2014电路分析基础总复习.ppt

电路分析基础 课程主讲 刘焕成电话 3299035 O Powerpoint制作 刘焕成 电路分析基础 第一章复习 电路分析基础 第一部分 1 23 16 电流强度 电流 带电粒子的有序移动所形成 电流单位 安培 中文代号 安 国际代号 A 是国际单位制基本单位之一 电流方向 习惯上规定为正电荷的运动方向 i t dq dt 1 1 电路分析基础 第一部分 1 25 16 电流参考方向 任意选定的电流方向 第1个符号法则 对求解复杂电路 往往难以事先判断电流真实方向 当分析结果为正表示电流与真实方向一致 当分析结果为负表示电流与真实方向相反 为什么要取电流参考方向 电路分析基础 第一部分 1 214 16 能量 从t0到t时刻内 部分电路吸收的能量为w t0 t t0tp d t0tu i d 1 5 一般计算功率时无须标出功率参考方向 直接运用与电压 电流的参考方向关联即可 能量单位 国际单位焦耳 简称焦 J P UI U I这关联方向时取正 P 0元件吸收功率 P 0产生功率 第2个符号法则 电路分析基础 第一部分 1 28 30 电荷守恒 电荷既不能创造 又不能消灭 KCL 流进 流出 一个节点的电流代数和为零 电路分析基础 第一部分 1 222 30 KVL数学表达式 K uk t 0 1 15 k 0 KVL定义 对于任一集总电路的任一回路 在任意时刻 沿着该回路的所有支路的电压代数和为零 第3个符号法则 叠加定理 线性电路中某个支路元件上的电压或电流的响应值 等于电路中每个独立电源分别施加在该元件上的线性响应的总和 2 电流源为零相当于开路 处理办法 1 电压源处理为零相当于短路 注意 计算每个独立电源的响应时 不能改变原有电路的拓扑结构 除了当前电源外 其它电源必须作零处理 电路分析基础 第一部分 第五讲33 51 含受控源电路叠加定理的应用 例1 22用叠加定理求Ix 解 受控源只能继续保留在电路内 电路分析基础 第一部分 第五讲44 51 1 首先考虑只有电压源 电流源开路 这是一个简单的网孔回路 由KVL得 I x 2A 3I x 2I x 10 电路分析基础 第一部分 第五讲45 51 2 其次考虑只有电流源 电压源短路 利用支路电流法得 所以 Ix 0 6A 2Ix I 2Ix 0 KVL及VAR I Ix 3 KCL 电路分析基础 第一部分 第五讲46 51 电路分析基础 第一部分 1 17 15 解 复习题12 求图示电路中a b端的等效电阻Rab Rab R2 R1 0 R2 电路分析基础 第一部分 2 110 23 一般网孔电流方程 网孔分析法只适用于平面电路 电路分析基础 第一部分 2 122 23 例2 4用网孔法求图2 5所示含受控源电路中的Ix 解 首先把受控源看成独立源 按照正文中所概括的规则写出 初步的 网孔方程 再把受控源的控制量用网孔电流表示 就可得到如 2 4 式所示的网孔方程 2Im1 6Im2 4 8Ix 12Im1 2Im2 6 8Ix 由于 Ix Im2 故得 12Im1 6Im2 6 2Im1 2Im2 4 电路分析基础 第一部分 2 29 23 一般节点电压方程 有n个节点的电路 按照相同的规则可得 n 1 个方程如下 电路分析基础 第一部分 2 222 23 例2 9试为图2 13所示含受控电流源的电路列写出节点方程 解 在把受控电流源暂时看作独立电流源列出方程后 再设法把受控源的控制量用节点电压表示 代回原方程 电路分析基础 第一部分 2 223 23 第二章结束 电路分析基础 第一部分 4 5 续 内容回顾 一些常用的等效法则 电路分析基础 第一部分 4 5 续 内容回顾 