重庆大学电气考研电路辅导一.pptx
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1、2.1电路模型电路模型 把实际的电路经过理想化、抽象化和集中假设后得到把实际的电路经过理想化、抽象化和集中假设后得到的电路,称为理想化电路或电路模型。的电路,称为理想化电路或电路模型。注意:注意:电路分析研究的对象是电路模型而不是实际电路电路分析研究的对象是电路模型而不是实际电路,所得结果知识实际电路的一种近似。所得结果知识实际电路的一种近似。2.重点、难点解读重点、难点解读第1页/共47页 电流、电压都是标量代数量,因此求解电路时,需预先给电流、电压都是标量代数量,因此求解电路时,需预先给电流电流i(t)和电压和电压u(t)任意指定一个参考方向。任意指定一个参考方向。在规定的参考方向下,计算
2、后若在规定的参考方向下,计算后若i(t)0,则电流,则电流i(t)的实际的实际方向与参考方向一致;若方向与参考方向一致;若i(t)0,则电压,则电压u(t)的实际的实际方向与参考方向一致;若方向与参考方向一致;若u(t)0,则电压,则电压u(t)的实际方向与参考的实际方向与参考方向相反。方向相反。注意:参考方向可以任意指定,但是一经规定,在计算过程中注意:参考方向可以任意指定,但是一经规定,在计算过程中便不得随意改变。便不得随意改变。2.2参考方向参考方向第2页/共47页2.2.1一致的参考方向(关联参考方向)一致的参考方向(关联参考方向)电流的参考方向是从电压的电流的参考方向是从电压的“+”
3、流向流向“”,或,或者说顺电流方向电位是降低的,如图者说顺电流方向电位是降低的,如图1.1所示。所示。图图1.1一致的参考方向一致的参考方向第3页/共47页2.2.2非一致的参考方向非一致的参考方向(关联参考方向关联参考方向)电流的参考方向是从电压的电流的参考方向是从电压的“”流向流向“+”,或,或者说顺电流方向电位是升高的,如图者说顺电流方向电位是升高的,如图1.2所示。所示。说明:在电路分析中,为了叙述的简便,往往并不把元件中电流和电压说明:在电路分析中,为了叙述的简便,往往并不把元件中电流和电压的参考方向同时设定出来,而是只设定出两者之一,当无特别说明时,的参考方向同时设定出来,而是只设
4、定出两者之一,当无特别说明时,就认定电压和电流是一致的参考方向。就认定电压和电流是一致的参考方向。图图1.2 非一致的参考方向非一致的参考方向第4页/共47页2.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 电路中所有元件的电流和电压应遵循的由元件相互联接电路中所有元件的电流和电压应遵循的由元件相互联接所规定的约束关系,所规定的约束关系,与元件的性质无关,只与电路的连接方与元件的性质无关,只与电路的连接方式有关。式有关。2.3.1基尔霍夫电流定律(缩写为基尔霍夫电流定律(缩写为KCL)形式形式1.1.对于对于集中参数电路集中参数电路中的任何一个节点而言,在中的任何一个节点而言,在任一瞬时,流入此节点的电流之和
5、等于流出此节点的电流之任一瞬时,流入此节点的电流之和等于流出此节点的电流之和。和。即:即:说明:说明:流入、流出均对参考方向而言。流入、流出均对参考方向而言。第5页/共47页 形式形式2.对于集中参数电路中的任何一个节点而言,在任对于集中参数电路中的任何一个节点而言,在任一瞬时,流出(或流入)此节点的电流的代数和恒等于零。一瞬时,流出(或流入)此节点的电流的代数和恒等于零。即:即:说明:说明:若流出节点的电流前取若流出节点的电流前取“+”+”,则流入节点的电流前,则流入节点的电流前取取“”;反之亦可。;反之亦可。注意:注意:KCL只与电路联接形式和支路电流的参考方向有关,与元件只与电路联接形式
