电路与电子技术第2章.ppt

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1、2.1 电阻的串联、并联电阻的串联、并联2.2 电压源、电流源及等效电路电压源、电流源及等效电路2.3 支路电流法支路电流法2.4 叠加定理叠加定理2.5 戴维南定理戴维南定理直流直流直流直流电阻性电路的分析电阻性电路的分析电阻性电路的分析电阻性电路的分析2.6 最大功率传输定理最大功率传输定理第第 2 章章一、串联电路一、串联电路R1R2Rnn个电阻串联：个电阻串联：+Un+U1+U2+R+U 串联电路的分压串联电路的分压：2.1 电阻的串联、并联电阻的串联、并联二端网络二端网络:端口电流端口电流 端口电压端口电压 串联电路的分压作用在实际电路有广泛的应用。串联电路的分压作用在实际电路有广泛

2、的应用。例例2-1 收音机的音量调节电路就是采用串联电阻的分压作用实收音机的音量调节电路就是采用串联电阻的分压作用实现的，原电路如图现的，原电路如图2-3所示，所示，电阻，电阻、电位器的阻值、电位器的阻值可在可在范围内连续调节。范围内连续调节。计算输出电压可以的调节范围。计算输出电压可以的调节范围。解：当电位器的滑动触头移至最上端时，解：当电位器的滑动触头移至最上端时，输出电压最高，为输出电压最高，为:电位器的滑动触头滑到最下端时，输出电压最低为电位器的滑动触头滑到最下端时，输出电压最低为:即输出电压即输出电压能够在能够在0.092V的范围内连续可调。的范围内连续可调。二、并联电路二、并联电路

3、n个电阻并联：个电阻并联：R+U 两并联电阻的分流：两并联电阻的分流：+U R1R2RnI1I2I 在实际工程中，并联电路可以分流或调节电流的目的，在实际工程中，并联电路可以分流或调节电流的目的，如电流表扩大量程等。如电流表扩大量程等。三、电阻的混联（串并联电路）三、电阻的混联（串并联电路）例例 求求 ab两端口的等效电阻两端口的等效电阻2 2 4 4 4 4 4 a c cb c da cb d1 4 2 4 4 2.2 电压源、电流电压源、电流源及其等效变换源及其等效变换2.2.1 2.2.1 电压源电压源2.2.2 2.2.2 电流源电流源2.2.3 2.2.3 电源的连接电源的连接2.

4、2.4 2.2.4 两种电源模型等效电路两种电源模型等效电路常用实际电源常用实际电源干电池、蓄电池、直流发电机、直流干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源等。稳压电源等。交流发电机、电力系统提供的正弦交交流发电机、电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源等。流电源、交流稳压电源等。直流电源：直流电源：直流电源：直流电源：交流电源交流电源交流电源交流电源:一个实际电源可以用一个实际电源可以用两种模型两种模型两种模型两种模型来表示。用电压来表示。用电压的形式表示称为的形式表示称为电压源电压源电压源电压源，用电流的形式表示称为，用电流的形式表示称为电电电电流源流源流源流源。电源的输出电压与外界电路

5、无关电源的输出电压与外界电路无关,即电压源输即电压源输出电压的大小和方向与流经它的电流无关出电压的大小和方向与流经它的电流无关,也就是也就是说无论接什么样的外电路说无论接什么样的外电路,输出电压总保持为某一输出电压总保持为某一给定值或某一给定的时间常数。给定值或某一给定的时间常数。一、一、理想电压源理想电压源2.2.1 电压源电压源理想电压源理想电压源(交流交流)1 1、电路符号、电路符号us+-Us+-理想电压源理想电压源(直流直流)Us+-或或u0i特点：特点：电流及电源的功率由外电路确定，输出电电流及电源的功率由外电路确定，输出电 压不随外电路变化。压不随外电路变化。Us2 2、伏安特性

6、、伏安特性Us+-IRU理想电理想电压源伏压源伏安特性安特性二、二、实际电压源实际电压源 理想电压源理想电压源是不存在的是不存在的,电源在对外提供功率电源在对外提供功率时时,不可避免的存在内部功率损耗。即实际电源存不可避免的存在内部功率损耗。即实际电源存在内阻在内阻,带载后带载后,端电压下降。端电压下降。实际电压源实际电压源(交流交流)1 1、电路符号、电路符号实际电压源实际电压源(直流直流)或或us+-ROROUs+-Us+-RO特点：特点：输出电压随外电路变化。输出电压随外电路变化。2 2、伏安特性、伏安特性IRUu0iUs理想理想电压电压源伏源伏安特安特性性U=US R0 IUs+-RO

