电路基本定律及分析方法.ppt

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1、第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法第第2 2章章 电路基本定律及分析方法电路基本定律及分析方法本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容2.3 叠加定理叠加定理2.1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2.2 支路电流法支路电流法2.4 戴维宁定理戴维宁定理http:/ 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法2.1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基本概念基本概念 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba结点结点:电路中电路中 3 个或个或 3 个以上电路元件的连接点。个以上电路元件的连接点。2个结点，个结点，3条支路条支路3个回路，个回路，2个网孔个

2、网孔支路支路:两结点之间的每一条分支电路。两结点之间的每一条分支电路。回路：回路：由电路元件组成的由电路元件组成的闭合路径闭合路径。网孔：网孔：未被其他支路分割的未被其他支路分割的单孔回路单孔回路。第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法KCL:在任一时刻，流入任一结在任一时刻，流入任一结 点的电流之和等于流出该点的电流之和等于流出该 结点的电流之和。结点的电流之和。结点结点 a:I1 I2 I3I1 I2 I3 0规定：规定：流入流入结点的电流前取结点的电流前取正号正号,流出流出结点的电流前取结点的电流前取负号负号KCL的另一种表示方法：的另一种表示方法：2.1.1 基尔霍

3、夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）或者或者在任一时刻，任一结点上电流的在任一时刻，任一结点上电流的代数和代数和为零。为零。http:/ 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法例例1 1 如图所示的电路中，如图所示的电路中，i1=5A，i3=2A，试，试求求 i2。解：解：根据根据KCL 可列出可列出 i1+i2-i3=0 5+i2-2=0则则 i2=-3A即电流即电流 i2 的大小为的大小为 3A，而实际方向与参考方向，而实际方向与参考方向相反相反。第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法 KCL推广：应用于电路中任何一个假定的闭合推广：应用于电路中任何一个假定的闭

4、合 面面 广义结点广义结点。IA+IB+IC=0I=?U2U3U1+_RR1R+_+_R广义结点广义结点第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法绕行方向：绕行方向：顺时针方向或逆时针方向顺时针方向或逆时针方向 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba U1 U2 US2 U2 U1US10KVL:在电路的任何一个在电路的任何一个回路回路中，按中，按固定的方向绕固定的方向绕 行行，则任一时刻所有元件，则任一时刻所有元件电压的代数和为零电压的代数和为零。规定规定:与绕行方向一致的电压取正号，相反取负号与绕行方向一致的电压取正号，相反取负号以左边网孔为例：以左

5、边网孔为例：2.1.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法 KVL推广：应用于任何一个推广：应用于任何一个假想闭合假想闭合的电路的电路 作用作用：求开路电压求开路电压US IR U=0U=US IR或或或或根据根据 KVL可列出可列出USI IUR+_+_http:/ 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法例例2 试求出如图试求出如图(a)所示电路中的电流所示电路中的电流I和图和图(b)所所示电路中的电压示电路中的电压U。(a)(b)解：解：(a)对图对图中闭合面列中闭合面列KCL方程，可得方程，可得 I+5+（6）=3

6、 故故 I=4A(1)(2)(b)对回路对回路(1)和回路和回路(2)列出列出KVL方程，有方程，有 U+3I3=0 (2+3)I+423=0故故I0.2A U2.4V第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法2.2 支路电流法支路电流法 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤R1 E1 R3 R2 E2 (1)(1)确定支路数，选择各确定支路数，选择各 支路电流的参考方向。支路电流的参考方向。I1 I2 I3 结论结论：n个结点只能列出个结点只能列出n1个独立的结点方程。个独立的结点方程。(2(2)确定结点数，列出确定结点数，列出 独立的结点电流方独立的结点电流方

7、程。程。ab结点结点 a:I1I2I3 0结点结点 b:I1I2I3 0只有只有1 1个方程是独立的个方程是独立的第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法(3)(3)确定余下所需的方程式数，确定余下所需的方程式数，列出独列出独立的回路电压方程式。立的回路电压方程式。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 ab左网孔左网孔:R1I1 R3I3 E1 右网孔右网孔:R2I2 R3I3 E2(4(4)解联立方程式，求出各支路电流的数值。解联立方程式，求出各支路电流的数值。R1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2求出：求出：I1、I2 和和 I3。

8、第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法例例1 1 试求出如图所示电路中的各支路电流。试求出如图所示电路中的各支路电流。解：将各支路和结点标于图中。当不需求解：将各支路和结点标于图中。当不需求a、c和和b、d间的间的 电流时，电流时，a与与c、b与与d可分别看成一个结点。可分别看成一个结点。(1)应用应用KCL列结点电流方程列结点电流方程 对结点对结点 a：I1+I2 I3+7=0 (2)应用应用KVL列回路电压方程列回路电压方程 对回路对回路1：12I1 6I2=42 对回路对回路2：6I2+3I3=0 (3)联立解得：联立解得：I1=2A，I2=3A，I3=6A (2)(

