第二章电路元件及电路等效变换.ppt

《第二章电路元件及电路等效变换.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章电路元件及电路等效变换.ppt（56页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章电路元件及电路等效变换现在学习的是第1页，共56页1.1.2-1 2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 电阻元件的电路符号如图2-1-1（a）所示若其电压 和电流是关联参考方向，则一、电阻元件一、电阻元件线性电阻的伏安关系（Voltage Current Relationship简称V C R）如图2-1-1（b）所示。图2-1-1 电阻电路符号和VCR曲线图现在学习的是第2页，共56页1.1.线性电阻满足欧姆定律当电阻上电流和电压为非关联方向：电阻的单位是欧姆（）当电压和电流为关联参考方向时，电阻消耗的功率：2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第3页，共56页1.

2、1.从能量关系上看，电阻是将吸收的电能转换为热能消耗掉的一种耗能元件。并且，电阻元件是一种无源元件和无记忆元件。电阻还可以用电导表示，电导的符号为G，其定义为：(2-1-2)电导值也是正的常量，电导的单位为西门子（）2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第4页，共56页1.1.短路开路由欧姆定律可知，当时，u=0，电阻两端处于短路状态。时，i=0，电阻两端处于开路状态。电路的开路和短路电路的开路和短路它们的VCR曲线如图2-1-3所示。图2-1-3 短路与开路的VCR特性曲线2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第5页，共56页1.1.理想电压源简称电压源，是一

3、种端电压总能保持确定值的二端元件，是发电机、蓄电池、干电池等实际电源的理想模型。电压源的电路符号如图2-1-4（a）所示。1.电压源电压源图2-1-4 理想电压源电路模型和VCR特性曲线2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第6页，共56页1.1.1）端电压为确定的值且与流过的电流无关。直流电压源的电压 是常数，VCR曲线如图2-1-4(b)所示。电压源有如下特点：2）流过电压源的电流是任意的，就是说流过电压源的电流由与它相连的外电路决定。3）电压源不能短路，因为短路时电流为无穷大，这是不允许的。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第7页，共56页1.1.2-

4、1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第8页，共56页1.1.例例2-1-1 2-1-1 一个单回路电路如图2-5所示，已知求回路电流及电压图2-1-5 例题2-1-1图2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第9页，共56页1.1.解：解：设回路电流 的参考方向和各电阻的电压参考极性如图2-1-5所示，根据KVL可得：由欧姆定律有 将式（2-4）代入（2-3）得 （2-1-3）（2-1-4）2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第10页，共56页1.1.(i为正值说明实际方向与参考方向一致）根据上图所标极性，沿右半回路计算若沿左边路径计算，结果也一样

5、，这说明电压与计算路径无关。为正值，说明a点电位高于b点电位2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第11页，共56页1.1.例例2-1-22-1-2电路中某段含源支路如图2-1-6所示求电流已知图2-1-6 例题2-1-2图2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第12页，共56页1.1.图2-1-7解：解：先标注各电阻上电压的参考极性，如图2-1-7所示，列写KVL方程为：2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第13页，共56页1.1.图2-1-8若对电阻上电压的参考极性换一种设法，如图2-1-8所示 则有：两次计算结果相同。说明参考极性是可以随

6、意设定的，但无论怎样设定，并不影响最终结果。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第14页，共56页1.1.图2-1-9 理想电流源电路模型和VCR特性曲线图 理想电流源简称电流源，是能输出恒定电流值或电流是一定时间函数的二端元件，是光电池和某些电子电路实现的实际电流源的理想模型。电流源的符号和VCR曲线如图2-1-9(a),(b)所示。2.电流源电流源2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第15页，共56页1.1.2）电流源的端电压是任意的，或者说由与它相连的外部电路决定。3）电流源两端不能开路，因为开路时电流源端电压为无穷大，这不允许。电流源的特性：1）电流

7、源的输出电流与端电压无关。即电流源的电流值不受外电路影响。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第16页，共56页VCR：开路电压：开路电压：短路电流：短路电流：2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第17页，共56页1.1.图2-1-10 例2-1-3图例例2-1-32-1-3计算图2-1-10电路中电阻两端电压，电流源的端电压及电流源和电压源吸收的功率。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第18页，共56页1.1.解：解：R与电流源串联，其电流即为电流源的电流再由KVL得：电压源吸收的功率为：电流源吸收的功率为：功率为负，说明电流源供出功率

