初中九年级(初三)物理简单电路分析方法课件.ppt

,简单电路分析方法,教学目的：让学生掌握计算简单电路的分析方法，包括支路电流法，节点电位法。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题,简单电路分析方法教学目的：让学生掌握计算简单电路的分析方法,1.7 支路电流法1.8 结点电压法1.9 叠加原理1.10 等效电源定理1.11 含受控源电路的分析1.12 非线性电阻电路的分析,1.7 支路电流法,对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如：,对于简单电路，通过串、并联关系即可E+-RE+-R,对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解，必须经过一定的解题方法，才能算出结果。,如：,对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解，E4E3-+R,未知数：各支路电流,解题思路：根据K氏定律，列结点电流 和回路电压方程，然后联立求解。,未知数：各支路电流解题思路：根据K氏定律，列结点电流支路电流,解题步骤：,1. 对每一支路假设一未 知电流（I1-I6）,例1,解题步骤：1. 对每一支路假设一未对(N-1)个结点列KCL,结点a：,列电流方程,结点c：,结点b：,结点d：,b,a,c,d,（取其中三个方程）,结点a：列电流方程结点c：结点b：结点d：bacd（取其中三,列电压方程,电压、电流方程联立求得：,b,a,c,d,列电压方程电压、电流方程联立求得：bacdE4E3-+R3R,是否能少列一个方程?,N=4 B=6,R6,a,I3s,I3,例2,电流方程,支路电流未知数少一个：,支路中含有恒流源的情况,是否能少列N=4 B=6R6aI3sI3dE+_bcI1,N=4 B=6,电压方程：,结果：5个电流未知数 + 一个电压未知数 = 6个未知数 由6个方程求解。,I3s,N=4 B=6电压方程：结果：5个电流未知数 + 一个电,支路电流法小结,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设一未知电流,1. 假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个结点有,1. 未知数=B，,4,解联立方程组,对每个回路有,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2. 原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2. 独立回路的选择：,已有(N-1)个结点方程，,需补足 B -（N -1）个方程。,一般按网孔选择,支路电流法小结解题步骤结论与引申12对每一支路假设1. 假,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之一。只要根据K氏定律、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。,支路数 B=4须列4个方程式,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之,结点电位的概念：,1.8 结点电位法,结点电位的概念：Va = 5V a 点电位：ab15Aab,电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变； 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。,注意：电位和电压的区别,电位在电路中的表示法,电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它各点的,结点电位法适用于支路数多，结点少的电路。如：,结点电位法应用举例（1）,电路中只含两个结点时，仅剩一个未知数。,则：,结点电位法I1E1E3R1R4R3R2I4I3I2AB,设：,结点电位法应用举例（2）,电路中含恒流源的情况,则：,?,设：结点电位法电路中含恒流源的情况则：BR1I2I1E1Is,对于含恒流源支路的电路，列结点电位方程 时应按以下规则：,R1I2I1E1IsR2ABRS 对于含恒流源支路的电路,叠加原理,教学目的：让学生理解在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代数和。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题,叠加原理教学目的：让学生理解在线性电路中任何支路的电流或任意,1.9 叠加原理,在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变)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代数和。