基本理论与分析方法.ppt

电工与电子技术基础电工与电子技术基础 2.12.1 电阻的电阻的等效变换等效变换 2.3 2.3 电源的等效变换电源的等效变换 2.4 2.4 支路电流法支路电流法 2.5 2.5 结点电压法结点电压法 2.6 2.6 叠加定理叠加定理 2.7 2.7 戴维宁定理戴维宁定理第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法电工与电子技术基础电工与电子技术基础 RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2电阻的串联电阻的串联电阻的串联电阻的串联电阻的并联电阻的并联电阻的并联电阻的并联等效电阻等效电阻等效电阻等效电阻串联各电阻中通串联各电阻中通串联各电阻中通串联各电阻中通过的电流相同。过的电流相同。过的电流相同。过的电流相同。并联各电阻两端的并联各电阻两端的并联各电阻两端的并联各电阻两端的电压相同。电压相同。电压相同。电压相同。如果两个串联电阻有：如果两个串联电阻有：如果两个串联电阻有：如果两个串联电阻有：R R1 1R R2 2，则，则，则，则R R R R1 1如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：R R1 1R R2 2，则，则，则，则R R R R2 22.1 电阻的串联与并联电阻的串联与并联电工与电子技术基础电工与电子技术基础 I IU+_bR0RLUS+_a实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型 R0U IaRLR0ISb 若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型；阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型；阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型；阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型；若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型。相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型。相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型。相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型。U+_2.3 电源的等效变换电源的等效变换电工与电子技术基础电工与电子技术基础 两种电源之间的等效变换两种电源之间的等效变换当接有同样的负载时，对当接有同样的负载时，对当接有同样的负载时，对当接有同样的负载时，对外的电压、电流相等。外的电压、电流相等。外的电压、电流相等。外的电压、电流相等。Us=Is R0内阻改并联内阻改并联Is=UsR0内阻改串联内阻改串联两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。等效变换的条件：等效变换的条件：等效变换的条件：等效变换的条件：bI IR0Uab+_US+_aIS R0US bI IR0Uab+_a电工与电子技术基础电工与电子技术基础 试计算试计算1 电阻中的电流电阻中的电流 I：例例2A362A24A+8V26+6V4V2A3241I电工与电子技术基础电工与电子技术基础 试计算试计算1 电阻中的电流电阻中的电流 I：例例+6V4V2A36241I+4V241I+8V241A41A42A23A1II16V2(b)(a)电工与电子技术基础电工与电子技术基础 2.4 支路电流法支路电流法例例支路：共支路：共？条？条回路：共回路：共？个？个节点：共节点：共？个？个6条条4个个独立回路：？个独立回路：？个7个个有几个网孔就有几个独立回路有几个网孔就有几个独立回路有几个网孔就有几个独立回路有几个网孔就有几个独立回路I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4_电工与电子技术基础电工与电子技术基础(1)(1)应用应用应用应用KCLKCL列列列列(n n-1)-1)个结点电流方程个结点电流方程个结点电流方程个结点电流方程 因支路数因支路数因支路数因支路数 b b=6=6，所以要列所以要列所以要列所以要列6 6个方程。个方程。个方程。个方程。(2)(2)应用应用应用应用KVLKVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)(3)联立解出联立解出联立解出联立解出 I IG G 支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所方法之一，但当支路数较多时，所方法之一，但当支路数较多时，所方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。需方程的个数较多，求解不方便。需方程的个数较多，求解不方便。需方程的个数较多，求解不方便。对结点对结点对结点对结点 a a：I I1 1 I I2 2 I IG G=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔abdaabda：I IG G R RG G I I3 3 R R3 3+I I1 1 R R1 1=0 0对结点对结点对结点对结点 b b：I I3 3 I I4 4+I IG G=0=0对结点对结点对结点对结点 c c：I I2 2+I I4 4 I I =0=0对网孔对网孔对网孔对网孔acbaacba：I I2 2 R R2 2 I I4 4 R R4 4 I IG G R RG G=0 0对网孔对网孔对网孔对网孔bcdbbcdb：I I4 4 R R4 4+I I3 3 R R3 3=E E 试求检流计试求检流计试求检流计试求检流计中的电流中的电流中的电流中的电流I IGG。R RGGadbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1例例电工与电子技术基础电工与电子技术基础 2.5 结点电压法结点电压法结点电压的概念：结点电压的概念：结点电压的概念：结点电压的概念：结点电压法：结点电压法：结点电压法：结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。以结点电压为未知量，列方程求解。以结点电压为未知量，列方程求解。以结点电压为未知量，列方程求解。在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路的电流或电压。出各支路的电流或电压。出各支路的电流或电压。出各支路的电流或电压。在左图电路中只含有在左图电路中只含有在左图电路中只含有在左图电路中只含有两个结点，若设两个结点，若设两个结点，若设两个结点，若设 b b 为参为参为参为参考结点，则电路中只有考结点，则电路中只有考结点，则电路中只有考结点，则电路中只有一个未知的结点电压。一个未知的结点电压。一个未知的结点电压。一个未知的结点电压。b ba aI I2 2I I3 3 E E+I I1 1 R R R R2 2 I IS S R R3 3 任选电路中某一结点为零电位参考点任选电路中某一结点为零电位参考点任选电路中某一结点为零电位参考点任选电路中某一结点为零电位参考点(用用用用 表示表示表示表示)，其，其，其，其它各结点对参考点的电压，称为结点电压。它各结点对参考点的电压，称为结点电压。它各结点对参考点的电压，称为结点电压。它各结点对参考点的电压，称为结点电压。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。电工与电子技术基础电工与电子技术基础+原电路原电路原电路原电路U U1 1 1 1单独作用单独作用单独作用单独作用R2BAI1I2I3R3U2+_R1U1+_R2I1I2I3R3R1U1+_BAR2I1I2I3R3R1U2+_BAU U2 2 2 2单独作用单独作用单独作用单独作用 叠加原理：叠加原理：叠加原理：叠加原理：对于对于对于对于线性电路线性电路线性电路线性电路，任何一条支路的电流，都可，任何一条支路的电流，都可，任何一条支路的电流，都可，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。时，在此支路中所产生的电流的代数和。时，在此支路中所产生的电流的代数和。时，在此支路中所产生的电流的代数和。2.6 叠加原理叠加原理电工与电子技术基础电工与电子技术基础 用叠加原理求下图所示电路中的用叠加原理求下图所示电路中的I2 2。根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理:I I2 2=I I2 2+I I2 2 =1+=1+（1 1）=0=0例例BAI237.2V+_212V+_6I212V+_BA236I27.2V+_BA236解解12V电源单独作用时：电源单独作用时：7.2V电源单独作用时：电源单独作用时：电工与电子技术基础电工与电子技术基础 1.1.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。的变化而改变）。2.2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。3.3.3.3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。=+应用叠加定理要注意的问题应用叠加定理要注意的问题电工与电子技术基础电工与电子技术基础 4.4.4.4.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功 率，即功率不能叠加。如：率，即功率不能叠加。如：率，即功率不能叠加。如：率，即功率不能叠加。如：5.5.5.5.运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分支运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分支运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分支运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分支 电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。设：设：设：设：则：则：则：则：R3I3=+电工与电子技术基础电工与电子技术基础 2.7 2.7 戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理 二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络：二端网络：二端网络：二端网络：具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：二二二二端网络中没有电源。端网络中没有电源。端网络中没有电源。端网络中没有电源。有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。无源二端网络无源二端网络无源二端网络无源二端网络 有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络 b ba aE E+R R1 1R R2 2I IS SR R3 3b ba aE E+R R1 1R R2 2I IS SR R3 3R R4 4电工与电子技术基础电工与电子技术基础 a ab bR Ra ab b无源无源无源无源二端二端二端二端网络网络网络网络+_ _E ER R0 0a ab b 电压源电压源电压源电压源（戴维宁定理）（戴维宁定理）（戴维宁定理）（戴维宁定理）电流源电流源电流源电流源 （诺顿定理）（诺顿定理）（诺顿定理）（诺顿定理）a ab b有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻有源二端网络可有源二端网络可有源二端网络可有源二端网络可化简为一个电源化简为一个电源化简为一个电源化简为一个电源I IR R0 0a ab b电工与电子技术基础电工与电子技术基础 任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端线性线性线性线性网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为E E的的的的理想电压源和内阻理想电压源和内阻理想电压源和内阻理想电压源和内阻 R R0 0 串联的电源来等效代替。