电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法ppt课件

1、 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法内容提要内容提要1.电路和电路的主要物理量及其参考方向；2.电路根本元件及其伏安关系 ；3.基尔霍夫定律；4.线性电路的常用定律；5.电路暂态分析简介1.1.电路电路1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型一、电路的组成和作用 指为了某种需求由一些电气器件按一定方式衔接起来的电流通路。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法开关电池灯泡(a)2.2.电路的组成电路的组成 电源电源: 提供电能或提供电能或发出电信号的设备发出电信号的设备负载负载: 耗费电能或耗费电能或接纳电信号的安装接纳电信号

2、的安装传输环节：电源和传输环节：电源和负载中间的衔接部分负载中间的衔接部分电路模型电路模型ERL(b)SGR0 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法3.3.电路的作用电路的作用 降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.发电机发电机升压升压变压器变压器输电线输电线放放大大器器话筒话筒扬声器扬声器 电压源、信号源输出电压和电流，推进电路任务，称为鼓励；鼓励在电路中各部分产生的电压和电流，称为呼应。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法二、电路模型和理想电路元件1.理想电路元件理想电路元件 只表达一种电磁性质的理想化元件称为理

3、想电路元件，简称电路元件。电阻元件：只表示耗费电能的元件。电阻元件：只表示耗费电能的元件。电感元件：反映电路周围存在着磁场而可以储存磁场能量电感元件：反映电路周围存在着磁场而可以储存磁场能量的元件。的元件。电容元件：反映电路及其附近存在着电场而可以储存电场电容元件：反映电路及其附近存在着电场而可以储存电场能量的元件。能量的元件。2.电路模型电路模型 由理想电路元件组成的电路 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.2 1.2 电路的根本物理量电路的根本物理量一、电流及其参考方向 带电粒子(电子、离子等)的有序运动构成电流。1.电流及电流强度电流及电流强度 将单位

4、时间内经过导体横截面的电量定义为电流强度，用以衡量电流的大小。电流强度简称为电流。时变电流：直流DC：qIt 按正弦规律变化的电流称为正弦电流，即工程上常说的交流，用AC表示交流。SISI单位：安培单位：安培A A常用单位：毫安常用单位：毫安mAmA，微安，微安AA。 tqtidd 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法2.电流方向及参考方向电流方向及参考方向方向：正电荷运动的方向。方向：正电荷运动的方向。参考方向：恣意规定某一方向作为电流数值为正的方向。参考方向：恣意规定某一方向作为电流数值为正的方向。 参考方向的标注：双下标，如图c 。箭头，如图(a) 。ab

5、ii参考方向的意义：假设电流的参考方向和实践方向一参考方向的意义：假设电流的参考方向和实践方向一致，那么电流取正值，反之那么取负值。如图致，那么电流取正值，反之那么取负值。如图a、(b)所示。所示。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法二、电压、电位、电动势及其参考方向1. 电压、电位、电动势电压、电位、电动势电压电压 电路中a、b两点间的电压为单位正电荷在电场力的作用下从a点转移到b点时所失去的电能，用符号u表示，即方向：电位降低的方向，简称电压降。方向：电位降低的方向，简称电压降。(2)(2)电位电位 假设任取一点o作为参考点，那么由某点a到参考点o的电压u

6、ab称为a点的电位，用va表示。qwtudd)(ab 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 电压与电位的关系：a、b两点间的电压等于这两点电位之差，即baabvvu 留意：电位值随所选参考点位置的不同而不同，但参考点一经选定，那么各点的电位值就是独一确定了，这是电位的相对性和单值性；电压值取决于这两点的电位值之差，与参考点无关，这是电压的绝对性。(3)(3)电动势电动势 指单位正电荷在电源力的作用下转移时所添加的电能，用符号e表示，即qwtedd)(方向：电位升高的方向，简称电压升。方向：电位升高的方向，简称电压升。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路

