電路第五版(邱關(guān)源)電路定理ppt課件

1、第4章 電路定理,本章重點(diǎn),重點(diǎn),熟練掌握各定理的內(nèi)容、適用范圍及如何應(yīng)用,返 回,1. 疊加定理,在線性電路中，任一支路的電流(或電壓)可以看成是電路中每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和,4.1 疊加定理,2 .定理的證明,應(yīng)用結(jié)點(diǎn)法,G2+G3)un1=G2us2+G3us3+iS1,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,或表示為,支路電流為,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,結(jié)點(diǎn)電壓和支路電流均為各電源的一次函數(shù)，均可看成各獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，產(chǎn)生的響應(yīng)之疊加,3. 幾點(diǎn)說(shuō)明,疊加定理只適用于線性電路,一個(gè)電源作用，其余電源為零,電壓源為零 短路,電流源為零 開路,下 頁(yè),上

2、頁(yè),結(jié)論,返 回,三個(gè)電源共同作用,is1單獨(dú)作用,下 頁(yè),上 頁(yè),us2單獨(dú)作用,us3單獨(dú)作用,返 回,功率不能疊加(功率為電壓和電流的乘積，為電源的二次函數(shù),u, i疊加時(shí)要注意各分量的參考方向,含受控源(線性)電路亦可用疊加，但受控源應(yīng)始終保留,下 頁(yè),上 頁(yè),4. 疊加定理的應(yīng)用,求電壓源的電流及功率,例1,解,畫出分電路圖,返 回,2A電流源作用，電橋平衡,70V電壓源作用,下 頁(yè),上 頁(yè),兩個(gè)簡(jiǎn)單電路,應(yīng)用疊加定理使計(jì)算簡(jiǎn)化,返 回,例2,計(jì)算電壓u,3A電流源作用,下 頁(yè),上 頁(yè),解,畫出分電路圖,其余電源作用,返 回,疊加方式是任意的，可以一次一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用，也可以一次幾

3、個(gè)獨(dú)立源同時(shí)作用，取決于使分析計(jì)算簡(jiǎn)便,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,例3,計(jì)算電壓u、電流i,解,畫出分電路圖,受控源始終保留,返 回,10V電源作用,下 頁(yè),上 頁(yè),5A電源作用,返 回,5.齊性原理,下 頁(yè),上 頁(yè),線性電路中，所有激勵(lì)(獨(dú)立源)都增大(或減小)同樣的倍數(shù)，則電路中響應(yīng)(電壓或電流)也增大(或減小)同樣的倍數(shù),當(dāng)激勵(lì)只有一個(gè)時(shí)，則響應(yīng)與激勵(lì)成正比,具有可加性,注意,返 回,例,采用倒推法：設(shè) i=1A,則,求電流 i,RL=2 R1=1 R2=1 us=51V,解,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,4.2 替代定理,對(duì)于給定的任意一個(gè)電路，若某一支路電壓為uk、電流為ik，那么這條支路就可

4、以用一個(gè)電壓等于uk的獨(dú)立電壓源，或者用一個(gè)電流等于ik的獨(dú)立電流源，或用R=uk/ik的電阻來(lái)替代，替代后電路中全部電壓和電流均保持原有值(解答唯一,替代定理,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,替代前后KCL,KVL關(guān)系相同，其余支路的u、i關(guān)系不變。用uk替代后，其余支路電壓不變(KVL)，其余支路電流也不變，故第k條支路ik也不變(KCL)。用ik替代后，其余支路電流不變(KCL)，其余支路電壓不變，故第k條支路uk也不變(KVL,原因,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,替代后其余支路及參數(shù)不能改變,替代后電路必須有唯一解,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,返 回,替代定理既適用于線性電路，也適用于非線性電路,4.3

5、戴維寧定理和諾頓定理,工程實(shí)際中，常常碰到只需研究某一支路的電壓、電流或功率的問(wèn)題。對(duì)所研究的支路來(lái)說(shuō)，電路的其余部分就成為一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，可等效變換為較簡(jiǎn)單的含源支路(電壓源與電阻串聯(lián)或電流源與電阻并聯(lián)支路), 使分析和計(jì)算簡(jiǎn)化。戴維寧定理和諾頓定理正是給出了等效含源支路及其計(jì)算方法,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,1. 戴維寧定理,任何一個(gè)線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效置換；此電壓源的電壓等于外電路斷開時(shí)端口處的開路電壓uoc，而電阻等于一端口的輸入電阻（或等效電阻Req,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,例,下 頁(yè),上 頁(yè),應(yīng)用電源等效變換,返 回,例,1)

