解:1、t<0时,S断开,电路处于稳态。电感处于短路状态,因此u(0-)=0,受控电流源u/3=0相当于开路。因此2A电流源串联接入——1Ω——电感——2Ω形成回路,所以电感电流:IL(0-)=2A。
2、t=0时,S闭合,但时电感电流不能突变,因此:IL(0+)=IL(0-)=2A。
此时电感相当于一个2A的电流源,等效电路如下左图:
设u(0+)=x。
根据图中电流所示,2Ω电阻的电流为:(x/3+2),方向向左。
4Ω电阻的电流为:(x/3+2)-2=x/3,方向向右。
根据KVL:2Ω电阻电压+4Ω电阻电压+电感电压=0。
即:2×(x/3+2)+4×(x/3)+x=0,解得:x=-4/3,u(0+)=-4/3(V)。
3、t=∞时,电路重新进入稳态,因此u(∞)=0。
4、求时间常数τ,先求等效电阻Req。从电感处断开电路,等效电路如右图。
从断口外加电压U0,设从u的正端流入的电流为I0。
显然u=U0,故受控电流源电流为:U0/3。4Ω串联2Ω电阻的支路电流为:(I0-U0/3)。
根据KVL:(4+2)×(I0-U0/3)=U0,3U0=6I0。
所以:Req=U0/I0=6/3=2(Ω)。
因此:τ=L/Req=4/2=2(s)。
5、根据三要素法:f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)。
u(t)=0+(-4/3-0)e^(-t/2)=-4/3e^(-0.5t) (V)。
追问左图中,4Ω的电流为啥向右啊???