6、和支路电流的参考方向有关,与元件性质无关。性质无关。KCL适用于广义节点。适用于广义节点。广义节点:广义节点:假想的闭合面包围着的节点假想的闭合面包围着的节点和支路的集合。和支路的集合。第6页/共47页2.3.2基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(缩写为缩写为KVL)形式形式1.对于对于集中参数电路集中参数电路中的任何一个回路而言,在中的任何一个回路而言,在任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路的电压代数和为零。任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路的电压代数和为零。即:即:说明:说明:通常列写方程式时,若沿回路绕行方向电压降,该电通常列写方程式时,若沿回路绕行方向电压降,该电压前取压前取“+”;反之取;反
7、之取“”。第7页/共47页 形式形式2.对于集中参数电路中的任何一个回路而言,对于集中参数电路中的任何一个回路而言,在任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路电压的电压降等在任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路电压的电压降等于电压升。于电压升。注意:注意:KVL只与电路联接形式及回路中各元件电压参考方向有关,只与电路联接形式及回路中各元件电压参考方向有关,与元件性质无关。与元件性质无关。KVL不仅适用于一般回路,不仅适用于一般回路,也适用于假想回路。也适用于假想回路。第8页/共47页2.4元件的伏安关系元件的伏安关系2.4.1电阻元件电阻元件u、i取一致的参考方向取一致的参考方向 u(t)=Ri(t)i(
8、t)=Gu(t)第9页/共47页电压源电压源电流源电流源u(t)us(t),与端电流与端电流i(t)无关无关 i(t)由外部电路决定由外部电路决定i(t)is(t),与端电压与端电压u(t)无关无关 u(t)由外部电路决定由外部电路决定2.4.2独立源独立源us(t)=0,电压源相当于一个,电压源相当于一个短路短路元件。元件。is(t)=0,电流源相当于一个,电流源相当于一个开路开路元件。元件。第10页/共47页2.4.2 受控源,即非独立源受控源,即非独立源 受控源的电压受控源的电压(或电流或电流)依赖于依赖于电路中电路中另一支路另一支路的的电压或电流。电压或电流。只要电路中有一个支路的电压
9、只要电路中有一个支路的电压(或电流或电流)受另一个受另一个支路的电压或电流控制,这支路的电压或电流控制,这两个支路两个支路就构成一个受控就构成一个受控源。因此,可以把受控源看成一种源。因此,可以把受控源看成一种二端口元件二端口元件(two-port element)。电压控电压源电压控电压源(VCVS)电压控电流源电压控电流源(VCCS)电流控电流源电流控电流源(CCCS)电流控电压源电流控电压源(CCVS)根据控制变量和受控变量的不同组合,受控源可分为:根据控制变量和受控变量的不同组合,受控源可分为:第11页/共47页第12页/共47页注意注意受控源并不是真正的电源受控源并不是真正的电源,受
10、控电压源的电压和,受控电压源的电压和受控电流源的电流均受另一支路的电压或电流受控电流源的电流均受另一支路的电压或电流(即控制变量)的控制(即控制变量)的控制;受控源不能起激励的作用受控源不能起激励的作用,没有独立源受控源无,没有独立源受控源无法工作。法工作。对含有受控源的线性电路,仍遵循对含有受控源的线性电路,仍遵循KCL,KVL定律。定律。控制变量为零时,受控变量一定为零控制变量为零时,受控变量一定为零,此时,此时,p若是若是受控电压源受控电压源则相当于一个则相当于一个短路短路元件;元件;p若是若是受控电流源受控电流源则相当于一个则相当于一个开路开路元件。元件。第13页/共47页2.4.4
