电路分析基础-2-1、2、3、4、5-修改版.ppt

《电路分析基础-2-1、2、3、4、5-修改版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析基础-2-1、2、3、4、5-修改版.ppt（56页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1,第二章 电阻电路分析,一、教学基本要求,1. 熟练掌握叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理和含源单口的等,2. 掌握有伴电源之间的等效变换；,3. 理解电阻星形联结与三角形联结的转换关系；,5. 了解替代定理、互易定理及电源的转移。,二、教学重点,1. 叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理；,2. 有伴电源之间的等效变换；,4. 熟练掌握回路分析法和节点分析法；,效电路；,3. 回路分析法和节点分析法。,2,第二章 电阻电路分析,2-1 叠加定理,2-2 替代定理,2-3 戴维宁定理,2-4 诺顿定理,2-5 有伴电源的等效变换,2-6 星形电阻网络与三角形电阻网络的等效变换,2-7 特勒根定理,2-

2、8 互易定理,2-9 节点分析法,2-10 回路分析法,2-11 电源的转移,3,第二章 电阻电路分析,电阻电路：,由电阻元件和线性电源组成的电路。,2-1 叠加定理,线性电路：,由独立电源和线性电阻元件(线性电阻、线性受控源,线性电路特点：,叠加性是线性电路的一个重要性质。,（1）叠加性；（2）齐次性；（3）对易性。,一、叠加定理,等)组成的电路。,1定理内容：,在线性电路中，任一响应（电流和电压），等于,电路中每一个独立电源单独作用时所产生的响应的代数和。,数学表达式：,其中是响应(电压或电流)，g独立电压源数， h独立电流源数。,4,2方法,（1）实例：,计算i 。,先用支路电流法求出i

3、,可得：,（2）叠加法,不作用的电压源短路；电流,除源：,源开路；但电阻都保留。,保留受控源，除源只对独立电源而言。,1) 先电压源作用，电流源不作用。,5,2) 电流源作用，电压源不作用。,参考方向,3) 电流合成（响应合成）,参考方向一致的为正，反之为负,6,2注意,（1）叠加定理只能用于线性电路，不适用于非线性电路；,（2）当一个独立电源单独作用时，其余电源除源（电压源短路，,（4）叠加结果是代数和，总响应的参考方向与分响应的参考方向,（3）任何独立电源单独作用时，受控源和控制量要保持一致；,（5）不能用于功率的计算。,电流源开路）；,一致为“+“，反之为”“。,7,二、齐次定理,在线性

4、电路中，当所有的激励都同时增加或缩小倍，则响应,例. RL=2, R1=1 , R2=1 , us=51V，求电流 i.,解：,补例,也同时增加或缩小倍。,采用倒推法,8,2-2 替代定理,对于给定的任意一个电路，若某一支路电压为uk、电流为,二、定理证明,ik，那么这条支路就可以用一个电压等于uk的独立电压源或者用,一个电流等于ik的独立电流源或用R=uk/ik的电阻来替代，替代后,电路中全部电压和电流均保持原有值(解答是唯一)。,一、定理内容,只证用电压源替代,9,替代定理的证明：,替代定理既适用于线性电路又适用于非线性电路。,替代前后KCL，,KVL关系相同。,补例,10,戴维宁定理和诺

5、顿定理,工程实际中，常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变换为较简单的含源支路(电压源与电阻串联或电流源与电阻并联支路), 使分析和计算简化。戴维宁定理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。,11,2-3 戴维宁定理,戴维宁定理和诺顿定理称为等效电源定理，即是把复杂电路转变,成简单电路的定理。,二端网络：具有两个出线端的部分电路。,无源二端网络：二端网络中没有电源。,有源二端网络：二端网络中含有电源。,无源二端网络,有源二端网络,12,一、戴维宁定理的表述,任何一个线性含源二端网络，对外电路来说，总可以用一个

