电工技术的课件第二章-2(PPT 40).ppt

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1、电工技术的课件第二章电工技术的课件第二章-21第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法2.1 基本分析方法基本分析方法 2.1.1 电阻串电阻串.并联并联/电源的等效变换电源的等效变换 2.1.2 支路电流法支路电流法 2.1.3 结点电压法结点电压法2.2 基本定理基本定理 2.2.1 叠加定理叠加定理 2.2.2 等效电源定理等效电源定理2支路电流法小结支路电流法小结解题步骤解题步骤结论与引申结论与引申12对每一支路假设对每一支路假设一未知电流一未知电流对每个结点有对每个结点有4解联立方程组解联立方程组对每个回路有对每个回路有3列电流方程：列电流方程：列电压方程：列电压方程：(N-1)I

2、1I2I31.电流正方向可任意假设。电流正方向可任意假设。1.未知数未知数=B，#1#2#3根据未知数的正负决定电流的实际方向。根据未知数的正负决定电流的实际方向。2.原则上，有原则上，有B个支路就设个支路就设B个未知数个未知数。（恒流源支路除外）（恒流源支路除外）若电路有若电路有N个结点，个结点，则可以列出则可以列出 结点方程。结点方程。2.独立回路的选择：独立回路的选择：已有已有(N-1)个结点方程，个结点方程，需补足需补足 B-（N-1）个方程。个方程。一般按网孔选择一般按网孔选择 中国最大的资料库下载中国最大的资料库下载3解：解得：.P 例：求IG4支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点

3、优点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律、方法之一。只要根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。支路数支路数 B=4须列须列4个方程式个方程式ab52.1.3 结点电压法结点电压法结点电位的概念结点电位的概念：在电路中任选一结点，设其电在电路中任选一结点，设其电位为零（用位为零（用 标记），此点称为标记），此点称为参考点。其它各结点对参考点的电参考点。其它各结点对参考点的电压，便是

4、该结点的电位。记为：压，便是该结点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。注意：电位为单下标）。6 结点电位法适用于支路数多，结点少的电路。如：结点电位法适用于支路数多，结点少的电路。如：共共a、b两个结点，两个结点，b设为设为参考点后，仅剩一个未参考点后，仅剩一个未知数（知数（a点电位点电位Va）。）。abVa结点电位法中的未知数结点电位法中的未知数：结点电位结点电位“VX”。结点电位法解题思路结点电位法解题思路 假设一个参考点，令其电位为零，假设一个参考点，令其电位为零，求求其它各结点电位，其它各结点电位，求各支路的电流或电压。求各支路的电流或电压。7结点电压法结点电压法应用举例应用

5、举例I1E1E3R1R4R3R2I4I3I2AB 电路中只含两个电路中只含两个结点时，仅剩一个未结点时，仅剩一个未知数知数,此时可推出结此时可推出结点电流公式如下。点电流公式如下。VB=0 V 设设:则由结点电流定律，则由结点电流定律，有：有：I1+I4=I2+I38由上各式可推出：由上各式可推出：I1I4求求式中式中分母分母为各支路电阻倒数和为各支路电阻倒数和，分子分子为各有源支路中电动势除以电阻后求其代为各有源支路中电动势除以电阻后求其代数和数和。电动势方向指向未知结点，则该项。电动势方向指向未知结点，则该项为正，反之为负。为正，反之为负。9I1ABR1R2+-+E1E2R3R4R5+-E

6、5I2I3I4I5C则：则：各支路电流分别为各支路电流分别为：设：设：结点电流方程：结点电流方程：A点：点：B点：点：例例210 将各支路电流代入将各支路电流代入A、B 两结点电流方程，两结点电流方程，然后整理得：然后整理得：其中未知数仅有：其中未知数仅有：VA、VB 两个。两个。11设：设：结点电压法结点电压法应用举例应用举例电路中含恒流源的情况电路中含恒流源的情况则：则：BR1I2I1E1IsR2ARS?12 对于含恒流源支路的电路，列节点电对于含恒流源支路的电路，列节点电压方程压方程 时应按以下规则：时应按以下规则：分母为分母为：各支路电阻的倒数和，：各支路电阻的倒数和，但不但不 考虑恒

