电工电子学的课件

1、电路分析基础第二章2022/8/111电工电子学C第二章 电路分析基础2.1 基尔霍夫定律的应用2.2 叠加原理2.3 等效法2022/8/11电工电子学C2本章的基本要求：1、掌握用支路电流法求解电路2、熟练掌握叠加原理的应用3、熟练掌握电阻的串联和并联4、掌握电压源和电流源的相互转换5、熟练掌握戴维南定理应用2022/8/113电工电子学C2.1 基尔霍夫定律的应用一、支路电流法： 以支路电流为未知量、利用基尔霍夫定律列方程求解。（支路数：b=3 结点数：n=2）2022/8/114电工电子学C解题步骤:1、在图中标注各支路电流的参考方向，对选定的回路标注循 行方向。2、应用 KCL 对结

2、点列出( n1 )个独立的结点电流方程。3、应用 KVL 对回路列出 b( n1 ) 个独立的回路电压方 程（通常可取网孔列出） 。4、联立求解 b 个方程，求出各支路电流。2022/8/115电工电子学C列电流方程：对 a 结点：对 b 结点：列回路电压方程：列(n-1)个电流方程可取网孔列回路电压方程2022/8/116电工电子学C 举例：b=6n=4(2) 对（n1）节点，根据KCL列方程；节点 1：i1 + i2 i6 =0节点 2： i2 + i3 + i4 =0节点 3： i4 i5 + i6 =0(1)(3) 选定b-n+1个独立回路，根据KVL，列写回路电压方程:R1 i1 +

3、 R2 i2 + R3 i3 = 0R3 i3 + R4 i4 R5 i5 = 0 R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 uS = 0（2）(1) 标定各支路电流、电压的参考方向；（4）联立方程组求解。2022/8/117电工电子学C例1：US1=130V, US2=117V, R1=1, R2=0.6, R3=24。求各支路电流。I1I3US1US2R1R2R3ba+I2节点a：I1I2+I3=0(1) n1=1个KCL方程：解:(2) bn+1=2个KVL方程：R1I1R2I2=US1US20.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13R2I2+R3I3= US21

4、2(3) 联立求解I1I2+I3=00.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13解之得I1=10 AI3= 5 AI2= 5 A2022/8/118电工电子学C列写如图电路的支路电流方程(含无伴电流源支路)。例2:解题思路： 除了支路电流外，将无伴电流源两端的电压作为一个求解变量列入方程，虽然多了一个变量，但是无伴电流源所在的支路的电流为已知，故增加了一个回路电流的附加方程，电路可解。支路中含有恒流源的情况：2022/8/119电工电子学C解:KCL方程：- i1- i2 + i3 = 0 (1)- i3+ i4 - i5 = 0 (2)KVL方程：R1 i1-R2i2 =

5、 uS (3)i5 = iS (6) - R4 i4+u = 0 (5)R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4)R1 i1-R2i2 = uS (3)i5 = iS (5)R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4)2022/8/1110电工电子学C支路电流法的优缺点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法。只要 根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，就能得 出结果。缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求 解不方便。2022/8/1111电工电子学C2.2 叠加原理一、定理内容：在线性电路中，任一支路电流(或电压)都是 电路中各个独立电源单独作用时，在该支路 产生的电

6、流(或电压)的代数和。单独作用：一个电源作用，其余电源不作用不作用的电压源（Us=0) 短路电流源 (Is=0) 开路2022/8/1112电工电子学C根据总电路和分电路的电流的参考方向，可得：2022/8/1113电工电子学C例：运用叠加原理求解各支路电流，参数见例21。解：根据所给的参数和参考方向，可得叠加：2022/8/1114电工电子学C例1:求图中电压u 。解:(1) 10V电压源单独作用， 4A电流源开路； (2) 4A电流源单独作用， 10V电压源短路；+10V6+4u4A6+4uu=4Vu= -42.4= -9.6V共同作用：u=u+u= 4+(- 9.6)= - 5.6V20

