电路原理总复习ppt课件

.,1,主要内容3：介绍电路的基本物理量、基本定律、基本概念，是后续章节的基础基本概念：1、电路：电源负载及中间环节组成的电流的通路；2、电路模型：由理想电路元件或其组合组成的电路；,第1章电路模型和电路定律,.,2,3、常用物理量：i,u,p等，单位分别有A,V,W等4、电流、电压参考方向：（1）分析电路时必须指定电压、电流参考方向（2）参考方向与实际方向关系：计算结果u,i为正值：二者方向一致；计算结果u,i为负值：二者方向相反；（3）i,u的参考方向可任意指定，一般情况下，电源电压电流取非关联参考方向，而无源元件则取关联参考方向；,.,3,（4）关联参考方向：i从电压“+”极经元件从“-”极流出，称u,i参考方向为关联参考方向；非关联参考方向：（5）电功率与电压电流关系：,非关联参考方向：p=ui表示释放功率若p0，则元件实际释放功率；p0，则元件实际吸收功率；,关联参考方向:p=ui表示吸收功率若p0，则元件实际吸收功率；p0，则元件实际释放功率；,.,4,5、电路中的电压电流遵循的两种约束关系：（1）元件VCR约束关系：电路元件关联参考方向R无源无记忆耗能元件L无源记忆储磁元件C无源记忆储电元件独立源:电压源两端电压恒定不变电流源端子流过的电流恒定不变,.,5,受控源：,电流控制的电流源(CCCS),:电流放大倍数,g:转移电导,电压控制的电流源(VCCS),.,6,电压控制的电压源(VCVS),:电压放大倍数,电流控制的电压源(CCVS),r:转移电阻,.,7,（2）电路连接方式的约束关系基尔霍夫定律a、KCL：,b、KVL：,6、电路的工作状态：电路分析中常见的状态：短路、开路、有载工作,.,8,参考练习：T1，3，4,.,9,第2章电阻电路的等效变换6,1、等效变换电路对外部等效，对内不等效2、R串联：,（1）等效电阻,.,10,3、R并联：,(2)串联电阻的分压,（1）等效电阻,两电阻的分压：,.,11,(2)并联电阻的分流,两电阻的分流：,.,12,4、电阻的Y形-形连接的等效变换,特例：若三个电阻相等(对称)，则有,R=3RY,.,13,5、理想电压源的串联和并联,串联,并联,相同电压源才能并联,电源中的电流不确定。,.,14,电压源与任意支路的并联等效,对外等效！,条件：a、二端元件A不能短路；b、对受控源同样有效；c、若A是电压源，则A=us，且方向相同。,.,15,6、理想电流源的串联并联,串联,并联,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。,.,16,7、电流源与任意支路的并联等效,对外等效！,条件：a、二端元件A不能开路；b、对受控源同样有效；c、若A是电流源，则A=is，且方向相同。,.,17,8、实际电源的等效变换,电压源变换为电流源：,电流源变换为电压源：,内部功率不能等效,.,18,9、输入电阻计算方法,如果一端口内部仅含电阻，则应用电阻的串、并联和Y变换等方法求它的等效电阻；,对含有受控源和电阻的两端电路，用电压、电流法求输入电阻，即在端口加电压源，求得电流，或在端口加电流源，求得电压，得其比值。含独立源电阻电路,用开路电压，短路电流法特殊方法，针对特殊电路结构,.,19,参考练习：T4，7，14,.,20,第3章电阻电路的一般分析13,1、基本概念（1）电路的图：结点和支路的集合；（2）树：包含电路的全部结点和部分支路，而不构成任何回路的连通子图特点：a、连通图G的一个连通子图；b、包含所有结点；c、不构成回路；d、一个G有多个树。连通图：不存在孤立结点，任意两结点间至少有一条路径（支路）。,.,21,（3）树枝和连枝（针对一个特定的树）构成树的支路叫树枝：树枝数bt=n-1不属于树的支路叫连枝：连枝数l=b-bt=b-n+1,2、KCL和KVL的独立方程数,KVL的独立方程数=基本回路数=b(n1),n个结点的电路,独立的KCL方程为n-1个。n个结点、b条支路的电路,独立的KCL和KVL方程数为：,.,22,3、独立结点、独立回路的确定独立结点的确定：从n个结点中任意选择（n-1）个结点，依KCL列结点电流方程，剩下的结点上各支路电流可由（n-1）个结点的电流方程求得；独立回路的确定：a、平面图的全部网孔就是一组独立回路；b、利用树的概念，选择单连枝回路作独立回路，选择不同的树，就可获得不同的独立回路组。,.,23,4、回路（网孔）电流法,对于具有l个网孔的电路，方程的标准形式:,自电阻总为正。,当两个网孔电流流过相关支路方向相同时，互电阻取正号；否则为负号。,当等效电压源电压方向与该网孔电流方向一致时，取负号；反之取正号。