解:电路中两个电源:交流的电压源和直流的电流源,因此运用叠加定理分别求解,然后叠加。
1、电压源单独作用时,电流源开路。等效电路如下:
us=10√2cos(10000t+30°)=10√2cos(-10000t-30°)=10√2sin[90°-(-10000t-30°)]=10√2sin(10000t+120°),于是:Us(相量)=10√2/√2∠120°=10∠120°(V),ω=10000rad/s。
Xc=1/(ωC)=1/(10000×0.01/1000000)=10000(Ω)=10kΩ。
XL=ωL=10000×1=10000(Ω)=10kΩ。
电路总阻抗为:Z=R1∥(jXL-jXc)+R2=R2=3(kΩ)。
电感与电容阻抗相等,二者串联阻抗值为零,相当于短路,所以:I'(相量)=Us(相量)/R2=10∠120°/3=10/3∠120°(mA)。
即:i'=(10/3)×√2sin(10000t+120°)=10√2/3(10000t+120°)(mA)=10√2/3cos(10000t+30°)(mA)。
2、电流源单独作用时,电压源短路。由于is为直流电流源,所以电容相当于开路、电感相当于短路。
根据分流公式:i"=is×(R1∥R2)/R2=is×R1/(R1+R2)=15×2/(2+3)=6(mA)。
3、叠加:i=i'+i"=6+10√2/3cos(10000t+30°)(mA)。
根据有效值的定义:I=√[1/T∫(0-T)i²dt。将电流i的表达式代入,经过积分运算可求得:
I=√(6²+(10√2/3)²)=√524/3=7.63(mA)。