7、22/8/1115电工电子学C1、叠加定理只适用于线性电路求电压和电流，不适用于 非线性电路， 不能用叠加定理求功率(功率为电源的 二次函数；) 4、应用时电路的结构参数必须前后一致；应用叠加定理时注意以下几点：5、叠加时注意在参考方向下求代数和。2、不作用的电压源短路，不作用的电流源开路；3、含受控源(线性)电路亦可用叠加，受控源应始终保留(了解)；2022/8/1116电工电子学C2.3 等效法等效： 等效是对外部电路而言，即用化简后的电路代替原复杂电路后，它对外电路的作用效果不变。等效电路： 具有不同内部结构的一端口网络或多端口网络，如果它们的两个端子或相应的各端子对外部电路有完全相同的

8、电压和电流，则它们是等效的。2022/8/1117电工电子学C一、电阻的串并联等效变换： 两个或更多个电阻一个接一个的顺序相联，流过同一电流。1、电阻的串联：令：则：R为两个串联电阻的等效电阻2022/8/1118电工电子学C特点：分压：(1) 各个电阻流过同一电流；(2) 等效电阻等于各个电阻之和；(3) 串联电阻各个电阻的分压与其阻值成正比；应用：分压、限流2022/8/1119电工电子学C 两个或更多个电阻连接在两个公共的节点之间， 承受同一电压。2、电阻的并联：令：则：R为两个并联电阻的等效电阻2022/8/1120电工电子学C特点：分流：(1) 各个电阻两端承受相同电压；(2) 等效

9、电阻的倒数等于各个电阻倒数之和；(3) 并联电阻各个电阻的分流与其阻值成反比；应用：分流2022/8/1121电工电子学C二、电压源和电流源的等效变换：电压源模型电流源模型比较两式，可知，满足：（1）（2）（3）（4）电压源和电流源对外电路就等效2022/8/1122电工电子学C几点结论：1、理想电压源和理想电流源本身没有等效关系；2、只有电压相等的电压源才允许并联，只有电流相等 的电流源才允许串联(理想)；3、理想电压源与任何一条支路并联后，其等效电源仍 为电压源；2022/8/1123电工电子学C4、理想电流源与任何一条支路串联后，其等效电源仍 为电流源；2022/8/1124电工电子学C

10、例1：将电源模型等效转换为另一形式。2022/8/1125电工电子学C例2：求电流I。2022/8/1126电工电子学C解：ab以左等效化简2022/8/1127电工电子学C最后得：2022/8/1128电工电子学C三、等效电源定理：1、戴维南定理： 任何一个线性有源二端口网络，对外电路来说，可 以用一个电动势为E、内阻为R0的等效电压源来代替；其 中电压源的电动势等于端口开路电压Uoc，内阻等于端口 中所有独立电源置零后两端之间的等效电阻。 不作用的电压源要视为短路，不作用的电流源要视为开路。电工电子学C2022/8/11292、诺顿定理：不要求 任何一个线性有源二端口网络，对外电路来说，可

11、 以用一个电流为IS、内阻为R0的等效电流源来代替；其中 电流源的电流为有源二端网络的短路电流IS ，内阻等于端 口中所有独立电源置零两端之间的等效电阻。其中三个参数的关系为：E = R0Is2022/8/1130电工电子学C例1：已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：当 R5=10 时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E有源二端网络解：2022/8/1131电工电子学C第一步：求开路电压U0U0R1R3+_R2R4EABCD+_+_+-第二步：求等效电源的内阻 R0CR0R1R3R2R4ABD=2030 +302

12、0=242022/8/1132电工电子学C+_E0R0R5I5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E第三步：求未知电流 I5时E0 = UX = 2V2022/8/1133电工电子学C+_ER0I3R3例2：电路如图：已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ， 试用戴维南定理求电流I3。E1I1E2I2R2I3R3+R1+解：第一步：求开路电压 UAB+-+-E1E2R1R2ABUABI+-2022/8/1134电工电子学C最后，接入待求支路求 I3+_ER0I3R3第二步：求等效内阻 R0Ro=R1/R2 =2R2R1R02022/8/1135电工电子学BUoc+R03UR-+解：(1) 求开路电压uoc：I1=9/9=1AUoc=9V36I1+9V+uoc+6I1已知如图，求UR 。例3：36I1+9V+UR+6I13Uoc=6I1+3I12022/8/1136电工电子学C(2) 求等效电阻R0：方法1： 开路电压、短路电流；36I1+9VIsc+6I