电路分析方法

1、1 第2章 电路分析方法 21 基本概念 网络、串联、并联、电源 22 常用方法 等效变换、支路电流法、节点电压法 23 几个定理 叠加原理、戴维南定理、诺顿定理 24 电路分析 受控源电路、非线性电阻电路 2 第2章 电路分析方法 基本要求 掌握电压源与电流源的基本概念及其等效变换方法; 掌握电阻串联、并联、混联的等效计算方法； 掌握应用定理和电路计算方法分析计算复杂电路。 重点 电压源和电流源的基本概念；应用支路电流法及戴维 南定理分析计算复杂电路 难点 理想电压源和理想电流源的概念及其特点 3 21 基本概念 网络 N端网络:由一个或多个电路元件构成,有N个外接端钮 的整体。如二端网络（

2、又称单口网络）。 无源电阻网络：网络中所有元件均为电阻 有源网络：网络中有电源 串联及其分压作用 并联及其分流作用 电源 任何电源都可以等效为电压源和电流源两种形式。 4 21 基本概念 受控源 电源参数（电压或电流）受电路中其他支路电流或电 压控制的一种电源。受控源不能独立存在,控制量消 失或为零时，受控源的电压或电流也将为零。 符号:菱形符号 分类：四类模型 5 22 常用方法电路等效变换 电路等效就是把一个复杂的网络用一个简单 的相同端钮的网络代替,内部结构虽然不同， 但它们对其所连接的外部电路的作用完全相 同。 电路等效条件:外特性相同的两个网络才可以 等效。也即,等效的两个网络在同一

3、电压作用 下的电流相同。（等效图例） 6 22 常用方法电路等效变换 无源二端电阻网络的等效电路 串联等效电阻 并联等效电阻 无源三端电阻网络的等效电路 电阻星形联结与三角形联结的等效变换（Y变换） 有源二端网络的等效电路 电压源模型串联电路 电流源模型并联电路 电压源与电流源的等效 电压源模型并联电路 电流源模型串联电路 7 22 常用方法支路电流法 定义 在电路各支路元件参数已知的情况下,将支路中的电 流作为未知量，应用欧姆定律和基尔霍夫定律建立方 程求解各支路电流值的电路分析方法。 步骤 判别电路的支路数b和节点数n，网孔数 b(n1); 标出各待求电流的参考方向； 按节点列出（n1）个

4、独立的电流方程； 按回路列电压方程，方程数为网孔数； 求解上述b个独立方程构成的方程组。 实例 8 22 常用方法节点电压法 定义 对于节点少而回路多的电路,若需要计算各支路电流 时，可先计算出节点之间的电压，然后应用欧姆定律 计算各支路待求电流。这种计算方法叫做节点电压法 两节点电路的节点电压法求解步骤 首先假设节点电压U; 然后根据原电路求节点电压； 最后根据节点电压U和原电路计算各电流。 实例 两节点电路的节点电压计算公式 9 两节点电路节点电压的计算 1 s ab E I R U R 节点a、b之间的电压 其中,分子各项当E的方向指向节点a、电激流Is流入节点 a时取正值，分母中各项均

5、为正值。分母中的电阻不包 括与恒流源串联的电阻。 10 两节点电路节点电压的计算 312 123 1234 11111 EEE E RRR R U RRRRR Is 12 12 124 1111 s s EE E I I RR R U RRRR 11 本章习题 P.72 2.1.6,2.3.1，2.3.5，2.4.2 12 电阻串联及其分压作用 电阻串联 两个或更多个电阻顺序连接,组成一个无分支电路， 各电阻通过的电流相同，这种连接方式称电阻的串联 分压作用 串联电阻中任一电阻上的电压等于 总电压乘以该电阻对总电阻的比值: 示例 应用 很多，例如，电源电压高于负载电压时，可与负载串 联一个降压

