电路理论及分析方法ppt课件

.,电路理论及分析方法,.,电路理论及分析方法,1.1电路的基本概念1.1.1电路模型1.1.2电路元件1.1.3电压和电流的参考方向1.1.4电路中电位的概念1.1.5欧姆定律1.1.6电路的功率1.2基尔霍夫定律1.2.1基尔霍夫电压定律（KVL）1.2.2基尔霍夫电流定律（KCL）,1.3电路的分析方法1.3.1电阻网络的等效变换1.3.2电源模型的等效变换1.3.3支路电流法1.3.4结点电位法1.3.5叠加原理1.3.6戴维南定理和诺顿定理1.3.7最大功率传输原理1.4受控源电路的分析1.4.1受控源模型1.4.2含受控源电路的分析方法,第1章所有内容都要求掌握,.,一电路模型(1.1.1),电流电压电动势,电源、负载、导线、开关组成电路模型,.,二电路中物理量的正方向(1.1.3),物理量的正方向：,.,物理量的实际正方向,实际正方向：物理中对电量规定的方向。,.,物理量正方向的表示方法,+,_,.,电路分析中的假设正方向（参考方向）,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？,电流方向AB？,电流方向BA？,U1,A,B,R,U2,IR,.,(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法,(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。,(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；,.,三规定正方向的情况下欧姆定律的写法(1.1.5),I与U的方向一致,U=IR,I与U的方向相反,U=IR,.,四规定正方向的情况下电功率的写法(1.1.6),功率的概念：设电路任意两点间的电压为U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:,电压电流正方向一致,.,规定正方向的情况下电功率的写法,电压电流正方向相反,P=UI,.,吸收功率或消耗功率（起负载作用）,若P0,输出功率（起电源作用）,若P0,电阻消耗功率肯定为正,电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）,功率有正负,.,含源网络的功率,.,当计算的P0时,则说明U、I的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。,所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。,结论,在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致。,当计算的P0时,则说明U、I的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。,.,伏-安特性,线性电阻,非线性电阻,(一)无源元件,五电路元件(1.1.2),.,1.电压源,(二)有源元件,主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。,理想电压源（恒压源）,特点：(1）无论负载电阻如何变化，输出电压不变（2）电源中的电流由外电路决定，输出功率可以无穷大,.,RS越大斜率越大,电压源模型,U=USIRS,当RS=0时，电压源模型就变成恒压源模型,由理想电压源串联一个电阻组成,RS称为电源的内阻或输出电阻,.,理想电流源（恒流源),特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；,（2）输出电压由外电路决定。,2.电流源,.,恒流源两端电压由外电路决定,设:IS=1A,.,电流源模型,I=ISUab/RS,由理想电流源并联一个电阻组成,当内阻RS=时，电流源模型就变成恒流源模型,.,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab无影响。,I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。,输出电流I可变-I的大小、方向均由外电路决定,端电压Uab可变-Uab的大小、方向均由外电路决定,.,六两种电源模型的等效互换(1.3.2),等效互换的条件：当接有同样的负载时，对外的电压电流相等。,I=IUab=Uab,即：,.,等效互换公式,Uab=UIRS,U=ISRS,RS=RS,.,例：电压源与电流源的等效互换举例,5A,IS=U/RS,.,等效变换的注意事项,IS=US/RSRS=RS,.,注意转换前后US与Is的方向,(2),.,（3）进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RS和RS不一定是电源内阻。,.,用电源模型的等效互换法解题,.,(接上页),R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,.,(接上页),IS,R5,R4,I,R1/R2/R3,I1+I3,.,代入数值计算,已知：U1=12V，U3=16V，R1=2，R2=4，R3=4，R4=4，R5=5，IS=3A解得：I=0.2A(负号表示实际方向与假设方向相反),.,I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8A,UR4=I4R4=2.84=11.2V,P=IUR4=(-0.2)11.2=-2.24W负号表示输出功率,R4=4IS=3AI=0.2A,PIS=-33.6W,.,七基尔霍夫定律(1.2),用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括电流定律和电压定律两个定律。,名词注释：,.,支路：共3条,回路：共3个,结点：a、b(共2个）,例,.,例,支路：共？条,回路：共？个,节点：共？个,6条,4个,独立回路：？个,3个,有几个网眼就有几个独立回路,.,(一)基尔霍夫电流定律,对任何节点，在任一瞬间，流入结点的电流之和等于由结点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为0。,电流定律的依据：电流的连续性,例,或：,流入为正流出为负,.,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I3,I=0,基尔霍夫电流定律的扩展,I=?,广义结点,.,(二)基尔霍夫电压定律,对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降等于电位升。或，电压的代数和为0。,例如：回路#1,即：,对回路#2：,对回路#3：,第3个方程不独立,电位降为正电位升为负,.,关于独立方程式的讨论,问题的提出：在用电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？,分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？,.,电流方程：,节点a：,节点b：,独立方程只有1个,电压方程：,独立方程只有2个,.,设：电路中有N个节点，B个支路,N=2、B=3,小结,.,未知数：各支路电流,解题思路：根据克氏定律，列节点电流和回路电压方程，然后联立求解。,八支路电流法（1.3.3),.,解题步骤：,1.对每一支路假设一未知电流（I1-I6）,4.解联立方程组,例1,.,节点a：,列电流方程,节点c：,节点b：,节点d：,b,a,c,d,（取其中三个方程）,.,列电压方程,b,a,c,d,结果可能有正负,.,是否能少列一个方程?,N=4B=6,R6,a,I3s,I3,例2,电流方程,支路电流未知数共5个，I3为已知：,支路中含有恒流源的情况,.,电压方程：,此方程不要,.,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设一未知电流,1.假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个节点有,1.未知数=B，,4,解联立方程组,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2.原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2.独立回路的选择：,已有(N-1)个节点方程，,需补足B-（N-1）个方程。,一般按网孔选择,支路电流法小结,.,本课小结,基本概念：（1）电压、电流的实际正方向和假设正方向（2）电压源、电流源,基本定律：基尔霍夫定律,基本方法：（1）电压源、电流源的等效互换（2）支路电流法