7、的基本理论及基本分析方法电压、电位和电动势的单位：电压、电位和电动势的单位： SI单位都是伏单位都是伏特特(V)。常用单位：千伏。常用单位：千伏kV，毫伏毫伏mV。 当电压和电动势的大小和方向都不变时，称为直流电压和电动势， 分别用符号U和E表示。2. 参考方向参考方向参考方向：恣意规定某一方向作为电压或电动势数值为参考方向：恣意规定某一方向作为电压或电动势数值为正的方向。正的方向。 参考方向的标注：极性，如图au、e。箭头，如图bu 、e 。双下标，如图cuab、eab 。(a) (b) (c)aeu-+uabebaueb 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法

8、参考方向的意义：假设参考方向和实践方向一致，那参考方向的意义：假设参考方向和实践方向一致，那么取正值，反之那么取负值。么取正值，反之那么取负值。参考方向一经规定，在整个分析计算过程中就必需以参考方向一经规定，在整个分析计算过程中就必需以此为准，不能变动。此为准，不能变动。不标参考方向的电流或电压是没有意义的。不标参考方向的电流或电压是没有意义的。参考方向可以恣意规定而不影响计算结果。参考方向可以恣意规定而不影响计算结果。电流和电压参考方向可以分别独立地规定。电流和电压参考方向可以分别独立地规定。关联参考方向：元件的电流与电压参考方向一致时，称关联参考方向：元件的电流与电压参考方向一致时，称为关

9、联参考方向，反之，那么为非关联参考方向。为关联参考方向，反之，那么为非关联参考方向。i-+ui-+u(a)关联 (b)非关联 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法三、电功率与电能量1. 电功率：电能转换的速率，简称功率，记作电功率：电能转换的速率，简称功率，记作p，即，即ddWpuit单位：单位：SI单位为瓦单位为瓦特特(W)。常用单位：兆瓦。常用单位：兆瓦MW，千瓦千瓦kW，毫瓦，毫瓦mW。直流时PUI电压与电流关联方向时PUI 电压与电流非关联方向时+U-(a)NU+-I(b)NIP0，那么阐明网络N吸收功率或耗费功率； P0，dq/dt0，极板上电荷，极板

10、上电荷添加，电容充电；当电压降低，添加，电容充电；当电压降低，du/dt0，dq/dt0，极板上电荷减少，电容放电。极板上电荷减少，电容放电。 电容两端的电压不能跃变，即电容的电压是平电容两端的电压不能跃变，即电容的电压是平稳的。稳的。 微分方式微分方式 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法3.3.电容的功率和贮能电容的功率和贮能tuCuuitpdd)(电容电路模型+iCu+q-q电容的贮能电容的贮能电容的功率电容的功率)(21)()(2 0 0 ctCuCududttptwut 结论：某一时辰电容的贮能仅与此时的电压值及电容的参数C有关。对于直流2C21CUW

11、 三、电感元件及其伏安关系1.1.电感元件：电感元件： 电感元件只反映实践电感器储存磁场能的作用，是一种电流与磁链相约束的理想电路元件，简称电感。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法电感定义为：电感定义为：电感参数电感参数L：表示储存磁场才干的参数，又称为容量。：表示储存磁场才干的参数，又称为容量。线性非时变电感：线性非时变电感：L为常数。为常数。Li 电感电路模型+Li+u电感的单位：电感的单位：SI单位是亨单位是亨 利利H。常用毫亨。常用毫亨mH、微亨微亨H为单位。为单位。2.2.电感的伏安关系电感的伏安关系微分方式微分方式tiLtudddd结论结论 电感

12、元件的电压取决于电流的变化率；直流稳电感元件的电压取决于电流的变化率；直流稳态电路中电感相当于短路。态电路中电感相当于短路。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 电感的电流不能跃变，即电感的电流是延续的。3.3.电感的功率和贮能电感的功率和贮能电感的贮能电感的贮能电感的功率电感的功率 结论：某一时辰电感的贮能仅与此时的电流值及电感的参数L有关。对于直流tiLiuitpdd)()(21d d)( )(2 0 0 LtLiiLittptwut2L21LIW 四、电源及其伏安关系1.1.理想电压源：理想电压源是从实践电压源笼统出来的理想电压源：理想电压源是从实践电压