,.,24,回路（网孔）电流法的一般步骤：1）选取回路电流，回路电流方向即为列KVL方程的绕行方向；2）列回路电压方程：（1）求自阻：该回路所有支路电阻之和，自阻总为“+”（2）求互阻：两回路之间公共支路上的电阻之和，互阻上两回路电流相互增强则为“+”，削弱则为“-”（3）求等效电压源电压：与回路绕行方向一致时取“-”注意：电流源与电阻串联，电压源与电阻并联时，必须先化简，其电阻不计入自阻和互阻。,.,25,特例：（1）含有无伴电流源支路：A、选特殊回路：以电流源支路作连枝，对应单连枝回路的电流即为is（含一个纯流源）B、增设变量法（含多个纯流源）：将电流源电压做变量，每引入一个变量，同时增加一个回路电流与电流源之间的约束方程（即减少了一个回路电流变量）C、无伴电流源分移；（2）含受控电压源：暂时视为独立电压源，列出回路电流方程后，其控制量用回路电流表示，再将用回路电流表示的受控电压源移至方程左边。,.,26,5、结点电压法,Gii自电导，总为正。,iSni流入结点i的所有等效电流源电流的代数和，流入为“+”，流出为“-”。,Gij=Gji互电导，结点i与结点j之间所有支路电导之和，总为负。,结点法标准形式的方程：,.,27,结点电压法的一般步骤：1）标出参考方向；2）选定参考结点（常选择多条支路的汇聚点），给出其余结点的编号；3）列KCL方程：（1）求自导：该结点所有支路电导之和，自导总为“+”（2）求互导：两结点之间公共支路上的电导之和，互导总为“-”（3）求等效电流源电流：流入取“+”注意：电流源与电阻串联，电压源与电阻并联时，必须先化简，其电导不计入自导和互导。,.,28,特例：1）含有无伴电压源支路：A、取其一端做参考结点，则另一端电压为已知（含一个纯压源）B、含多个纯压源或只含一个，但参考点已被指定为与其无关的结点：（1）增设变量法：将电压源电流做变量，增补结点电压与电压源间的关系；（2）包围无伴电压源及其两结点作闭合面，对闭合面列KCL方程；（3）无伴电压源分移；2）含受控电流源：先把受控源看作独立电源列方程，再将控制量用结点电压表示，再将用结点电压表示的受控电流源移至方程左边。,.,29,参考练习：T2，8，13,.,30,第4章电路定理16,1、叠加定理在线性电路中，任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流(或电压)的代数和。,叠加定理只适用于线性电路。,一个电源作用，其余电源为零,电压源为零短路。,电流源为零开路。,.,31,u,i叠加时要注意各分量的参考方向。,含受控源(线性)电路亦可用叠加，但受控源应始终保留。电路中所有电阻在分电路中都不予变动若电路中含有受控源，则受控源保留在各分电路中，受控源数值随各分电路中控制量数值的变化而变化,叠加方式是任意的，可以一次一个独立源单独作用，也可以一次几个独立源同时作用，取决于使分析计算简便。,功率不能叠加(功率为电压和电流的乘积，为电源的二次函数)。,.,32,齐性原理：线性电路中，所有激励(独立源)都增大(或减小)同样的倍数，则电路中响应(电压或电流)也增大(或减小)同样的倍数。,当激励只有一个时，则响应与激励成正比。,具有可加性。,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(解答唯一)。,.,33,注意：,替代定理既适用于线性电路，也适用于非线性电路。,替代后其余支路及参数不能改变。“替代”和“等效变换”是两个不同的概念应用前必须满足被替代的支路和电路其他部分无耦合关系不但可以替代支路，也可以替代端口,替代后电路必须有唯一解。,无电压源回路；,无电流源结点(含广义结点)。,.,34,3、戴维宁定理和诺顿定理1）戴维宁定理任何一个线性含源一端口网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压uoc，而电阻等于一端口的输入电阻（或等效电阻Req）。Uoc、Req求解方法（1）开路电压求法：先设端口处Uoc参考方向，后视具体电路形式，从已掌握的电阻串并联等效，分压分流关系，电源等效变换，回路电流法，结点电压法，叠加定理等方法中取一个能简便求得开路电压的方法计算,.,35,（2）Req求法：a、开路短路法：即在求得开路电压后，将端口两端子短路，求短路电流isc，其参考方向从uoc“+”极指向“-”极，则Req=uoc/isc（端口内所有独立源保留）b、外加电源法：Rin=u/i（内部独立源置零）c、若待变换电路为不含受控源的纯电阻电路，还可用电阻串并联，Y-形等效变换求解,2）诺顿定理任何一个含源线性一端口电路，对外电路来说，可以用一个电流源和电阻的并联组合来等效置换；电流源的电流等于该一端口的短路电流，电阻等于该一端口的输入电阻。,.,36,3）一般步骤：（1）将待求支路划出，其余部分即为需要变换的有源二端网络；（2）确定待求量的参考方向，根据其参考方向确定等效电路uoc的参考方向或isc参考方向；（3）求有源二端网络的uoc或isc；（4）求有源二端网络的Req；（5）划出等效电路；（6）计算待求量。