7、实际电压源实际电压源伏安特性伏安特性U0=US实际电压源与理想电压源的本质区别实际电压源与理想电压源的本质区别在于其内阻在于其内阻RO。注意注意时，实际电压源就成为理想电压源。时，实际电压源就成为理想电压源。当当Us+-RO实际电压源实际电压源Us+-理想电压源理想电压源实际工程中，当实际工程中，当负载电阻远远大负载电阻远远大于电源内阻时，于电源内阻时，实际电源可用理实际电源可用理想电压源表示想电压源表示。IRUUs+-ROUs+-IRU近似 电源的输出电流与外界电路无关电源的输出电流与外界电路无关,即电源输出即电源输出电流的大小和方向与它两端的电压无关电流的大小和方向与它两端的电压无关,也就

8、是说也就是说无论接什么样的外电路无论接什么样的外电路,输出电流总保持为某一给输出电流总保持为某一给定值或某一给定的时间常数。定值或某一给定的时间常数。一、一、理想电流源理想电流源2.2.2 电流源电流源理想电流源理想电流源(交流交流)1 1、电路符号、电路符号理想电流源理想电流源(直流直流)u+-is+-UIsu0i特点：特点：电源的端电压及电源的功率由外电路确定，电源的端电压及电源的功率由外电路确定，输出电流不随外电路变化。输出电流不随外电路变化。2 2、伏安特性、伏安特性IR理想电理想电流源伏流源伏安特性安特性二、二、实际电流源实际电流源 理想电流源理想电流源是不存在的是不存在的,电源在对

9、外提供功率电源在对外提供功率时时,不可避免的存在内部功率损耗。即实际电源存不可避免的存在内部功率损耗。即实际电源存在内阻在内阻,带载后带载后,输出电流下降。输出电流下降。+-UIsIsu0i理想电理想电流源伏流源伏安特性安特性Is实际电流源实际电流源(交流交流)1 1、电路符号、电路符号实际电流源实际电流源(直流直流)特点：特点：输出电流随外电路变化。输出电流随外电路变化。2 2、伏安特性、伏安特性实际电实际电流源伏流源伏安特性安特性ROisu+-ROIsU+-IR+-UIsROIO实际电流源与理想电流源的本质区别实际电流源与理想电流源的本质区别在于其内阻在于其内阻RO。注意注意时，实际电流源

10、就成为理想电流源。时，实际电流源就成为理想电流源。当当实际电流源实际电流源理想电流源理想电流源 实际工程中，当负载电阻远远小于电源实际工程中，当负载电阻远远小于电源内阻时，实际电源可用理想电流源表示内阻时，实际电源可用理想电流源表示。近似ROIsU+-IR+-UIsROIOIR+-UIs+-UIs一、一、理想电压源的串联理想电压源的串联2.2.3 电源的连接电源的连接 多个理想电压源串联，对外可以多个理想电压源串联，对外可以等效为一个电压源，其输出电压为各等效为一个电压源，其输出电压为各个理想电压源输出电压的代数和，即个理想电压源输出电压的代数和，即图图2-13 电压源串联及等效电路电压源串联

11、及等效电路 如图如图2-13所示，其中所示，其中 在应用式（在应用式（2-15）时，各电）时，各电压源电压的参考方向如果与等效压源电压的参考方向如果与等效电压源电压的参考方向电压源电压的参考方向一致一致则取则取正正，反之取，反之取负负。（2-15）二、理想电流源的并联二、理想电流源的并联 多个理想电流源并联，对外可等多个理想电流源并联，对外可等效为一个电流源，其电流为各个理想效为一个电流源，其电流为各个理想电流源电流的代数和，即电流源电流的代数和，即 图图2-14 电压源串联及等效电路电压源串联及等效电路 如图如图2-14所示，其中所示，其中 在应用式（在应用式（2-16）时，如果）时，如果各

12、电流源电流的参考方向与等效各电流源电流的参考方向与等效电流源电流的参考方向电流源电流的参考方向一致一致则取则取正，反之取正，反之取负负。（2-16）一、一、电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换 对外电路对外电路而言而言，如果，如果将同一负载将同一负载R分别接在分别接在两个电源上，两个电源上，R上得到相上得到相同的电流、同的电流、电压，则两电压，则两个电源对个电源对R而言是而言是等效等效的。的。2.2.4 实际电源两种模型的等效变换实际电源两种模型的等效变换IRUUs+-ROUs+-ROIsROIR+-UIsROIO二、有源支路的简化二、有源支路的简化原则：原则：简化前后，端口的电压