6、电压,源和电阻的串联组合来等效；此电压源的电压等于外电路断开时,端口处的开路电压uoc，而电阻等于二端网络的输入电阻(或等效,电阻Req）,等效电源,Req为输入电阻：,有源二端网络除源后的ab两端的等效电阻。,uoc为开路电压：,有源二端网络ab两端开路时的开路电压。,13,二、定理证明,只要证明二端网络具有以上表示式即可，,用替代定理证。,+,14,三、戴维宁定理应用方法,1. 断开所求支路。,3. 等效电阻Req的计算。,方法可计算Req。,（1）对不含受控源的线性电路在除源后，用电阻串并联等关系求。,2. 开路电压uoc 的计算。,（2）对含受控源的线性电路，在除源后需要保留受控源，有

7、三种,1)短路法：由开路电压uoc和短路电流isc求。,2)外加电源法：内部除源后，求输入电阻Req。,也可以固定us电压，计算i。,可用各种方法求得。,15,3) 求二端网络的网口伏安关系。,把端口的电压u和电流i关系找出，化简后与上式比较得出uoc、Req。,例1. 求戴维宁电路,解：,16,例2. 计算Rx分别为1.2、5.2时的电流I。,解：,1. 求开路电压,2. 求等效电阻,3. Rx=1.2时,Rx=5.2时,17,含有受控源的等效电阻Req的计算。,1)短路法：由开路电压uoc和短路电流isc求出。,2)外加电源法：内部除源后，求输入电阻Req。,也可以固定us电压，计算i。,

8、3) 求二端网络的网口伏安关系。,18,例3. 电路如图示，求UR 。（注意幻灯片放映展开）,解：,将待求支路断开,(1) 求开路电压Uoc,(2) 求等效电阻Req,方法一：,短路法,19,方法二：,加电压法求Req,分流公式,方法三：,求伏安关系,20,例4. 求负载RL消耗的功率。（跳过）,解：,求开路电压Uoc,求等效电阻Req,（1）短路法,21,22,2-4 诺顿定理,一、诺顿定理,1定理表述：,含独立源的线性电阻单口网络N，就端口特性而,言，可等效为一个电流源和电阻的并联。电流源的电流等于单口,网络从外部短路时的端口电流isc；电阻Req是单口网络内全部独立,源为零值时所得网络

9、No的等效电阻。（注意这儿电流源的参考方向与教材中参考方向相反）,23,二、定理证明,三、应用,例1. 求电流 i,24,注意,若一端口网络的等效电阻 Req= 0，该一端口网络只有戴维宁等效电路，无诺顿等效电路。,若一端口网络的等效电阻 Req=，该一端口网络只有诺顿等效电路，无戴维宁等效电路。,25,最大功率传输定理,一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。,26,最大功率匹配条件,对P求导：,27,例,RL为何值时能获得最大功率，并求最大功率（展开放映）,求开路电压Uoc,

10、解,28,求等效电阻Req,由最大功率传输定理得:,时其上可获得最大功率,29,最大功率传输定理用于一端口电路给定,负载电阻可调的情况;,一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于端口内部消耗的功率,因此当负载获取最大功率时,电路的传输效率并不一定是50%;,计算最大功率问题结合应用戴维宁定理或诺顿定理最方便.,注意,30,2-5 有伴电源的等效变换,一、理想电压源的串联和并联,1. 串联,2. 并联,3. 注意,相同电压源才能并联, 电源中的电流不确定。,注意参考方向,31,二、理想电流源的串联和并联,1. 并联,2. 串联,只有相同的理想电流源才能串联, 每个电流源的端电压不能确定。,32,三、

