电路分析基础总复习课件.ppt
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1、电路分析基础总复习电路分析基础总复习1.KCL和和KVL的应用的应用 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 欧姆定律欧姆定律 KCL和和KVL复习重点:复习重点:电流的参考方向是任意指定的,一般用箭头在电流的参考方向是任意指定的,一般用箭头在电路图中标出,也可以用双下标表示;如电路图中标出,也可以用双下标表示;如iab表示表示电流的参考方向是由电流的参考方向是由a a到到b b。电压的参考极性为。电压的参考极性为假假设的电压设的电压“+”极和极和“-”极。极。若选取电流若选取电流i的参考方向从电压的参考方向从电压u的的“+”极经过极经过元件元件A本身流向本身流向“-”极,则称电压极,则称电
2、压u与电流与电流i对该元件对该元件取取关联参考方向关联参考方向。否则,称。否则,称u与与i对对A是非关联的。是非关联的。例例 如图所示部分电路,求电流如图所示部分电路,求电流i和和18 电阻消耗的电阻消耗的功率。功率。解:在b点列KCL有 i1=i+12,在c点列KCL有 i2=i1+6=i+18,在回路abc中,由KVL和OL有 18i+12i1+6i2=0即 18 i+12(i+12)+6(i+18)=0解得 i=-7(A),PR=i218=882(W)p(t)=-u(t)i(t)对于图(b),由于对N而言u和i非关联,则N消耗的功率为p(t)=u(t)i(t)如图(a)所示电路N的u和i
3、取关联方向,故电路消耗的功率为功率与电压功率与电压u、电流、电流i的关系的关系2.吸收功率和产生功率吸收功率和产生功率 利用前面两式计算电路N消耗的功率时,若p0,则表示电路N确实消耗(吸收)功率;若p0,则表示电路N吸收的功率为负值,实质上它将产生(提供或发出)功率。当电路N的u和i非关联(如图b),则N产生功率的公式为由此容易得出,当电路N的u和i关联(如图a),N产生功率的公式为p(t)=-u(t)i(t)p(t)=u(t)i(t)功率的计算功率的计算功率的计算功率的计算例例1 1 如图电路,已知如图电路,已知i2=1A,试求电流,试求电流i1、电、电压压u、电阻、电阻R和两电源产生的功
4、率。和两电源产生的功率。解:由KCL i1=iS i2=1A故电压 u=3 i1+uS =3+5=8(V)电阻 R=u/i2=8/1=8iS产生的功率 P1=u iS =82=16(W)u uS S产生的功率产生的功率 P2=-u i1 =-51=-5(W)可见,独立电源可能产生功率,也可能吸收功率。把图中电源作变化,如何?Rii(i=,)称为回路称为回路i的的自电阻=第第i个网孔所有电阻个网孔所有电阻之和,恒取正;之和,恒取正;Rij称为网孔称为网孔i与网孔与网孔j j的的互电阻=网孔网孔i与网孔与网孔j共有支路共有支路上所有公共电阻的代数和;若流过公共电阻上的两网上所有公共电阻的代数和;若
5、流过公共电阻上的两网孔电流方向相同,则前取孔电流方向相同,则前取“+”号;方向相反,取号;方向相反,取“-”号。号。(US)i 称为网孔称为网孔i i的的等效电压源等效电压源=网孔网孔i中所有电压源电压中所有电压源电压升的代数和。即,当网孔电流从电压源的升的代数和。即,当网孔电流从电压源的“+”端流出端流出时,该电压源前取时,该电压源前取“+”号;否则取号;否则取“-”。由电路直接列写网孔方程的规律总结由电路直接列写网孔方程的规律总结由电路直接列写网孔方程的规律总结由电路直接列写网孔方程的规律总结3.网孔方程和节点方程网孔方程和节点方程(2 2)以网孔电流的方向为回路的巡行方向,按照前)以网孔
6、电流的方向为回路的巡行方向,按照前面的规律列出各网孔电流方程。面的规律列出各网孔电流方程。自电阻始终取自电阻始终取正值,互电阻前的符号由通过互电阻上的两个正值,互电阻前的符号由通过互电阻上的两个回路电流的流向而定,两个回路电流的流向相回路电流的流向而定,两个回路电流的流向相同,取正;否则取负。等效电压源是电压源电同,取正;否则取负。等效电压源是电压源电压升的代数和,注意电压源前的符号。压升的代数和,注意电压源前的符号。(3 3)联立求解,解出各网孔电流。)联立求解,解出各网孔电流。(4 4)根据网孔电流再求其它待求量。)根据网孔电流再求其它待求量。(1 1)选定一组)选定一组(b-n+1)(b