13、电流关系不变。简化前后，端口的电压电流关系不变。1.电压源串联电压源串联Ia b+Us1Rs1Us2Rs2+U U=(Us1+Us2)(Rs1+Rs2)I=Us-Rs IUs=Us1+Us2Rs=Rs1+Rs22.电流源并联电流源并联abIs1IIs2Gs1Gs2GsabIsIs=Is1+Is2Gs=Gs1+Gs2a b+U RsUsI+例例 求电路的电流求电路的电流 I 。注意：注意：被求支路不要参与转换。被求支路不要参与转换。+4 12V4 2 1 6A2AI3A4+I2 2 1 6V2V+2.3 支路电流法支路电流法2.3.1 支路电流法简介支路电流法简介2.3.2 支路法的解题步骤支路

14、法的解题步骤 以支路电流为待求量，应用以支路电流为待求量，应用KCL、KVL列写电列写电路方程组，求解各支路电流的方法称为路方程组，求解各支路电流的方法称为支路电流法。支路电流法。支路电流法。支路电流法。支路电流法支路电流法是计算复杂电路最基本的方法。需是计算复杂电路最基本的方法。需要的要的方程个数与电路的支路数相等。方程个数与电路的支路数相等。Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3I1I2I3电路支路数电路支路数b b 结点数结点数n n2.3.1 支路电流法支路电流法Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R32.3.2 支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤I1I2I3一、一、假定各

15、支路电流假定各支路电流 的参考方向；的参考方向；二、二、应用应用KCL对结点列对结点列 方程方程结点结点对于有对于有n个结点的电路，只能列出个结点的电路，只能列出 (n1)个个独立的独立的KCL方程式。方程式。三、三、应用应用KVL列写列写 b (n1)个方程（一般选网孔）；个方程（一般选网孔）；四、四、联立求解得各支路电流。联立求解得各支路电流。例例 如图电路，如图电路，R3Us2+-R2Us1+-R1I3I2I1用支路电流法求各支路电流。用支路电流法求各支路电流。解：解：I1+I2+I3=0-2I1+8I3=-143I2-8I3=2I1=3A解得解得:I2=-2AI3=-1A想一想：如想一

16、想：如何校对计算何校对计算结果？结果？例例 用支路电流法求各支路电流。用支路电流法求各支路电流。解：解：R1Us2+-R2Us1+-IsI2I1假定各支路电假定各支路电流的参考方向；流的参考方向；利用利用KVLKVLKVLKVL列方程时，如果回路中列方程时，如果回路中含有电流源，要考虑电流源两端的含有电流源，要考虑电流源两端的电压。电压。联立求解得各支路电流。联立求解得各支路电流。注意注意注意注意+U-2.4 叠加定理叠加定理2.4.1 叠加定理的内容叠加定理的内容2.4.2 叠加定理应用过叠加定理应用过 中注意问题中注意问题2.4.1 叠加定理的内容叠加定理的内容 在在线性线性线性线性电路中

17、，如果有多个电源共同作用，任电路中，如果有多个电源共同作用，任何一支路的何一支路的电压（电流）电压（电流）电压（电流）电压（电流）等于每个电源单独作用，等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压（电流）的代数和。在该支路上所产生的电压（电流）的代数和。Us1R1R2+-IsIUs1R1R2+-Is+-Us1R1R2IsIs 当电压源不作用时应视当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时其短路，而电流源不作用时则应视其开路。则应视其开路。计算功率时计算功率时不能不能不能不能应应用用叠加的方法。叠加的方法。Us1R1R2+-R3+-Us2例例 如图电路，如图电路，用叠加原理计算电流用叠加原理计

18、算电流I及及R3消耗的功率。消耗的功率。解：解：Us1R1R2+-IR3+-Us2Us1R1R2+-R3+-Us2IsIs例例 如图电路，用叠加原理计算电流如图电路，用叠加原理计算电流I。解：解：4 4 6 2 I10A8V4 4 6 2 8VIs4 4 6 2 10A1.该定理只用于该定理只用于线性线性线性线性电路。电路。2.功率功率功率功率不可叠加。不可叠加。3.不作用电源不作用电源不作用电源不作用电源的处理方法的处理方法:电压源电压源短路短路短路短路（Us=0）电流源电流源开路开路开路开路（Is=0）4.叠加时，应注意电源单独作用时电路各处电压、叠加时，应注意电源单独作用时电路各处电压、