电路分析基础 第一部分 4 51 29 戴维南 Thevenin 定理 线性单口网络N 就其端口来看 可等效为一个电压源串联电阻支路 图4 42a 电压源的电压等于该网络N的开路电压uoc 图b 串联电阻Ro等于该网络中所有独立源为零值时所得的网络N0的等效电阻Rab 图c 这就是说 若线性含源单口网络的端口的VAR可表示为 u uoc Roi 4 27 电路分析基础 第一部分 4 52 29 图4 42戴维南定理N 线性含源单口网络 N0 N中所有独立源为零值时所得的网络M 任意的外电路 电路分析基础 第一部分 4 517 29 戴维南等效电路的输出电阻的第3种求法 为Ro uoc isc 即用 a 开路电压uoc b 短路电流isc 即可确定戴维南等效电路 电路分析基础 第一部分 4 525 29 在戴维南定理求等效电阻Ro时 单口网络No所有电源为零值 但受控源仍需保留 电路分析基础 第一部分 4 527 29 例4 17求图4 52所示电路的戴维南等效电路 解 电路分析基础 第一部分 4 528 29 先求开路电压uoc 可利用原电路图 此时 i既为零 CCCS电流0 5i也就为零 相当于开路 各电阻上也无电压 故得 uoc uab 10V 再把原电路短路 设短路电流isc方向如图中所示 则CCCS电流0 5isc 且方向与图4 52中的相反 为什么 电路分析基础 第一部分 4 529 29 经过电源等效变换得图 b 由此可得 10 2000isc 500isc 0 1500isc 10 根据 4 29 式 得 电路 一 标准答案及说明3 15 3 求戴维南等效电路 答 戴维南等效的基本规则 开路电压和等效电阻 本题中 等效电阻可以令各独立源为零 即Ro 10 开路电压根据KVL 由两部分组成 上边的5V和下边的5 10 50V 合起来为Uoc 55V 不要被上边的10A电流源迷惑 与电压源并联的元件为多余元件 这里充其量是为5V电压源充电 对电路没有什么贡献 电路分析基础 第一部分 4 51 4 诺顿 Norton 定理 线性含源单口网络N 就其端口来看 可等效为一个电流源并联电阻的结合 图4 59a 电流源的电流等于该网络N的短路电流isc 并联电阻Ro等于该网络中所有独立源为零值时所得的网络N0的等效电阻R 图b 这就是说 若线性含源单口网络的端口电压u和i电流为非关联参考方向 则其VAR可表示为 电路分析基础 第一部分 4 53 4 例4 18用诺顿定理求图4 60电路4 电阻上的电流I 解 把原电路除4 电阻以外的部分化简为诺顿等效电路 为此先应把拟化简的单口网络短路 如图4 61 a 所示 求短路电流Isc 根据叠加定理 可得 再把拟化简的单口网络中的电压源用短路代替 得图 b 可得 Ro 10 2 1 67 电路分析基础 第一部分 4 54 4 求得诺顿等效电路后 再把4 电阻接上得图 c 由此可得 电路分析基础 第一部分 4 65 6 由此可得 Ro RL 4 34 最大功率传递定理 由线性单口网络传递给可变负载RL的功率为最大的条件是应使负载RL与网络的戴维南 或诺顿 等效电阻相等 电路分析基础 第一部分 4 66 6 最大功率匹配 网络满足Ro RL的情况时称为最大功率匹配 即负载与含源线性单口网络的输出电阻相等 最大功率匹配时的输出功率为 电路分析基础 第一部分 4 65 6 例4 19 如图4 64所示电路 1 求RL获得最大功率时的值RL 解 1 先求N1的戴维南等效电路 2 计算此时RL所得到的功率值 电路分析基础 第一部分 4 65 6 因此当RL R0 25 时 RL获得最大功率 2 RL获得的最大功率为 或 第四章结束 电路分析基础 