邱關源《電路》第六版 1-8 章課后習題詳解(適配速成課)

本詳解專為配合 “電氣考研電路原理期末速成課” 設計,嚴格對應邱關源《電路》第六版 1-8 章核心習題,以 “教材考點 + 速成技巧 + 解題步驟” 為核心,將習題與課程中的等效變換、電路定理、動態(tài)電路分析等方法深度綁定,幫助快速掌握習題解法、強化考點應用能力。

第一章 電路模型和電路定律(對應速成課第一講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 電路基本物理量計算

    • 典型習題:習題 1-3(功率計算)、習題 1-5(參考方向判斷)

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

    • 易錯點:忽略參考方向直接計算,導致功率正負判斷錯誤。

  1. 元件特性應用

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

    • 解題技巧:理想電壓源輸出電壓恒定(與電流無關),理想電流源輸出電流恒定(與電壓無關);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(對應速成課 “基本元件特性” 考點)。

第二章 電阻電路的等效變換(對應速成課第二講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 串并聯(lián)等效與 Y-Δ 變換

    • 典型習題:習題 2-4(復雜電阻串并聯(lián)化簡)、習題 2-9(Y-Δ 變換應用)

    • 解題步驟:

① 識別串并聯(lián)結構(先合并無分支電阻);
② 遇對稱結構優(yōu)先用 Y-Δ 變換(公式:\( R_Y = \frac{R_Δ}{3} \),\( R_Δ = 3R_Y \),對稱時適用);
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:習題 2-9 中,將 Δ 形電阻網(wǎng)絡轉換為 Y 形后,總電阻化簡為 \( R_{eq} = 2Ω \),計算過程跳過復雜推導,直接套用變換公式。

  1. 電源等效變換

    • 典型習題:習題 2-12(電壓源與電流源等效轉換)、習題 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)則與獨立源一致,但需確保控制量不消失(對應速成課 “等效變換核心公式”)。

第三章 電阻電路的一般分析(對應速成課第三講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 節(jié)點電壓法

    • 典型習題:習題 3-5(含電壓源節(jié)點電壓方程)、習題 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(優(yōu)先選連接支路最多的節(jié)點);
② 列方程:\( \sum G_{ii}U_i = \sum I_S \)(自導為正,互導為負,流入節(jié)點電流為正);
③ 遇理想電壓源:若一端為參考節(jié)點,另一端電壓直接等于電源電壓;若兩端均為非參考節(jié)點,增設電流變量或用 “超節(jié)點” 法。
    • 例題突破:習題 3-8 中,受控電壓源 \( 2U_1 \) 需先表示為 \( U_3 - U_2 = 2U_1 \),再結合節(jié)點電壓方程求解,避免遺漏約束條件。

  1. 網(wǎng)孔電流法

    • 典型習題:習題 3-12(含電流源網(wǎng)孔方程)、習題 3-16(復雜網(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)點電壓法高 15%(適配期末快速解題)。

第四章 電路定理(對應速成課第四講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 疊加定理

    • 典型習題:習題 4-3(多電源電路疊加計算)、習題 4-6(含受控源疊加應用)

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

    • 易錯點:疊加時忽略電壓 / 電流的方向,導致代數(shù)和計算錯誤。

  1. 戴維南定理與最大功率傳輸

    • 典型習題:習題 4-10(戴維南等效電路求解)、習題 4-15(最大功率傳輸計算)

    • 解題步驟(速成課 “題型模板”):

① 求開路電壓 \( U_{oc} \)(斷開待求支路,用節(jié)點電壓法或疊加定理計算);
② 求等效電阻 \( R_{eq} \)(獨立源置零,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果。

第五章 運算放大器電路(對應速成課第五講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 基本運算電路分析

    • 典型習題:習題 5-2(反相比例運算)、習題 5-5(加法運算電路)

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

    • 公式直接套用:

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

    • 典型習題:習題 5-8(多級運放電路)

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

第六章 儲能元件(對應速成課第六講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 電容、電感伏安特性應用

    • 典型習題:習題 6-3(電容電流計算)、習題 6-7(電感電壓計算)

    • 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);
    • 關鍵提醒:儲能元件在直流穩(wěn)態(tài)時,電容相當于開路(\( i_C=0 \)),電感相當于短路(\( u_L=0 \))(速成課 “儲能元件核心特性”)。

  1. 儲能計算

    • 典型習題:習題 6-10(電容與電感儲能)

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

第七章 一階電路和二階電路的時域分析(對應速成課第七講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 一階電路三要素法

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

    • 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)下電容開路、電感短路);
③ 求時間常數(shù) \( Ï„ \)(RC 電路:\( Ï„=RC \);RL 電路:\( Ï„=L/R \),R 為換路后從儲能元件看進去的等效電阻);
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. 二階電路響應分析

    • 典型習題:習題 7-20(RLC 串聯(lián)電路零輸入響應)

    • 速成策略:先計算特征根 \( p_{1,2} = -\alpha \pm \sqrt{\alpha^2 - ω_0^2} \),判斷響應類型(欠阻尼:\( α < ω_0 \);過阻尼:\( α > ω_0 \);臨界阻尼:\( α = ω_0 \)),再套用對應公式(跳過微分方程求解,適配考研快速答題)。

第八章 相量法(對應速成課第八講)

核心習題類型與詳解要點

  1. 正弦量的相量表示

    • 典型習題:習題 8-3(正弦量轉相量)、習題 8-6(相量轉正弦量)

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

  1. 阻抗與導納計算

    • 典型習題:習題 8-9(RLC 串聯(lián)阻抗)、習題 8-12(并聯(lián)導納)

    • 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)導納:\( Y = Y_1 + Y_2 + ... \)(\( Y=1/Z \))。
    • 易錯點:混淆感抗與容抗的符號(電感為正,電容為負)。

習題詳解使用建議(適配速成課節(jié)奏)

  1. 優(yōu)先級排序:優(yōu)先做第三章(節(jié)點電壓法)、第四章(戴維南定理)、第七章(三要素法)習題,這三類題型占期末 / 考研基礎計算題的 60% 以上(對應速成課 “基礎→核心” 優(yōu)先級)。

  1. 技巧融合:每道習題先標注對應速成課考點(如 “三要素法”“虛短虛斷”),再用課程中的簡化方法解題,避免陷入教材復雜推導。

  1. 錯題復盤:針對錯題標注易錯點(如參考方向、換路定則),結合速成課 “速成技巧” 總結規(guī)避方法(如 “先判方向再算功率”“換路先求初始值”)。


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