19、电流的电流的参考方向参考方向参考方向参考方向与各电源共同作用时的参考方向与各电源共同作用时的参考方向是否一致是否一致是否一致是否一致。2.4.2 叠加定理应用过程中注意问题叠加定理应用过程中注意问题2.5 戴维宁定理戴维宁定理2.5.1 戴维宁定理的内容戴维宁定理的内容2.5.2 戴维宁定理应用戴维宁定理应用 引言引言N有源有源二端网络二端网络 对外引出两个端钮的网络，对外引出两个端钮的网络，称为称为二端网络二端网络。无源无源二端网络二端网络R?二端网络二端网络二端网络二端网络引言引言二二二二端端端端网网网网络络络络+定理定理定理定理：任一线性含源的二端网络任一线性含源的二端网络 N，对外而言

20、，可以，对外而言，可以等效为一理想电压源与电阻串联的电压源支路。等效为一理想电压源与电阻串联的电压源支路。理想电压源的电压等于原二端网络的开路电压，理想电压源的电压等于原二端网络的开路电压，其串联电阻（内阻）等于原二端网络化成无源其串联电阻（内阻）等于原二端网络化成无源（电压（电压源短路，电流源开路）源短路，电流源开路）后，从端口看进去的等效电阻。后，从端口看进去的等效电阻。即：即：N+UocNI=0+Uoc+URiI+UNoRiI开路开路电压电压电压源短电压源短路，电流路，电流源开路。源开路。2.5.1 戴维宁定理的内容戴维宁定理的内容一、一、U oc的求法的求法1.测量测量:将将ab端端开

21、路开路，测量测量开路处的电压开路处的电压U oc2.计算计算:去掉外电路去掉外电路，ab端端开路开路，计算计算开路电压开路电压U oc二、二、Ro的求法的求法1.2.利用串、并联关系直接计算。利用串、并联关系直接计算。3.用伏安法计算或测量。用伏安法计算或测量。2.5.2 戴维宁定理应用戴维宁定理应用用万用表测量。用万用表测量。去掉电源去掉电源（电压源短路，电流源开路）电压源短路，电流源开路），求求Ri +2V R +8V 2 4 2AIabRi3、将待求支路接、将待求支路接 入入 等效电路等效电路2、求等效电阻、求等效电阻1、求开路电压、求开路电压例例 求求 R 分别为分别为3、8 、18

22、时时R支路的电流。支路的电流。解解 +2V R +8V 2 4 2AIababIR+10V-2 +2V R +8V 2 4 2AIabR=3 R=8 R=18 总结：解题步骤：总结：解题步骤：总结：解题步骤：总结：解题步骤：1.断开待求支路断开待求支路2.计算开路电压计算开路电压U oc3.计算等效电阻计算等效电阻Ri4.接入待求支路求解接入待求支路求解2.6 最大功率传输最大功率传输定理定理一、一、最大功率传输定理的内容最大功率传输定理的内容当负载电阻等于电源内电阻当负载电阻等于电源内电阻或当负载电阻等于有源二端网络的等效电阻或当负载电阻等于有源二端网络的等效电阻时，电源可向负载提供最大功率

23、。时，电源可向负载提供最大功率。时，时，IUOC_+RLRO图2-27 功率图匹配时的负载电流为匹配时的负载电流为 负载获得的最大功率为负载获得的最大功率为称为负载与网络“匹配”。例例 求求 R 为何值为何值时，电阻时，电阻R从电路中吸取的功率最大？从电路中吸取的功率最大？该最大功率是多少？该最大功率是多少？解：解：开路电压开路电压 +6V 1 ab1 0.5 R +6V 1 ab1 0.5 R入端电阻入端电阻abR3V+I当当R 等于电源内阻等于电源内阻时，时，R 获得最大功率。获得最大功率。R 吸收的功率：吸收的功率：小小小小 结结结结第第 2 章章一、电压源一、电压源理想电压源理想电压源

