哈工大电路分析课件39-40(2)学时ppt.ppt

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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能单一参数正弦交流电路的分析计算小结单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路电路参数参数电路图电路图（正方向）（正方向）复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式R设设则则u、i 同相同相LC设设则则设设则则u领先领先 i 90u落后落后i 90基本基本关系关系+iu+-iu-iu-为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正误判断正误判断因为交流物理量除有效值外还有相位。

2、因为交流物理量除有效值外还有相位。？在在R-L-C串联电路中串联电路中RLC+-为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正误判断正误判断在在正弦交流电路中正弦交流电路中？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正误判断正误判断在在 R-L-C 串联电路中，假设串联电路中，假设？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正误判断正误判断在在R-L-C串联电路中，假设串联电路中，假设？为深入学

3、习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二二.复导纳复导纳(admittance)正弦激励下：正弦激励下：Y+-无源无源线性线性+-纯电阻纯电阻纯电感纯电感纯电容纯电容感纳感纳容纳容纳单位：西门子单位：西门子(s)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能电导电导电纳电纳j LR+-复导纳复导纳|Y|GBj j 导纳三角形导纳三角形导纳的模导纳的模导纳角导纳角(susceptance)为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,

4、充分发挥中小学图书室育人功能 对线性时不变的单口网络，若电路中的各元件是并联的，对线性时不变的单口网络，若电路中的各元件是并联的，则有：则有：三三.复阻抗和复导纳的等效互换复阻抗和复导纳的等效互换一般情况一般情况 G 1/R B 1/XZRjXGjBY为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例9-20 如图所给一单口网络及相量模型，求在如图所给一单口网络及相量模型，求在=4rad/s时的等时的等效模型。效模型。解：解：当当=4rad/s时，时，等等效效相相量量模模型型等等效效时时域域电电路路为深入学习习近平新时代中国特色社

5、会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能另一种等效模型：另一种等效模型：等等效效相相量量模模型型等等效效时时域域电电路路当在不同的频率下求电路等效模型时，得到当在不同的频率下求电路等效模型时，得到的结果是一样的吗？的结果是一样的吗？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例9-22 用戴维南定理求所给电路相量模型中的电流用戴维南定理求所给电路相量模型中的电流解：解：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能等效电路为：

6、等效电路为：因此得：因此得：9-10 相量形式的网孔分析法和节点电压法相量形式的网孔分析法和节点电压法对于复杂正弦交流电路对于复杂正弦交流电路,需运用前面所讲的各种电路的分析各需运用前面所讲的各种电路的分析各种方法种方法,但应注意均为但应注意均为相量形式方程相量形式方程。下面以例题说明分析过程：下面以例题说明分析过程：步骤步骤：画相量运算电路画相量运算电路 R,L,C 复阻抗复阻抗 列相量代数方程列相量代数方程 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例9-16 电路如图所示，求电路如图所示，求i1(t)和和i2(t)。已

7、知。已知解：解：电路相量方程电路相量方程用网孔法列相量方程：用网孔法列相量方程：解方程得：解方程得：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例9-17 已知电路模型，试列出节点电压相量方程。已知电路模型，试列出节点电压相量方程。解：解：节点节点1：节点节点2：整理得：整理得：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 例例9-18 求所给单口网络的输入阻求所给单口网络的输入阻抗与输入导纳。抗与输入导纳。解：解：首先得电路的相量模型首先得电路的相量模型（用

8、导纳表示）：（用导纳表示）：得节点得节点a方程：方程：又因为：又因为：得：得：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例9-19 所给电路是一振荡器电所给电路是一振荡器电路，若满足一定条件，在没有外路，若满足一定条件，在没有外施激励的情况下，电路中仍能存施激励的情况下，电路中仍能存在正弦电压、电流，试求这一条在正弦电压、电流，试求这一条件。件。解：解：与所给电路相等的电路相与所给电路相等的电路相量模型为：量模型为：网孔法列方程网孔法列方程该方程组有非零解的充要条件是：系数行列式等于零。即：该方程组有非零解的充要条件是：系数

9、行列式等于零。即：bce为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能其中：其中：电路振荡产生的正电路振荡产生的正弦信号的角频率弦信号的角频率产生振荡的条件：产生振荡的条件：晶体管应具备的晶体管应具备的电流放大倍数。电流放大倍数。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变）、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变）2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图、根据相量模型列出相量方程式或画相量图 一般正弦交流电路的解题步骤一般

10、正弦交流电路的解题步骤3、用复数运算法或相量图求解、用复数运算法或相量图求解4、将结果变换成要求的形式、将结果变换成要求的形式为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能9-13 相量图法相量图法求解正弦电路，可用我们前面所讲的方法。但有时要定性分析求解正弦电路，可用我们前面所讲的方法。但有时要定性分析正弦电路，或求电路的有效值、信号之间的相位关系时，用相正弦电路，或求电路的有效值、信号之间的相位关系时，用相量图法简单、直观。量图法简单、直观。例例1下图中已知：下图中已知：I1=10A、UAB=100V，求：求：A、UO 的读数

11、的读数AAB C25 UOC1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能则：则：A读数为读数为 10安安即：即：设：设：为参考相量，为参考相量，UO读数为读数为141伏伏解法解法1:利用复数进行相量运算利用复数进行相量运算（I1=10A、UAB=100V）AAB C25 UOC1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解法解法2:利用相量图求解利用相量图求解设：设：45由已知由已知条件得：条件得：、领先、领先 90 45落后于落后于I=10 A、UO=141