13、源笼统出来的理想二端元件，其电压总坚持恒定，与经过它的电流无理想二端元件，其电压总坚持恒定，与经过它的电流无关。理想电压源简称电压源。关。理想电压源简称电压源。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法电压源的两个根本性质电压源的两个根本性质 电压是给定值或给定的时间函数，与流过的电流无关； 电流是与相连的外电路共同决议的。 电压源的伏安关系电压源的伏安关系为任意值或为任意值iuuIUUsS US或uS电压源电路模型I 或 ioiUS直流电压源伏安特性u+ 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法2.2.理想电流源：理想电流源是从实践电流

14、源笼统出来的理想电流源：理想电流源是从实践电流源笼统出来的理想二端元件，流过它的电流总坚持恒定，与其端电压理想二端元件，流过它的电流总坚持恒定，与其端电压无关。理想电流源简称电流源。无关。理想电流源简称电流源。电流源的两个根本性质电流源的两个根本性质 电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关； 电压是与相连的外电路共同决议的。 电流源的图形符号+U或iI S或iSi直流电流源伏安特性oISu电流源的伏安关系电流源的伏安关系为任意值或为任意值uiiUIIsS 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法五、实践电源的两种模型o(a)实验电路 (b)伏安特性曲线实践电源1.

15、 1. 实践电源的电压源模型实践电源的电压源模型R0USI+U-+-电压源模型IRUU00图b的直线方程 实践电源可用一个电动势为E=US的理想电压源与电阻串联的电路作为实践电源的电路模型，称为电压源模型。其中：U0开路电压 R0实践电源内电阻 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法2.2.实践电源的电流源模型实践电源的电流源模型实践电源的伏安特性也可表为0S00000RUIRURURUUIR0U+-RG电流源模型IS实践电源内阻实践电源内阻R0越小，越接近于理想电压源。越小，越接近于理想电压源。 00SRUI 其中 称为短路电流 实践电源内阻实践电源内阻R0越大

16、，越接近于理想电流源。越大，越接近于理想电流源。 BB00IUURR0可以丈量得到 实践电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并联的电路作为实践电源的电路模型，称为电流源模型。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法3.3.实践电源模型的等效变换实践电源模型的等效变换R0US+-等效电压源模型R0等效电压源模型IS0SSRUI SIRU0S留意：留意： 两个二端网络等效是指它们端口的伏安关系完全两个二端网络等效是指它们端口的伏安关系完全一样。因此，理想电压源和理想电流源不等效。一样。因此，理想电压源和理想电流源不等效。 等效只是对外电路而言。因此，对电源内部等效

17、只是对外电路而言。因此，对电源内部并不等效。并不等效。 在作电源模型的等效变换时，要留意电源的极性，在作电源模型的等效变换时，要留意电源的极性，电动势电动势 的极性和电流的极性和电流 的方向对外电路的效果应一的方向对外电路的效果应一致。致。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.1.定律：在集总参数电路中，任何时辰流入或流出任一定律：在集总参数电路中，任何时辰流入或流出任一节点的一切支路电流的代数和等于零，即节点的一切支路电流的代数和等于零，即1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律11abd5342c1支路：电路中的每一分支。支路：电路中的每一分支。节点：电

18、路中三条或三条以上的支路衔接点。节点：电路中三条或三条以上的支路衔接点。回路：电路中由一条或几条支路组成的闭合电路回路：电路中由一条或几条支路组成的闭合电路一、基尔霍夫电流定律KCL0i 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法(a) KCL (b) KCL的推行i1i4i2i3abi2i1i30321iii由KCL图a有 2. KCL的推行的推行 电流定律可以推行运用于包围部分电路的任一假设电流定律可以推行运用于包围部分电路的任一假设的闭合面。即任何时辰，对于一个封锁面流入或流出的的闭合面。即任何时辰，对于一个封锁面流入或流出的电流代数和等于零。电流代数和等于零。