24、Us+-实际电压源实际电压源u0iUs理想电理想电压源伏压源伏安特性安特性实际电压源实际电压源伏安特性伏安特性Us+-RO二、电流源二、电流源+-UIs理想电流源理想电流源ROIsU+-实际电流源实际电流源u0i理想电理想电流源伏流源伏安特性安特性Is实际电实际电流源伏流源伏安特性安特性三、电路分析方法三、电路分析方法Us+-ROIsRO1.电压源、电流源的等效变换电压源、电流源的等效变换等效是对外等效是对外电路而言电路而言2.2.支路电流法支路电流法 以支路电流为待以支路电流为待求量，应用求量，应用KCL、KVL列写电路方列写电路方程。程。解题步骤：解题步骤：假定各支路电流的参考方向；假定各

25、支路电流的参考方向；应用应用KCL对结点列方程；对结点列方程；应用应用KVL列写方程；列写方程；联立求解得各支路电流。联立求解得各支路电流。3.3.叠加原理叠加原理 在在线性线性线性线性电路中，如果有多个电源共同作用，任电路中，如果有多个电源共同作用，任何一支路的何一支路的电压（电流）电压（电流）电压（电流）电压（电流）等于每个电源单独作用，等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压（电流）的在该支路上所产生的电压（电流）的代数和。代数和。代数和。代数和。不作用电源不作用电源不作用电源不作用电源的处理方法的处理方法电压源电压源短路短路短路短路（Us=0）电流源电流源开路开路开路开路（Is=0

26、）注意注意Us1R1R2+-IsIUs1R1R2+-IsIsUs1R1R2+-IsIs4.4.戴维宁原理戴维宁原理N+Uoc+URiI+UI解题步骤：解题步骤：解题步骤：解题步骤：1.断开待求支路断开待求支路2.计算开路电压计算开路电压U oc3.计算等效电阻计算等效电阻Ri4.接入待求支路求解接入待求支路求解1.1.求等效电阻时，原求等效电阻时，原二端网络化成无源网二端网络化成无源网络络（电压源短路，电（电压源短路，电流源开路）。流源开路）。注意注意2.2.求开路电压时求开路电压时,注意注意电压的方向。电压的方向。IsR1Us2+-R2R3I1例例 图图示电路，示电路，R1=R2=R3=2，

27、US2=6V，IS=3A。1.试分别用试分别用支路电流法支路电流法、电压源电流源等效变换电压源电流源等效变换、叠叠加定理加定理、戴维宁定理戴维宁定理求电流求电流I I1 1。2.计算电压源、电流源的功率计算电压源、电流源的功率,说明是供出还是吸收。说明是供出还是吸收。解解:1.1.支路电流法：支路电流法：代入数据得：代入数据得：I1=I3=-2A解得解得:I2=1A2.2.计算功率计算功率电流源吸收的功率电流源吸收的功率:电压源吸收的功率电压源吸收的功率:IsR1Us2+-R2R3I1I2I3例例 图图示电路，示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V，IS=3A。1.试分别用试分别用支路电流

28、法支路电流法、电压源电流源等效变换电压源电流源等效变换、叠叠加定理加定理、戴维宁定理戴维宁定理求电流求电流I I1 1。2.计算电压源、电流源的功率计算电压源、电流源的功率,说明是供出还是吸收。说明是供出还是吸收。IsR1Us2+-R2R3I1解解:1.1.电源等效变换电源等效变换IsR1R2R3I1R1I1IsR1Us2+-R2R3I1例例 图图示电路，示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V，IS=3A。1.试分别用试分别用支路电流法支路电流法、电压源电流源等效变换电压源电流源等效变换、叠叠加定理加定理、戴维宁定理戴维宁定理求电流求电流I I1 1。2.计算电压源、电流源的功率计算电压源

29、、电流源的功率,说明是供出还是吸收。说明是供出还是吸收。解解:1.1.叠加定理叠加定理：IsR1Us2+-R2R3IsR1Us2+-R2R3IsIsIsR1Us2+-R2R3I1例例 图图示电路，示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V，IS=3A。1.试分别用试分别用支路电流法支路电流法、电压源电流源等效变换电压源电流源等效变换、叠叠加定理加定理、戴维宁定理戴维宁定理求电流求电流I I1 1。2.计算电压源、电流源的功率计算电压源、电流源的功率,说明是供出还是吸收。说明是供出还是吸收。解解:1.1.戴维宁定理戴维宁定理：ba+_bRi+_a2 I1R1Us2+-R2R3I1ba+_+-IsR3IRiIsR1Us2+-R2R3I1ba