12、V由图得：由图得：UC1=I XC1=100V已知：已知：I1=10A、UAB=100V落后于落后于AAB C25 UOC1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能当当R2=0，q q=180=180；当；当R2 ，q q=0=0。abR2R1R1+_+-+-+-用相量图进行分析用相量图进行分析解：解：移相桥电路。当移相桥电路。当R2由由0时，时，例例2？假设假设R2减小，则相量图将有所改变减小，则相量图将有所改变为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能给

13、定给定R2求移相角求移相角由此可求出给定电由此可求出给定电阻变化范围下的移阻变化范围下的移相范围相范围abR2R1R1+_+-+-+-为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能V416R2abcdZ6.5R+-例例3已知：已知：U=100V，R=20，当调当调节触点节触点C，使，使R ac=4 时，电压时，电压表的读数为最小，其值为表的读数为最小，其值为30V，求复阻抗求复阻抗Z的值。的值。解：解：画出相量图求解画出相量图求解abcd20V80V30Vtg=3/2tg=3/8为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九

14、大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能V416R2abcdZ6.5R+-设设Z=R-jXccabd20V80V30VI2RI2Xc为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解得：解得：Xc=15，R=3.5 abcd20V80V30VI2RI2Xc故：解得的故：解得的Z值值是是一对共轭复数一对共轭复数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能V416R2abcdZ6.5R+-用代数法求解：用代数法求解：设设Z=R+jXabcd80V30V2

15、0VI2R2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能V416R2abcdZ6.5R+-解得：解得：即：即：abcd80V30VI2R220V为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第九章第九章结结 束束为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第十章第十章 正弦稳态功率和能量正弦稳态功率和能量 三相电路三相电路10-1 基本概念基本概念一一.瞬时功率瞬时功率(instantaneous p

16、ower)定定义义p(t)的参考方向的参考方向若若u(t)、i(t)的参考方向一致，的参考方向一致，p(t)是流入元件或网络的能量的变是流入元件或网络的能量的变化率，即该元件或网络吸收的功率。化率，即该元件或网络吸收的功率。若若p(t)0若若p(t)0为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能无无源源+ui_例：例：i tOupUIcos-UIcos(2 t )为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能在时间间隔在时间间隔t0与与t1内，给予两端元件或内，给予

17、两端元件或单口网络的能量为：单口网络的能量为：p(t)的参考方向的参考方向或：或：二二.平均功率平均功率(average power)P或或有功功率有功功率(pactive power)：P 的单位：的单位：W（瓦）（瓦）10-2 电阻的平均功率电阻的平均功率 uiR+-能量永远为正能量永远为正为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.（耗能元件）（耗能元件）结论：结论：2.随时间变化随时间变化平均功率：平均功率：因为：因为：U=IR为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥

18、中小学图书室育人功能10-3 电容、电感的平均贮能电容、电感的平均贮能uL+-一、电感一、电感储存储存能量能量p 0p 0ui释放释放能量能量1、电感的瞬时功率、电感的瞬时功率为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 2、平均功率平均功率 P （有功功率）（有功功率）正弦激励时，电感吸收的平均功率为零。即：纯电感不正弦激励时，电感吸收的平均功率为零。即：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐）。消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐）。结论：结论：电感的瞬时能量：电感的瞬时能量：为深入学习习近平新时代中国特色

19、社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.3.无功功率无功功率(reactive power)(reactive power)QLQ 的单位：乏、千乏的单位：乏、千乏(var(var、kvar)kvar)QL 的定义：的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用电感瞬时功率所能达到的最大值。用 以衡量电感电路中能量交换的规模。以衡量电感电路中能量交换的规模。则则:(volt ampere reactive)结论：结论：电感的无功功率等于其平均贮能的电感的无功功率等于其平均贮能的2 倍。储能越多，倍。储能越多，能量每秒往返的次数越多，则能量往返的规模越大。能

20、量每秒往返的次数越多，则能量往返的规模越大。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、二、电容电容1.瞬时功率瞬时功率 pui+-设：设：充充电电p放电放电放电放电P 0储存储存能量能量uiuiuiuit为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 2.平均功率平均功率 P正弦激励时，电容吸收的平均功率为零。即：纯电容不正弦激励时，电容吸收的平均功率为零。即：纯电容不消耗能量，消耗能量，只和电源进行能量交换（能量的吞吐）。只和电源进行能量交换（能量的吞吐）。

21、结论：结论：电容的瞬时能量：电容的瞬时能量：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）。即：瞬时功率的振幅。瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）。即：瞬时功率的振幅。3.无功功率无功功率 QC（电容性无功功率取负值（电容性无功功率取负值,用以表用以表明与电感涉及的储能不同。）明与电感涉及的储能不同。）定义：定义：结论：结论：电容的无功功率为负，等于其平均贮能的电容的无功功率为负，等于其平均贮能的2 倍。储能倍。储能越多，能量每秒往返的次数越多，则能量往返的规模越多，能量每秒往返的次数越多，则能量往返

22、的规模越大。越大。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例10-4 求所给正弦稳态求所给正弦稳态电路中各电阻的平均功电路中各电阻的平均功率的总和，各电容、电率的总和，各电容、电感的平均储能的总和。感的平均储能的总和。解：解：列电路的网孔电流方程：列电路的网孔电流方程：解得：解得：各电阻的平均功率总和为：各电阻的平均功率总和为：各电感的平均储能总和为：各电感的平均储能总和为：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能各电容的平均储能总和为：各电容的平均储能总和为：所以：所以：