电路基本分析方法.ppt

1、b、第1、第2章电路的基本分析方法，2.1电阻电路的等效转换，2.2电压源和电流源及其等效转换，2.3旁路电流法，2.4节点电压法，2.5叠加定理，2.6戴维宁定理，b、2、2.1电阻电路的等效转换，1，电阻的串联，特征： 1) 串联连接两电阻时的分压式：r=R1 R2，3，3 )等效电阻等于各电阻之和，4 )串联电阻下的电压分配与电阻成比例。 2 )各电阻中流过同一电流的应用：降压、限流、电压调整等。b、3、2、电阻并联、两电阻并联时的分流式：(3)等效电阻的倒数等于各电阻的倒数之和(4)并联电阻中的电流分配与电阻成反比。 特征： (1)各电阻连接在两个共同的节点之间，(2)各电阻两端的电压

2、相同的应用：分流、电流调节等。 b、4、一、电压源，例1 :(2)输出电压为一定值。 (3)理想电压源的电流由外部电路确定。 特征：(1)内部电阻R0=0、US=10 V，若与RL连接，则恒压源向外部输出电流，在rl=1的情况下，U=10 V，I=10A的情况下，U=10 V，I=1A，电压一定，电流根据负载而变化，2.2电压源和电流根据理想电压源、b、5、2、实际的电压源模型、电压源模型、上图的电路， U=US - IR0、R0=0、理想电压源： U US，U0=US，电压源的外部特性是理想电压源US和内部电阻R0串联连接的电源的电路模型。 如果是R0RL、ises，可以近似为理想的电流源。

3、 电流源、2、电流源模型、b、8、3、电压源和电流源的等效变换，在图a: U=US- IR0、图b: U=ISR0 - IR0、b、9、等效变换的情况下，两电源的参照方向必须一一对应。 理想电压源和理想电流源之间没有等效关系。 电压源和电流源的等效关系只是外部电路，不等于电源内部。 注意事项：例如rl=时，在电压源的内部电阻R0中不损失电力，在电流源的内部电阻R0中损失电力。 无论是哪个理想的电压源US和某个电阻r串联连接的电路，都可以是电流IS和该电阻并联连接的电路。 求b、10、例1:以下各电路的等效电源，尝试：b、11、例2:电压源和电流源的等效变换的方法，计算2电阻中的电流。 由解：图

4、(d )得到的b，12，2.3旁路电流法，旁路电流法：将旁路电流设为未知量，应用基尔霍夫定律(KCL，KVL )来解方程式。 上图的电路旁路数： b=3节点数： n=2，电路数=3单孔电路(网格)=2，要用旁路电流法求出各旁路电流，3个方程式、b、13、1 .图中表示各旁路电流的参照方向，在所选择的电路中表示环路的循环方向。 2 .使用KCl在节点上列出(n-1 )个独立的节点电流方程。 3 .使用kvl在电路中列出b-(n-1 )个独立电路电压方程式(通常优选网格列表) 。 4 .联合求解b个方程式，求出各旁路电流。节点a :例1 :i1I2-i3=0、网1 :网2 :I1 R1 I3 R3

5、=US1、I2 R2 I3 R3=US2、应用旁路电流法的解题过程：b、14、(1)kcl列(n-1 )个节点电流方程，并应用旁路数b (2)使用kvl选择网格列电路的电压方程式，(3)联合求解IG，旁路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但旁路数多的情况下，所需方程式的数量多，求解不方便。 示例2 :对节点a:i1-i2-IG=0，对网格abda:igrg-i3r1=0，对节点b:i3-i4ig=0，对节点c:i2i4-i=0，对网格acba:i2r2-i4r4-igrg=0，对网格虽然b、15、旁路数b=4，但是如果知道恒流源旁路的电流，未知的电流只有3个，只能做3个方程式吗？ 求出各旁路

6、电流。 1、2、支路含有恒流源。 是的，可以。注意：分支路包含恒流源的情况下，列KVL方程式的情况下，所选电路不包含恒流源分支路的情况下，如果电路中有几个分支路包含恒流源，则可以减少几个KVL方程式。 应用b、16、(1)kcl列的节点电流方程式，虽然分支数b=4，但恒流源分支的电流是已知的，未知的电流只有三个，所以只能做三个方程式。 (2)应用kvl列电路的电压方程式，(3)联立解： I1=2A，i2=-3a，I3=6A，例3 :求出各旁路电流。 另外，对于节点a: I1 I2 7=I3、电路1:12i1-42-6i2=0、电路2:6I2 3I3=0，在不需要a、c和b、d间的电流的情况下，