11、运算放大器运算放大器有限增益运算放大器模型有限增益运算放大器模型有限增益运算放大器的等效模型有限增益运算放大器的等效模型特点:特点:i =0,i+=0,虚断,虚断运算放大器模型的开环电压增益运算放大器模型的开环电压增益A为有限值。为有限值。第14页/共47页 i =0,i+=0,虚断。,虚断。虚短。虚短。理想运算放大器模型理想运算放大器模型注:含理想运算放大器的电路多采用节点法进行分析。注:含理想运算放大器的电路多采用节点法进行分析。特点:特点:第15页/共47页第二章第二章 电阻电路的分析电阻电路的分析1.1.知识要点知识要点第16页/共47页2.1.1叠加定理叠加定理 在由在由线性电阻、线
12、性受控源及独立源线性电阻、线性受控源及独立源组成的电路中,任组成的电路中,任一元件的一元件的电流或电压电流或电压可以看成是每一个激励(独立源)单独可以看成是每一个激励(独立源)单独作用于电路时,在该元件上产生的电流或电压的代数和。作用于电路时,在该元件上产生的电流或电压的代数和。2.重点、难点解读重点、难点解读2.1 网络定理网络定理第17页/共47页叠加定理只适用于叠加定理只适用于线性电路线性电路;线性电路中的一个激励(或一组独立源)单独作用时线性电路中的一个激励(或一组独立源)单独作用时,其余,其余的激励应全部等于零。的激励应全部等于零。令令 us=0,即电压源代之以短路即电压源代之以短路
13、 令令 is=0,即电流源代之以开路即电流源代之以开路 所有元件的参数和联接方式均不能更动。所有元件的参数和联接方式均不能更动。在含受控源的电路中,在含受控源的电路中,受控源的处理与电阻元件相同受控源的处理与电阻元件相同,均须,均须保留,但其控制变量将随激励不同而改变。保留,但其控制变量将随激励不同而改变。叠加定理适用于电流和电压,而叠加定理适用于电流和电压,而不适用于功率不适用于功率。叠加的结果为叠加的结果为代数和代数和,因此应,因此应注意电压与电流的参考方向注意电压与电流的参考方向。不同激励作用时对应不同的电路图,应分别画出,并且在图不同激励作用时对应不同的电路图,应分别画出,并且在图中标
14、出式子中用到的符号。中标出式子中用到的符号。注意:注意:第18页/共47页2.1.2替代定理替代定理 电路中的任何一个二端元件或二端网络,电路中的任何一个二端元件或二端网络,若已知其端电压,若已知其端电压,可用一个电压源来代替,此电压源的电可用一个电压源来代替,此电压源的电压的函数表达式和参考方向均与已知的端电压相同。压的函数表达式和参考方向均与已知的端电压相同。若已知其端电流,若已知其端电流,可用一个电流源来代替,此电流源的电可用一个电流源来代替,此电流源的电流的函数表达式和参考方向均与已知的端电流相同。流的函数表达式和参考方向均与已知的端电流相同。替代定理的作用替代定理的作用:简化电路简化
15、电路用于推导其它电路定理用于推导其它电路定理注意:注意:替代定理替代定理不仅适用于线性电路,也适用于非线性电路不仅适用于线性电路,也适用于非线性电路;被替代的支路或二端网络,被替代的支路或二端网络,可以是有源的,也可以为无源的可以是有源的,也可以为无源的;受控源的控制支路和受控支路不能一个在被替代的局部二端网络中,受控源的控制支路和受控支路不能一个在被替代的局部二端网络中,而另一个在外电路中。换句话说,而另一个在外电路中。换句话说,受控源的控制量不能因替代而从电受控源的控制量不能因替代而从电路中消失。路中消失。第19页/共47页2.1.3戴维宁定理戴维宁定理 一个由线性电阻元件、线性受控源和独
16、立源构成的一个由线性电阻元件、线性受控源和独立源构成的线性电线性电阻性有源二端网络阻性有源二端网络N,对于外部电路而言,可以用,对于外部电路而言,可以用一个电压源和一个电压源和一个电阻元件串联一个电阻元件串联组成的等效电路来代替。组成的等效电路来代替。第20页/共47页即:即:开路电压开路电压uoc等效电阻等效电阻Req电压源电压源uoc(t):原线性电阻性有源:原线性电阻性有源二端网络的开路电压,二端网络的开路电压,极性由开路极性由开路电压的方向决定电压的方向决定。电阻元件电阻元件Req:将原线性电阻性有:将原线性电阻性有源二端网络源二端网络N中所有中所有独立源的激励独立源的激励化为零时化为
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