第二章的电路的分析方法优秀课件.ppt

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1、1第1页，本讲稿共50页无源电路的简化无源电路的简化 n不含不含电压源源、电流源的二端网流源的二端网络，称，称为无源二端网无源二端网络。在关。在关联参参考方向下，其端口考方向下，其端口电压与与电流的比流的比值称称为这个网个网络的的输入入电阻阻。n 电阻的串联电阻的串联 第2页，本讲稿共50页串联电路的特点串联电路的特点 n 电流流I I相等；相等；n；n 分分压，各，各电阻上阻上电压的大小与的大小与电阻阻值成正比；成正比；n 串串联电阻的阻的总电阻大于阻大于电路中的任一个路中的任一个电阻；阻；n 串串联电路的功率等于各元件功率之和，各路的功率等于各元件功率之和，各电阻元件阻元件的功率与的功率与

2、电阻成正比。阻成正比。第3页，本讲稿共50页电阻的并联 第4页，本讲稿共50页并联电路的特点：并联电路的特点：nRR小于小于电路中最小的路中最小的电阻，阻，电阻阻值越并越小。越并越小。n 并并联电阻两端的阻两端的电压相等。相等。n n 分流，流分流，流过各各电阻的阻的电流与流与电阻成反比，以两个阻成反比，以两个电阻并阻并联为例。例。n 并并联电路的路的总功率等于各并功率等于各并联电阻功率之和，并阻功率之和，并联电阻功率与阻功率与R R成反比成反比第5页，本讲稿共50页电阻的混联电阻的混联 n电路如路如图所示，求所示，求总电流流I I及及时，求各档，求各档电压。第6页，本讲稿共50页有源电路的简

3、化有源电路的简化 任何一个实际的电源设备，可以用两种不同的电源模型任何一个实际的电源设备，可以用两种不同的电源模型 来表来表示，一种叫示，一种叫电压源模型电压源模型，一种称，一种称电流源模型电流源模型。n电压源模型：电压源模型：U U为电源端源端电压II是是输出出电流流是理想是理想电压源源电压是是电源内阻源内阻第7页，本讲稿共50页电压源模型电压源模型电路方程式电路方程式伏安特性曲伏安特性曲线 第8页，本讲稿共50页电压源的特性电压源的特性 输出出电压随随电流流变化。化。开路：开路：；短路：；短路：（为开路开路电压，为短路短路电流）流）越小，内阻越小，内阻压降越小，降越小，为理想理想电压源。源

4、。电压源的内阻越小越好，当源的内阻越小越好，当时，可，可认为电源源为理想理想电压源，源，输出出电压越越稳定。定。第9页，本讲稿共50页电流源模型电流源模型 理想理想电流源流源为内阻内阻U U，I I定定义同同电压源源模型模型第10页，本讲稿共50页电流源模型电流源模型电路方程式：电路方程式：伏安特性曲伏安特性曲线：第11页，本讲稿共50页电流源特点电流源特点 输出出电流与端流与端电压有关，有关，有分流作用。有分流作用。开路：开路：短路：短路：越大，分流越好，曲越大，分流越好，曲线越接近理想特性曲越接近理想特性曲线。为理想理想电流源。流源。电流源流源电阻越大越好，当阻越大越好，当时，对无影无影响

5、，相当于理想响，相当于理想电流源。流源。第12页，本讲稿共50页电压源模型与电流源模型的等效变换电压源模型与电流源模型的等效变换 等效互换的条件：等效互换的条件：保证互换前后，保证互换前后，端电压端电压和和输出电流输出电流对外电路保对外电路保持不变。持不变。与与 电位升的方向一致电位升的方向一致 第13页，本讲稿共50页含源支路的串联并联简化方法含源支路的串联并联简化方法 电压源模型串联：电压源模型串联：第14页，本讲稿共50页电压源模型并联电压源模型并联第15页，本讲稿共50页电源模型电源模型一个电压源与若干个电路元件并联，一个电压源与若干个电路元件并联，对外对外仍等效为一个仍等效为一个电压

