叠加定理脚本3247.docx

PPT1:各位同学大家好，从本次 课开始，我们学习电路定理，电路定 理包含两个非常重要的定理，叠加定 理和戴维南定理（可出手势），它们 同样是我们分析电路的有力工具。PPT2:我们先来看叠加定理，在 前面的学习过程中，我们一直强调同 学们的知识点核心信息挖掘分析应 用能力，希望大家每读一段话，每学 习一个定理，都能把这段定理中的核 心信息找出来，并转化为我们电路分 析的分析思路或解题步骤，下面，我 们来看一下叠加定理的定理内容描 述（可出手势）：在线性电路中，任 一支路电流（或电压）都是电路中各 求功率，因为功率为二次函数，他不 是一个线性量，所以不能用叠加定理 求解功率，必须先求出16V电压源的 电流，用功率计算公式就算其发出的 功率，下面，我们来进行具体分析计 算，求得各相应支路量。按照叠加定理解题步骤，我们先完成 第一步：画出16V电压源单独作用的 分电路图1,此时8A电流源应开路处 理，同时把分电路图1中的待求解支 路电流设为/ '，支路电压设为； 接下来关于受控源大家需要注意了, 电路中给出的受控源受控表达式为 3/,在分电路中，由于/'表示成/'： 一定要切记，此时的受控电压表达式 也要随之变成317 oPPT6:画出分电路1后，在此分电路 图中求解支路量和优，由于8A 电流源开路，此时整个电路为一串联 回路（动画上显示一下串联回路）， 所以回路电流即待求解支路量，对 该串联回路列写KVL方程为 （2 + 3）J +3J =16,即可求得V等于24而关于支 路量加的求解，大家再观察一下电 路，u'就是右边回路的端口电压， 我们现在对右边回路设定图示顺时 针绕行方向，可列出KVL方程为：'=3/+3f =6，这里提醒大家注意，式中的第一个3r为3欧姆电阻上的电压，式中的第二个3 为受控源的电压，接下来，在该表达 式中带入刚求得的r值即可求得 d =12Vo我们完成了分电路图1中的两个支路量的求解。解题第二步：画出8A电流源单独作 用时的分电路图，此时16V电压源短 路为一条导线，画出此分电路图2, 同时把分电路图2中的支路电流设为 ，支路电压设为，受控电 压关系式变成3 ,，完成上述分电路图2基础工作后，我们来求解图示 和观察电路，电路有两个 回路，两个回路的公共支路为3欧姆 电阻与受控源的串联支路，我们先给 该公共回路设定如图所示电流/1,并 假设其参考方向为流出a节点，然后 对a节点列写KCL方程得到公共支路 电流为：乙书力，有了该公共支路电 流，我们可以对本电路左边回路列写 KVL方程，先给左边回路设定图示顺 时针绕行方向，列写出其KVL方程为: 万+ 3x(8 + i) + 3i = 0 因为同学 们前面才学习完节点电压法和回路 电流法，在这里提醒大家注意，标准 形式的KCL和KVL方程仅应用于节点 法和回路法中，其余地方不适于列写 标准形式的两类方程，请同学们不要 搞混淆。写出KVL方程以后，由该KVL 方程即可求得，1=-3A。而关于 的求解，大家再来观察电路，可以看 到，本电路中存在三条支路，大家观 察一下这三条支路的电路连接特点, 它们之间有什么关系？能否从它们 的电路连接关系入手去求解 ?大 家观察到了吗？这三条支路是三条 并联支路，所以他们端电压相同。既 然已经求得2欧姆电阻上的电流 =-34,那我们只需要求得该2 欧姆电阻的电压 式'=2iff = -2 x (-3)V = 6V ,他也 就是我们待求解的支路量 O 分别在两个分电路图中求出了各理 想电源单独作用时的支路量' 和/、，接下来就进入叠加定理解题的第三步：对分电路中求得各 支路量进行代数和运算，求得电流,/=2 + ( 3)A = L4电 压 = M + M' = 12 + 6 = 18VPPT7:最后，我们来完成本电路16伏电压源发出功率的计算，前面提醒过大家，功率不能用叠加原理求解, 所以这里，我们需要用功率计算公式 来完成求解，首先我们观察下16伏 电压源电压电流参考方向的关联性, 他们是非关联参考方向，所以其发出 功率的计算公式为：户发二/,因为电 压源电压为16V,由前面计算可知， 电压源电流/= 7A,代入公式可得出夕发=16W,是个负值，这说明什么? 说明该电压源当前的功率状态为吸 收功率。如果电压源的功率状态为吸 收功率，那整个电路的能量由谁来提 供呢？在这里我们也给同学们留个 类似问题：计算8A电流源吸收的功 率。完成这个问题的计算，上述能量 提供的问题也就解决了。好了，同学们关于叠加定理的学 习，我们就到此结束了，谢谢大家!