教学PPT电路的分析方法.ppt

《教学PPT电路的分析方法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教学PPT电路的分析方法.ppt（47页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第二章 电路的分析方法,2.1 电阻的串并联,2.3 支路电流法,2.4 结点电压法,2.5 叠加定律,2.6 戴维宁定律,2.2 电源的两种模型及其等效变换,2.1.1 电阻的串联,电路中两个或更多个电阻一个接一个地顺序相连，并且在这些电阻中通过同一电流，则这样的连接方法称为电阻的串联。,分压公式,等效电阻,R=R1+R2,2.1 电阻串联与并联,2.1.2 电阻的并联,电路中两个或更多个电阻连接在两个公共的结点之间，则这样的连接法称为电阻的并联。在各个并联支路(电阻)上受到同一电压。,分流公式,等效电阻,2.2 电源的两种模型及其等效变换,2.2.1 电压源,电压源模型,由上图电路可得:U

2、=E IR0,电压源是由电动势 E和内阻 R0 串联的电路模型表示的。,则:U E,U0=E,电压源的外特性曲线,若 R0 RL，则R0I U，U E，可近似认为是理想电压源。,理想电压源,O,电压源,(理想电压源),U=E IR0,若 R0=0,电压源模型,理想电压源（恒压源）,(2)输出电压是一定值，恒等于电动势。对直流电压，有 U E。,(3)恒压源中的电流由外电路决定。,特点:,(1)内阻R0=0,当R1 R2 同时接入时：,例:设:E=10V,求外电路改变时的电流 I 和电压Uab.,当R1接入时：,当IS=1A的电流源接入时：,电压恒定，电流随负载变化。,I=5A,I=10A,I=

3、-1A,2.2.2 电流源,由此得电流源模型。,电流源模型,在式 U=E IR0 两端除以R0，有:,或：U=ISR0 IR0,U0=ISR0,电流源的外特性曲线,理想电流源,O,IS,若 R0=,I IS,若 R0 RL，I IS，可近似认为是理想电流源。,电流源,理想电流源,(2)输出电流是一定值，恒等于电流 IS；,(3)恒流源两端的电压 U 由外电路决定。,特点:,(1)内阻R0=；,理想电流源（恒流源),R=10 时，U=10 V,当R=1 时，U=1 V,例：设:IS=1 A,当又有E=5V的电压源接入时，U=E=5V,电流恒定，电压随负载变化。,2.2.3 电压源与电流源的等效变

4、换,由图a：U=E IR0,由图b：U=ISR0 IR0,等效变换条件:,E=ISR0,等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。,理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。,任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路，都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。,注意,P=I2R0=0,P=IS2R00,0,0,1、在下图电路中，对负载电阻RL而言，虚线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是（）。,理想电压源 b)理想电流源c)不能确定,a,2.已知电路中US=2V,IS=1A,则A、B间的电压UAB为（）,c,-1V

5、 b)0 c)1V,练习,解：,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中1 电阻中的电流。,例:,2.3 支路电流法,支路电流法：以支路电流为未知量、应用KCL、KVL列方程组求解。,例1：,对左图电路支路数：b=3 结点数：n=2,回路数=3 网孔数=2,对结点 a：,I1+I2I3=0,对网孔1：,对网孔2：,I1 R1+I3 R3=E1,I2 R2+I3 R3=E2,若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程：,1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路 标出回路循行方向。,2.应用 KCL 对结点列出(n1)个独立的结点电流 方程。,3.应用 KVL 对回路列出 b(n1)个

6、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。,支路电流法的解题步骤:（设支路数为b),(1)应用KCL列(n-1)个结点电流方程,因支路数 b=6，所以要列6个方程。,(2)应用KVL选网孔列回路电压方程,(3)联立解出 IG,可见，当支路数较多时，用支路电流法,所需方程的个数较多，求解不方便。,例2：,对结点 a：I1 I2 IG=0,对网孔abda：IG RG I3 R3+I1 R1=0,对结点 b：I3 I4+IG=0,对结点 c：I2+I4 I=0,对网孔acba：I2 R2 I4 R4 IG RG=0,对网孔bcdb：I4 R4+I3 R3=

7、E,试求检流计中的电流IG。,RG,(1)应用KCL列结点电流方程,支路数b=4，但恒流源支路的电流已知，则未知电流只有3个，所以可只列3个方程。,(2)应用KVL列回路电压方程,(3)联立解得：I1=2A，I2=3A，I3=6A,对结点 a：I1+I2 I3+7=0,对回路1：12I1 6I2=42,对回路2：6I2+3I3=0,解：,1,2,一个结点,例3：试求各支路电流。,2.4 结点电压法（弥尔曼定律）,结点电压的概念：,任选电路中某一结点为零电位参考点(用 表示)，其他各结点对参考点的电压，称为结点电压。,结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。,结点电压法：以结点电压为未知量

