模块2复杂直流电路的分析.ppt
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1、第二单元 电路分析方法的学习模块2 复杂直流电路的分析,学习目的,能力目标能用基尔霍夫定律及支路电流法分析复杂直流电路;能用叠加定理分析复杂直流电路;能用戴维宁定理分析复杂直流电路;,学习目的,2.知识目标掌握基尔霍夫定律及支路电流法;掌握叠加定理;掌握戴维宁定理;,学习内容,学习内容,明确任务,通过上几个模块的学习,同学们现在已经能分析如下图所示这样的电路。,明确任务,现将上图改为:该电路的最大特点是有两个电源,因此称为双电源电路。当电路电源的数目不再是一个,此时的电路就成为复杂直流电路,双电源电路是最简单的复杂直流电路。很显然,简单地应用欧姆定律和各类电阻连接规律已经无法分析该电路。本项目
2、的任务,即要求同学们在已知电源电压值和所有电阻值的基础上,能得到该电路中各电阻上的电流值和电压值。在本项目中,采用基于基尔霍夫定律的支路电流法解决。,1、基尔霍夫定律:德国科学家基尔霍夫在1945年论证的。阐明了任意电路中各处电压和电流的内在关系,包含两个定律:研究电路中各结点电流间联系的规律基尔霍夫电流定律(KCL)(Kirchholfs Current Law)研究电路中各回路电压间联系的规律基尔霍夫电压定律(KVL)(Kirchholfs Voltage Law),知识链接,(1)几个有关的电路名词:1)支路:电路中具有两个端钮且通过同一电流的每个分支称之为支路,该分支上至少有一个元件。
3、2)结点:三条或三条以上支路的联接点称之为结点。3)回路:电路中的任意闭合路径称为回路。4)网孔:单一闭合路径,其中不包含其它支路的回路称为网孔。,图示电路有3条支路,2个节点,3个回路。,知识链接,P16,支路:共?条,回路:共?个,结点:共?个,6条,4个,独立回路:?个,7个,有几个网眼就有几个独立回路,边学边练,(2)基尔霍夫电流定律KCL,在任一瞬时,流入任一结点的电流之和必定等于从该结点流出的电流之和。,表述一,知识链接,在任一瞬时,通过任一结点电流的代数和恒等于零。,表述二,可假定流入结点的电流为正,流出结点的电流为负;也可以作相反的假定。,(2)基尔霍夫电流定律KCL,知识链接
4、,I=?,广义结点,I1+I2=I3,I=0,广义结点,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,(2)基尔霍夫电流定律KCL,知识链接,例:列出下图中各结点的KCL方程,解:,i1 i2i3 0,结点a i1=i4+i6,结点b i2i4=i5,结点c i3i5i60,Exercise:152,边学边练,(3)基尔霍夫电压定律KVL,表述一,在任一瞬时,沿任一回路电压的代数和恒等于零。,电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号,相反时取负号。,Us1I1R1I2R2I3R3Us3I4R40,知识链接,Us1I1R1I2R2I3R3Us3I4R40,表述二,对于电阻电路,回路中电阻上电压降的代数和
5、等于回路中的电压源电压的代数和。,知识链接,对题图回路#1列KVL方程:,对题图回路#2列KVL方程:,对题图回路#3列KVL方程:,边学边练,KVL定律可以扩展应用于任意假想的闭合回路,列出下图的KVL方程,Exercise:155,知识链接,2、支路电流法分析电路的最基本方法,支路电流法:以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律(KCL、KVL)列方程组求解。,如何列写方程?,知识链接,P44,1、在图中标出各支路电流的参考方向(共b条),对选定的回路标出回路绕行方向。,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m个独立回路电压方程。,4、联立求
6、解b(n-1+m)个方程,求出各支路电流。,支路电流法的解题步骤:,支路数 b=3 结点数 n=2,回路数 k=3 网孔数 m=2,知识链接,对结点a:,I1+I2I3=0,对网孔1:,I1 R1+I3 R3=E1,对网孔2:,I2 R2+I3 R3=E2,(1)应用KCL列3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3个网孔列回路电压方程,(3)联立解出各支路电流,支路电流法是电路分析中最基本的方法之一,但当支路数较多时,所需方程的个数较多,求解不方便。,对结点 a:I1 I2 IG=0,对网孔abda:IG RG I3 R3+I1 R1=0,对结点 b:I3
7、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=E,试求支路电流。,RG,边学边练,Exercise:用支路电流法求各支路电流。,I1I2 I3,I1-0.1AI2-0.2AI30.1A,边学边练,20I1-106+60I30,40I2+20-60I3-60,用支路电流法求各支路电流,按支路电流法的解题步骤列方程:,补充:,结论一:在列KVL方程时,对含有电流源的回路,应将电流源的端电压列入回路方程中。同时,应补充一个辅助方程,即为电流源所在支路的电流。,知识链接,实际就只要求2个未知数,是否可只列
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