19、由KCL的推行图b有04321iiii 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法3I3I1I2 I4I6I512【例【例1.4.11.4.1】 在图在图1.4.31.4.3所示直流电路中，知所示直流电路中，知I1I16A6A， I2I212A12A，I4I42A2A，求，求I3I3、I5I5。解解 由基尔霍夫定律有由基尔霍夫定律有对节点2 0254III01225 IA145I用KCL的推行运用来求解I3。对图示封锁面有0321III01263I）（A63I 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 从本例可以看出：KCL与电路元件的性质

20、无关；运用KCL时要和两套符号打交道。一套符号是KCL方程中各项前面的正、负号，它取决于电流的参考方向与节点的相对关系，另一套符号是电流本身的符号。1.1.定律：在集总参数电路中，任何时辰沿任一回路一切定律：在集总参数电路中，任何时辰沿任一回路一切支路电压的代数和等于零，即支路电压的代数和等于零，即二、基尔霍夫电压定律KVL u = 0留意：绕行方向可以恣意假定。沿绕行方向，假设电压留意：绕行方向可以恣意假定。沿绕行方向，假设电压降取正，那么电压升取负。当然，也可作相反的规定。降取正，那么电压升取负。当然，也可作相反的规定。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法

21、au1u2u3u4u5054321uuuuu，V4V6V3V25421uuuu。求3u【例1.4.2】 在图a所示电路中，知解解 根据根据KVL，得方程，得方程04)6(323u）（11V3ub2. KVL的推行：电压定律可以推行运的推行：电压定律可以推行运用于电路中的假想回路。用于电路中的假想回路。由KVL对图b有012abuuu21abuuu那么 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法表示：表示：a a、b b两点间的电压等于从两点间的电压等于从a a点出发，沿某一途径点出发，沿某一途径绕行到绕行到b b点，所经过的各个元件电压降的代数和。点，所经过的各个元件

22、电压降的代数和。【例1.4.3】 试求图示电路中a、c两点间的电压。解解 根据根据KVLKVL的推行运用，选择沿的推行运用，选择沿 abcabc途径绕行，得途径绕行，得V13221ac）（uuu也可以选择沿aedc途径绕行，那么V1)11()6(4345acuuuu结论：两点间的电压与计算时所选择的途径无关。结论：两点间的电压与计算时所选择的途径无关。u1u2u3u4u5 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法三、全电路欧姆定律及分压公式+-uS1u1ukunuS2+ -u2iR1RkRnR2+ -+ -+ -+ -0nk2211 uuuuuuSS0nk2211

23、iRiRiRuiRuSSnk2121RRRRuuiSS RuRuiS得全电路欧姆定律即，单回路中的电流等于沿回路电流方向上的一切电压源的电位升的代数和，除以回路中一切电阻元件电阻之和。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法uRRukk 串联电阻电路的分压公式。【例【例1.4.4】 图图a所示电路是双电源直流分压电路，所示电路是双电源直流分压电路， 试求试求a点电位。知点电位。知R=100。R10V+10VaaRbdbca10V 10V 0.6R10)()(4 . 0dcbdcdacaUURRUUVV210)1010(1001004 . 0aVbddcbdbdab

24、a)(6 . 0UUURRUUVV210)1010(1001006 . 0aV也可以选择途径abd来求a点电位。解解 将图将图a a转换成转换成b b图。由途径图。由途径acdacd可以求出可以求出a a点点电位。电位。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法留意：在电路中对于正负电源，一定有一个公共参考点，留意：在电路中对于正负电源，一定有一个公共参考点，即图即图b b中的中的d d点。点。四、弥尔曼定理及分流公式is1is2i1i2inis1ikuab-单节偶电路：只含有两个节点的电路，如上图所示。单节偶电路：只含有两个节点的电路，如上图所示。0nk22s21