6、源电压源。即与电压源并联的元件在等效过程中视为即与电压源并联的元件在等效过程中视为开路开路。一个电流源与若干个电路元件串联，一个电流源与若干个电路元件串联，对外对外仍等效为一个仍等效为一个电流源电流源。即与电流源串联的元件在等效过程中视为即与电流源串联的元件在等效过程中视为短路短路。第16页，本讲稿共50页注意：注意：化化简仅是是对外部外部电路路而言，若而言，若计算内部算内部电路功率路功率时，与，与电压源并源并联的元件均不能开路，因的元件均不能开路，因为他他们将改将改变流流过电压源的源的电流，与流，与电流源串流源串联的元件也不能短路，因的元件也不能短路，因为他他们将将影响影响电流源的流源的电压

7、。变换时，与与电位升位升的方向一致。的方向一致。第17页，本讲稿共50页电源模型电源模型练习：练习：理理 想想 电电 压压 源源 和和 理理 想想 电电 流流 源源 间间()。(a)(a)有有 等等 效效 变变 换换 关关 系系(b)(b)没没 有有 等等 效效 变变 换换 关关 系系(c)(c)有有 条条 件件 下下 的的 等等 效效 变变 换换 关关 系系第18页，本讲稿共50页电源模型电源模型练习：练习：图图 示示 电电 路路 中，对中，对 负负 载载 电电 阻阻 RL 而而 言，点言，点 划划 线线 框框 中中 的的 电电 路路 可可 用用 一一 个个 等等 效效 电电 源源 代代 替

8、，该替，该 等等 效效 电电 源源 是是()。(a)理理 想想 电电 压压 源源 (b)理理 想想 电电 流流 源源(c)不不 能能 确确 定定第19页，本讲稿共50页电源模型电源模型图图 1 所所 示示 电电 路路 的的 等等 效效 电电 压压 源源 电电 路路 如如 图图 2 所所 示，示，则则 图图 2 中中 的的 US 和和 R0 的的 值值 分分 别别 为为()。(a)18 V，9(b)57 V，2(c)57 V，9 第20页，本讲稿共50页 练习：图练习：图 示示 电电 路路 中，已中，已 知：知：US1=100 V，US2=80 V，R2=2 ，I=4 A，I2=2 A，试，试

9、用用 基基 尔尔 霍霍 夫夫 定定 律律 求求 电电 阻阻 R1 和和 供供 给给 负负 载载 N 的的 功功 率。率。第21页，本讲稿共50页复杂电路分析复杂电路分析 n主要内容主要内容（1 1）线性性电路的一般分析方法（支路路的一般分析方法（支路电流法、流法、结点点电压法）法）（2 2）线性性电路的基本性路的基本性质（叠加原理）。（叠加原理）。（3 3）含源两端网）含源两端网络的基本原理（戴的基本原理（戴维宁定理，宁定理，诺顿定理）。定理）。n 学学习提示提示注意区注意区别各种各种计算方法的特点和算方法的特点和应用范用范围，针对一个一个问题采用多种方法求解，采用多种方法求解，对比比总结，有

10、利提高。，有利提高。第22页，本讲稿共50页支路电流法支路电流法 定定义以支路以支路电流流为未知量，根据基未知量，根据基尔霍夫霍夫电压与与电流定律，流定律，列出必要的列出必要的电路方程，求解各支路路方程，求解各支路电流的方法，称支流的方法，称支路路电流法。它是求解复流法。它是求解复杂电路基本方法。路基本方法。复复杂电路：凡是不能用串路：凡是不能用串联和并和并联方法方法简化化为单回路的回路的电路（或能路（或能简化却相当复化却相当复杂的的电路）称复路）称复杂电路。路。第23页，本讲稿共50页支路电流法支路电流法 （1 1）确定已知）确定已知电路的支路数路的支路数b b，标注各支路注各支路电流的参考