个独立电源单独作用时，在该支路产 生的电流（或电压）的代数和。同学 们，请你们仔细阅读这段话，看看你 能否从这段话中得到下述关键信息?（以下可出手势）第一叠加定理适用 于何种电路？第二叠加定理可用于 求解什么？第三，能否从该段话中分 析出叠加定理分析电路时的求解思 路或者说基本步骤？我们来看一下：首先关于适用对 象，由该定理上述信息提示可得出， 它适用于有多个理想电源的线性电 路，那什么是线性电路呢？是指完全 由线性元件、独立源或线性受控源构 成的电路，而什么是线性元件呢？是指电流跟电压成正比，伏安特性曲线 是通过坐标原点的直线的元件。我们 目前学习的电路都属于线性电路；其 次，定理提示：求解对象为电路中任 一支路电流（或电压）；其三，定理 内容清晰的给出了该定理应用时的 求解思路，可分为两步：第一步，求 解电路中各个独立电源单独作用时, 在该支路产生的电流（或电压）；第 二步：对在该支路求解出上述电流（或电压）进行代数和运算.PPT3:在叠加定理具体应用时，定理 中还有一个关键信息是需要特别关 注和理解的，哪一个呢？（可加手势, 然后进入全屏）同学们请看，单独作 用，大家想一想，各个理想电源单独 作用时，什么叫单独作用？这个字面 上很好理解，单独作用就是一个电源 作用，其余电源不作用，一个电源作 用好办，关键的是其余电源不作用在 具体电路分析时怎么处理？，我们来 看一下，根据理想电源的分类，在具 体电路中不作用的可能是电压源，也 可能是电流源，我们先看电压源，要 让一个电压源不作用，换而言之也就 是它不做贡献，具体到电参量也就是 它提供给电路的电压等于0,怎么让 一个存在于电路的电压源的电压等 于0呢？非常简单，把该电压源短路 处理，不就实现了吗？所以，具体电 路分析时，电压源不作用的处理方式 是让该电压源短路，同理让电流源不 作用意味着它的八二0,所以对不作用 电流源的处理方式就是：让该电流源 开路。（分屏，可加手势）有了上述 解析，大家能在刚才总结的叠加定理 解题步骤上再进一步细化吗？是的， 我们可以对解题步骤的第一步进细 化，那就是当任一理想电源独立作用 时，电路中其余电压源应短路，电流 源应开路。PPT4:下面，（可出手势）我们来 看例题1,求解图中电压力（进入全 屏）大家看这个电路的组成元件分别 是电阻和2个理想电源，所以它一定 是一个线性电路，其次电路中有2个 理想电源，所以它适用于用叠加定理 求解，根据叠加定理，本例题需要求 解的是2。支路的支路电压，则后面 各电源单独作用时，求解的也应该是 该2c支路上的支路电压，接下来，按 照前述求解步骤，我们来具体完成利 用叠加定理分析求解该题。让同学们 更为熟悉叠加定理的应用，首先第一 步，我们让其中10V电压源单独作用, 此时5A电流源开路，为了便于计算， 我们需要画出图示电流源开路时的 电路图，我们称为分电路图1,在该 分电路图1中我们来求解支路量-一 图示2欧姆电阻的电压，大家注意： 在分电路图1中，为了和原始求解量 既有区分又有联系，我们把分电路 图1中的该支路电压设为 因为 此时电流源开路，所以电路是一个串 联电路，我们可以用分压定理来求解 '， 根据串联分压时 各电阻上分压与阻值成正比，可求得第二步，我们画出5A电压源单 独作用，10V电压源短路时的电路图， 称为分电路图2,并在该分电路图2 中求解"，大家观察下，此时的分 电路图2的三条支路是什么连接关系? 是的，它们是三条并联支路，所以我们可以用并联分流先求出图示支路 电 流 /2, 根 据并联分流时，各电阻上分流与阻值成 反比，可求得“二5 .二3A,进 而求得支路量u,f - -2x3= -6V ,这 里有个负号是因为图示2欧姆电阻设 定的电流参考方向使得该元件上电 压电流参考方向为非关联参考方向, 所以利用欧姆定理求电压时公式前 面有个负号。第三步，也就是最后一步，我 们对分电路1和分电路2中分别求解 出的各支路量进行代数和运算，得到 u=u ' +"= 4+ (- 6)= - 2V ,从而 完成了本例题的求解。PPT5:下面，我们再来看一个例题, 例2计算图示电压小电流/» 16V电 压源发出的功率，这个例题同学们注 意了，它的求解难度和计算量是大于 上一道题的，为什么呢？大家看，电 路里存在着一个受控电压源，在前面 的学习中大家应该有所体会，电路中 存在受控源必然会导致电路分析较 为复杂，其二，本题不仅需要大家求 解图示支路电流/和支路电压u,而且 要求大家计算16V电压源发出的功 率，关于叠加定理的应用，有这样一 个注意事项：叠加定理只适用于线性 电路求电压和电流；不能用叠加定理