电路原理电阻电路的一般分析教学提纲.ppt
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1、电路原理路原理电阻阻电路的一般分析路的一般分析1.1.网络图论网络图论BDACDCBA哥尼斯堡七桥难题哥尼斯堡七桥难题 图论是拓扑学的一个分支,是富图论是拓扑学的一个分支,是富有趣味和应用极为广泛的一门学科。有趣味和应用极为广泛的一门学科。下 页上 页3.1 3.1 电路的图电路的图返 回2.2.电路的图电路的图抛开元抛开元件性质件性质一个元件作一个元件作为一条支路为一条支路元件的串联及并联元件的串联及并联组合作为一条支路组合作为一条支路543216有向图有向图下 页上 页65432178返 回R4R1R3R2R6uS+_iR5下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出123支路:支
2、路:电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流,称为支路电流。一条支路流过一个电流,称为支路电流。结点:结点:结点:结点:三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。回路:回路:回路:回路:由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。网孔:网孔:网孔:网孔:内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I33.3 3.3 支路电流法支路电流法下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出例例例例支路:支路:支路:支路:abab、bcbc、caca、(共(共(共(共6 6条)条)条)条)回路:回路:回路:回路:abdaabda、abcaabca、adbca
3、adbca (共(共(共(共7 7 个)个)个)个)结点结点结点结点:a a、b b、c c、d d (共共共共4 4个)个)个)个)网孔:网孔:网孔:网孔:abdabd、abcabc、bcdbcd (共(共(共(共3 3 个)个)个)个)KVL的独立方程数的独立方程数=基本回路数基本回路数=b(n1)n个结点、个结点、b条支路的电路条支路的电路,独立的独立的KCL和和KVL方程数为:方程数为:下 页上 页结论返 回KCL和和KVL的独立方程数的独立方程数下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出支路电流法支路电流法支路电流法:支路电流法:支路电流法:支路电流法:以支路电流为未知量、
4、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律(定律(定律(定律(KCLKCL、KVLKVL)列方程组求解。)列方程组求解。)列方程组求解。)列方程组求解。对上图电路对上图电路对上图电路对上图电路支支支支路数:路数:路数:路数:b b=3 =3 结点数:结点数:结点数:结点数:n n=2=21 1 1 12 23 3 3 3回路数回路数回路数回路数 =3 =3 单孔回路单孔回路单孔回路单孔回路(网孔网孔网孔网孔)=2)=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流
5、应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出1.1.在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路 标出回路循行方向。标出回路循行方向。标出回路循行方向。标出回路循行方向。2.2.应用应用应用应用 KCL KCL 对结点对结点对结点对结点列出列出列出列出 (n n1)1)个独立的结点电流个独立的结点电流个独立的结点电流个独立的结点电流 方程。方程。方程。方程。3.3.应用应用应用应用 KVL KVL 对回
6、路对回路对回路对回路列出列出列出列出 b b(n n1)1)个个个个独立的回路独立的回路独立的回路独立的回路 电压方程电压方程电压方程电压方程(通常可取网孔列出通常可取网孔列出通常可取网孔列出通常可取网孔列出)。4.4.联立求解联立求解联立求解联立求解 b b 个方程,求出各支路电流。个方程,求出各支路电流。个方程,求出各支路电流。个方程,求出各支路电流。对结点对结点对结点对结点 a a:1 12 2I I1 1+I I2 2 I I3 3=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔1 1:对网孔对网孔对网孔对网孔2 2:I I1 1 R R1 1+I I3 3 R R3 3=E E1 1I I2 2 R
7、 R2 2+I I3 3 R R3 3=E E2 2支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出(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
8、 IG G 支路电流法是电路分析中最基本支路电流法是电路分析中最基本支路电流法是电路分析中最基本支路电流法是电路分析中最基本的方法之一的方法之一的方法之一的方法之一,但当支路数较多时但当支路数较多时但当支路数较多时但当支路数较多时,所所所所需方程的个数较多需方程的个数较多需方程的个数较多需方程的个数较多,求解不方便。求解不方便。求解不方便。求解不方便。例例例例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
9、 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。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出例:例:例:例:试求各支路电流试求各支路电流试求各支路电流试求各支路电流。注意:注意:注意
