第2章线性电阻电路分析 (1).ppt
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1、第二章第二章 线性电阻电路分析线性电阻电路分析v2.1 2.1 2.1 2.1 二端网络及其等效变换二端网络及其等效变换二端网络及其等效变换二端网络及其等效变换 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念基本概念基本概念 2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 电阻的串、并联等效变换电阻的串、并联等效变换电阻的串、并联等效变换电阻的串、并联等效变换 2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 电阻的星形连接和三角形连接电阻的星形连接和三角形连接电阻的星形连接和三角形连接电阻的星形连接和三角形连接 2.1.4 2.1.4 2.1.4 2.1.4 电压源与电流源的
2、等效变换电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换v2-2 2-2 2-2 2-2 节点电压分析法节点电压分析法节点电压分析法节点电压分析法v2-3 2-3 2-3 2-3 叠加定理叠加定理叠加定理叠加定理v2-4 2-4 2-4 2-4 戴维南定理和诺顿定理戴维南定理和诺顿定理戴维南定理和诺顿定理戴维南定理和诺顿定理 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 戴维南定理戴维南定理戴维南定理戴维南定理 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 诺顿定理诺顿定理诺顿定理诺顿定理 v2-5 2-5 2-5 2-5 最大功率传输定理最大功率传输定理最大功率传
3、输定理最大功率传输定理2-1 2-1 二端网络及其二端网络及其等效等效变换变换 1.电电阻阻电电路路:由由电电阻阻元元件件、独独立立电电源源和和受受控控源源组组成成的的电路。电路。2.2.二二端端网网络络:具具有有两两个个外外接接端端钮钮的的电电路路,也也称称单单口口网络(一端口网络)。网络(一端口网络)。3.二端网络分类:二端网络分类:无源二端网络,有源二端网络。无源二端网络,有源二端网络。4.二二端端网网络络的的伏伏安安特特性性(VCR):关关联联参参考考方方向向的的电电压与电流关系式。压与电流关系式。2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念UI图图2.1 二端网络二端网络3.等效的概念等
4、效的概念 若两个二端网络若两个二端网络N,N的伏安特性相同,则称它们互的伏安特性相同,则称它们互为等效为等效,若若N为一电阻为一电阻Req,则称则称N等效于等效于Req,Req被称为被称为二端网络二端网络N的等效电阻。的等效电阻。i+u-i+u-N,N互换后,不影响外电路的特性,即等效相对外互换后,不影响外电路的特性,即等效相对外电路而言电路而言;简化外电路的分析计算简化外电路的分析计算;不含独立电源的一端口可用一电阻不含独立电源的一端口可用一电阻 Req 等效,如等效,如4.等效的作用等效的作用105.等效的推广等效的推广1i123i2i3N1i123i2i3N u12=u12在在 u23=
5、u23 u31=u31 对应端口对应端口的电压、的电压、电流具有电流具有相同的伏相同的伏安特性关安特性关系,称为系,称为等效等效。i1=i1 i2=i2 i3=i3条件下有条件下有2014610+10V-2.1.2 2.1.2 电阻的串联、并联等效变换电阻的串联、并联等效变换主要内容主要内容 电阻的串联电阻的串联 电阻的并联电阻的并联 电阻的混联电阻的混联1.串联电路的等效变换及分压关系串联电路的等效变换及分压关系电阻首尾相连,流过同一电流的连接方式,称为串联。电阻首尾相连,流过同一电流的连接方式,称为串联。VAR:VAR:即即若若干干电电阻阻串串联联等等效效于于一一个个电电阻,即阻,即Req