6、求開路電壓Uoc,2) 求輸入電阻Req,下 頁(yè),上 頁(yè),應(yīng)用電戴維寧定理,兩種解法結(jié)果一致，戴維寧定理更具普遍性,注意,返 回,2.定理的證明,A中獨(dú)立源置零,下 頁(yè),上 頁(yè),A,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,3.定理的應(yīng)用,1）開路電壓Uoc 的計(jì)算,等效電阻為將一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部獨(dú)立電源全部置零(電壓源短路，電流源開路)后，所得無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。常用下列方法計(jì)算,2）等效電阻的計(jì)算,戴維寧等效電路中電壓源電壓等于將外電路斷開時(shí)的開路電壓Uoc，電壓源方向與所求開路電壓方向有關(guān)。計(jì)算Uoc的方法視電路形式選擇前面學(xué)過(guò)的任意方法，使易于計(jì)算,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不含有受控

7、源時(shí)可采用電阻串并聯(lián)和Y互換的方法計(jì)算等效電阻,開路電壓，短路電流法,外加電源法（加電壓求電流或加電流求電壓,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,外電路可以是任意的線性或非線性電路，外電路發(fā)生改變時(shí)，含源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路不變(伏-安特性等效,當(dāng)一端口內(nèi)部含有受控源時(shí)，控制電路與受控源必須包含在被化簡(jiǎn)的同一部分電路中,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,例1,計(jì)算Rx分別為1.2、5.2時(shí)的電流I,解,斷開Rx支路，將剩余一端口網(wǎng)絡(luò)化為戴維寧等效電路,返 回,求等效電阻Req,Req=4/6+6/4=4.8,Rx =1.2時(shí),I= Uoc /(Req + Rx) =0.333A,Rx =5.2時(shí),I= Uoc /(R

8、eq + Rx) =0.2A,下 頁(yè),上 頁(yè),Uoc = U1 - U2 = 106/(4+6)+10 4/(4+6) = 6-4=2V,求開路電壓,返 回,求電壓Uo,例2,解,求開路電壓Uoc,Uoc=6I+3I,I=9/9=1A,Uoc=9V,求等效電阻Req,方法1：加壓求流,下 頁(yè),上 頁(yè),獨(dú)立源置零,U=6I+3I=9I,I=Io6/(6+3)=(2/3)Io,U =9 (2/3)I0=6Io,Req = U /Io=6,返 回,方法2：開路電壓、短路電流,Uoc=9V,6 I1 +3I=9,6I+3I=0,I=0,Isc=I1=9/6=1.5A,Req = Uoc / Isc =

9、9/1.5=6,獨(dú)立源保留,下 頁(yè),上 頁(yè),等效電路,返 回,計(jì)算含受控源電路的等效電阻是用外加電源法還是開路、短路法，要具體問(wèn)題具體分析，以計(jì)算簡(jiǎn)便為好,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,返 回,任何一個(gè)含源線性一端口電路，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電流源和電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效置換；電流源的電流等于該一端口的短路電流，電阻等于該一端口的輸入電阻,4. 諾頓定理,一般情況，諾頓等效電路可由戴維寧等效電路經(jīng)電源等效變換得到。諾頓等效電路可采用與戴維寧定理類似的方法證明,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,返 回,例1,求電流I,求短路電流Isc,應(yīng)用疊加定理,Isc=-9.6A,解,求等效電阻Req,Req =10/2=1.67,諾頓等效電路,應(yīng)用分流公式,I =-2.83A,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),若一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Req= 0，該一端口網(wǎng)絡(luò)只有戴維寧等效電路，無(wú)諾頓等效電路,注意,若一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Req=，該一端口網(wǎng)絡(luò)只有諾頓等效電路，無(wú)戴維寧等效電路,返 回,4.4 最大功率傳輸定理,一個(gè)含源線性一端口電路，當(dāng)所接負(fù)載不同時(shí)，一端口電路傳輸給負(fù)載的功率就不同，討論負(fù)載為何值時(shí)能從電路獲取最大功率，及最大功率的值是多少的問(wèn)題是有工程意義的,下 頁(yè),上 頁(yè),