7、-n+1)个独立回路(网孔),个独立回路(网孔),并标出各回路电流的参考方向。并标出各回路电流的参考方向。回路(网孔)法步骤归纳如下:回路(网孔)法步骤归纳如下:回路(网孔)法步骤归纳如下:回路(网孔)法步骤归纳如下:例1 如图电路,求如图电路,求6V电压源产生功率。电压源产生功率。受控源的处理方法受控源的处理方法受控源的处理方法受控源的处理方法解:设网孔电流 列方程列方程补方程:解得:例2 如图电路,用网孔法求电压如图电路,用网孔法求电压u u。解:本例中含受控源本例中含受控源(VCCS)(VCCS),处理方法,处理方法是:先将受控源看成独立电源。这样,是:先将受控源看成独立电源。这样,该电
8、路就有两个电流源,并且流经其上该电路就有两个电流源,并且流经其上的网孔电流均只有一个;故该电流源所的网孔电流均只有一个;故该电流源所在网孔电流已知,就不必再列它们的网在网孔电流已知,就不必再列它们的网孔方程了。如图中所标网孔电流,可知:孔方程了。如图中所标网孔电流,可知:i1=0.1u,i3=4 对网孔对网孔2 2列方程为列方程为 26i2 2 i1 20i3=12 上述一些方程中会出现受控源的控制变上述一些方程中会出现受控源的控制变量量u,用网孔电流表示该控制变量,有,用网孔电流表示该控制变量,有 u=20(i3 i2)解得解得 i2=3.6(A),u=8(V)。小结:对受控源首先将它看成独
9、立电源;列方程后,再补一个方程将控制量用回路电流表示。由电路直接列写节点方程的规律总结由电路直接列写节点方程的规律总结Gii(i=1,2,3)称为节点称为节点i的的自电导自电导=与节点与节点i i相连的所有支相连的所有支路的电导之和,恒取路的电导之和,恒取“+”;Gij称为节点称为节点i与节点与节点j的的互电导互电导=节点节点i i与节点与节点j j之间共有之间共有支路电导之和;恒取支路电导之和;恒取“-”。(IS)i 称为节点称为节点i的的等效电流源等效电流源=流入节点流入节点i i的所有电的所有电流源电流的代数和。即,电流源电流流入该节点时流源电流的代数和。即,电流源电流流入该节点时取取“
10、+”;流出时取;流出时取“-”。(2 2)按照规律列出节点电压方程。)按照规律列出节点电压方程。自电导恒取正自电导恒取正值,互电导恒为负。值,互电导恒为负。(3 3)联立求解,解出各节点电压。)联立求解,解出各节点电压。(4 4)根据节点电压再求其它待求量。)根据节点电压再求其它待求量。(1 1)指定电路中某一节点为参考点,并标出各独立)指定电路中某一节点为参考点,并标出各独立节点的电压。节点的电压。节点法步骤归纳如下:节点法步骤归纳如下:节点法步骤归纳如下:节点法步骤归纳如下:例例 如图如图(a)(a)电路,用节点法求电流电路,用节点法求电流i1和和i2。小结:小结:对受控源首先将它看成独立
11、电源;列方程后,对每个受控对受控源首先将它看成独立电源;列方程后,对每个受控源再补一个方程将其控制量用节点电压表示。源再补一个方程将其控制量用节点电压表示。设独立节点电压为设独立节点电压为ua和和ub,则可列出节点则可列出节点方程组为:方程组为:(1+1)ua ub=9+1+2 i1 (1+0.5)ub ua=2 i1再将控制量用节点电压表示再将控制量用节点电压表示,即即 i1=9 ua/1解得解得:ua=8V,ub=4V,i1=1A i2=ub/2=2(A)解:本例中含受控源本例中含受控源(CCCS)(CCCS),处理方法,处理方法是:先将受控源看成独立电源。将有伴是:先将受控源看成独立电源
12、。将有伴电压源转换为电流源与电阻的并联形式电压源转换为电流源与电阻的并联形式,如图如图(b)(b)所示。所示。受控源的处理方法受控源的处理方法受控源的处理方法受控源的处理方法 若若N中除电阻外,还包括受控源,常用端口加电源中除电阻外,还包括受控源,常用端口加电源的办法(称为的办法(称为外施电源法外施电源法)来求等效电阻:加电压源)来求等效电阻:加电压源u,求电流,求电流i;或加电流源;或加电流源i,求电压,求电压u(注意:必须设其注意:必须设其端口电压端口电压u与电流与电流 i为关联参考方向为关联参考方向),则定义电路,则定义电路N的等效电阻为的等效电阻为4.单口网络等效电阻的求解单口网络等效