6、电阻，降低部分电压 1 n jji i UURR 13 电阻并联及其分流作用 电阻并联 两个或更多个电阻连接在两个公共节点之间,组成一 个分支电路，各电阻承受的电压相同，这种连接方式 称电阻的并联 分流作用 各电阻中的电流分配与各电阻的大小 成反比。电阻越大，分得的电流越小: 示例 应用 很广泛，例如，电流表两端并联一个合适的分流电阻， 可以扩大电流表的量程 n i ijj GGII 1 14 电压源 理想电压源（恒压源） 内阻R0 =0时的电压源称为理想电压源。 特点:端电压恒等于电源电动势;恒压源输出电流由其 所接的外部电路和端电压决定。 理想电压源不允许短路（因为I） 电压源 由恒电动势

7、E和内阻R0串联的电路所表示的电源。 特点:端电压通常随电压源输出电流的增大而降低 15 电压源的等效形式 _ 0 RL 电压源电压源 0 UEIR 0 EU I R 0 00 SC EU II RR 0U 0 SC E II R 电源的短路电 流,称电激流， 通常表示为IS _ 0 16 电压源的等效形式 0 00 SC EU III RR 0 UEIR _ 0 RL 电压源电压源 SC I 0 R 0 I L R I U 电流源电流源 17 电流源 理想电流源（恒流源） 内阻R0 =时的电流源称为理想电流源。 特点:输出的电流恒定;恒流源的端电压大小由电源本 身及其所接外部电路共同决定。

8、理想电流源可以短路,此时U=0，即空载，但不允许 开路（因为U0）。 电流源 由恒定电激流IS和内阻R0并联的电路所表示的电源。 特点:向外部输出的电流总小于定值电流IS ,仅当电流 源短路时，其短路电流等于电流源的定值电流IS 电流源与电压源的等效 18 电压源模型及外部特性 _ 0 RL 电压源电压源 19 理想电压源符号及其伏安特性 (a) E + _ e (b) e (c) 理想电压源符号理想电压源符号 + _ E RL I U 理想电压源 E OI U EU 外部伏安特性 20 电流源模型及外部特性 U 0s IIU R S II I 00 RIU S IS 电源开路时 电源短路或

9、R0=时 21 理想电流源符号及其伏安特性 U S II I IS 理想电流源 0s IIU R 电流源 22 电压源与电流源的等效 0s IE R 0s EI R _ 0 RL 电压源电压源 SC I 0 R 0 I L R I U 电流源电流源 23 电压源与电流源的等效 注意：理想电压源（ ）与理想电流源（ ） 之间没有等效关系（因为前者短路电流和后者的开路 电压都是无穷大）。 0 0R 0 R 电压源与电流源的等效变换只是对外部电路等效,对 电源内部并不等效（内阻功率损耗不同）。 24 受控源分类 25 无源二端网络等效图例 26 串联等效电阻 123 RRRR 27 并联等效电阻 1

10、23 1111 RRRR 28 Y等效 + _ + _ + _ + _ 29 Y等效 Y时的电阻关系: 121223313 231223311 311223312 () () () RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR RR Y时的电阻关系: 11231122331 22312122331 33123122331 () () () RR RRRR RR RRRR RR RRRR 30 Y等效电阻计算方法 a b c a bc U U I I Ra Rb Rc RabRac Rbc ba RR I U acbcab RRRI U11 acbcab ba RRR RR

11、11 31 电压源模型串联电路 32 电流源模型并联电路 33 电压源模型并联电路 34 电流源模型串联电路 35 电压源与电流源的等效 _ 0 电压源电压源 SC I 0 R 0 I I U 电流源电流源 36 电阻串联分压电路实例 等效 若(a)(b)两电路等效，则(b)中等效电阻 123 RRRR (a)图中，由KVL定律知： 123 0UUUU 根据欧姆定律:)( 321321 RRRIIRIRIRU I (a) UIR(b)图中， i iii RU UIRRU RR (a)中任一电阻上电压为： 1,2,3i 其中， 37 电阻并联分流电路实例 等效 (a)中由KCL定律，有 12 0III (a) 根据欧姆定律，(a)中 21 21 UGUG R U R U I (b)中UG R U I 若(a)、(b) 等效，则 21 GGG 即 21 111 RRR 38 电阻并联分流电路实例 等效 等效电阻 12 1212 111R R R RRRRR i i iii UUIR I RRR (a)中各支路电流 1,2i 其中 (a) i i G II G 或 39 支路电流法实例 节点数2n 支路数3b 网孔数 1