,概念:,I2,I1,A,I2,I1,+,B,I2,R1,I1,E1,R2,A,E2,I3,R3,+,_,+,_,E1,+,B,_,R1,R2,I3,R3,R1,R2,A,B,E2,I3,R3,+,_,1.9 叠加原理 在多个电源同时作用的线性电路(电路,例,用叠加原理求：I= ?,I=2A,I= -1A,I = I+ I= 1A,-,解：,例+-10I4A20V1010用叠加原理求：I=2A,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E=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（分量与原量方向一致取，反之取）。,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,4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率。如：,5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。,I3,R3,4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来5. 运,补充说明,补充齐性定理 只有一个电源作用的线性电路中，各支路R2+-,戴维南定理和诺顿定理,教学目的：让学生理解并掌握戴维南定理和诺顿定理。教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）作业：课本习题,戴维南定理和诺顿定理教学目的：让学生理解并掌握戴维南定理和诺,名词解释：,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,1.10 二端网络等效电源定理,二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路 相联，则该电路称为“二端网络”。 （Two-terminals = One port）,名词解释：无源二端网络：有源二端网络：1.10 二端网络等效,等效电源定理的概念,有源二端网络用电源模型替代，便为等效 电源定理。,等效电源定理的概念 有源二端网络用电源模型替代，便为,(一) 戴维南定理,注意：“等效”是指对端口外等效,(一) 戴维南定理有源REdRd+_R注意：“等效”是指对端,等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的输入电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）,等效电压源的电动势（Ed ）等于有源二端网络的开端电压；,有源二端网络,R,A,B,Ed,Rd,+,_,R,A,B,等效电压源的内阻等于有源等效电压源的电动势有源R有源AB相应,戴维南定理应用举例（之一）,已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：当 R5=10 时，I5=?,等效电路,戴维南定理应用举例（之一）已知：R1=20 、 R2=3,第一步：求开端电压Ux,第二步：求输入电阻 Rd,第一步：求开端电压Ux第二步：求输入电阻 RdUxR1R3+,+_EdRdR5I5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E,第三步：求未知电流 I5,时,第三步：求未知电流 I5+_EdRdR5I5Ed = U,戴维南定理应用举例（之二）,求：U=?,4 ,4 ,50,5 ,33 ,A,B,1A,RL,+,_,8V,_,+,10V,C,D,E,U,戴维南定理应用举例（之二）求：U=?4 4 505 ,第一步：求开端电压Ux。,_,+,4 ,4 ,50,A,B,+,_,8V,10V,C,D,E,Ux,1A,5 ,第一步：求开端电压Ux。_+4 4 50AB+_8V1,第二步：求输入电阻 Rd。,4 ,4 ,50,5 ,A,B,1A,+,_,8V,_,+,10V,C,D,E,Ux,第二步：Rd4 4 505 AB1A+_8V_+10,等效电路,+_EdRd579V33等效电路4 4 505,第三步：求解未知电压。,第三步：求解未知电压。+_EdRd579V33,(二) 诺顿定理,=,等效电流源 Id 为有源二端网络输出端的短路电流,(二) 诺顿定理有源AB概念：有源二端网络用电流源模型等效,诺顿定理应用举例,等效电路,已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V 求：当 R5=10 时，I5=?,诺顿定理应用举例R5I5R1R3+_R2R4E等效电路有源二,第一步：求输入电阻Rd。,R5,I5,R1,R3,+,_,R2,R4,E,第一步：求输入电阻Rd。 CRdR1R3R2R4ABDR5I,第二步：求短路电流 Id,VA=VBId =0 ?,有源二端网络,D,R1,R3,+,_,R2,R4,E,A,C,B,Id,第二步：求短路电流 IdVA=VBR1/R3R2/R4+,BCIdDR3_R2R4EAR1+I1I2,等效电路,R5I5R1R3+_R2R4EI5ABId240.083A,第三步：求解未知电流 I5。,I5,A,B,Id,24,0.083A,R5,10,Rd,第三步：求解未知电流 I5。