13、电阻的求解例例 求图示电路求图示电路ab端的等效电阻端的等效电阻Rab。解解 端口外施电流源端口外施电流源i求端口的伏安特性。求端口的伏安特性。在在c c点,根据点,根据KCL,有,有 i2=i1-i1由于由于 i=i1,故故 i2=(1-)i由由KVL,有,有 u=R1i1+R2i2=R1i+R2(1-)i=R1+R2(1-)i故故 Rab=u/i=R1+R2(1-)练习练习P127页页 4-6对于具有唯一解的线性电路,多个激励源共同作用对于具有唯一解的线性电路,多个激励源共同作用对于具有唯一解的线性电路,多个激励源共同作用对于具有唯一解的线性电路,多个激励源共同作用时引起的响应(电路中各处
14、的电流、电压)等于各时引起的响应(电路中各处的电流、电压)等于各时引起的响应(电路中各处的电流、电压)等于各时引起的响应(电路中各处的电流、电压)等于各个激励源单独作用时(个激励源单独作用时(个激励源单独作用时(个激励源单独作用时(其它激励源的值置零其它激励源的值置零)所引)所引)所引)所引起的响应之和。起的响应之和。起的响应之和。起的响应之和。5.叠加原理的应用叠加原理的应用2 2、说明:、说明:u=u+u”求求66电阻上的电压电阻上的电压u u先对电路先对电路(a),(a),利用节点法列方程得利用节点法列方程得解得解得 u=10(V)再对电路再对电路(a)(a)利用网孔法列方程得利用网孔法
15、列方程得解得解得:i1=8/3(A)当电压源单独作用时,电当电压源单独作用时,电流源置零流源置零,既电流源开路,既电流源开路,如图如图(b)(b)。当电流源单独作用时当电流源单独作用时,电电压源置零压源置零,即电压源短路即电压源短路,如图如图(c)(c)。可见,可见,u=u+u”=10(V)使用叠加原理求使用叠加原理求u由分压公式得由分压公式得 u=12(V)可得可得 u”=-2(V)(1 1)叠加定理仅适用于线性电路求解电压和电)叠加定理仅适用于线性电路求解电压和电流响应,而不能用来计算功率。流响应,而不能用来计算功率。(2 2)当一独立源单独作用时,其它独立源的值都当一独立源单独作用时,其
16、它独立源的值都应等于零;(即,其它独立电压源短路,独立电应等于零;(即,其它独立电压源短路,独立电流源开路),而电路的结构和所有电阻和受控源流源开路),而电路的结构和所有电阻和受控源均应保留。均应保留。注意:受控源保留。注意:受控源保留。使用叠加定理时应注意:使用叠加定理时应注意:例:电路如图所示,求电流例:电路如图所示,求电流 i ,电压电压 u。解:运用叠加定理解:运用叠加定理i=(10 2i)/(2+1)u=1i+2i=3ii=2A u=3i=6V2i”+1(5+i”)+2i”=0i”=-1A u”=-2i”=2Vi=i+i”=2+(-1)=1A u=u+u”=6+2=8V 先将负载支路
17、先将负载支路(或外接电路)断开,设出开路电压或外接电路)断开,设出开路电压uOC的参的参考方向,如图所示。注意与戴维南等效电路相对应。考方向,如图所示。注意与戴维南等效电路相对应。然后计算该电路的开路电压然后计算该电路的开路电压uOC ,其计算方法视具体电路,其计算方法视具体电路而定,前面介绍的方法都可使用。而定,前面介绍的方法都可使用。开路电压开路电压开路电压开路电压u uOCOC求解:求解:求解:求解:6.最大功率传输(本质为戴维南定理的应用)最大功率传输(本质为戴维南定理的应用)例例.已知电路如图,求已知电路如图,求iUab=33+9=18 V,Rab=3 戴维南等效电路戴维南等效电路i
18、=18/(3+6)=2A例例.已知电路如图,求已知电路如图,求iUab=44+324/(3+6)=24 V,Rab=4+(6/3)=6 戴维南等效电路戴维南等效电路i=(24-8)/(2+6)=8A短路电流短路电流短路电流短路电流i iSCSC求解:求解:求解:求解:先将负载支路先将负载支路(或外接电路)短路,设出短路电流或外接电路)短路,设出短路电流i iSCSC的参的参考方向,如图所示。注意与诺顿等效电路相对应。考方向,如图所示。注意与诺顿等效电路相对应。然后利用前面所学过的方法计算短路电流即可。然后利用前面所学过的方法计算短路电流即可。戴维男电路与诺顿电路互为等效电路戴维男电路与诺顿电路
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