7、流源支路的电阻。考虑恒流源支路的电阻。分子为分子为：各支路电动势除以支路电阻，：各支路电动势除以支路电阻，并与恒流源一起并与恒流源一起求代数和。其符号为：求代数和。其符号为：恒流源电流朝向未知节点时取正号，反恒流源电流朝向未知节点时取正号，反之取负号。电压源支路的写法同前。之取负号。电压源支路的写法同前。13 2.2 基本定理基本定理2.2.2 等效电源定理等效电源定理 (一一)戴维南定理戴维南定理 (二二)诺顿定理诺顿定理2.2.1 迭加定理迭加定理142.2.1 迭加定理迭加定理在在多个电源多个电源同时作用的同时作用的线性电路线性电路(由线性由线性元件组成的电路元件组成的电路)中，任何支路

8、的中，任何支路的电流电流或任意两点或任意两点间的间的电压电压，都是各个电源单独作用时所得结果的，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和代数和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原电路原电路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2单独作用单独作用概念概念:+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1单独作用单独作用15I2I1AI2I1I2I1AA+BR1E1R2E2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3R3R1R2BE2I3R3+_16例例+-10 I4A20V10 10 用迭加原理求：用迭加原理求：I=?I=2AI=-1AI=I+I=1A+10 I4A10 10+-10 I 20V1

9、0 10 解：解：17应用迭加定理要注意的问题应用迭加定理要注意的问题1.迭加定理只适用于线性电路。迭加定理只适用于线性电路。2.迭加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。迭加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。令各电源分别作用，暂不作用的恒压源应予以短路，令各电源分别作用，暂不作用的恒压源应予以短路，即令即令E=0；暂不作用的恒流源应予以开路，即令暂不作用的恒流源应予以开路，即令 Is=0。3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的代数和。流的代

10、数和。=+EIsIsE184.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率。如：求功率。如：5.运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。设：设：则：则：I3R3=+19齐性定理齐性定理(线性电路的比例性）线性电路的比例性）在线性电路中，当某一电源的电压或电流在线性电路中，当某一电源的电压或电流改变时，各支路的电压或电流也将按同一比改变时，各支路的电压或电流也将按同一比例变化。如：例变化。如：I3R2+-E1R3I2R1I1若若 E1 增加增加 n

11、 倍，各电流也会增加倍，各电流也会增加 n 倍。倍。显而易见：显而易见：E-激励激励；I-响应响应I=KE (K是比例系数）是比例系数）20例例 US=1V、IS=1A 时，时，Uo=0V已知：已知：US=10 V、IS=0A 时，时，Uo=1V求：求：US=0 V、IS=10A 时，时，Uo=?US线性无线性无源网络源网络UOIS由叠加原理可设：由叠加原理可设：解：解：（1）和（）和（2）联立求解得：）联立求解得：当 US=1V、IS=1A 时，当 US=10 v、IS=0A 时，US=0 V、IS=10A 时时21名词解释名词解释：无源二端网络：无源二端网络：二端网络中没有电源二端网络中没

12、有电源有源二端网络：有源二端网络：二端网络中含有电源二端网络中含有电源2.2.2 等效电源定理等效电源定理 二端网络：二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路若一个电路只通过两个输出端与外电路 相联，则该电路称为相联，则该电路称为“二端网络二端网络”。（Two-terminals=One port）ABAB22等效电源定理的概念等效电源定理的概念有源二端网络用电源模型替代，便为等有源二端网络用电源模型替代，便为等效电源定理。效电源定理。有源二端网络用电压源模型替代有源二端网络用电压源模型替代 戴维南定理戴维南定理有源二端网络用电流源模型替代有源二端网络用电流源模型替代 诺顿定理诺顿定理23