11、有伴电压源的串联,四、有伴电流源的并联,注意：只是对外等效！,33,五、有伴电源的两种模型及其等效变换,所谓的等效是指端口的电压、电流在转换过程中保持不变。,有伴电压源,有伴电流源,端口特性,u=uS Ri i,i = uS/Ri u/Ri,i = iscus/Rj,比较可得：,34,电压源变换为电流源：,电流源变换为电压源：,注意：,1. 等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。,2. 理想电压源与理想电流源不能相互转换。,35,例1. 应用举例。,36,例2.,37,例3. 求电路中的电流 I,38,例4. 求电流 i1.,39,2-6 星形电阻网络与三角形电阻网络的等效变换,一、电阻

12、的串并联、混联,由KVL及欧姆定律,i,40,由KCL及欧姆定律,或,二、电阻的Y、形连接,Y形网络,形网络,三端网络,41, 、Y 网络的变形：, 型电路 ( 型),T 型电路 (Y型),三、 Y 变换的等效条件,等效条件,i1 =i1Y , i2 =i2Y , i3 =i3Y,u12 =u12Y , u23 =u23Y , u31 =u31Y,42,四、 Y 变换式,当3端断开时,当1端断开时,当2端断开时,43,Y 变换式化简：,式+式式，,式+式式，,式+ 式 式,可得：,+或或,44,简记电阻Y 变换法：,Y,Y ,特例：若三个电阻相等(对称)，则有：,R = 3RY,外大内小,注意

13、：,（1）等效对外部(端口以外)有效，对内不成立；,（2）等效电路与外部电路无关；,（3）用于简化电路。,45,例. 计算下图电路中的电流 I1 。,解：,2,1,2,46,2-7 特勒根定理,特勒根定理是电路理论中对集中参数电路普遍适用的基本定理。,一、特勒根功率定理（定理1）,1. 定义：,在任意电路中，任一瞬时，各支路吸收功率的代数和恒等于零。,2. 数学表达式：,3. 说明,（1）每一支路的电压与电流的方向关联一致；,（2）适用集中电路，与线性、非线性、时变、时不变无关；,（3）表明任何一个电路的功率是守恒的。,二、特勒根似功率定理（定理2）,1. 定义：,47,任一瞬时，二个具有相同

14、有向图的电路N和 ，则一个电路的,支路电压与另一电路对应支路电流的乘积的代数和为零。,2. 数学表达式：,或,3. 名词解释,（1）图G：电路中的“图”是指把电路中每一条支路画成抽象的,线段，形成节点和支路的集合。,48,3. 名词解释,（1）图G：电路中的“图”是指把电路中每一条支路画成抽象的,线段，形成节点和支路的集合。,（2）有向图：标有支路电流（或电压）方向的图。,无向图：没有标明电流或电压方向的图。,（3）树，树支，连支,树：包括所有节点的连通图，无闭合回路。,树支：树中的线段。,连支：树中加入可形成闭合回路的线段。,连支,树支,树支,定理证明,49,例. 已知：U1=10V, I1

15、=5A, U2=0, I2=1A， 。,解：,50,2-8 互易定理,互易定理只对线性电阻无源网络成立，互易是指线性电阻电路当,只有一个激励源（独立电源）时，激励与其另一支路中的响应可以,等值地相互对换位置。,一、互易定理内容,在单一激励的情况下，当激励端口和响应端口互换而电路结,构不变时，同一数值激励所产生的响应在数值上将不会改变。,互易定理有三种形式：,形式一：在电压源激励下，当激励电压源与响应电流互换位置，,其响应电流相同。,uS2,51,形式二：在电流源激励下，当电流源与响应电压互换位置，其,响应电压相同。,形式三：若激励源在数值上，互换后则响应在数值上也相同，,52,53,下课,54,例. 已知：US =1V、IS=1A 时，Uo=0V.,US =10 V、IS=0A 时，Uo=1V.,求：US = 0 V、IS=10A 时， Uo=?,解：,电路中有两个独立电源作用，,根据叠加定理有,解得：,55,例. 求电流I1 。,解：,用替代法,56,定理证明：,