8、，列方程求解。,在左图电路中只含有两个结点，若设 b 为参考结点，则电路中只有一个未知的结点电压。,结点电压方程的推导：（针对2个结点）,如图，设：Vb=0 V结点电压为U。,2.应用KVL和欧姆定律求各支路电流：,1.用KCL对结点 a 列方程：,I1 I2+IS I3=0,将各电流代入I1 I2+IS I3=0，有：,整理得：,即结点电压方程：,弥尔曼定理,结点电压方程：,(1)上式仅适用于两个结点的电路。,(2)分母是各支路电导之和,恒为正值；分子为代数和。当E 和 IS与结点电压的参考方向相反时取正号，相同时则取负号。而与各支路电流的参考方向无关。,注意：,例1：,试求各支路电流。,解

9、：求结点电压 Uab,应用欧姆定律求各电流,例2:,电路如图：,已知：E1=50 V、E2=30 V IS1=7 A、IS2=2 AR1=2、R2=3、R3=5,试求：E1、IS2的功率。,解：(1)求结点电压 Uab,注意：恒流源支路的电阻R3不应出现在分母中。,(2)应用欧姆定律求各电压源电流,(3)求E1、IS2的功率,（发出功率）,（取用功率）,PE1=-E1 I1=-50 13 W=-650 W,PIS2=UIS2 IS2=(Uab IS2 R3)IS2=14 2 W=28 W,+UI2,2.5 叠加定理,解方程得:,列方程:,I1,I1,I2,I2,即有 I1=I1+I1=KE1E

10、+KS1IS I2=I2+I2=KE2E+KS2IS,叠加原理：对于线性电路，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。,叠加原理,由图(c)，当 IS 单独作用时,同理：I2=I2+I2,由图(b)，当E 单独作用时,根据叠加原理,叠加原理只适用于线性电路。,除去电源作用的处理：,线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但功率P不能用叠加原理计算。,注意事项：,？,除去电压源：,除去电流源：,E=0，即将E 短路；,Is=0，即将 Is 开路。,例：,应用叠加原理时可把电源分组求解，即每个分电路中的电源个数可以多于一个。,解

11、题时要标明原电路和分电路中各支路电流、电压的参考方向。,注意事项：,若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相同时，叠加时相应项前带正号；反之，要带负号。,例：,电路如图，已知 E=10V、IS=1A，R1=10 R2=R3=5，试用叠加原理求流过 R2的电流 I2和理想电流源 IS 两端的电压 US。,(b)E单独作用 将 IS 断开,(c)IS单独作用 将 E 短接,解：由图(b),解：由图(c),(b)E单独作用,(c)IS单独作用,2.6 戴维宁定理,二端网络的概念：二端网络：具有两个出线端的部分电路。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。,无源二端

12、网络,有源二端网络,电压源（戴维南定理）,电流源（诺顿定理）,无源二端网络可化简为一个电阻,有源二端网络可化简为一个电源,戴维宁定理:,任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等效代替。,等效电源,等效电源的电动势E 等于有源二端网络的开路电压Uoc。即将负载断开后 a、b两端之间的电压。,等效电源的内阻 R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后的无源二端网络的输入电阻。,E=?,R0=?,例1：,电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。,a,b,注意：“等效”是

13、指对端口外等效,即用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,有源二端网络,等效电源,解：(1)断开待求支路求等效电源的电动势 E,例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。,E=U0=E2+I R2=20V+2.5 4 V=30V,或：E=U0=E1 I R1=40V 2.5 4 V=30V,解：(2)求等效电源的内阻R0（除去所有电源作用）,从a、b两端看进去，R1 和 R2 并联,求内阻R0时，关键要弄清从a、b两端看进去时各电阻之间的串并联关系。,解：(3)画出等效电路求电流I3,例1：电路如图，已知E1=40

14、V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。,例2：,已知：R1=5、R2=5 R3=10、R4=5 E=12V、RG=10 试用戴维宁定理求检流计中的电流IG。,有源二端网络,RG,解:(1)求开路电压U0,E=Uo=I1 R2 I2 R4=1.2 5V0.8 5 V=2V,或：E=Uo=I2 R3 I1R1=0.8 10V1.2 5 V=2V,(2)求等效电源的内阻 R0,从a、b看进去，R1 和R2 并联，R3 和 R4 并联，然后再串联。,解：(3)画出等效电路求检流计中的电流 IG,1.掌握支路电流法、结点电压法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。2.理解实际电源的两种模型及其等效变换。,本章要求：,