电路基础分析课件-模块二

模块二测量分析线性电路教学要求

1、掌握串联分压电路和并联分流电路。

2、掌握电阻的星形联接和三角形联接相互转换的方法和原理。

3、理解叠加定理，戴维南定理和最大功率传输定理。

4、掌握叠加定理，戴维南定理和最大功率传输定理的运用。

5、掌握节点分析法。任务一测量分析串、并、混联电阻及其等效电阻串联电路如图2.1-1图2.1-1串联电路图如果当只如图所示有两个电阻相串联的情况，有+-U++2.1.1电阻的串联1、电阻串联电路中，总电压U按电阻大小成正比分配；电阻值越大，分配到的电压越大。

2、等效电阻为各串联电阻之和。3、等效电阻上消耗的功率等于每个串联电阻消耗功率之和。电阻值越大，消耗的功率越大2.1.2电阻的并联

（a）两个电阻并联(b)n个电阻并联图2.1-3并联电路图电阻并联电路如图2.1-3所示

当只有两个电阻相并联的分流公式为：

n个电阻并联的等效总电阻的倒数等于个支路电阻倒数之和，即

并联电阻所分得的电流和其电阻值成反比，即电阻越大分得的电流越小2.1.3电阻的混联

电阻电路中既有串联又有并联的连接方式称为电阻的串并联,也称为混联。如图2.1-5所示

图2.1-5电阻的混联任务二测量分析三角形、星形电阻电路星形电阻电路a)和三角形电阻电路b)转换公式：1、三角形联接等效变换为星形联接的公式为2、星形联接等效变换为三角形联接的公式为（2.1-1）（2.2-2）

支路电流法是以支路电流作为电路的变量，亦即未知量，直接应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，列出与支路电流数目相等的独立节点电流方程和独立回路电压方程，然后联立解出各支路的电流的一种方法。从而进一步求出其他待求量。任务三测量分析支路电流方法和步骤：（1）根据电路的支路数m，确定待求的电流，选定并在电路图上标出各支路电流的参考方向，作为列写电路方程的依据。（2）根据基尔霍夫电流定律列出独立节点方程。（若电路有n个节点，就能列出n-1个独立节点方程）。（3）根据基尔霍夫电压定律列出独立回路方程。（电路的独立回路数就是网孔数）。（4）将独立方程联立求解，得到各支路电流。如果支路电流的值为正，则表示实际电流方向与参考方向相同。（5）根据电路的要求，求出其他待求量。例2.3-1试用支路电流法求图2.3-1电路中各支路电流。图2.3-1例2.3-1图任务四测量分析网孔电流

网孔电流法是以网孔电流作为电路的变量，亦即未知量，应用基尔霍夫电压定律列网孔电压方程，然后联立解出网孔电流的一种方法。从而进一步求出其他待求量。

网孔电流是一个假想沿着各自网孔内循环流动的电流，在实际电路中是不存在的，然而它是一个非常有用的用于计算的量。从网络直接列写网孔电流方程的规则为自电阻×本网孔的网孔电流+Σ互电阻×相邻网孔的网孔电流=本网孔电压源的代数和网孔电流的步骤为：1、确定网孔，并设定网孔电流绕行方向。2、列出网孔电流为未知量的网孔电压方程。3、解方程求回路电流。4、根据网孔电流再求其他的待求量。例2.4-1用网孔电流法求图2.4-2所示电路中各支路电流。图2.4-2例2.4-1图

任务五测量分析节点电压

对于节点较少而网孔较多的电路，用支路电流法和网孔电流法都比较麻烦，方程过多，不易求解。在这种情况下，如果选取节点电压作为独立变量，可使计算简便得多

——节点电压法从网络直接列写节点方程的规则为：自电导×本节点的节点电压+Σ互电导×相邻节点的节点电压=流入本节点电流源电流的代数和用节点分析法分析网络的步骤可归纳为（1）选定参考节点；（2）列节点电压方程，并联立求解出节点电压；（3）根据节点电压求出支路电压或其他响应；

例2.5-1电路如图2.5-2所示，已知IS1=9A,IS3=6A,G1=1S,G2=2S,G3=1S。试用节点分析法求电路中的电流

I

。图2.5-2例2.5-1电路图任务六叠加定理叠加定理的内容是：在线性电路中，如果有两个或两个以上的独立电源（电压源或电路源）共同作用时，则任意支路的电流或电压，应等于电路中各个独立电源单独作用时，在该支路上产生的电压或电流的代数和。所谓独立电源单独作用，是指电路中仅一个独立电源作用而其他电源都取零值，电压源单独作用时，电流源作开路处理，而电流源单独作用时，电压源作短路处理。

应用叠加定理时应注意以下几点：1、叠加定理仅适用于线性电路，不能用于非线性电路。2、对电流和电压的叠加时要注意其参考方向。3、叠加定理不能直接用来计算功率。4、所谓电源单独作用，是指独立电源作用时其他独立电源取零值，取零值的电压源用短路线代替，而取零值的电流源用开路代替。（注：叠加定理不局限于独立电源逐个单独作用后再叠加，也可以将电路中的独立电源分成几组，然后按组分别计算叠加）。5、受控源由于不是激励，应保留不变。

例2.6-1在如图2.6-1（a）所示的电路中，已知US=12U，IS=6A，试用叠加定理求支路电流I。图2.6-1例2.6-1电路图任务七戴维南定理及其应用

戴维南定理：任意一个线性有源二端网络(或电路)N，如图2.7-1（a）所示，可用一个理想电压源及和一个线性电阻串联的电路等效，如图2.7-1（b）所示，其中理想电压源的电压等于该二端网络N输出端的开路电压Uoc,如图2.7-1（c）所示，串联电阻R0等于将该二端网络N内所有理想源置零（电压源看成短路，电流源看成开路）时从网络两端看进去的电阻，如图2.7-1（d）所示。2.7.1戴维南定理分析图2.7-1戴维南定理(a)(b)(c)(d)

例2.7-1图2.7-2（a）所示电路中，已知US=12V,IS=4A,R1=R3=6Ω,R2=3Ω,试求电路a、b端的戴维南等效电路。

(a)(b)(c)图2.7-2例2.6-1电路图2.7.2最大功率传输定理

在测量、电子和信息系统中，常常遇到电阻负载怎样才能从电源获得最大功率的问题，即最大功率传输问题。图2.7-3最大功率传输问题在图2.7-3中，负载电阻RL吸收的功率为当RL=0或RL=∞时，P=0，所以RL为(0，∞)区间中的某个值时可获得最大功率，即可得：

因此，“在负载电阻RL与信号源内阻R0相等的条件下，负载电阻RL可获得最大功率”这就是最大功率传输定理，此时称负载电阻RL与信号源达到最大功率匹配，负载电阻RL获得的最大功