8、。功率为正，说明电压源吸收功率。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第19页，共56页1.1.通过上面例题可以看到，在电路中，独立源的功率可正可负，独立源吸收功率；则独立源供出功率。2-1 电阻元件与独立源电阻元件与独立源 现在学习的是第20页，共56页1.1.2-2 等效二端网络等效二端网络 所谓二端网络，是指网络只有两个端钮与外电路相联接。等效的概念：设有两个二端网络 ，如图2-2-1所示，若两个网络对外表现出的电流和电压的伏安关系完全相同，则两个二端网络是等效的。图2-2-1 等效概念示意图现在学习的是第21页，共56页1.1.注意：等效概念是对外部电路而言，即对外等效

9、，也就是说，对于任一外电路M，这两个不同的二端网络具有完全相同的作用。现在学习的是第22页，共56页1.1.图2-2-2 电阻的串联等效示意图一、电阻的串联 (2-2-1)与 等效。式2-2-1就是电阻的串联等效公式。是 串联的等效电阻。2-2 等效二端网络等效二端网络现在学习的是第23页，共56页1.1.串联分压的关系：图2-2-3 电阻的串联分压关系示意图 各分电压的比等于各分电阻之比，即(2-2-2)2-2 等效二端网络等效二端网络现在学习的是第24页，共56页1.1.图2-2-4 电阻的并联等效示意图 二、电阻的并联二、电阻的并联若干电阻并联如图2-2-4所示，总等效电导为：2-2 等

10、效二端网络等效二端网络现在学习的是第25页，共56页1.1.或用电阻表示：并联电路的分流关系为：各分电流之比等于各分电导之比，即图2-2-5 电阻的并联分流关系示意图2-2 等效二端网络等效二端网络现在学习的是第26页，共56页1.1.例例2-2-1 求图2-2-6混联电阻网络的等效电阻 图2-2-6 混联电路等效电阻的求解示意图解：解：其中2-2 等效二端网络等效二端网络现在学习的是第27页，共56页1.1.2-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换 T型、型网络都具有三个端子与外电路相连接。其结构分别如图2-3-1（a）(b)所示。图2-3-1 T型网络和 型网络结构图现在学习的是

11、第28页，共56页1.1.进行 等效变换，要保证变换前后三个对应端钮中的两两相对应端钮间的VCR完全相同。由T型变换成 型的公式为：2-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换现在学习的是第29页，共56页1.1.由型变换成T型的公式为：2-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换现在学习的是第30页，共56页1.1.则由上述T 变换关系可以得到如果电路对称，有2-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换现在学习的是第31页，共56页1.1.例例2-3-1已知图2-3-3（a）所示电路，求 图2-3-32-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换现在学习的是第32页，共

12、56页1.1.解：解：c、b端以右的等效电阻等效电路如图(b）所示，由 Y转换得(c）所示电路 2-3 T型、型、型网络的等效变换型网络的等效变换现在学习的是第33页，共56页1.1.2-4 电源的等效变换电源的等效变换 一、电压源的等效化简一、电压源的等效化简结论：结论：n个串联的电压源可以用一个电压源等效置换（替代），等效电压源的电压是相串联的各电压源电压的代数和。思考：电压源能否并联？现在学习的是第34页，共56页结论：结论：n个并联的电流源可以用一个电流源等效置换（替代），等效电流源的电流是相并联的各电流源电流的代数和。思考：电流源能否串联？二、电压源的等效化简二、电压源的等效化简2-

13、4 电源的等效变换电源的等效变换现在学习的是第35页，共56页对于外电路而言，电压源与任意二端网络N并联都可等效为电压源本身。三、电压源与二端网络三、电压源与二端网络N并联，电流源与二端网络并联，电流源与二端网络N串联串联对于外电路而言，电流源与任意二端网络串联的等效电路就是电流源本身。2-4 电源的等效变换电源的等效变换现在学习的是第36页，共56页如果则二者等效四、实际电压源和电流源模型的等效互换四、实际电压源和电流源模型的等效互换2-4 电源的等效变换电源的等效变换现在学习的是第37页，共56页例：将如图所示二端口网络化为最简形式。例：将如图所示二端口网络化为最简形式。解：解：2-4 电