第二章 复习7 23 10 7正弦稳态最大功率传递定理 a 含独立源单口网络 b 戴维南等效电路 其中 是含源单口网络的开路电压 ZS RS jXS是含源单口网络的输出阻抗 ZL RL jXL是负载阻抗 ZS RS jXS 一 若RL XL皆可变 ZL获得最大功率的条件为 共轭匹配 即 见P477的推导 二 当可变 负载阻抗角不可变时 见P477的推导 解 1 2 3 电路分析基础 第二部分 6 13 4 注意关联参考方向 电容电流电压参考方向 见右图 线性非时变电容元件 q t Cu t 6 1 习惯上 我们通常将电容元件简称为电容 而且若不加申明 就是指线性非时变电容 电路分析基础 第二部分 6 21 13 6 2电容的伏安关系 虽然电容是根据q u关系来定义的 如 6 1 式所示 但在电路分析中 我们感兴趣的往往是元件的VAR 即i u关系 又设电压u t 和q t 参考方向一致 则对线性电容 得 q t Cu t 6 3 以 6 3 式代入 6 2 式 得 电路分析基础 第二部分 6 23 13 电路分析基础 第二部分 6 44 5 电容t时刻电容的储能 即 电路分析基础 第二部分 6 53 4 注意关联参考方向 图中电流与电压成关联参考方向 线性非时变电感元件 t Li t 6 15 电感容量 L的单位为亨利 中文简称亨 国际代号H 习惯上 我们通常将电感元件简称为电感 而且若不加申明 就是指线性非时变电感 电路分析基础 第二部分 6 61 5 6 6电感的伏安关系 电路分析基础 第二部分 6 82 7 上式表明电感L在某一时刻t的储能只与此刻的电流i t 有关 电感电流反映了电感的储能状态 此即为在t1到t2期间电感储能的改变量 由此可知 电感的储能公式应为 电路分析基础 第二部分 7 11 4 7 1分解方法在动态电路分析中的运用 一阶电路分解 将电路看成两个单口网络组成 一个含所有的电源和电阻元件 另一个则只含一个动态元件 电路分析基础 第二部分 7 33 12 零状态响应 零输入响应 零状态响应 完全响应 零输入响应 只适用于状态量 三要素法 适应于所有变量 电路分析基础 第二部分 7 64 16 三要素的另一种表示 电路分析基础 第二部分 7 71 8 阶跃函数 阶跃函数 stepfunction 是电子及通信分析中比较常用的一种函数 常记为 t 单位阶跃函数定义为 阶跃响应 零状态电路对单位阶跃信号所产生的响应称为单位阶跃响应 简称阶跃响应 用s t 表示 电路 一 标准答案及说明6 15 电路 一 标准答案及说明13 15 六 已知iL 0 2A uS 2V 并在t 0时作用于电路 求iL的完全响应 解 先确定时间常数 从电感两端看电路 等效电阻是两电阻并联 因此Ro 8 L R 4 8 1 2s 零输入响应 完全响应为 零状态响应 或用三要素法 电路 二 标准答案及说明1 17 一 计算以下小题 每题6分 共48分 若不用相量图 可用三角变换得 1 利用相量图计算u cos 10t 3sin 10t 的振幅和相位 答 本小题应该比较简单 变换 反变换 电路 二 标准答案及说明4 17 4 在图中标出同名端并写出伏安关系VAR 答 根据右手螺旋法则 很容易判断两个线圈在当前电流方向上的磁链方向相反 因此互感M为负 该互感的VAR可以表示成时间函数形式或相量形式 电路 二 标准答案及说明10 17 Z L Z o U oc 1 10 ZL j 1 I 20 4I Z L Z o U oc Uoc 三 使ZL获得最大功率 求ZL及其最大功率 解 基本思路都是将含源单口网络等效为一戴维南电路 方法I是从负载ZL处着手 方法II是从理想变压器输入端着手