串联的电源来等效代替。串联的电源来等效代替。串联的电源来等效代替。有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络R RL La ab b+U U I IE ER R0 0+_ _R RL La ab b+U U I I 等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻R R0 0等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络网络网络网络 a a、b b两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。等效电源的电动势等效电源的电动势等效电源的电动势等效电源的电动势E E 就是有源二端网络的开路电压就是有源二端网络的开路电压就是有源二端网络的开路电压就是有源二端网络的开路电压U U0 0，即将即将即将即将负载断开后负载断开后负载断开后负载断开后 a a、b b两端之间的电压两端之间的电压两端之间的电压两端之间的电压。等效电源等效电源等效电源等效电源 戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理电工与电子技术基础电工与电子技术基础 已知：已知：已知：已知：R1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 U=10V求：求：求：求：当当 R5=16 时，时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路等效电路有源二端有源二端网络网络解解电工与电子技术基础电工与电子技术基础 ABOSUU=R0=RABR5I5R1R3+_R2R4UABUSR0+_AB戴维宁等效电路戴维宁等效电路戴维宁等效电路戴维宁等效电路电工与电子技术基础电工与电子技术基础 第一步：求开端电压第一步：求开端电压UABORABUABOCR1R3+_R2R4UABDR1R3R2R4ABD第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻RABR=R1/R2 R1/R2 =20/3030/20 =12+12 =24 电工与电子技术基础电工与电子技术基础 任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端线性线性线性线性网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为I IS S的理想的理想的理想的理想电流源和内阻电流源和内阻电流源和内阻电流源和内阻 R R0 0 并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻R R0 0等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络网络网络网络 a a、b b两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。等效电源的电流等效电源的电流等效电源的电流等效电源的电流 I IS S 就是有源二端网络的短路电流，就是有源二端网络的短路电流，就是有源二端网络的短路电流，就是有源二端网络的短路电流，即将即将即将即将 a a、b b两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流。等效电源等效电源等效电源等效电源R R0 0R RL La ab b+U U I II IS S有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络R RL La ab b+U U I I 诺顿定理诺顿定理电工与电子技术基础电工与电子技术基础 戴维宁定理戴维宁定理 练习题练习题US=（30/50）RS+30 US=（50/100）RS+50R R0 0=200 k=200 k U US S=150V=150V 如图所示有源二端网络，用内阻为如图所示有源二端网络，用内阻为如图所示有源二端网络，用内阻为如图所示有源二端网络，用内阻为50k50k50k50k 的电压表测的电压表测的电压表测的电压表测出开路电压值是出开路电压值是出开路电压值是出开路电压值是30303030V V，换用内阻为，换用内阻为，换用内阻为，换用内阻为100k 100k 的电压表测得开的电压表测得开的电压表测得开的电压表测得开路电压为路电压为路电压为路电压为50V50V，求该网络的戴维宁等效电路。，求该网络的戴维宁等效电路。，求该网络的戴维宁等效电路。，求该网络的戴维宁等效电路。解解有源有源VU0二端网络二端网络U0150V200KR根据测量值列出方程式：根据测量值列出方程式：根据测量值列出方程式：根据测量值列出方程式：题题1电工与电子技术基础电工与电子技术基础 叠加定理叠加定理 练习题练习题US线性线性线性线性网络网络U0IS题题2 US=1V、IS=1A 时，时，Uo=0V已知：已知：已知：已知：US=10 V、IS=0A 时，时，Uo=1VUS=0 V、IS=10A 时，时，Uo=?试用叠加定理求：试用叠加定理求：试用叠加定理求：试用叠加定理求：解解设：设：（1 1）和（）和（2 2）联立求解得：）联立求解得：U US S=0 V0 V、I IS S=10A=10A 时，时，时，时，