电路的分析方法1.ppt

1、任务1 电阻串并联连接的等效变换,任务2 电压源与电流源及其等效变换,任务3 支路电流法的分析与应用,任务4 节点电压法的分析与应用,任务5 叠加原理的分析与应用,任务6 戴维南定理和诺顿定理的分析与应用,第2章 电路的分析方法,任务1 电阻串并联连接的等效变换,电阻的串联,电阻的并联,等效电路,串联各电阻中通过的电流相同。,并联各电阻两端的电压相同。,如果两个串联 电阻有： R1R2，则RR1,如果两个并联电阻有： R1R2，则RR2,1、电阻的串联与并联,3、电阻的混联计算举例,解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5),由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5 均连接在

2、相同的两点之间，因此是 并联关系，把这4个电阻两两并联 后，电路中除了a、b两点不再有结 点，所以它们的等效电阻与R1和R6 相串联。,电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。,分析：,任务2 电压源与电流源及其等效变换,任何电源都可以用两种电源模型来表示，输出电压比较稳定的，如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型(理想电压源和一个电阻元件相串联的形式)表示；,柴油机组,汽油机组,蓄电池,各种形式的电源设备图,输出电流较稳定的：如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内

3、阻相并联的形式)表示。,（1）电压源,（2）电流源,理想电压源的外特性,电压源模型的外特性,理想电压源和实际电压源模型的区别,电压源模型,输出端电压,理想电压源内阻为零，因此输出电压 恒定； 实际电源总是存在内阻的，因此实际 电压源模型电路中的负载电流增大时， 内阻上必定增加消耗，从而造成输出电 压随负载电流的增大而减小。因此，实 际电压源的外特性稍微向下倾斜。, U ,理想电流源的内阻 R0I(相当于开路)，因此内部不能分流，输出的电流值恒定。,理想电流源的外特性,电流源模型的外特性,电流源模型,实际电流源的内阻总是有限值，因此当负载增大时，内阻上分配的电流必定增加，从而造成输出电流随负载的

4、增大而减小。即实际电流源的外特性也是一条稍微向下倾斜的直线。,理想电流源和实际电流源模型的区别,两种电源之间的等效互换,Us = Is R0,内阻改并联,两种电源模型之间等效变换时，电压源的数和电流源的数值遵循欧姆定律的数值关系，但变换过程中内阻不变。,等效互换的原则：当外接负载相同时，两种电源模型对外部电路的电压、电流相等。,内阻改串联,电压源转换成电流源时，内阻保持不变；,电流源转换成电压源时，内阻也保持不变。,注意,(1)等效转换时，US 的正极与 IS 的流出端相对应；,(2)分析电阻时，电阻不仅局限于电源内阻；,(3)电源同等效转换可以简化电路。,例电路如图，US1 = 10 V，

5、US2 = 8 V，R1 = R2 = R3 = 2 ，求电阻 R3 中的电流 I3。,解,用电源变换简化电路,R1 、 R2 不变,将电压源变换成电流源,例电路如图，US1 = 10 V，US2 = 8 V，R1 = R2 = R3 = 2 ，求电阻 R3 中的电流 I3。,解,将 IS1、IS2合并成一个电流源,IS = IS1 + IS2 = (5 + 4)A = 9 A,电流源 IS、R 转换成电压源,US = RIS = 9 V，R = 1 ,I1 + I2 I3 = 0,用支路电流法求解电路的步骤：,对于有 n 个结点的电路，只能列出 (n 1)个独立的 KCL 方程式。,任务3支

6、路电流法的分析与应用,步骤一确定支路数 b ，选择各支路电流参考方向。,步骤二根据结点数列写独立的 KCL 方程。,A,步骤三应用 KVL 列出余下的 b (n 1)个方程。,E1 E2 = R1 I1 R2I2,E2 = R2I2 + R3 I3,步骤四,注意：,所列回路电压方程必须是独立的方程；,电压方程数视未知量减电流方程数所定。,一般可以网孔为回路列电压方程；,联立方程组，求解出各支路电流。,I1 + I2 I3 = 0,E1 E2 = R1 I1 R2I2,E2 = R2 I2 + R3 I3,例图示电路，若 R1 = 5 ，R2 = 10 ，R3 = 15 ，E1 = 180 V，

7、E2 = 80 V，求各支路电流。,解待求支路电流有三个。,(1)设电流参考方向；,(2)对结点 A 列 KCL 方程：,(3)选网孔绕行方向列 KVL 方程：,I1 + I2 I3 = 0,E1= R1 I1 + R3 I3,E2 = R2 I2 + R3 I3,(4)解联立方程组：,任务4 节点电压法的分析与应用,对两个节点的电路，先求出两节点的电压，再求各支路电流，这种方法称为节点电压法。,如图所示电路中，已知： =2V， = =6V，R1=1，R2=2，R3=3，R4=6。求电流I。,在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的 电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得 结果的

8、代数和。,任务5 叠加定理的分析与应用,内容：,计算功率时不能应用叠加原理！,=,*当恒流源不作用时应视为开路,+,*当恒压源不作用时应视为短路,7.2V电源单独作用时：,用叠加原理求下图所示电路中的I2。,根据叠加原理: I2 = I2 + I2=1+(1)=0,12V电源单独作用时：,用叠加定理求：I= ?,I = I+ I= 2+（1）=1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒流源去掉，使原恒流源处开路。,20V电压源单独作用时：,4A电流源单独作用时：,应用叠加定理要注意的问题,1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。,2. 叠加时只将电源分别

9、考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。,3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。,4. 叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功 率，即功率不能叠加。如：,5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个 分支电路的电源个数可能不止一个。,设：,则：,检验学习结果,说明叠加定理的适用范围，它是否仅适用于直流电路而不适用于交流电路的分析和计算？,从叠加定理的学习中，可以掌握哪些基本分析方法？,电流和电压可以应用叠加定理进行分析和计算，功率为什么不行？,

10、内容：对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来等效代替，其电压源US等于线性有源二端网络的开路电压UOC，电阻元件的阻值R0等于线性有源二端网络除源后两个外引端子间的等效电阻Rab。,适用范围：,只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。,任务6 戴维南定理和诺顿定理的分析与应用,无源二端网络： 二端网络中没有电源,有源二端网络： 二端网络中含有电源,戴维南定理中的“等效代替”，是指对端口以外的部分“等效”，即对相同外接负载而言，端口电压和流出端口的电流在等效前后保持不变。,注意：,已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V 求：当 R5=16 时，I5=?,等效电路,US =UOC,先求等效电源US及R0,求,戴维南等效电路,解,R0 =RAB,再求输入电阻RAB,恒压源被短接后，C、D成为一点，电阻R1和 R2 、R3 和 R4 分别并联后相串联。 即： R0=RAB=20/3030/20 =12+12=24,得原电路的戴维南等效电路,由全电路欧姆定律可得：,戴维南定理应用举例,US =(30/50) RS +30 US =(50/100) RS +50,R0 =200 k US =150V,1. 如图所示有源二端网络，用内阻为50k的电压表测出开路电压值是30V