电路定律及电路分析方法.ppt

2-3 2-3 电阻的串联及并联电阻的串联及并联电阻的串联及并联电阻的串联及并联2-4电源的等效变换电源的等效变换第第2讲讲 电路分析方法电路分析方法2-2基尔霍夫定律基尔霍夫定律2-1电路的状态电路的状态2-1电电路的状态路的状态EIU1电压与电流电压与电流R0RabcdR+R0I=EER0I电源的外特性曲线电源的外特性曲线当当 R0 R 时，时，则则 U E说明电源带负载能力强说明电源带负载能力强IUO+_+_UU=RI或或 U=E R0I 2.1.1电源有载工作电源有载工作2功率与功率平衡功率与功率平衡UI=EI R0I2 P=PE P 电源产电源产生功率生功率内阻消内阻消耗功率耗功率电源输电源输出功率出功率功率的单位：瓦功率的单位：瓦 特特(W)或千瓦或千瓦(kW)电源产电源产生功率生功率=负载取负载取用功率用功率+内阻消内阻消耗功率耗功率功率功率平衡式平衡式2.1.2电源开路电源开路 电源开路时的特征电源开路时的特征I=0U=U0=E P=0当开关断开时，电源则处于开路当开关断开时，电源则处于开路(空载空载)状态。状态。EIU0R0Rabcd+_+_2.1.3电源短路电源短路UIS 电流过大，将烧毁电源！电流过大，将烧毁电源！U=0I=IS=E/R0P=0 PE=P=R0IS2 ER0Rbcd+_ 电源短路时的特征电源短路时的特征a当电源两端由于某种原因连在一起时，电源则被短路。当电源两端由于某种原因连在一起时，电源则被短路。为为防防止止事事故故发发生生，需需在在电电路路中中接接入入熔熔断断器器或或自自动动断断路路器，用以保护电路。器，用以保护电路。2-2基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律，又分为：基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律，又分为：基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律电路中通过同一电流的每个分支称为电路中通过同一电流的每个分支称为支路支路支路支路。用。用b表示其数量。表示其数量。图示电路有图示电路有3条支条支路，路，2个节点，个节点，3个个回路回路,2个网孔个网孔。一一、术语：、术语：电路中任一闭合的路径称为电路中任一闭合的路径称为回路回路回路回路。3条或条或3条以上支路的连接点称为条以上支路的连接点称为节点（结点）节点（结点）节点（结点）节点（结点）。用。用n表示其数量。表示其数量。不包含其它回路的独立回路称为不包含其它回路的独立回路称为网孔网孔网孔网孔，或，或单孔单孔单孔单孔。用。用l表示其数表示其数量。量。且有右式成立：且有右式成立：b=l+(n-1)电路图中的每条支路都有支路电压和电流，且通常情况下假定电路图中的每条支路都有支路电压和电流，且通常情况下假定电路图中的每条支路都有支路电压和电流，且通常情况下假定电路图中的每条支路都有支路电压和电流，且通常情况下假定其参考方向为关联参考方向，如上右图所示。其参考方向为关联参考方向，如上右图所示。其参考方向为关联参考方向，如上右图所示。其参考方向为关联参考方向，如上右图所示。电路中的支路电压和支路电流一般受到两类约束：电路中的支路电压和支路电流一般受到两类约束：电路中的支路电压和支路电流一般受到两类约束：电路中的支路电压和支路电流一般受到两类约束：元件本身电压和电流的约束，如欧姆定律，简称元件本身电压和电流的约束，如欧姆定律，简称元件本身电压和电流的约束，如欧姆定律，简称元件本身电压和电流的约束，如欧姆定律，简称VCRVCR；支路电压之间或支路电流之间满足的约束关系，简称支路电压之间或支路电流之间满足的约束关系，简称支路电压之间或支路电流之间满足的约束关系，简称支路电压之间或支路电流之间满足的约束关系，简称“拓拓拓拓扑扑扑扑”关系，这类约束用基尔霍夫定律来表达。关系，这类约束用基尔霍夫定律来表达。关系，这类约束用基尔霍夫定律来表达。关系，这类约束用基尔霍夫定律来表达。二、基尔霍夫电流定律（二、基尔霍夫电流定律（KCL）在任一时刻，流入任一节点的电流之在任一时刻，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。