25、s iiiiii0abnabkab22sab11s uGuGuGiuGiGiGGGGiiu snk212s1sab上式即为弥尔曼定理 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法弥尔曼定理表述为：在单节偶电路中，节偶电压等于一弥尔曼定理表述为：在单节偶电路中，节偶电压等于一切流入其参考电压正极点的电流源电流的代数和，除以切流入其参考电压正极点的电流源电流的代数和，除以一切电阻元件的电导之和。一切电阻元件的电导之和。s2s1ssiiii设那么有分流公式skabkkiGGuGi 假设单节偶电路中只需两个电阻，如以下图所示，那么可推导出两个电阻并联的分流公式为isi1i2s2

26、121iRRRis2112iRRRi 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法【例【例1.4.51.4.5】 在图示电路中，试用弥尔曼定理求电压在图示电路中，试用弥尔曼定理求电压U U，用分流公式求电流用分流公式求电流I1I1、I I。12A32AV123121212UA42123221）（I6A21II解解 由弥尔曼定理得由弥尔曼定理得由分流公式得由KCL得 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.5 1.5 电源的有载任务形状、开路与短路电源的有载任务形状、开路与短路一、电源有载任务E 电源的任务形状电源的外特性曲线SR0RLI1

27、. 电源有载任务：电源接上负载的任务形状。电源有载任务：电源接上负载的任务形状。2. 电源的外特性电源的外特性IREU0可见可见: 只需内阻不等于零，电源端电压就会小于电动只需内阻不等于零，电源端电压就会小于电动势；内阻越小，电源的外特性越接近理想电压源的伏势；内阻越小，电源的外特性越接近理想电压源的伏安特性曲线；电压源的内阻越小，带载才干就越强。安特性曲线；电压源的内阻越小，带载才干就越强。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法3. 电气设备的额定值电气设备的额定值20IREIUIPPPE其中： 电源产生的功率； 电源内阻上耗费的功率； 电源输出的功率，也是负

28、载吸收的功率。EIP E20IRP UIP 电气设备在额定值任务时是最经济、合理的，这种形状称为满载。当电气设备或元件的电流或功率低于额定值的任务形状称为轻载，而高于额定值的任务形状称为过载。NNNPUI、 制造厂为了使产品在给定的任务条件下可以正常平安地运转，对电流、电压或功率等作了相应的规定，其规定值称为额定值。额定电流、额定电压和额定功率分别用 表示。可见：电源输出的电流和功率取决于负载的大小。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 在实践中某一些时候电气设备或元件的细微过载是可以的。但在普通情况下，设备不应过载运性。并且，为确保设备的平安，还要在电路中加

29、设过载维护电器或电路。【例1.5.1】 电路如下图，电源的电动势E=55V，内阻R0=1.7，电源的额定输出功率为150W，额定输出电压为50V，问：1求电源的额定电流；2当负载RL=20时，实践输出电流为多少。此时电源能否过载？3当RL=20时，电源产生的功率PE为多少？U+- 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法U+-V50W150NNUP，A350150NNNUPIA53. 2207 . 155L0RREI139.15W2.5355E EIP解解 1 1根据知条件有根据知条件有那么 2电源实践输出电流为 可见电源实践输出的电流稍小于额定电流，电源没有过载，

30、而是接近满载形状，较经济合理。3电源产生的功率为 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法二、电源开路1. 电源开路：电源不接负载的形状，即空载形状。电源开路：电源不接负载的形状，即空载形状。2. 电源开路的特征电源开路的特征000PEUUI三、电源短路1. 电源短路：电源两端直接衔接，不经过负载的形状。电源短路：电源两端直接衔接，不经过负载的形状。2. 电源开路的特征电源开路的特征0020E0SPIRPPREIIU，IS短路电流 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 短路通常是一种严重的事故，过大的电流能够损坏电源，应该尽力预防。为

31、防止短路时引起毁坏性后果，通常在电路中接入熔断器俗称保险丝或自动断路器，这样一旦发生短路，上述维护电器便会自动切断电源。【例1.5.2】 在图示电路中，知电源的额定输出功率为200W，额定电压为50V。经丈量其开路电压为60V，短路电流为24A。试求：1电源内阻R0；2电源在额定任务下的负载RL。U+- 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法A2460VS0IU，V600UE5 . 22460S0IERV50W200NNUP，5 .12200502N2NLPUR解解 1 1由知条件得由知条件得电源电动势为电源的内阻为2由知条件得那么电源在额定任务条件下的负载为U+