,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。,.,37,4、最大功率传输定理,最大功率匹配条件,.,38,注意：,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.,.,39,参考练习：T2，7，9，13,.,40,第七章一阶电路和二阶电路的时域分析25,1、研究对象：一阶二阶动态电路的过渡过程2、过渡过程：电路从一个稳定状态达到另一个稳定状态所经历的过程。过渡过程进行的快慢取决于电路的时间常数，越大，过渡过程越长，工程上认为：3-5时间，过渡过程结束。过渡过程产生的原因：换路,.,41,3、一阶电路和二阶电路概念含有一个动态元件电容或电感的线性电路，其电路方程为一阶线性常微分方程，称一阶电路（RC电路，RL电路）。含有二个动态元件的线性电路，其电路方程为二阶线性常微分方程，称二阶电路（RLC电路）。,4、电路的初始条件,1）换路定律,uC(0+)=uC(0),iL(0)=iL(0),.,42,2）求初始值的步骤:,（1）由换路前电路（稳定状态）求uC(0)和iL(0)（t=0-:C开路，L短路）；,（2）由换路定律得uC(0+)和iL(0+)。,（3）画0+等效电路。,（4）由0+电路求所需各变量的0+值。,b.电容（电感）用电压源（电流源）替代。,a.换路后的电路,（取0+时刻值，方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同）。,.,43,5、一阶电路1）零输入响应,（1）RC电路的零输入响应,令=RC,称为RC一阶电路的时间常数,（2）RL电路的零输入响应,令=L/R,称为RL一阶电路的时间常数,2）零状态响应,（1）RC电路的零状态响应,（2）RL电路的零状态响应,.,44,3）全响应,全响应=强制分量(稳态解)+自由分量(暂态解),着眼于电路的两种工作状态,全响应=零状态响应+零输入响应,着眼于因果关系,.,45,4）三要素法分析一阶电路,用0+等效电路求解,用t的稳态电路求解,5）一阶电路阶跃响应（1）单位阶跃函数,定义,.,46,单位阶跃函数的延迟,在电路中模拟开关的动作,单位阶跃函数的作用,起始一个函数,延迟一个函数用单位阶跃函数表示复杂的信号,.,47,（2）一阶电路的阶跃响应激励为单位阶跃函数时，电路中产生的零状态响应。,激励在t=t0时加入，则响应从t=t0开始。,.,48,6、二阶电路,1）二阶电路的零输入响应,特征方程：,特征根：,.,49,2.零输入响应的三种情况,定常数,.,50,参考练习：T例题7-11,7-12,.,51,第八、九章相量法及正弦稳态电路的分析16,1、正弦量的三要素,i(t)=Imcos(wt+y),幅值(振幅、最大值)Im,(2)角频率,(3)初相位y,单位：rad/s，弧度/秒,2、正弦量的相量表示,.,52,在复平面上用向量表示相量的图,3、相量图,.,53,4、相量法的应用,同频率正弦量的加减,正弦量的微分、积分运算,5、电路定律的相量形式,1）电阻元件VCR的相量形式,有效值关系,相位关系,相量图,同相位,.,54,2）电感元件VCR的相量形式,XL=L=2fL，称为感抗，单位为(欧姆)BL=-1/L=-1/2fL，称为感纳，单位为S,感抗和感纳,相量图,电压超前电流900,.,55,3）电容元件VCR的相量形式,XC=-1/wC，称为容抗，单位为(欧姆)BC=wC，称为容纳，单位为S,容抗与容纳,相量图,电流超前电压900,.,56,4）基尔霍夫定律的相量形式,6、阻抗和导纳,1)阻抗,正弦稳态情况下,阻抗模,阻抗角,.,57,Z复阻抗；|Z|复阻抗的模；z阻抗角；R电阻(阻抗的实部)；X电抗(阻抗的虚部)。,转换关系：,或,阻抗三角形,RLC串联电路：,.,58,（1）Z=R+j(wL-1/wC)=|Z|jz为复数，称复阻抗,（2）wL1/wC，X0，jz0，电路为感性，电压超前电流。,相量图：一般选电流为参考向量，,电压三角形,.,59,（3）wL1/wC，X0，y0，电路为容性，电流超前电压。,相量图：选电压为参考向量，,（1）Y=G+j(wC-1/wL)=|Y|jy为复数，称复导纳；,.,64,（3）wC1/wL，B0,感性，,XR时，Q1UL=UC=QUU,(3)谐振时出现过电压,2、GLC并联电路,谐振角频率,谐振特点：,入端导纳为纯电导，导纳值|Y|最小，端电压达最大。,LC上的电流大小相等，相位相反，并联总电流为零，也称电流谐振，即,.,88,IL(w0)=IC(w0)=QIS,品质因数,3、电感线圈与电容器的并联谐振,1）谐振条件,.,89,电路发生谐振是有条件的，在电路参数一定时，满足：,一般线圈电阻RL，则等效导纳为：,.,90,线圈的品质因数,2）谐振特点,电路发生谐振时，输入阻抗很大；,