6、=R1+R2+Rn 分压公式分压公式 2.1.2 2.1.2 电阻的串、并联等效变换电阻的串、并联等效变换 2.并联电路的等效变换及其分流关系并联电路的等效变换及其分流关系并联:电阻首尾分别相连并联:电阻首尾分别相连,处于同一电压下的连接方式。处于同一电压下的连接方式。VAR:VAR:若干电阻并联等效于一个电阻若干电阻并联等效于一个电阻,1/Req=1/R1+1/R2+1/Rn 分流公式分流公式:复复 习习1.电阻的串联电阻的串联 Req=R1+R2+Rn2.电阻的并联电阻的并联 1/Req=1/R1+1/R2+1/Rn特例:两电阻并联特例:两电阻并联3.电阻的混联电阻的混联串、并联的组合串、
7、并联的组合采用采用逐级等效逐级等效的办法?的办法?例例21 求求Rab=?5 5 6 15 例例 2-2 2-2 求图求图 2-52-5所示电路所示电路 a、b 端的等端的等效电阻。效电阻。R1R2R3R4例例2 23 3 求求a a、b b两端看进去的等效电阻两端看进去的等效电阻解:解:由于由于c、d 两点等电位,故可用导线短接,或两点等电位,故可用导线短接,或将这两点连接的元件将这两点连接的元件7(断开断开)去掉,则:去掉,则:l 利用等电位点求等效电阻利用等电位点求等效电阻结论:结论:若电路中两点电位相等,则:若电路中两点电位相等,则:可将这两点短路可将这两点短路 可将这两点之间连接的支
8、路断开可将这两点之间连接的支路断开 对某些对称性电路可采用此方法处理对某些对称性电路可采用此方法处理平衡电桥:平衡电桥:R1R3=R2R4c、d两点为等电位点两点为等电位点c、d支路可短路或者开路处理支路可短路或者开路处理断开:断开:短接:短接:例例24 图图27所示电路每个电阻都是所示电路每个电阻都是2,求求a,b两端的等效电阻两端的等效电阻cde根据电路的对称性根据电路的对称性,可知可知 c,d,e三点等电位三点等电位,故可用导线短接。故可用导线短接。解:解:作业:作业:2.3 2.42.1.3 2.1.3 电阻的电阻的Y等效变换等效变换R1,R2,R3 R3,R4,R5 Y(星星)形连接
9、形连接R1,R3,R4 R2,R3,R5(三角三角)形连接形连接若若Y,即即 R1,R2,R3 Ra,Rb,Rc则:则:Req=(Ra/R4+Rb/R5)/Rc如何求该一端口的如何求该一端口的Req?问题问题:如何进行等效变换?如何进行等效变换?1.电阻的电阻的Y形联结和形联结和形形联结联结 主要内容主要内容1.电阻的电阻的Y形联结和形联结和形联结形联结2.Y形联结和形联结和形联结的等效变换形联结的等效变换i1i3i2i3 i1i2对对Y形形,令令i3=0,则则:对对形形,令令i3=0,则则:故:故:2.等效变换:等效变换:保证伏安特性相同保证伏安特性相同 对应端口电压、电流分别相等对应端口电
10、压、电流分别相等i1i3i2i1i3i2同理同理,令令i1=0,可得可得:同理同理,令令i2=0,可得可得:反之反之,可得可得:特例特例:若若R12=R23=R31=R,R1=R2=R3=RY,则则 R=3RY以上互换公式可归纳为:以上互换公式可归纳为:Y形形形形形相邻电阻的乘积形相邻电阻的乘积形电阻之和形电阻之和Y形电阻形电阻Y形电阻两两乘积之和形电阻两两乘积之和Y形不相邻电阻形不相邻电阻形电阻形电阻复复 习习R1R2R3R41.利用等电位点求等效电阻利用等电位点求等效电阻平衡电桥:平衡电桥:R1R3=R2R4c、d两点为等电位点两点为等电位点c、d支路可短路或者开路处理支路可短路或者开路处
11、理2.Y 2.Y 特例特例:若若R12=R23=R31=R,R1=R2=R3=RY,则则 R=3RY形相邻电阻的乘积形相邻电阻的乘积形电阻之和形电阻之和Y形电阻形电阻Y形电阻两两乘积之和形电阻两两乘积之和Y形不相邻电阻形不相邻电阻形电阻形电阻例例25 求图求图2-10a电路中电流电路中电流 I1,I2,I3,I4。解解:思路思路 Req II3 I4 I2I1I由分流公式由分流公式,可得可得:I1 I2 YY1.理想电压源和理想电流源的等效变换理想电压源和理想电流源的等效变换与与 uS 方向相同的电压源方向相同的电压源uSk取正号取正号,相反则取负号相反则取负号 注意:注意:两个电压完全相同的
