电阻电路的一般分析ppt课件

1、第第3 3章章 电阻电路的普通分析电阻电路的普通分析Methods of Analysis in Methods of Analysis in Resistive Circuits Resistive Circuits 本章内容本章内容 3.1 3.1 电路的图电路的图 3.2 KCL 3.2 KCL和和KVLKVL的独立方程数的独立方程数 3.3 3.3 支路电流法支路电流法 3.4 3.4 网孔电流法网孔电流法 3.5 3.5 回路电流法回路电流法 3.6 3.6 结点电压法结点电压法下一章上一章l 重点重点1.KCL1.KCL和和KVLKVL独立方程数确实立；独立方程数确实立；2.2.回

2、路电流法；回路电流法；3.3.结点电压法。结点电压法。下 页上 页前往本章l 难点难点1.1.含无伴理想电源电路的分析；含无伴理想电源电路的分析；2.2.含受控源电路的分析。含受控源电路的分析。l 线性电路的普通分析方法线性电路的普通分析方法 (1) (1) 普遍性：对任何线性电路都适用。普遍性：对任何线性电路都适用。2 2选择适宜的变量，根据选择适宜的变量，根据KCLKCL和和KVLKVL以及以及元件的元件的VCRVCR关系列方程关系列方程; ;1 1不改动电路的构造；不改动电路的构造；l 方法的特点方法的特点(2) (2) 系统性：计算方法有规律可循。系统性：计算方法有规律可循。下 页上

3、页前往本章3 3求解电路方程得呼应。求解电路方程得呼应。3.1 电路的图电路的图电路的图电路的图(Graph)是具有给定衔接关系的结点和支是具有给定衔接关系的结点和支路的集合。路的集合。 电路电路 的图的图有向图有向图下 页上 页前往本章R4R1R3R2R6uS+_iR554321678543216元件的串联组合和并联元件的串联组合和并联组协作为一条支路组协作为一条支路单个元件作为单个元件作为一条支路。一条支路。 l连通图连通图(connected graph )图图G G的恣意两个结点之间至少有一条的恣意两个结点之间至少有一条支路相连时称为连通图。支路相连时称为连通图。下 页上 页前往本节l

4、 回路回路 (Loop)起点和终点重合且经过的其他结点不反复的闭合途径起点和终点重合且经过的其他结点不反复的闭合途径 。543216l途径途径(path )从图从图G G的某个结点挪动到另一个结点，的某个结点挪动到另一个结点，所经过的一系列支路。所经过的一系列支路。支路支路1、2、5，1、2、4、3，1、3、6，3、4、5，2、5、3、6等都是回路，还有其他等都是回路，还有其他回路。回路。树支树支(tree branch)：树中包含的支路：树中包含的支路连支连支(link)：其他支路：其他支路1 nbt )( 1 nbbbbtl下 页上 页前往本节l 树树 (Tree)树树T是连通图，包括图是

5、连通图，包括图G的全部结点和部分的全部结点和部分支路，但不包含回路。支路，但不包含回路。54321621653143树树不是树不是树l根本回路根本回路( (单连支回路单连支回路) )3254254根本回路数连支数根本回路数连支数 支路数支路数-树支数树支数=b-(n-1)下 页上 页前往本节543216每个根本回路仅含一个连支，且这一个连支不在其他每个根本回路仅含一个连支，且这一个连支不在其他根本回路中出现。根本回路中出现。63.2 KCL和和KVL的独立方程数的独立方程数 KCL KCL的独立方程数的独立方程数1432+ +- -+ +0 0 结论：结论：n n个结点的电路个结点的电路, ,

6、 独立的独立的KCLKCL方程为方程为n-1n-1个个对各结点列对各结点列 KCL KCL方程：方程：下 页上 页前往本章54321643210621iii0531iii0542iii0643iii KVL的独立方程数的独立方程数KVL的独立方程数的独立方程数=根本回路数根本回路数 =b(n1)结论：结论：n n个结点、个结点、b b条支路的电路条支路的电路, , 独独立的立的KCLKCL和和KVLKVL方程数为：方程数为：bnbn) 1() 1(下 页上 页前往本节对于平面电路对于平面电路独立方程数独立方程数=平面图的网孔数平面图的网孔数3.3 支路电流法支路电流法 (branch curr