11、方向。流的参考方向。（2 2）应用定律，列出（）个独立用定律，列出（）个独立结点方点方程式。程式。独立独立结点点：在：在电路中，路中，联接支路不相同的接支路不相同的结点点为独立独立结点。点。图中有，两个中有，两个结点，但两个点，但两个结点点联接的支路接的支路相同。所以，一般有个相同。所以，一般有个结点的点的电路它的独立路它的独立结点数点数为（3 3）应用用KVLKVL定律，列写定律，列写b-b-（n-1n-1）个独立）个独立电压方程式。方程式。（4 4）解方程，求出支路）解方程，求出支路电流。流。第24页，本讲稿共50页支路电流法支路电流法适用范适用范围：适用于支路较少的电路适用于支路较少的电

12、路 应用用举例：写出用支路例：写出用支路电流法求解流法求解图（a a）(b)(c)(b)(c)各各电路所路所需的需的电路方程。路方程。第25页，本讲稿共50页支路电流法应用举例：支路电流法应用举例：第26页，本讲稿共50页结点电压法结点电压法 列方程步列方程步骤n设参考点（零参考点（零电位点），其它位点），其它(n-1)(n-1)个个结点点对参考点的参考点的电位，称位，称为结点点电压（结点点电压均以参考点均以参考点为负极）。极）。n标出各支路出各支路电流参考方向，流参考方向，对（n-1n-1）个）个结点列写点列写电流方程式。流方程式。n用用KVLKVL和欧姆定律，将和欧姆定律，将结点点电流用流

13、用结点点电压的关系式代替，写出的关系式代替，写出结点点电压方程式。方程式。n求解方程，求解各求解方程，求解各结点点电压。n由由结点点电压求支路求支路电流和功率。流和功率。结点点电压与相关与相关电导乘乘积之代数和之代数和=电流源与流源与电压源源产生的生的电流之代数和。流之代数和。第27页，本讲稿共50页结点电压法结点电压法适用范适用范围：适用于全面求解：适用于全面求解电路支路路支路电压及及电流。特流。特别是支是支路路较多多结点数少的复点数少的复杂电路。路。应用举例：应用举例：例例11对下列三个下列三个电路列路列结点点电压方程（方程（a a）（）（b b）（）（c c）。）。结点点电压与相关与相关

14、电导乘乘积之代数和之代数和=电流源与流源与电压源源产生的生的电流之代数和流之代数和 第28页，本讲稿共50页结点电压法应用举例：结点电压法应用举例：第29页，本讲稿共50页结点电压法应用举例：结点电压法应用举例：例例22：用：用结点点电压法求解法求解图示示电路各路各结点点电压及及电流流I I。第30页，本讲稿共50页叠加定理叠加定理 n研究目的：研究目的：在基本分析方法的基在基本分析方法的基础上，学上，学习线性性电路所具有路所具有的特殊性的特殊性质，更深入地了解，更深入地了解电路中路中激励激励（电源）与源）与响响应（电流，流，电压）的关系。）的关系。n定定义：叠加定理是叠加定理是线性性电路的基

15、本定理，在路的基本定理，在线性性电路中，任路中，任何一个支路的何一个支路的电流和流和电压，均是由，均是由电路中各个路中各个电源源单独独作用作用时，在此支路，在此支路产生生电流及流及电压的的代数和代数和。第31页，本讲稿共50页叠加定理叠加定理n解解题思路思路用叠加定理解决用叠加定理解决电路路问题的的实质，是把多个，是把多个电源的源的复复杂电路分解路分解为多个多个简单电路的叠加。路的叠加。应用用时要要注注意两个意两个问题：一是某：一是某电源源单独作用独作用时，其它，其它电源的源的处理方法；二是叠加理方法；二是叠加时各分量的方向各分量的方向问题。n适用范适用范围在多个在多个电源作用的源作用的电路中