和必定等于从该节点流出的电流之和。在任一时刻在任一时刻，通过任一节点电流的代数通过任一节点电流的代数和恒等于零。和恒等于零。表述一：表述一：表述一：表述一：表述二：表述二：表述二：表述二：可假定流出节点的电流为正，流入节点可假定流出节点的电流为正，流入节点的电流为负；也可以作相反的假定。的电流为负；也可以作相反的假定。KCLKCL的推广的推广的推广的推广在集总电路中，在任何时刻，通过任何一个闭合面在集总电路中，在任何时刻，通过任何一个闭合面在集总电路中，在任何时刻，通过任何一个闭合面在集总电路中，在任何时刻，通过任何一个闭合面（广义结点）的电流代数和恒等于零。（广义结点）的电流代数和恒等于零。（广义结点）的电流代数和恒等于零。（广义结点）的电流代数和恒等于零。KCLKCL的实质的实质的实质的实质流入结点的电流等于流出结点的电流。流入结点的电流等于流出结点的电流。流入结点的电流等于流出结点的电流。流入结点的电流等于流出结点的电流。例例例例1 1：若：若：若：若I I1 1=9A=9A，I I2 2=2A=2A，I I4 4=8A=8A。求：求：求：求：I I3 309I382（）KCL电流的参考方向与实际方向相反I1I2I3I4I1I2+I3+I4=0三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律（KVLKVL）定律内容定律内容定律内容定律内容在集总电路中，在任何时刻，沿任一回路，所有支路在集总电路中，在任何时刻，沿任一回路，所有支路在集总电路中，在任何时刻，沿任一回路，所有支路在集总电路中，在任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零，即：电压的代数和恒等于零，即：电压的代数和恒等于零，即：电压的代数和恒等于零，即：对任一回路：对任一回路：对任一回路：对任一回路：（代数和）代数和）代数和）代数和）规定：指定回路的绕行方向，支路电压方向与回路绕行规定：指定回路的绕行方向，支路电压方向与回路绕行规定：指定回路的绕行方向，支路电压方向与回路绕行规定：指定回路的绕行方向，支路电压方向与回路绕行 方向一致时，前面为方向一致时，前面为方向一致时，前面为方向一致时，前面为“+”；反之，前面取；反之，前面取；反之，前面取；反之，前面取“-”。注意：支路电压方向也是相对于参考方向来讲。注意：支路电压方向也是相对于参考方向来讲。注意：支路电压方向也是相对于参考方向来讲。注意：支路电压方向也是相对于参考方向来讲。例：支路（例：支路（例：支路（例：支路（2 3 4 62 3 4 6）构成的回路）构成的回路）构成的回路）构成的回路1 1根据根据 U=0KVLKVL推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路Us+IR UAB=0UAB=Us+IRUsRABI或或根据根据KVL可列出可列出UBUAABCUABUAB=UA UB UA UB UAB=0 广义运用：广义运用：KVL通常用于通常用于闭合闭合回路，但回路，但也可推广应用到任一不闭合的电路上也可推广应用到任一不闭合的电路上。例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程求图示电路中求图示电路中U和和I。KCL：3+12+I=0 I=-2AVCR:U1=3I=3(-2)=-6VKVL：U+U1+3-2=0 U=5V例：例：解：解：14A23V-I=0a例：例：求求Va。解：解：Va=(-4)1+3=-1VUI3A3V2V3W WU11A2A2-3 2-3 电阻的串联及并联电阻的串联及并联 具有相同电压电流关系（即伏安关系，具有相同电压电流关系（即伏安关系，简写为简写为VCR）的不同电路称为的不同电路称为等效电路等效电路，将某一电路用与其等效的电路替换的过程将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为称为等效变换等效变换。将电路进行适当的等效变。将电路进行适当的等效变换，可以使电路的分析计算得到简化。