12、电压源才能并联;两个电流完全相同两个电压完全相同的电压源才能并联;两个电流完全相同的电流源才能串联,否则将违反的电流源才能串联,否则将违反 KCLKCL、KVLKVL和独立电源的定义。和独立电源的定义。与与 iS 方向相同的电流源方向相同的电流源iSk取正号取正号,相反则取负号相反则取负号 2.1.4 2.1.4 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换 须注意的特殊情况须注意的特殊情况须注意的特殊情况须注意的特殊情况1 1)电压源与二端元件并联电压源与二端元件并联2)2)电流源与二端元件串联电流源与二端元件串联 is+us-例:求例:求a,b间的等效电路间的等效电路2A1A+3V-a
13、b图图(1)c1A+2V-ab-2V+-3V+图图(2)c2.2.2.2.实际电压源和实际电流源的等效变换实际电压源和实际电流源的等效变换实际电压源和实际电流源的等效变换实际电压源和实际电流源的等效变换1)实际电源的两种模型实际电源的两种模型电压源模型电压源模型电流源模型电流源模型2)两种模型的等效变换两种模型的等效变换+-ui+-ui 注意:注意:1.电源的参考方向;电源的参考方向;2.等效是指对外部电路而言;等效是指对外部电路而言;3.理想电源间不可等效变换。理想电源间不可等效变换。作业:作业:2-1 2-2例例例例2 27 7 用电源等效变换的方法求图用电源等效变换的方法求图用电源等效变
14、换的方法求图用电源等效变换的方法求图2 2-17a17a的电流的电流的电流的电流I I=?=?图图2 217a17a图图2 217b17b图图2 217c17c图图2 217d17d将电流源模型等效将电流源模型等效变换为电压源模型变换为电压源模型图图2 217e17e将电压源模型串联将电压源模型串联变换为电压源模型变换为电压源模型将将电压源模型等效变换为电流源与模型电压源模型等效变换为电流源与模型将电流源模型并联将电流源模型并联变换为电流源模型变换为电流源模型解解:例:如图所示,已知例:如图所示,已知us=12V,R=2,VCCS的电流的电流ic受受电阻电阻R上的电压上的电压uR控制,且控制,
15、且ic=guR,g=2S。求。求uR+12V-2+uR-22uRi+12V-2+uR-2+4uR-解:解:复复 习习实际电源的两种模型间的等效变换实际电源的两种模型间的等效变换2.2 2.2 节节点电压分析法点电压分析法 以节点电压为电路变量列方程并求解的方法以节点电压为电路变量列方程并求解的方法一、一、节点电节点电压压节点电压:节点电压:对对n个结点的电个结点的电路路 ,任选一节点为参考节任选一节点为参考节点点,则其余则其余n-1个节点对参个节点对参考节点的电压。考节点的电压。图示电路图示电路,选选0节点为参节点为参考点考点,则则1,2,3节点对参考节点对参考点的电压点的电压 u10,u20
16、,u30为节为节点电压,记做:点电压,记做:V1,V2,V3,即:即:各支路各支路电压可用节点电压表示,如:电压可用节点电压表示,如:图图2 27 70图图2 27 70各支路各支路电流也可用节点电电流也可用节点电压表示,如:压表示,如:为简便用电导为简便用电导表示:表示:故只要求出故只要求出节点电压,就可求出各支路电压或电流节点电压,就可求出各支路电压或电流对结点对结点1,2,3列列KCL方程:方程:将各支路电流代入,得:将各支路电流代入,得:写成标准形式:写成标准形式:二、如何建立节点电压方程二、如何建立节点电压方程图图2 28 80节点节点1:节点节点2:节点节点3:图图2 28 8Gi
17、i 第第i 节点的自节点的自(电电)导导,等于连在第,等于连在第i 结点的各支路结点的各支路电导之和。电导之和。G11=G1+G2+G4,G22=G2+G 3+G5,G33=G1+G3+G6Gij i,j 两两节点的互节点的互(电电)导导,等于连在第等于连在第i,j 两结点两结点的各支路电导之和的负值。的各支路电导之和的负值。iSii 流入第流入第i 节点的各支路电源电流的代数和。节点的各支路电源电流的代数和。G12=G21=-G2,G23=G32=-G3,G13=G31=-G1。iS11=G1uS1+iS4 iS22=0,iS33=-G1uS10 因此,节点电压方程的系数很有规律,可以用观察
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- 第2章线性电阻电路分析 1 线性 电阻 电路 分析
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