16、，路中，仅研究一个研究一个电源源对多支路多支路或多或多电源源对一个支路的影响一个支路的影响问题。第32页，本讲稿共50页应用举例：应用举例：例例11：用叠加定理：用叠加定理计算算该电路各支路的路各支路的电流。流。第33页，本讲稿共50页结论分析：结论分析：叠加定理叠加定理仅适用线性电路仅适用线性电路，不适用非线性电路。，不适用非线性电路。分解电路时，电路的形式不能改变，只是电源作短路或分解电路时，电路的形式不能改变，只是电源作短路或开路处理，其内阻要保留不变，受控源例外。开路处理，其内阻要保留不变，受控源例外。功率不能用叠加原理计算。功率不能用叠加原理计算。叠加时要注意原电路和各分解电路电流及

17、电压的参叠加时要注意原电路和各分解电路电流及电压的参考方向，方向相同取正，相反取负。考方向，方向相同取正，相反取负。第34页，本讲稿共50页叠加定理应用举例：叠加定理应用举例：例例22求求图示示电路中路中的的电压。第35页，本讲稿共50页戴维宁与诺顿定理戴维宁与诺顿定理n一个复杂电路，对其中一个支路而言，剩余部分可看一个复杂电路，对其中一个支路而言，剩余部分可看成一个含源二端网络。它的作用仅相当一个电源，为成一个含源二端网络。它的作用仅相当一个电源，为该支路提供电能。电源可以用两种等效电路表示。该支路提供电能。电源可以用两种等效电路表示。一一种是理想种是理想电压源和内阻串源和内阻串联的的电路，

18、另一种是理想路，另一种是理想电流流源与内阻并源与内阻并联的的电路。路。显然，两个等效然，两个等效电路中的参数要路中的参数要由有源二端网由有源二端网络的参数来决定。的参数来决定。第36页，本讲稿共50页戴维宁与诺顿定理戴维宁与诺顿定理 第37页，本讲稿共50页戴维宁定理戴维宁定理 n定定义任何一个任何一个线性有源二端网性有源二端网络，对外外电路而言，都可以路而言，都可以用一个用一个电压源和源和电阻串阻串联的支路等效代替。的支路等效代替。电压源的源的电压值和极性等于有源二端网和极性等于有源二端网络的的开路开路电压，电阻阻（内阻）等于有源二端网（内阻）等于有源二端网络中所有独立中所有独立电源源为零（

19、零（，理想，理想电压源短路；源短路；，理想，理想电流源开路）流源开路）时的的等效等效电阻。阻。n应用范用范围在复在复杂电路中，只求某支路路中，只求某支路电流或流或电压的的问题。第38页，本讲稿共50页戴维宁定理解题步骤说明：戴维宁定理解题步骤说明：第39页，本讲稿共50页诺顿定理诺顿定理 n定定义任何一个任何一个线性有源二端网性有源二端网络，对外外电路而言，都可以路而言，都可以用一个用一个电流源与一个流源与一个电阻并阻并联的支路来代替。的支路来代替。电流源流源的的电流流值和方向等于有源二端网和方向等于有源二端网络的短路的短路电流。流。电阻阻（内阻）是有源二端网（内阻）是有源二端网络中所有独立源

20、等于零中所有独立源等于零值时（电压源短路，源短路，电流源开路）的等效流源开路）的等效电阻。阻。这就是就是诺顿定理。定理。n应用范用范围与戴与戴维宁定理相同。宁定理相同。第40页，本讲稿共50页诺顿定理解题步骤说明：诺顿定理解题步骤说明：第41页，本讲稿共50页应用举例：应用举例：例例1 1，分，分别用戴用戴维宁和宁和诺顿定理求定理求图示示电路路电流流第42页，本讲稿共50页解题结论分析：解题结论分析：利用戴利用戴维宁定理求解的关宁定理求解的关键在于求开路在于求开路电压和和利用利用诺顿定理求解的关定理求解的关键是求短路是求短路电流流，与与方向相反。方向相反。求求时，电压源短路，源短路，电流源开路

