套用變換公式。

  1. 電源等效變換

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 2-12(電壓源與電流源等效轉(zhuǎn)換)、習(xí)題 2-15(含受控源電源等效)

    • 速成技巧:電壓源→電流源:\( I_S = \frac{U_S}{R_S} \),并聯(lián) \( R_S \);電流源→電壓源:\( U_S = I_S R_S \),串聯(lián) \( R_S \);受控源等效規(guī)則與獨(dú)立源一致,但需確保控制量不消失(對(duì)應(yīng)速成課 “等效變換核心公式”)。

第三章 電阻電路的一般分析(對(duì)應(yīng)速成課第三講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 節(jié)點(diǎn)電壓法

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 3-5(含電壓源節(jié)點(diǎn)電壓方程)、習(xí)題 3-8(含受控源電路)

    • 解題模板(速成課核心方法):

① 選參考節(jié)點(diǎn)(優(yōu)先選連接支路最多的節(jié)點(diǎn));
② 列方程:\( \sum G_{ii}U_i = \sum I_S \)(自導(dǎo)為正,互導(dǎo)為負(fù),流入節(jié)點(diǎn)電流為正);
③ 遇理想電壓源:若一端為參考節(jié)點(diǎn),另一端電壓直接等于電源電壓;若兩端均為非參考節(jié)點(diǎn),增設(shè)電流變量或用 “超節(jié)點(diǎn)” 法。
    • 例題突破:習(xí)題 3-8 中,受控電壓源 \( 2U_1 \) 需先表示為 \( U_3 - U_2 = 2U_1 \),再結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓方程求解,避免遺漏約束條件。

  1. 網(wǎng)孔電流法

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 3-12(含電流源網(wǎng)孔方程)、習(xí)題 3-16(復(fù)雜網(wǎng)孔分析)

    • 速成技巧:遇理想電流源,若在邊界網(wǎng)孔則網(wǎng)孔電流等于電流源電流;若在兩網(wǎng)孔之間,用 “超網(wǎng)孔” 法(合并兩網(wǎng)孔,不列電流源所在支路方程),效率比節(jié)點(diǎn)電壓法高 15%(適配期末快速解題)。

第四章 電路定理(對(duì)應(yīng)速成課第四講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 疊加定理

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 4-3(多電源電路疊加計(jì)算)、習(xí)題 4-6(含受控源疊加應(yīng)用)

    • 解題規(guī)則:獨(dú)立源分別作用(其余電壓源短路,電流源開(kāi)路),受控源保留原位,最后疊加各響應(yīng);受控源不單獨(dú)作用(速成課 “疊加定理適用條件”)。

    • 易錯(cuò)點(diǎn):疊加時(shí)忽略電壓 / 電流的方向,導(dǎo)致代數(shù)和計(jì)算錯(cuò)誤。

  1. 戴維南定理與最大功率傳輸

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 4-10(戴維南等效電路求解)、習(xí)題 4-15(最大功率傳輸計(jì)算)

    • 解題步驟(速成課 “題型模板”):

① 求開(kāi)路電壓 \( U_{oc} \)(斷開(kāi)待求支路,用節(jié)點(diǎn)電壓法或疊加定理計(jì)算);
② 求等效電阻 \( R_{eq} \)(獨(dú)立源置零,含受控源用 “外加電源法” 或 “短路電流法”);
③ 最大功率條件:\( R_L = R_{eq} \),最大功率 \( P_{max} = \frac{U_{oc}^2}{4R_{eq}} \)。
    • 例題示范:習(xí)題 4-10 中,戴維南等效電壓 \( U_{oc}=6V \),等效電阻 \( R_{eq}=3Ω \),直接套用公式快速得出結(jié)果。

第五章 運(yùn)算放大器電路(對(duì)應(yīng)速成課第五講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 基本運(yùn)算電路分析

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 5-2(反相比例運(yùn)算)、習(xí)題 5-5(加法運(yùn)算電路)

    • 解題核心:利用 “虛短”(\( U_+ = U_- \))和 “虛斷”(\( I_+ = I_- = 0 \))特性,列節(jié)點(diǎn)電流方程求解輸出電壓(速成課 “理想運(yùn)放特性”)。

    • 公式直接套用:

反相比例:\( U_o = -\frac{R_f}{R_1}U_i \);
同相比例:\( U_o = (1+\frac{R_f}{R_1})U_i \);
加法運(yùn)算:\( U_o = -(\frac{R_f}{R_1}U_{i1} + \frac{R_f}{R_2}U_{i2}) \)。
  1. 含運(yùn)放的復(fù)雜電路

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 5-8(多級(jí)運(yùn)放電路)

    • 速成技巧:從輸入端到輸出端逐級(jí)分析,每級(jí)均套用 “虛短 + 虛斷” 特性,避免跨級(jí)復(fù)雜推導(dǎo)(適配期末快速解題)。

第六章 儲(chǔ)能元件(對(duì)應(yīng)速成課第六講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 電容、電感伏安特性應(yīng)用

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 6-3(電容電流計(jì)算)、習(xí)題 6-7(電感電壓計(jì)算)

    • 解題公式:

電容:\( i_C = C\frac{du_C}{dt} \)(電流與電壓變化率成正比);
電感:\( u_L = L\frac{di_L}{dt} \)(電壓與電流變化率成正比);
    • 關(guān)鍵提醒:儲(chǔ)能元件在直流穩(wěn)態(tài)時(shí),電容相當(dāng)于開(kāi)路(\( i_C=0 \)),電感相當(dāng)于短路(\( u_L=0 \))(速成課 “儲(chǔ)能元件核心特性”)。

  1. 儲(chǔ)能計(jì)算

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 6-10(電容與電感儲(chǔ)能)

    • 公式直接用:\( W_C = \frac{1}{2}Cu_C^2 \),\( W_L = \frac{1}{2}Li_L^2 \),無(wú)需推導(dǎo),代入?yún)?shù)即可(高頻填空考點(diǎn))。

第七章 一階電路和二階電路的時(shí)域分析(對(duì)應(yīng)速成課第七講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 一階電路三要素法

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 7-5(RC 電路零輸入響應(yīng))、習(xí)題 7-12(RL 電路全響應(yīng))

    • 解題模板(速成課核心技巧):

① 求初始值 \( f(0_+) \)(換路定則:\( u_C(0_+)=u_C(0_-) \),\( i_L(0_+)=i_L(0_-) \));
② 求穩(wěn)態(tài)值 \( f(∞) \)(直流穩(wěn)態(tài)下電容開(kāi)路、電感短路);
③ 求時(shí)間常數(shù) \( Ï„ \)(RC 電路:\( Ï„=RC \);RL 電路:\( Ï„=L/R \),R 為換路后從儲(chǔ)能元件看進(jìn)去的等效電阻);
④ 代入公式:\( f(t) = f(∞) + [f(0_+) - f(∞)]e^{-t/Ï„} \)。
    • 例題突破:習(xí)題 7-12 中,RL 電路換路后,初始電流 \( i_L(0_+)=2A \),穩(wěn)態(tài)電流 \( i_L(∞)=1A \),\( Ï„=0.5s \),直接套用公式得 \( i_L(t)=1+e^{-2t} A \)。

  1. 二階電路響應(yīng)分析

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 7-20(RLC 串聯(lián)電路零輸入響應(yīng))

    • 速成策略:先計(jì)算特征根 \( p_{1,2} = -\alpha \pm \sqrt{\alpha^2 - ω_0^2} \),判斷響應(yīng)類(lèi)型(欠阻尼:\( α < ω_0 \);過(guò)阻尼:\( α > ω_0 \);臨界阻尼:\( α = ω_0 \)),再套用對(duì)應(yīng)公式(跳過(guò)微分方程求解,適配考研快速答題)。

第八章 相量法(對(duì)應(yīng)速成課第八講)

核心習(xí)題類(lèi)型與詳解要點(diǎn)

  1. 正弦量的相量表示

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 8-3(正弦量轉(zhuǎn)相量)、習(xí)題 8-6(相量轉(zhuǎn)正弦量)

    • 解題技巧:正弦量 \( u = U_m\sin(ωt+φ) \) 對(duì)應(yīng)相量 \( \dot{U} = U∠φ \)(\( U = U_m/\sqrt{2} \)),相量圖中按角度繪制矢量,直觀分析相位關(guān)系(速成課 “相量表示核心”)。

  1. 阻抗與導(dǎo)納計(jì)算

    • 典型習(xí)題:習(xí)題 8-9(RLC 串聯(lián)阻抗)、習(xí)題 8-12(并聯(lián)導(dǎo)納)

    • 公式速記:

電阻:\( Z_R = R \);電感:\( Z_L = jωL \);電容:\( Z_C = -j1/(ωC) \);
串聯(lián)阻抗:\( Z = Z_1 + Z_2 + ... \);并聯(lián)導(dǎo)納:\( Y = Y_1 + Y_2 + ... \)(\( Y=1/Z \))。
    • 易錯(cuò)點(diǎn):混淆感抗與容抗的符號(hào)(電感為正,電容為負(fù))。

習(xí)題詳解使用建議(適配速成課節(jié)奏)

  1. 優(yōu)先級(jí)排序:優(yōu)先做第三章(節(jié)點(diǎn)電壓法)、第四章(戴維南定理)、第七章(三要素法)習(xí)題,這三類(lèi)題型占期末 / 考研基礎(chǔ)計(jì)算題的 60% 以上(對(duì)應(yīng)速成課 “基礎(chǔ)→核心” 優(yōu)先級(jí))。

  1. 技巧融合:每道習(xí)題先標(biāo)注對(duì)應(yīng)速成課考點(diǎn)(如 “三要素法”“虛短虛斷”),再用課程中的簡(jiǎn)化方法解題,避免陷入教材復(fù)雜推導(dǎo)。

  1. 錯(cuò)題復(fù)盤(pán):針對(duì)錯(cuò)題標(biāo)注易錯(cuò)點(diǎn)(如參考方向、換路定則),結(jié)合速成課 “速成技巧” 總結(jié)規(guī)避方法(如 “先判方向再算功率”“換路先求初始值”)。


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