電路分析第3章 直流電路基本定律分析法ppt課件

1、電路分析第第3 3章章 直流電路根本定律分析法直流電路根本定律分析法配用教材主要內(nèi)容3.1 2b分析法分析法3.2支路電流法支路電流法3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.1 2b3.1 2b分析法分析法對于任一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)b條支路的電路網(wǎng)絡(luò)，由于共有2b個(gè)未知量b個(gè)支路電壓和b個(gè)支路電流，所以需求列寫2b個(gè)相互獨(dú)立的電路方程并求解，才干完成對該電路的分析任務(wù)。那么，如何列寫所需的2b個(gè)電路方程呢？3.1 2b3.1 2b分析法分析法可以證明：1該電路具有(n-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)必然相互獨(dú)立，可以列出n-1個(gè)相互獨(dú)立的KCL方程；2該電路中必然有b-n+1個(gè)網(wǎng)孔，可以列出b-n

2、+1個(gè)相互獨(dú)立的KVL方程；3b條支路必然有b個(gè)相互獨(dú)立的支路伏安方程。注：這里的“獨(dú)立就是指“線性無關(guān)即相互獨(dú)立的方程不能用彼此的線性組合表示。這樣，以上總數(shù)為2b個(gè)相互獨(dú)立的方程就構(gòu)成了前面分析該電路的方程組，對它們進(jìn)展求解就可得出b個(gè)支路電壓和b個(gè)支路電流。這種方法稱為2b分析法。3.2 3.2 支路電流法支路電流法在2b法的根底上，利用支路的伏安關(guān)系，用支路電流表示支路電壓，也就是說，以支路電流作為首先求解的變量，這樣，只需列出1b個(gè)方程就可以了。這1b個(gè)方程就是n-1個(gè)獨(dú)立的KCL方程和b-n+1個(gè)獨(dú)立的KVL方程。求出b個(gè)支路電流后，再利用支路的伏安關(guān)系求出b個(gè)支路電壓，進(jìn)而可以計(jì)

3、算出其他電路變量，如功率等。 支路電流法 3.2 3.2 支路電流法支路電流法用支路電流法分析電路的普通步驟如下。第一步：確定電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)孔數(shù)，以便確定獨(dú)立的KCL和KVL方程數(shù)。第二步：設(shè)定各支路電流的符號和參考方向。第三步：選取參考點(diǎn)，列寫n-1個(gè)KCL方程。第四步：選取b-n+1個(gè)網(wǎng)孔并設(shè)定網(wǎng)孔方向，列寫各網(wǎng)孔的KVL方程。這些方程中支路電壓都用支路電流表示。第五步：聯(lián)立求解上述b個(gè)方程，得到b條支路電流。第六步：根據(jù)每條支路的伏安關(guān)系，再求出b條支路電壓。第七步：如有必要，再根據(jù)已求得的支路電流或支路電壓求解電路中的其他變量，如功率等。3.2 3.2 支路電流法支路電流法3.2 3

4、.2 支路電流法支路電流法3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 察看圖3-2電路可以發(fā)現(xiàn)，6條支路中的任何一條均與4個(gè)節(jié)點(diǎn)中的某兩個(gè)相連，假設(shè)知道恣意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電壓，那么與這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的支路電流即可求出，也就是說，假設(shè)設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，那么只需解出另外3個(gè)節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)的電壓也就是電位，即可求出各支路電流。這為我們在支路分析法根底上進(jìn)一步減少方程個(gè)數(shù)提供了一條新思緒，也就是“節(jié)點(diǎn)電壓法，有時(shí)也稱為“節(jié)點(diǎn)電位法。 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法仔細(xì)分析式

5、3.3-1我們發(fā)現(xiàn)：1用節(jié)點(diǎn)電壓替代支路電壓作為電路方程中的未知量是以KVL為根據(jù)的，即用節(jié)點(diǎn)電壓表示支路電壓后，回路中各支路電壓的代數(shù)和必然等于零。2以節(jié)點(diǎn)電壓為變量的求解方程卻是基于KCL列寫的。因此，節(jié)點(diǎn)電壓法的本質(zhì)就是基于KCL列寫n-1個(gè)以節(jié)點(diǎn)電壓為變量的節(jié)點(diǎn)電流方程，求得n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電路全面分析的過程或方法。留意：在詳細(xì)的分析步驟上我們說是列寫“節(jié)點(diǎn)電壓方程，但其方程本質(zhì)是“節(jié)點(diǎn)電流方程。3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.

6、3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 為了便于記憶，將式(3.2-3)寫成普通方式，即自電導(dǎo)本節(jié)點(diǎn)電壓-(互電導(dǎo)相鄰節(jié)點(diǎn)電壓)=流入本節(jié)點(diǎn)一切電流源的代數(shù)和 (3.3-4)對上述研討進(jìn)展概括、提煉，給出節(jié)點(diǎn)電壓法分析電路的普通步驟：第一步：選取參考節(jié)點(diǎn)，并給其他獨(dú)立節(jié)點(diǎn)編號。第二步：確定自電導(dǎo)和互電導(dǎo)，按式3.3-4列寫?yīng)毩⒐?jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓方程。第三步：求解節(jié)點(diǎn)電壓方程，得到各節(jié)點(diǎn)電壓。第四步：根據(jù)各節(jié)點(diǎn)電壓，再求其他的電路未知量，如支路電流、電壓、功率等。3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3