21、，求等效流源开路，求等效电阻。阻。用于用于单一一电路的求解路的求解问题。第43页，本讲稿共50页非线性电阻特性非线性电阻特性 定义、符号：阻值不是常数，随电压电流变化的电阻为定义、符号：阻值不是常数，随电压电流变化的电阻为线性电阻，电路符号如图：线性电阻，电路符号如图：伏安特性：非线性电阻的电压电流关系，一般用曲线表伏安特性：非线性电阻的电压电流关系，一般用曲线表示，并称其为伏安特性曲线。非线性电阻元件（半导体示，并称其为伏安特性曲线。非线性电阻元件（半导体二极管）的伏安特性曲线如图：二极管）的伏安特性曲线如图：第44页，本讲稿共50页非线性电阻的表示法非线性电阻的表示法 非非线性性电阻的阻阻

22、的阻值与它在与它在电路中的工作状路中的工作状态有关，任有关，任一一组值都可在伏安特性曲都可在伏安特性曲线上确定一个工作点上确定一个工作点Q Q，非，非线性性电阻的阻阻的阻值随随Q Q点不同而改点不同而改变。Q Q点确定后，非点确定后，非线性性电阻有两种表示方法：阻有两种表示方法：静静态（直流）（直流）电阻阻RR，由，由Q Q点点处的的U U，I I的比的比值决定，决定，Q Q点的直流点的直流电阻正比于阻正比于.第45页，本讲稿共50页非线性电阻的表示法非线性电阻的表示法 n动态（交流）（交流）电阻阻rr，由，由Q Q点附近点附近u,iu,i的微小的微小变化量决化量决定，定，Q Q点的点的动态（

23、交流）（交流）电阻正比于阻正比于，几何意，几何意义为Q Q点切点切线的斜率。的斜率。第46页，本讲稿共50页非线性电阻电路分析非线性电阻电路分析 解解题依据：因依据：因为KCLKCL、KVLKVL定律与元件本身性定律与元件本身性质无关，所以分无关，所以分析非析非线性性电阻阻电路仍要依据基路仍要依据基尔霍夫定律和元件本身性霍夫定律和元件本身性质。解解题方法方法（1 1）对仅含一个非含一个非线性元件的性元件的简单电路，常用的方法是戴路，常用的方法是戴维宁、宁、诺顿等效等效电路路图和和图解法（前面介解法（前面介绍的方法，除叠加的方法，除叠加定理外均适用非定理外均适用非线性性电路）。路）。（2 2）计

24、算机算机辅助分析法。助分析法。（3 3）若非）若非线性元件的性元件的u,iu,i关系能用解析式表示，非关系能用解析式表示，非线性性电路可解析路可解析计算。算。这里里仅讨论图解法。解法。第47页，本讲稿共50页图解法图解法 在非线性电阻元件的伏安特性曲线上，作图求解在非线性电阻元件的伏安特性曲线上，作图求解 电流，电压的方法称图解法。电流，电压的方法称图解法。应用举例应用举例 第48页，本讲稿共50页应用举例：应用举例：例例1 1含一个非含一个非线性性电阻元件，阻元件，简单串串联电路的路的计算。算。电路如路如图（a a）所示，已知）所示，已知 的伏安特性曲的伏安特性曲线如如图（b b）,求求电流流I I和和第49页，本讲稿共50页应用举例：应用举例：例例2 2，含一个非含一个非线性性电阻元件复阻元件复杂直流直流电路路计算。算。在下在下图所示所示电路中，非路中，非线性性电阻的伏安特性数据如表阻的伏安特性数据如表所示，所示，试求各支路求各支路电流。流。第50页，本讲稿共50页