13、(一一)戴维南定理戴维南定理有源有源二端线性二端线性网络网络REdRd+_R注意：注意：“等效等效”是指对端口外等效。是指对端口外等效。概念概念：有源二端网络用电压源模型等效。有源二端网络用电压源模型等效。IIUU24等效电压源的内阻等于有源等效电压源的内阻等于有源二端网络所对应的无源二端二端网络所对应的无源二端网络的输入电阻。（有源网络网络的输入电阻。（有源网络无源化的原则是：电压源无源化的原则是：电压源短路，电流源断路）短路，电流源断路）等效电压源的电动势等效电压源的电动势（Ed）等于有源二端等于有源二端网络的开端电压；网络的开端电压；有源有源二端网络二端网络R有源有源二端网络二端网络AB

14、相应的相应的无源无源二端网络二端网络ABABEdRd+_RAB25戴维南定理应用举例戴维南定理应用举例已知：已知：R1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 E=10V求：当求：当 R5=10 时，时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效电路等效电路有源二端有源二端网络网络26第一步：求开端电压第一步：求开端电压Ux第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻 RdUxR1R3+_R2R4EABCDCRdR1R3R2R4ABD断开断开I5支路支路由断开处看入由断开处看入恒压源短路恒压源短路27+_EdRdR5I5等效电路等效电路R5I5R1R3+_R2R4E

15、28第三步：求未知电流第三步：求未知电流 I5+_EdRdR5I5Ed=UX=2VRd=24 时时29.P56 例2.7.3 电路如图2.7.8所示，试用戴维宁定理求电阻R中的电流I。R2.5k。30(2)将a，b间开路，求等效电源的内阻R0(3)求电阻R的电流I(1)将a，b间开路，求等效电源的电动势E，即开路电压Uo。应用结点电压法求a，b间开路时a和b两点的电位，即31(二二)诺顿定理诺顿定理有源有源二端二端网络网络AB概念概念：有源二端网络用电流源模型等效。有源二端网络用电流源模型等效。=ABIdRd 等效电流源等效电流源 Id 为有源二端网络输出端的为有源二端网络输出端的短路电流短路

16、电流 等效电阻等效电阻 仍为仍为相相应无源二端网络的应无源二端网络的输入电阻输入电阻Rd32诺顿定理应用举例诺顿定理应用举例R5I5R1R3+_R2R4E等效电路等效电路有源二有源二端网络端网络R1R3+_R2R4R5EI5已知：已知：R1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 E=10V 求：当求：当 R5=10 时，时，I5=?33第第一一步：求输入电阻步：求输入电阻Rd。CRdR1R3R2R4ABDR5I5R1R3+_R2R4ER1=20 ,R2=30 R3=30 ,R4=20 E=10V已知：已知：34第二步：求短路电流第二步：求短路电流 IdR1/R3R2/R4+-EA、BC

17、D有源二端网络有源二端网络DR1R3+_R2R4EACBR5IdR1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 E=10V已知：已知：35BCIdDR3_R2R4EAR1+I1I236R5I5R1R3+_R2R4EI5ABId24 0.083AR510 Rd等效电路等效电路37第三步：求解未知电流第三步：求解未知电流 I5。I5ABId24 0.083AR510 Rd结果与前同结果与前同38电路分析方法小结电路分析方法小结电路分析方法共讲了以下几种：电路分析方法共讲了以下几种：两种电源等效互换两种电源等效互换支路电流法支路电流法结点电位法结点电位法迭加原理迭加原理等效电源定理等效电源定理戴维南定理戴维南定理诺顿定理诺顿定理 总结总结 每种方法各有每种方法各有 什么特点？适什么特点？适 用于什么情况？用于什么情况？39第二章作业：第二章作业：P66 2.1.1 2.3.4 2.3.5 2.4.2 2.6.3 2.7.2 2.7.740