图示电路在t<0时已达稳态。当t=0时开关接通,求

2025-03-06 02:14:29
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回答1:

解:t=0-时,电路处于稳态,电感相当于短路,上图。

电路干路电流:10/(3+6∥3)=10/5=2(mA)。

于是:iL(0-)=2×(6∥3)/3=4/3(mA)。

换路定理:iL(0+)=iL(0-)=4/3(mA)。即:t=0+时,电感相当于一个4/3(mA)的电流源。

6kΩ电阻的端电压即uL(0+),于是其电流为:uL(0+)/6,方向向下。根据KCL得到左侧3kΩ电阻电流为:uL(0+)/6+iL(0+)=uL(0+)/6+4/3,方向向右。

3×(uL/6+4/3)+uL=10,uL(0+)=4(V)。

t=∞时,电感再次相当于短路。

此时uL(∞)=0。同时,6kΩ电阻也被短路,于是:iL(∞)=10/3(mA)。

将电压源短路,从电感两端看进去,求等效电阻的电路为:

R=3∥6=2(kΩ)。

电路的时间常数为:τ=L/R=(15/1000)/(2×1000)=7.5×10^(-6)(s)=7.5(μs)。

三要素法:f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)。

iL(t)=10/3+(4/3-10/3)e^(-t/7.5×10^(-6))=10/3-2e^(-400000t/3)(mA)。

uL(t)=0+(4-0)e^(-t/7.5×10^(-6))=4e^(-400000t/3) (V)。

回答2:

开关接通前 iL(0+)=4/3 mA,接通後 iL(∞)=10/3 mA,τ=7.5 μs,
iL(t)=10/3 - 2e^(-0.13Mt) mA;uL(t)=20/3 - 2iL(t) v。