10、:注意:(1)(1)当支路中含有恒流源时当支路中含有恒流源时当支路中含有恒流源时当支路中含有恒流源时,若在列若在列若在列若在列KVLKVL方程时,方程时,方程时,方程时,所选回路中不包含恒流源支路所选回路中不包含恒流源支路所选回路中不包含恒流源支路所选回路中不包含恒流源支路,这时,电路中有几条这时,电路中有几条这时,电路中有几条这时,电路中有几条支路含有恒流源,则可少列几个支路含有恒流源,则可少列几个支路含有恒流源,则可少列几个支路含有恒流源,则可少列几个KVLKVL方程。方程。方程。方程。(2)(2)若所选回路中包含恒流源支路若所选回路中包含恒流源支路若所选回路中包含恒流源支路若所选回路中包
11、含恒流源支路,则因恒流源两则因恒流源两则因恒流源两则因恒流源两端的电压未知,所以,有一个恒流源就出现一个未端的电压未知,所以,有一个恒流源就出现一个未端的电压未知,所以,有一个恒流源就出现一个未端的电压未知,所以,有一个恒流源就出现一个未知电压,因此,在此种情况下不可少列知电压,因此,在此种情况下不可少列知电压,因此,在此种情况下不可少列知电压,因此,在此种情况下不可少列KVLKVL方程。方程。方程。方程。支路中含有恒流源支路中含有恒流源支路中含有恒流源支路中含有恒流源 支路数支路数支路数支路数 b b=4=4,但恒流,但恒流,但恒流,但恒流源支路的电流已知源支路的电流已知源支路的电流已知源支
12、路的电流已知,则未则未则未则未知电流只有知电流只有知电流只有知电流只有3 3个,个,个,个,能否只能否只能否只能否只列列列列3 3个方程?个方程?个方程?个方程?可以可以可以可以下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出(1)(1)应用应用应用应用KCLKCL列结点电流方程列结点电流方程列结点电流方程列结点电流方程 支路数支路数支路数支路数b b=4=4,但恒流,但恒流,但恒流,但恒流源支路的电流已知,则源支路的电流已知,则源支路的电流已知,则源支路的电流已知,则未知电流只有未知电流只有未知电流只有未知电流只有3 3个,所个,所个,所个,所以可只列以可只列以可只列以可只列3 3个方程
13、。个方程。个方程。个方程。(2)(2)应用应用应用应用KVLKVL列回路电压方程列回路电压方程列回路电压方程列回路电压方程(3)(3)联立解得:联立解得:联立解得:联立解得:I I1 1=2A=2A,I I2 2=3A=3A,I I3 3=6A=6A 例:例:例:例:试求各支路电流试求各支路电流试求各支路电流试求各支路电流。对结点对结点对结点对结点 a a:I I1 1+I I2 2 I I3 3=7=7对回路对回路对回路对回路1 1:1212I I1 1 6 6I I2 2=42=42对回路对回路对回路对回路2 2:6 6I I2 2 +3+3I I3 3 =0=0 当不需求当不需求a、c和
14、和b、d间间的电流时,的电流时,(a、c)(b、d)可分别看成一个结点。可分别看成一个结点。支路中含有恒流源支路中含有恒流源支路中含有恒流源支路中含有恒流源1 12 2 因所选回路不包含因所选回路不包含因所选回路不包含因所选回路不包含恒流源支路,所以,恒流源支路,所以,恒流源支路,所以,恒流源支路,所以,3 3个网孔列个网孔列个网孔列个网孔列2 2个个个个KVLKVL方方方方程即可。程即可。程即可。程即可。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出(1)(1)应用应用应用应用KCLKCL列结点电流方程列结点电流方程列结点电流方程列结点电流方程(2)(2)应用应用应用应用KVLKVL列
15、回路电压方程列回路电压方程列回路电压方程列回路电压方程(3)(3)联立解得:联立解得:联立解得:联立解得:I1=2A,I2=3A,I3=6A 例:例:试求各支路电流试求各支路电流。对结点对结点 a:I1+I2 I3=7对回路对回路1:12I1 6I2=42对回路对回路2:6I2 +UX=0123+UX对回路对回路3:UX+3I3=0 因所选回路中因所选回路中因所选回路中因所选回路中包含恒流源支路,包含恒流源支路,包含恒流源支路,包含恒流源支路,而恒流源两端的而恒流源两端的而恒流源两端的而恒流源两端的电压未知,电压未知,电压未知,电压未知,所以所以所以所以有有有有 3 3 个网孔则要个网孔则要个
16、网孔则要个网孔则要列列列列 3 3 个个个个KVLKVL方程。方程。方程。方程。支路电流法的特点:支路电流法的特点:支支路路法法列列写写的的是是 KCL和和KVL方方程程,所所以以方方程程列列写写方方便便、直直观观,但但方方程程数数较较多多,宜宜于于在在支支路路数数不不多的情况下使用。多的情况下使用。下 页上 页例例求各支路电流求各支路电流12解解 n1=1个个KCL方程:方程:结点结点a:I1I2+I3=0 b(n1)=2个个KVL方程:方程:11I2+7I3=67I111I2=70-6=6470V6V7ba+I1I3I2711返 回例例结点结点a:I1I2+I3=0(1)n1=1个个KCL
17、方程:方程:列写支路电流方程列写支路电流方程.(.(电路中含有理想电流源)电路中含有理想电流源)解解1(2)b(n1)=2个个KVL方程:方程:11I2+7I3=U7I111I2=70-U增补方程增补方程:I2=6A下 页上 页设电流设电流源电压源电压返 回+U_ _a70V7b+I1I3I2711216A1解解2由于由于I2已知,故只列写两个方程已知,故只列写两个方程结点结点a:I1+I3=6避开电流源支路取回路:避开电流源支路取回路:7I17I3=70下 页上 页返 回70V7ba+I1I3I27116A例例I1I2+I3=0列写支路电流方程列写支路电流方程.(.(电路中含有受控源)电路中
18、含有受控源)解解11I2+7I3=5U7I111I2=70-5U增补方程增补方程:U=7I3有受控源的电路,方程列写分两步:有受控源的电路,方程列写分两步:先将受控源看作独立源列方程;先将受控源看作独立源列方程;将将控控制制量量用用未未知知量量表表示示,并并代代入入中中所所列列的的方方程程,消去中间变量。消去中间变量。下 页上 页注意5U+U_70V7ba+I1I3I271121+_结点结点a:返 回3.4 3.4 网孔电流法网孔电流法 l基本思想基本思想 为为减减少少未未知知量量(方方程程)的的个个数数,假假想想每每个个回回路路中中有有一一个个回回路路电电流流。各各支支路路电电流流可可用用回
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