32、- 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.6 1.6 叠加定理叠加定理一、叠加定理 所谓线性网络是指由线性元件构成的电路，如由线性的电阻、电源等线性元件组成的电路。 在线性电路中，当有两个或两个以上的电源电压源或电流源作用时，那么恣意支路的电流或电压呼应，等于电路中每个电源单独作用时在该支路中产生的电流或电压呼应的代数和。1叠加定理仅适用于线性电路的电压和电流； 2每个电源单独作用是指：当一个电源单独作用时，其它不作用的电源置零将不作用的电压源用短道路替代；将不作用的电流源开路替代。；二、留意 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方

33、法3叠加时应留意电压或电流的参考方向，求其代数和；4不能用叠加定理直接计算功率。 【例1.6.1】 知图1.6.1所示电路中E=10V，I S=12A， 。求电流I1。42321RRR，EEIsIsI1I2I3R3R1R2R2R2R3R1R1R31I2I3I1I 2I 3I 解解 根据叠加定理图根据叠加定理图a所示电路可以分解为图所示电路可以分解为图b电压源单独作用和电压源单独作用和c电流源单独作用。当电流源单独作用。当电压源单独作用时电压源单独作用时 A67. 14210311RREI 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法EEIsIsI1I2I3R3R1R2R

34、2R2R3R1R1R31I2I3I1I 2I 3I 当电流源单独作用时A8 12424S3131 IRRRIA33. 6867. 1111 III2 11211IRIR 运用叠加定理得假设求电阻R1的功率，那么 显然功率的计算不能叠加。P1 = R1I12 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法【例1.6.2】 求图a所示电路中的电压U 。(b)解解 图示电路中有五个电源，假设分别求各个电源单图示电路中有五个电源，假设分别求各个电源单独作用时的呼应再叠加，运算繁琐。但是，假设将电源独作用时的呼应再叠加，运算繁琐。但是，假设将电源分别组合起来运用叠加定理，运算就简便

35、得多了。分别组合起来运用叠加定理，运算就简便得多了。2A 1 0 1 5 3A5V U(a)2A 1 0V 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1 0 1 5 3AU(b)1 0 1 5 c5V U2A 2A 1 0V 将3A电流源单独作为一组，如图b；(a)2A 1 0 1 5 3A5V U2A 1 0V +其他剩下的电源分为一组，如图 (c)。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1 0 1 5 3AU(b)V753)1015(U1 0 1 5 c5V U2A 2A 1 0V V55 210105215 UV205575 UU

36、U运用叠加定理得 该当留意，叠加定理通常用于电源不是很多的电路，而象上例这种情况例外。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.7 1.7 戴维南定理戴维南定理二端网络：具有两个出线端的部分电路。二端网络：具有两个出线端的部分电路。无源二端网络：二端网络中没有独立电源。无源二端网络：二端网络中没有独立电源。 有源二端网络：二端网络中含有独立电源。有源二端网络：二端网络中含有独立电源。无源二端网络 有源二端网络 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法一、戴维南定理 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E的电压源与电阻值为R0的

37、电阻串联的电压源模型来等效，如图b所示。其中电动势E等于该网络端口开路时的电压U0，电阻等于该网络内部一切的电源为零即一切的电压源短路，一切的电流源开路。时的等效电阻R0 。 ab线性有源二端网络N 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法【例1.7.1】 在图1.7.2a所示电路中，知RL=1，求电流I 。解解 求电动势求电动势EV8 . 0 1)44()84(844 1)44()84(4480UE0 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法求等效电阻R08 . 4)84()44()84)(44(ab0RR画出戴维南等效电路由此得电流I

38、14. 018 . 48 . 0L0RREI 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法【例1.7.2】 用戴维南定理求图1.6.2a所示电路中的电流U 。2A 1 0 10V 2A 1 5 3A5V (b)a bU002A 1 0 10V 2A 1 5 3A5V (a)Ua bV552155102100UE解解 求电动势求电动势E 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法(c)1 0 1 5 a bER03Ab(d )Ua +251510ab0RRV205525330ERU2A 1 0 10V 2A 1 5 3A5V (a)Ua b求等效