9、1)第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法2.3 叠加定理叠加定理 在含有在含有多个独立电源多个独立电源的的线性电路线性电路中，任一支路中，任一支路的电流或电压等于电路中的电流或电压等于电路中各个电源分别单独作用各个电源分别单独作用时时在该支路产生的电流或电压的在该支路产生的电流或电压的代数和代数和。I2R1+R2ISUS当当当当电压源电压源电压源电压源不作用时应视其不作用时应视其不作用时应视其不作用时应视其短路短路短路短路，而而而而电流源电流源电流源电流源不作用时则应视其不作用时则应视其不作用时则应视其不作用时则应视其开路开路开路开路。I1=R1+R2USR1R2ISUS

10、+叠加定理叠加定理：第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法 （1）电源单独作用时，应将其他电源）电源单独作用时，应将其他电源置零置零。即应将其他即应将其他US=0（电压源代之以短路电压源代之以短路），将其，将其他他IS=0（电流源代之以开路电流源代之以开路）。）。应用叠加定理应用叠加定理时要注意：时要注意：（2 2）最后叠加时，如电源单独作用时的电流）最后叠加时，如电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向与总电流和电压的参考方向和电压分量的参考方向与总电流和电压的参考方向一致时前面取正号一致时前面取正号，不一致时前面取负号不一致时前面取负号。（3 3）叠加定理只能用来分析和

11、计算电流和）叠加定理只能用来分析和计算电流和电压，电压，不能用来计算功率不能用来计算功率。第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法解：解：电压源电压源 E 单独作用的电路如图单独作用的电路如图例例1 电路如图所示，已知电路如图所示，已知 E=10V、IS=1A，R1=10，R2=R3=5 ，试用叠加原理求流过，试用叠加原理求流过 R2的的电流电流 I2和理想电流源和理想电流源 IS 两端的电压两端的电压 US。第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法电流源电流源IS 单独作用的电路如图单独作用的电路如图所以所以http:/ 电电路路基基本本定定律律及及分分析

12、析方方法法二端网络：二端网络：二端网络：二端网络：具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。b ba aE E+R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4无源二端网络无源二端网络无源二端网络无源二端网络 有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络 2.4 戴维宁定理戴维宁定理 二端网络的概念二端网络的概念无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：二二二二端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。有源二端网络：有源二端网络：有源二端

13、网络：有源二端网络：二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。b ba aU US S+R R1 1R R3 3I IS SR RL LR R2 2第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法 任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电压源任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电压源Ues和一个电阻和一个电阻 R0串联串联的等效电路来代替的等效电路来代替。NSa ab bU UesesR R0 0+_ _a ab b 电压源电压源Ues等于有源二端网络的等于有源二端网络的开路电压开路电压UOC。+U UOCOC 电阻电阻R0

14、是有源二端网络中所有是有源二端网络中所有独立电源置零独立电源置零后后,端口端口a b处的等效电阻处的等效电阻。电源置零电源置零电压源电压源:用短路代替用短路代替电流源电流源:用开路代替用开路代替 戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法+U UOC a ab b40V40V20V20V+4 4 4 4 +a ab b40V40V20V20V+4 4 4 4 +R R0 0=2=2 UOC=30Va ab b4 4 4 4 R R0 0a ab b30V30V2 2 +例例1：第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法例例

15、2 电路如图所示，已知：电路如图所示，已知：R1=R2=R3=1，R4=2，R5=1，US=6V，试用戴维宁定理求电流，试用戴维宁定理求电流I5。解解:利用等效电源定理解题的利用等效电源定理解题的 一般步骤如下：一般步骤如下：（1）将待求支路提出，使将待求支路提出，使剩下的电路成为有源二端网络。剩下的电路成为有源二端网络。（2）求出有源二端网络的开路电压求出有源二端网络的开路电压 UOC。故故 第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法 （3）求出等效电阻求出等效电阻Ro。令电压源电压为零，得到如图所示电路，由图得令电压源电压为零，得到如图所示电路，由图得（4）画出戴维宁等效电

16、路，则）画出戴维宁等效电路，则第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法解：解：移去电阻移去电阻 R4 所在支路，得所在支路，得（1）求开路电压）求开路电压 Uoc例例3 求图求图2-13所示电路中的电流所示电路中的电流I。已知已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，R5=14，Us1=8V，Us2=5V，IS=3A。第第二二章章 电电路路基基本本定定律律及及分分析析方方法法将电压源短路，电流源开路，得到如图所示电路。故将电压源短路，电流源开路，得到如图所示电路。故（2）求等效电阻）求等效电阻 Req（3 3）画出戴维宁等效电路，如）画出戴维宁等效电路，如图所示，则图所示，则http:/