换，可以使电路的分析计算得到简化。（一）（一）（一）（一）电阻的串联电阻的串联电阻的串联电阻的串联 串联的特点：通过各电阻的电流相同。串联的特点：通过各电阻的电流相同。串联的特点：通过各电阻的电流相同。串联的特点：通过各电阻的电流相同。串联的等效电阻串联的等效电阻串联的等效电阻串联的等效电阻根据根据根据根据KVLKVL可得：可得：可得：可得：11u1R1u2R2unRnu其中其中其中其中 电压分配（与电阻成正比）电压分配（与电阻成正比）电压分配（与电阻成正比）电压分配（与电阻成正比）eqRu11u1R1u2R2unRnu两个电阻串联时两个电阻串联时（二）（二）（二）（二）电阻的并联电阻的并联电阻的并联电阻的并联 并联的特点并联的特点并联的特点并联的特点 各电阻的电压是同一个电压。各电阻的电压是同一个电压。各电阻的电压是同一个电压。各电阻的电压是同一个电压。并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻根据根据根据根据KCLKCL可得：可得：可得：可得：其中其中其中其中ui1i2inR1R2RneqRu两个电阻并联时两个电阻并联时若干个电阻并联时若干个电阻并联时 电流的分配电流的分配电流的分配电流的分配2-4 电源的等效变换电源的等效变换（一）理想（一）理想（一）理想（一）理想电压源的串联电压源的串联电压源的串联电压源的串联根据根据根据根据KVLKVL可得：可得：可得：可得：（外特性不变）。（外特性不变）。（外特性不变）。（外特性不变）。注意：只有相同的电压源才能允许并联。否则，烧毁电压表。注意：只有相同的电压源才能允许并联。否则，烧毁电压表。注意：只有相同的电压源才能允许并联。否则，烧毁电压表。注意：只有相同的电压源才能允许并联。否则，烧毁电压表。（二）理想电流源的并联（二）理想电流源的并联（二）理想电流源的并联（二）理想电流源的并联根据根据根据根据KCLKCL可得：可得：可得：可得：（外特性不变）。（外特性不变）。（外特性不变）。（外特性不变）。注意：只有相同的电流源才能允许串联。注意：只有相同的电流源才能允许串联。注意：只有相同的电流源才能允许串联。注意：只有相同的电流源才能允许串联。（三）（三）（三）（三）其它特例其它特例其它特例其它特例uuu(四）实际电源电路的等效变换四）实际电源电路的等效变换四）实际电源电路的等效变换四）实际电源电路的等效变换电压源与电阻的串联电压源与电阻的串联电压源与电阻的串联电压源与电阻的串联电流源与电阻的并联电流源与电阻的并联电流源与电阻的并联电流源与电阻的并联能否等效变换能否等效变换能否等效变换能否等效变换即外特性是否一致。即外特性是否一致。即外特性是否一致。即外特性是否一致。实际电压源实际电压源实际电压源实际电压源usu?实际电流源实际电流源实际电流源实际电流源uR对实际电压源：对实际电压源：对实际电压源：对实际电压源：对实际电流源：对实际电流源：对实际电流源：对实际电流源：如令：如令：如令：如令：这样，两图的外特性一致，从而说明能进行等效变换这样，两图的外特性一致，从而说明能进行等效变换这样，两图的外特性一致，从而说明能进行等效变换这样，两图的外特性一致，从而说明能进行等效变换。usu?或：或：或：或：uR且且R在等效前后大小不变，在等效前后大小不变，US与与IS的的极性对应极性对应。例例1 1：用电源等效变换的方法求图（用电源等效变换的方法求图（a）电路的电流电路的电流i1和和i2。电源的等效变换是一种简化电路的有效方法电源的等效变换是一种简化电路的有效方法解：解：将原电路变换为图（将原电路变换为图（b)电路电路,再变换为图（再变换为图（c）电路由此可得：）电路由此可得：等效变换的特点：等效变换的特点：等效变换的特点：等效变换的特点：1.1.外特性不变；外特性不变；外特性不变；外特性不变；2.2.内部特性不同。内部特性不同。内部特性不同。内部特性不同。小结：含源支路的化简一、串联一、串联若几个电压源、电阻串联时，则等效电路中若几个电压源、电阻串联时，则等效电路中二、并联二、并联若多个含电压源支路并联时，则：若多个含电压源支路并联时，则：例题：化简电路为一个电流源模型的等效电路。例题：化简电路为一个电流源模型的等效电路。第2讲结 束