39、电阻R0画出戴维南等效电路由此得电压U 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法求解步骤：求解步骤：1 1断开待求支路，求剩下的二端网络的开路电压，断开待求支路，求剩下的二端网络的开路电压，得到戴维南等效电路的电动势得到戴维南等效电路的电动势E E；2 2求剩下的二端网络的等效电阻，得到戴维南等效求剩下的二端网络的等效电阻，得到戴维南等效电路的电阻电路的电阻R0 R0 3 3画出戴维南等效电路，接上待求支路，求出待求画出戴维南等效电路，接上待求支路，求出待求电压或电流。电压或电流。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法二、最大功率传输

40、问题：图问题：图a中假设负载中假设负载RL可变，试问可变，试问RL等于多少时等于多少时可以获得最大功率？可以获得最大功率？负载RL的功率：L2L0L2L)(RRRERIP0)()(dd3L0L02RRRRERP0LRR 要使PL最大，应使dP/dR=0，即负载获得最大功率的条件是负载获得最大功率的条件是 E E 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法02maxL4REP 将RL=R0称为负载与有源二端网络的戴维南等效电阻匹配。此时负载获得的最大功率为 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1.8 1.8 电路的暂态分析简介电路的暂态分

41、析简介稳定形状：一切的呼应或是恒定不变，或是按周期规律稳定形状：一切的呼应或是恒定不变，或是按周期规律变化，简称稳态。如直流稳态、正弦稳态。变化，简称稳态。如直流稳态、正弦稳态。过渡过程：由原来的稳态转变到另一个稳态的过程，又过渡过程：由原来的稳态转变到另一个稳态的过程，又称为动态、暂态或瞬态称为动态、暂态或瞬态 。任何系统的形状都有相对稳定和不稳定两种形状。一、换路定那么与电压和电流初始值确实定换路：电路中开关通断、电源变化、元件参数变化等。换路：电路中开关通断、电源变化、元件参数变化等。 在电路换路瞬间，电容的电压 、电感的电流不能跃变。假设在时间t=0时换路，那么：1. 换路定那么换路定

42、那么)0()0( )0()0(LLCCiiuu 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 初始值：电路中电压和电流在换路后最初一瞬间的初始值：电路中电压和电流在换路后最初一瞬间的值，记作值，记作 f(0+)。2. 初始值确实定初始值确实定独立初始值独立初始值: :)0( Cu)0( Li0等效电路等效电路电感短路电容开路电感电流源：)0( Li电容电压源：)0( Cu0等效电路等效电路 相关初始值：f(0) 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法求解初始值的步骤：求解初始值的步骤： 求独立初始值：画出求独立初始值：画出0等效电路等效电路

43、 求出求出iL(0) 、 uC(0) 求出求出iL(0) 、 uC(0) 求相关初始值：画出求相关初始值：画出0等效电路等效电路 求出求出f(0) 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法6221RR，)0()0()0()0(2CLCiiiu、【例1.8.1】 图示电路知 ，t=0时开关S由1扳向2，在t0时电路已处于稳态。求初始值 。解解 求独立初始值求独立初始值 3622424 )0()0(21LLRRiiV1836)0( )0()0(L2CCiRuub b0-0-等效电等效电路路 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法求相关初始值

44、 c c0+0+等效电等效电路路3618 )0()0(2C2Rui033 )0()0()0(2LCiii 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法二、 RC电路的充放电过程 图示电路，t=0时开关S闭合，换路前 。试分析电容的电压 在暂态过程t0中的变化规律。 0C)0(UuCu+ _Ut=0SRC+ _uR+_uCi开关S闭合后，由KVL得 UuuCRUutuRCCC d dCuCuCu 其解 由特解 和通解 组成CCCuuu 特解由新的直流稳态电路求得Uuu)(CC即 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 将新的稳态电路中的电流或