7、(a、c)(b、d )可以分别看作一个节点。 支路中含有恒流源. 因为所选电路不包括恒流源分支电路，1、2、所以三个网格列可以是两个KVL方程。b、17、2.5节点电压法、节点电压的概念：有选择电路的节点用零电位的基准点(用表示)，其他各节点相对于基准点的电压称为节点电压。 节点电压的参照方向从节点朝向参照节点。 节点电压法：把节点电压作为未知量，从KCL列方程式中解。 在求出节点电压后，可以应用基尔霍夫定律和欧姆定律，求出各臂的电流和电压。 虽然左图的电路中只包含两个节点，但是如果以b为参考节点，则电路中只有一个未知节点电压。b、18、2节点的节点电压方程式的导出：设Vb=0 V节点电压为u

8、，参照方向从a朝向b。 2 .应用欧姆定律求出各分支电流：1.用kcl将各电流代入节点a列方程式： i1-i2is-i3=0、b、19、kcl方程式时：两个节点的节点电压方程式的导出：即节点电压方程式：b、20、(2)分母的各项总是正。 分子的各项目无论是正还是负都可以，理想的电压源和节点电压的基准方向相同的情况下为正，相反的情况下为负，理想的电流源的方向流入节点时为正，相反的情况下为负。 分子的各项正负与各旁路电流的参照方向无关。 注意： (1)上式仅适用于两个节点的电路。 求出b、21、例1 :各旁路电流。 解求节点电压Uab，应用电路规律求各电流，计算b、22、例2:电路中的a、b两点的

9、电位。 c点是基准点。 I1 - I2 I3=0 I5 - I3 - I4=0，解： (1)应用KCl对节点a和b列方程式，(2)应用欧姆定律求出各电流，(3)将各电流代入KCl方程式进行整理，则5VA - VB=30 - 3VA 8VB=130， va=100 重叠原理：对于线性电路，任何支路的电流，当电路中的各电源(电压源或电流源)分别作用时，都可以看作是在该支路发生的电流的代数和。叠加原理、b、24、图(c )、IS单独作用的情况下，同样地，I2=I2 I2、图(b )、Us单独作用的情况下，叠加原理、b、25、叠加原理仅适用于线性电路。 不使用电源的处理： Us=0，即将Us短路的Is

10、=0，Is开路。 线性电路的电流和电压可以通过叠加原理计算，功率p不能通过叠加原理计算。 例：注意事项：应用重叠原理时，可解除电源组。 也就是说，每个电路的电源数量可以是一个或多个。 解决问题时，写明各分支电流、电压的参考方向。 分电流、分电压与原电路的电流、电压的基准方向相反时，请在该项前加上负号，然后重叠。 b、26、例1 :电路图、U=10V、IS=1A、R1=10 R2=R3=5、尝试重叠原理求出流过R2的电流I2和理想电流源IS的两端的电压US。 (b) U单独作用切断IS，(c) IS单独作用使e短路，解：从图(b )、b、27、例1 :电路图可知U=10V、IS=1A、R1=10

11、 R2=R3=5，使流过R2的电流I2和理想电流源IS的两端的电压US重合(b) U单独作用，(c) IS单独作用，解：图(c )，b，28，2.6丹尼宁定理，二端子网络的概念：二端子网络：具有两个端子的部分电路。 无源二端子网络：二端子网络没有电源。活动的二端网络：二端网络包含电源。 b、29、电压源(戴维宁定理)、电流源(诺顿定理)、无源二端子网络可以简化为电阻，有源二端子网络可以简化为电源，b、30、戴维宁定理，任何有源二端子线性网络都可以用理想的电压源和电阻串联的电源等效代替内部电阻R0等于活动的二端网络的所有电源都被去除(理想电压源短路，理想电流源断开)的无源二端网络a、b的两端之间的等效电阻。 理想电压源的电压是活动的双端子网络的开路电压Uoc，是负载刚切断后的a、b两端之间的电压。等效电源、b、31、例1 :电路图、U1=40V、U2=20V、R1=R2=4、R3=13 、通过试验定理求出电流I3。a、b、注意：“等效”是指端口以外的等效，也就是说等效电源取代原来的二端子网络时，支路的电压、电流不变。 有源二端网络，b，32，解： (1)切断要求支路求出等效电源的电动势Uoc，Uoc也可以用节点电压法、叠加原理等其他方法求出。Uoc=U0=E2 I R2=20V 2.5 4 V=30V、或