14、源的等效变换电源的等效变换现在学习的是第38页，共56页2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析 一、受控电源一、受控电源 受控源，又称非独立源。受控电源的电压或电流要受电路中某一支路的电压或者电流控制。受控源是一种具有输入端和输出端两个端口的双口四端子元件。受控源包含两条支路，一条是控制支路，另一条为受控支路，受控支路的输出电压或电流要受到控制支路的电压或电流的控制。实际中的晶体管、场效应管、运算放大器、变压器等，这类器件的电路模型中要用到受控源。现在学习的是第39页，共56页例：三极管电路及其受控电源模型例：三极管电路及其受控电源模型2-5 受控电源及含受控源电路的

15、分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第40页，共56页VCVS(Voltage Controlled Voltage Source)CCVS(Current Controlled Voltage Source)电压比系数电压比系数转移电阻转移电阻2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第41页，共56页VCCS(Voltage Controlled Current Source)CCCS(Current Controlled Current Source)电流比系数电流比系数转移电导转移电导2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的

16、分析现在学习的是第42页，共56页几点说明 受控源与独立源有本质的区别。独立源的电压或电流是独立存在的，而受控源的电压或电流受电路种某些量的控制，控制量消失，则受控源也不存在。在分析电路时，通常先把受控源看作独立源对待，并将控制量代入。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第43页，共56页二、含受控源电路的分析二、含受控源电路的分析 例例2-5-1电路如图2-5-3所示，求电压源电压 及受控源的功率。图2-5-3 例题2-5-1图2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第44页，共56页解：解：由图可知，电路中的受控源

17、是一个电流控制的电流源。欲求受控源的功率，须求电压u和电流i。根据KVL,有2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第45页，共56页受控源吸收的功率为 功率为负值，说明受控源向外供出功率。此处，受控源属于有源元件。但要注意的是，受控源供出的能量是从别处独立电源处获得的。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第46页，共56页例例2-5-2 电路如图2-5-4所示，求11端的输入电阻。图2-5-4 2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第47页，共56页解：解：不含独立源的二端网络N

18、，如图2-5-5所示，输入电阻 等于其端电压u与端电流i的比值，即（2-5-1）图2-5-5 输入电阻定义图依据上述原理，求图2-5-4输入电阻，对图2-5-4进行等效变换，得到图2-5-62-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第48页，共56页图2-5-6根据KCL、KVL有以下关系：即：2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第49页，共56页整理得2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第50页，共56页例例2-5-3 电路如图2-5-7（a）所示,求 a b端等效电阻。解：解：

19、设a b端电压、电流为u、i如图所示,图2-5-7（a）等效为图2-5-7（b）。图2-5-72-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第51页，共56页根据KVL有得等效电路如图2-5-7（c）所示。说明含有受控源的电阻网络可以等效为电阻。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第52页，共56页例例2-5-4 若将上图2-5-7（a）受控源改变方向，如图2-5-8（a）所示，再求a b端等效电阻。图2-5-82-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第53页，共56页解：解：图2-5-8

20、（a）等效为图2-5-8（b）可见，含有受控源的电阻网络可以等效为负电阻，说明受控源是有源元件，可以对外电路供出能量。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第54页，共56页归纳含受控源电路的分析方法归纳含受控源电路的分析方法:1当受控源是线性元件时，线性电路的分析方法适合含受控源电路。2.受控电压源与受控电流源可以按独立电压源、电流源等效互换的方法进行互换，但互换过程中不能把控制量化除掉。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第55页，共56页3.受控源与独立源不能互换，因为受控源不能独立向电路供电。4.受控源和电阻构成的二端网络，可用等效电阻替代。该等效电阻可能为负，表明受控源是有源元件，供出能量。2-5 受控电源及含受控源电路的分析受控电源及含受控源电路的分析现在学习的是第56页，共56页