45、电压值，称为稳态值，记作f()。 )(Cu电容电压的稳态值tu AeCtCCCAe Uuuu0CC)0()0(Uuu由数学知识可得通解于是 由换路定那么有t=0+时0CA)0(UUuUU 0AtUUUue )(0C故得暂态过程中电容电压的变化规律 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1. 零输入呼应：仅由贮能元件的初始贮能引起的呼应。零输入呼应：仅由贮能元件的初始贮能引起的呼应。0)0(0CUu 电容将经过电阻释放能量，即电容放电。电容和电阻的电压、放电电流均从初始值减小到零，放电终了，暂态过程终了。 以后，电流电压不再变化，电路进入新稳态。对于这种电路，虽然没

46、有输入，电路中仍有呼应，这时的呼应是由电容的初始贮能引起的，故贮能元件的初始贮能也相当于一种鼓励。t=0SRC+ _uR+_uCi1 1定性分析定性分析变量变量 t=0+ t= uC(0+) U0 0uR(0+) -U0 0i(0+) -U0 /R 0 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法2 2定性分析定性分析tUUUue )(0C得电容电压tUue0CtUuue0CRtRURuie0R于是电阻电压放电电流将U=0代入 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法Cu不同值得uC曲线U00.368U00123 可见，RC电路的零输入呼应是

47、电容经过电阻放电的过程。电容电压、电阻电压和放电电流均随时间按指数规律衰减。3 3时间常数时间常数RC秒S时间常数 时间常数是换路后电容电压衰减到初始值的36.8所需求的时间。050C030C%7 . 0e 5%5e 3UUutUUut 工程上以为35的时间电容已放电终了，电路进入稳态。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法值的意义：电容放电过程暂态过程进展的快慢取决值的意义：电容放电过程暂态过程进展的快慢取决于时间常数于时间常数的大小。的大小。 当电容容量 C 越大时，电容储存的电荷越多，放电的时间就会愈长，所以 值越大；而电阻阻值 R 越大时，放电电流越小，

48、放电时间就会越长，所以 值也越大。反之， 值越小。因此 值的大小由电路元件的参数决议。当电路不变时， 也不变。同一电路的各支路的暂态呼应 值一样。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法1 1定性分析定性分析变量变量 t=0+ t= uC(0+) 0 UuR(0+) i(0+) U/R 02. 零形状呼应：仅由外施鼓励引起的呼应。零形状呼应：仅由外施鼓励引起的呼应。+ _Ut=0SRC+ _uR+_uCiU 00)0(0CUu 电容电压从零开场添加，电容充电；同时，电阻的电压逐渐降低，充电电流随之逐渐减小。当电容的电压上升到电源电压U时，电阻的电压减小到零，此时充

49、电电流也减小到零，电容好像开路，充电终了，暂态过程终了。以后，电路中的电流与电压不再变化，电路进入新的稳态。 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法2 2定量分析定量分析tUUUue )(0C得电容电压）（tUue-1CtUuUueCRtRURuieR于是电阻电压放电电流将U0=0代入63.2%U(a) (b) 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法 可见，RC电路的零形状呼应是电容经过电阻从零开场充电的过程。电容电压、电阻电压和充电电流均随时间按指数规律衰减，它们变化的快慢，即电容充电过程暂态过程进展的快慢均取决于时间常数的大小。同样，在工程运用时，往往近似以为t=3时电容充电已根本完成。3. 全呼应：由外施鼓励和非零初始形状引起的呼应。全呼应：由外施鼓励和非零初始形状引起的呼应。1全呼应有两种分解方法全呼应有两种分解方法:tUUUue )(0C+ _Ut=0SRC+ _uR+_uCi0)0( 0 0CUuU即那么电容电压为 第第1章章 电路的基本理论及基本分析方法电路的基本理论及基本分析方法全呼应分解为稳态分量和暂态分量全呼应分解为稳态分量和暂态分量（暂态分量）自由分量（稳态分量）强制分量（ 0 CCCe ) tUUUuuu 与外施鼓励有关，等于其稳