7、3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 1電路中含有有伴電壓源假設(shè)電路中含有伴電壓源，那么直接將有伴電壓源等效成有伴電流源即可。2電路中含有無伴電壓源假設(shè)電路中含有無伴電壓源，這時(shí)應(yīng)視無伴電壓源在電路中位置來處置。1電壓源的一端與參考點(diǎn)相連。在這種情況下，另一端的節(jié)點(diǎn)電壓就是電壓源的電壓，顯然，電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程就會(huì)減少一個(gè)，電路的計(jì)算更簡單了。3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 2電壓源的兩端都不與參考點(diǎn)相連。此時(shí)電壓源的兩端跨接兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，可以把電

8、壓源當(dāng)作電流源對待，然后設(shè)定電壓源的電流，按式(3.3-4)列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程。這時(shí)，所列方程中必然多出一個(gè)未知量，即電壓源的電流值。為了能解出方程，應(yīng)利用“電壓源的電壓等于其跨接的兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓之差這個(gè)關(guān)系，再補(bǔ)充一個(gè)方程式，聯(lián)立求解。3電路中含有受控源假設(shè)電路中含有受控源，那么將受控源當(dāng)作獨(dú)立電源對待列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程。當(dāng)然，當(dāng)受控源的控制量不是某個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓時(shí)，還需補(bǔ)充一個(gè)反映控制量與節(jié)點(diǎn)電壓之間關(guān)系的方程式。3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置3.3 3.3 節(jié)

9、點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.3 3.3 節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法3.3.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 以網(wǎng)孔回路電流為變量，那么可以列寫出(b-n+1)個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)孔電流方程進(jìn)展電路分析。3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 對上述研討進(jìn)展概括提煉，所謂

10、網(wǎng)孔電流法就是基于KVL列寫(b-n+1個(gè)以網(wǎng)孔電流為變量的網(wǎng)孔電壓方程，求得(b-n+1)個(gè)網(wǎng)孔電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電路分析的過程或方法。留意：與節(jié)點(diǎn)電壓法類似，在詳細(xì)的分析步驟上我們說是列寫“網(wǎng)孔電流方程，但其方程本質(zhì)是以網(wǎng)孔電流為變量的“網(wǎng)孔電壓方程。至此，可以給出網(wǎng)孔電流法的分析步驟：第一步：確定網(wǎng)孔數(shù)并編號，同時(shí)標(biāo)出網(wǎng)孔電流及其方向。通常，為方便計(jì)一切網(wǎng)孔電流取向一致，或順時(shí)針或逆時(shí)針。第二步：確定自電阻和互電阻，按式3.4-3列寫各網(wǎng)孔電流方程。第三步：根據(jù)網(wǎng)孔電流方程求解出各網(wǎng)孔電流。第四步：根據(jù)網(wǎng)孔電流求解出各支路電流及其他未知量。3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)

11、孔電流法網(wǎng)孔電流法 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.1 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 1電路中含有有伴電流源假設(shè)電路中含有伴電流源，那么直接將有伴電流源等效成有伴電壓源即可。2電路中含有無伴電流源假設(shè)電路中含有無伴電流源，這時(shí)應(yīng)視無伴電壓源在電路中位置來處置。1電流源處于電路的邊境支路上。這時(shí)電流源所在網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電流即電流源的電流，因此可以少列一個(gè)網(wǎng)孔方程。有幾個(gè)這樣的電流源，就可以減少幾個(gè)網(wǎng)孔方程。這種情況反而使問題更簡單了。3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 2電流源

12、處于電路中兩個(gè)相鄰網(wǎng)孔的公共支路上。通常是設(shè)電流源兩端的電壓為變量，把電流源當(dāng)作電壓源處置，列寫網(wǎng)孔方程。這樣，所列的方程中必然多出一個(gè)未知量，即電流源的電壓。這時(shí)可以利用電流源的電流與網(wǎng)孔電流之間的KCL關(guān)系再補(bǔ)充一個(gè)方程。3電路中含有受控源假設(shè)電路中含有受控源，那么將受控源當(dāng)作獨(dú)立電源對待列寫網(wǎng)孔電流方程。當(dāng)然，當(dāng)受控源的控制量不是某個(gè)網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電流時(shí)，還需補(bǔ)充一個(gè)反映控制量與網(wǎng)孔電流之間關(guān)系的方程式。3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法

13、3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 3.4 3.4 網(wǎng)孔電流法網(wǎng)孔電流法3.4.2 特殊情況的處置特殊情況的處置 我們知道無論是節(jié)點(diǎn)電壓法還是網(wǎng)孔電流法都可有效地減少電路變量的個(gè)數(shù)，也就是電路求解方程的個(gè)數(shù)，從而大大減少了電路分析求解方程的復(fù)雜度和難度。但是，必需認(rèn)識到求解方程的任務(wù)量并沒有減少，依然需求求解2b個(gè)未知量類似于中學(xué)物理中杠桿“省力不省功的概念

14、。節(jié)點(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔電流法相對于2b法只不過是將2b個(gè)未知量分為兩步求解而已，也就是說，先列寫以節(jié)點(diǎn)電壓或網(wǎng)孔電流為變量的方程方程數(shù)小于2b ，求解后再根據(jù)KCL或KVL列寫剩余變量的方程，最后求得全部2b個(gè)未知量。用通俗的話來講，1b法、節(jié)點(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔電流法可以簡化求解的本質(zhì)就是“化整為零，分而治之。第3章終了，謝謝欣賞老槍任務(wù)室制造主要內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)

15、容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添

16、加標(biāo)題單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容