7、ent method ) 以各支路电流为求解对象，直接运用以各支路电流为求解对象，直接运用KVL，KCL和元件的和元件的VCR，分别对结点和，分别对结点和回路列出所需的方程，然后解出各支路电回路列出所需的方程，然后解出各支路电流的方法。流的方法。下 页上 页前往本章例例1b=6，需列写，需列写6个方程。个方程。KCL方程方程:KVL写方程写方程(结合元件结合元件VCR):回路回路1回路回路2回路回路3下 页上 页前往本节R4R1R3R2R6uS+_i3R54321i4i6i2i1i51320621iii0531iii0643iii1230225511suiRiRiR0554433iRiRiR0

8、664422iRiRiR列出支路电流法的电路方程得普通步骤：列出支路电流法的电路方程得普通步骤： 选定各支路电流的参考方向；选定各支路电流的参考方向； 选定选定(n(n1)1)个结点，列写其个结点，列写其KCLKCL方程；方程； 选定选定b(n1)个独立回路，指定回路的绕行方向，个独立回路，指定回路的绕行方向，列写其列写其KVL方程；方程；根据元件根据元件VCR，将电压全部用支路电流表示。，将电压全部用支路电流表示。下 页上 页前往本节例例2.结点：结点：i1i2i=0(1) n1=1个个KCL方程：方程：求电流求电流i。解：解：(2) b( n1)=2个个KVL方程：方程：-2i2-12+8

9、i=02i16+12+2i2=0下 页上 页前往本节联立求解得：联立求解得：6V12V8+i1ii22212回路回路1：回路回路2：Ai13.4 网孔电流法网孔电流法(mesh current method)假想每个网孔中有一个闭合电流流过即网孔电流假想每个网孔中有一个闭合电流流过即网孔电流, ,而某一支路电流等于流经该支路的各网孔电流的而某一支路电流等于流经该支路的各网孔电流的代数和，对每一个独立回路列写回路电压方程，代数和，对每一个独立回路列写回路电压方程，解出各网孔电流，继而求出各支路电流。解出各网孔电流，继而求出各支路电流。以网孔电流作为电路的独立变量列写电路方程以网孔电流作为电路的独

10、立变量列写电路方程分析电路的方法，仅适用于平面电路。分析电路的方法，仅适用于平面电路。 根本思根本思想想下 页上 页前往本章对个网孔列写对个网孔列写KVLKVL方程，方程数为：方程，方程数为： 列写的方程列写的方程网孔网孔1 1：R1 im1+R2(im1- im2)-R1 im1+R2(im1- im2)-uS1+uS2=0uS1+uS2=0网孔网孔2 2：R2(im2- im1)+ R3 il2 -R2(im2- im1)+ R3 il2 -uS2=0uS2=0)1(nb方程的列写方程的列写: :下 页上 页前往本节im1im2i1i3uS1uS2R1R2R3ba+i21132221 mm

11、mmiiiiiii例例3.用网孔电流法求解电流用网孔电流法求解电流 i. i.解解电路有两个网孔：电路有两个网孔：下 页上 页前往本节6V12V8+i1ii222121262)22(21mmii12)82(221mmii解得：解得：AiAimm1121那么：那么：Aiim12网孔电流法的普通步骤：网孔电流法的普通步骤：指定网孔电流的绕行方向；指定网孔电流的绕行方向；列出网孔列出网孔KVLKVL方程方程 求解上述方程，得到求解上述方程，得到l l 个网孔电流；个网孔电流； 求各支路电流求各支路电流( (用网孔电流表示用网孔电流表示) )；下 页上 页前往本节几点阐明：几点阐明：假设不是选网孔，而

12、是选普通回路，那假设不是选网孔，而是选普通回路，那么为回路电流法；么为回路电流法；当电路中有受控源或无伴电流源当电路中有受控源或无伴电流源时，需另作处置；时，需另作处置； 网孔电流法制适用于平面电路，回路电流网孔电流法制适用于平面电路，回路电流法适用于平面或非平面电路。法适用于平面或非平面电路。下 页上 页前往本节3.5 回路电流法回路电流法 (loop current method)下 页上 页返 回前往本章例例4.用回路电流法求解电流用回路电流法求解电流 i. i.解解电路有两个回路：电路有两个回路：6V12V8+i1ii22268)82(21llii12)82(821llii解得：解得：