I5ABId240.083AR,电路分析方法小结,电路分析方法共讲了以下几种：,两种电源等效互换支路电流法结点电位法叠加原理等效电源定理,戴维南定理诺顿定理,电路分析方法小结电路分析方法共讲了以下几种：两种电源等效互换,例+-+-E3E1E2-R1RRRI1I2I3I4I5I6,电源,非独立源（受控源）,独立源,电压源,电流源,1.11 受控源电路的分析,电源非独立源（受控源）独立源电压源电流源1.11 受控源电路,受控源举例, ib,ibicECB受控源举例ibicrbe ib,独立源和非独立源的异同,相同点：两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。,不同点：独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。,独立源和非独立源的异同相同点：两者性质都属电源，均可向电路不,受控源分类,受控源分类U1压控电压源+-+-E压控电流源U1I2流控电流,受控源电路的分析计算,受控源电路的分析计算电路的基本定理和各种分析计算方法仍可一般,求：I1、 I2,例求：I1、 I2ED= 0.4 UAB电路参数如图所示则：,解得：,解得：+-_Es20VR1R3R22A2 2 1 I,受控源电路分析计算- 要点（1）,在用叠加原理求解受控源电路时，只应分别考虑独立源的作用；而受控源恒留各分电路中。,受控源电路分析计算- 要点（1） 在用叠加原理求解受控源,+,+,-,_,Es,20V,R1,R3,R2,2A,2,2,1,Is,A,B,I1,I2,ED,根据叠加定理,ED = 0.4UAB,Es(1) Es 单独作用+-R1R2AB ED=I1,解得,Es,(1) Es 单独作用,+,+,-,-,R1,R2,A,B,ED=0.4UAB,I1,I2,解得代入数据得：Es(1) Es 单独作用+-R1R2A,结点电位法：,() Is 单独作用,+,-,R1,R2,A,B,ED=0.4UAB,I1,I2,Is,结点电位法：() Is 单独作用+-R1R2ABED=I,（3）最后结果：,+,-,R1,R2,A,B,Is,I2,I1,Es,+,+,-,-,R1,R2,A,B,ED=0.4UAB,I1,I2,ED=0.4UAB,（3）最后结果：+-R1R2ABIsI2I1Es+,受控源电路分析计算 - 要点（2）,可以用两种电源互换、等效电源定理等方法，简化受控源电路。但简化时注意不能把控制量化简掉。否则会留下一个没有控制量的受控源电路，使电路无法求解。,受控源电路分析计算 - 要点（2） 可以用两种电源互换、等,两种电源互换,两种电源互换6412+_E9VR1R2R5IDI1例,6,+,_,ED,1,2,+,_,E,9V,R1,R2,I1,4,616+_E9VR1R2IDI16+_ED12,6,6,+,_,E,9V,R1,ID,I1,ID6+_E9VR1I166+_E9VR11R2,+-E9V6R1I1+_6/7EDID6+_E9V,+-E9V6R1I1+_6/7ED,受控源电路分析计算 - 要点（3）,（1）如果二端网络内除了受控源外没有其他独立源，则此二端网络的开端电压必为0。因为，只有在独立源作用后产生控制作用，受控源才表现出电源性质。（2）求输入电阻时，只能将网络中的独立源去除，受控源应保留。（3）可以用“加压求流法”或“开路、短路法”求输入电阻。,受控源电路分析计算 - 要点（3）（1）如果二端网络内除了受,用戴维南定理求I1,(1) 求开路电压：,Ux = 0,R3,6,4,1,2,+,_,E,9V,R1,R2,R5,ID,I1,例1,用戴维南定理求I1(1) 求开路电压：Ux = 0R36,(2) 求输入电阻： 加压求流法,I1,R3,4,1,2,R2,R5,ID,(2) 求输入电阻： 加压求流法I1R3412R2R5,(3 )最后结果,R3,6,4,1,2,+,_,E,9V,R1,R2,R5,ID,I1,(3 )最后结果R36412+_E9VR1R2R5I,1.12 非线性电阻电路的分析,线性电阻的描述,线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比； 或电阻值不随电压/电流的变化而变化。,(常数),1.12 非线性电阻电路的分析线性电阻的描述线性电阻：电阻,非线性电阻的描述,非线性电阻： 电阻值随电压/电流的变化而变化。,非线性电阻的描述非线性电阻： 电阻值随电压/电流的变化而,非线性电阻电路的分析,静态电阻,动态电阻,适用于外加固定电压的情况,适用于分析微变电压引起微变电流的情况,非线性电阻电路的分析静态电阻动态电阻适用于外加固定电压的情况,非线性电阻电路的分析 - 静态分析,静态分析内容：电路加上恒定直流电压时，求各处的电压和电流。静态分析工具：图解法,线性部分,非线性部分,非线性电阻电路的分析 - 静态分析 静态分析内容：电路加,非线性电阻电路的分析-动态分析,微变：(微小变化) 等效：(线性代替非线性),在Q点附近的电路模型,非线性电阻电路的分析-动态分析us+_Riurd+_Up微变,+_usR+_+_Rrd+_Up微变等效+RUpIQUQrd,直流通路IQUQRrd+_Up+_交流通路Rrd+_,最后结果,第一章 结 束,us+_Riu最后结果第一章 结 束,