13、AiAill2121那么：那么：Aiiill12112无伴电流源支路的处置：无伴电流源支路的处置：引入电流源电压，添加回路电流和电流源电引入电流源电压，添加回路电流和电流源电流的关系方程。流的关系方程。例例5增补方程：增补方程：下 页上 页前往本节U+6V8+i1i222A12Uiill62)22(21Uiill21)82(2221llii解得：解得：Aiil12解：解：求电流求电流 i. i.12选取独立回路，使理想电流源支路仅仅属于一个选取独立回路，使理想电流源支路仅仅属于一个回路回路, , 该回路电流即该回路电流即 IS IS 。例例6下 页上 页前往本节6V8+i1i222A解：解：6

14、8)82(21llii22li解得：解得：Aiiill121求电流求电流 i. i.受控电源支路的处置：受控电源支路的处置： 对含有受控电源支路的电路，可先把受控源看作对含有受控电源支路的电路，可先把受控源看作独立电源按上述方法列方程，再将控制量用回路独立电源按上述方法列方程，再将控制量用回路电流表示。电流表示。下 页上 页前往本节例例7增补方程：增补方程：12iiill1262)22(21iiill12)82(2212lii 解得：解得：Aiil12解：解：+6V8+i1i222A12i求电流求电流 i. i.3.6 结点电压法结点电压法(node voltage method)选结点电压为

15、未知量，那么选结点电压为未知量，那么KVLKVL自动满足。各支自动满足。各支路电流、电压可视为结点电压的线性组合，求出结路电流、电压可视为结点电压的线性组合，求出结点电压后，便可方便地得到各支路电压、电流。点电压后，便可方便地得到各支路电压、电流。 根本思想：根本思想：以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的方以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的方法。适用于结点较少的电路。法。适用于结点较少的电路。列写的方程：列写的方程：结点电压法列写的是结点上的结点电压法列写的是结点上的KCLKCL方程，独方程，独立方程数为：立方程数为：与支路电流法相比，方程数减与支路电流法相比，方程数减少少b-(n-

16、1)个。个。)(1 n下 页上 页前往本章iS1uSiS2R1i1i2i3i4i5R2R5R3R4+_132 列列KCLKCL方程：方程：i1+i2=iS1+iS2-i2+i4+i3=0-i2+i4+i3=0把支路电流用结点电压表示：把支路电流用结点电压表示：n1n1n2S1S212uuuiiRRn2n3n1n2n22340uuuuuRRR-i3+i5=-iS2n2n3n3235SSuuuuiRR 下 页上 页前往本节参考结点结点法的普通步骤：结点法的普通步骤： 选定参考结点，标定选定参考结点，标定n-1个独立结点；个独立结点；对对n-1个独立结点，以结点电压为未知个独立结点，以结点电压为未知

17、量，列写其量，列写其KCL方程；方程； 求解上述方程，得到求解上述方程，得到n-1个结点电压；个结点电压； 其它分析。其它分析。 求各支路电流求各支路电流(用结点电压表示用结点电压表示)；下 页上 页前往本节试用结点电压法求电流试用结点电压法求电流i i。例例8 无伴电压源支路的处置无伴电压源支路的处置 以电压源电流为变量，增补结点电压与电压源间的以电压源电流为变量，增补结点电压与电压源间的关系关系1下 页上 页前往本节6V12V8+i2221226)812121(1nu解：解：那那么：么：Vun81Auin181 选择适宜的参考点选择适宜的参考点U2= US2(G1+G4+G5)U1-G1U2 G4U3 = G4US1 -G4U1-G2U2+(G2+G3+G5)U3= -G4US1-G4U1-G2U2+(G2+G3+G5)U3= -G4US1312下 页上 页前往本节iUs1+R1+R2R3R4R5Us2312Us1+R1+R2R3R4R5Us2例例9列结点电压方程。列结点电压方程。 受控电源支路的处置