徐樹英電工學(xué)海南大學(xué)教學(xué)課件12new

1、第第1章章 直流電路直流電路urrru2111 urrru2122 irrri2121 irrri2112 21111 rrr 例題例題1：求圖中電路的等效電阻求圖中電路的等效電阻rab為（為（ ）。）。ab861446ccd44d8bc1a（a）4 （b）5（c）6rcd=2rcb= 8/（rcd+6）= 4rab =1+ rcb = 5b例題例題2：求圖示電路中的等效電阻為（求圖示電路中的等效電阻為（ ）。）。i+8v2444+8vabccab24c44（a）1（b）2（c）3電路的等效電阻電路的等效電阻r =4/（2+4/ 4）= 2c例子例子3 3 已知已知e1=70v, e2=45v

2、, r1=20 , r2=5, r3=6，要求計(jì)算各支路電流？要求計(jì)算各支路電流？j步驟步驟1 1 審題。審題。j步驟步驟2 2 為列寫為列寫kcl,kvlkcl,kvl方程，必須選定所方程，必須選定所求電量的正方向。求電量的正方向。j步驟步驟3 3 按照按照kclkcl，列寫節(jié)點(diǎn)電流方程。，列寫節(jié)點(diǎn)電流方程。j步驟步驟4 4 按按kvl,kvl,列寫回路電壓方程。列寫回路電壓方程。j步驟步驟5 5 代入已知數(shù)據(jù)，可聯(lián)立求解得。代入已知數(shù)據(jù)，可聯(lián)立求解得。abab二、關(guān)于方程獨(dú)立性的討論二、關(guān)于方程獨(dú)立性的討論保證列寫方程獨(dú)立的規(guī)律是保證列寫方程獨(dú)立的規(guī)律是：l（1 1）列寫列寫kclkcl電

3、流方程時(shí)，只要包含一個(gè)電流方程時(shí)，只要包含一個(gè)新的支路電流，該方程就是獨(dú)立的。新的支路電流，該方程就是獨(dú)立的。l（2 2）凡是按照網(wǎng)孔列出的凡是按照網(wǎng)孔列出的kvlkvl電壓方程都電壓方程都是獨(dú)立的。是獨(dú)立的。例子4l e1=5v, e2=4v, e3=8v, r1=2, r2=r3=10，（1）求各支路電流（）求各支路電流（2）驗(yàn)證電源產(chǎn)生的電功）驗(yàn)證電源產(chǎn)生的電功率等于電阻消耗的電功率率等于電阻消耗的電功率。i1i2i3-例5 恒壓源恒壓源e=6v,e=6v,恒流源恒流源i is s=9a,=9a,電阻電阻r r1 1=1, =1, r r2 2=2 =2 ，r r3 3=2=2，要求計(jì)算

4、三個(gè)支路的電，要求計(jì)算三個(gè)支路的電流及恒流源的端電壓流及恒流源的端電壓u us .s .i1i2i3電橋平衡電橋平衡:當(dāng)當(dāng)r1 r4= r2r3時(shí)時(shí),ig=0。 支路數(shù)支路數(shù)b =4，且恒流，且恒流源支路的電流已知，源支路的電流已知，未知支路電流為未知支路電流為3個(gè)。個(gè)。i1= 2a， i2= 3a， i3=6a 例例7：試求各支路電流。試求各支路電流。對結(jié)點(diǎn)對結(jié)點(diǎn) a： i1 + i2 i3 = 7對回路對回路1：12i1 6i2 = 42對回路對回路2：3i3 + 12i1 42 = 0bai2i342v+i112 6 7a3 cd12 由于恒流源的電壓由于恒流源的電壓未知，所以在選取回未

5、知，所以在選取回路時(shí)不含此支路。路時(shí)不含此支路。 定義定義 多個(gè)多個(gè)獨(dú)立電源獨(dú)立電源同時(shí)作用于同時(shí)作用于線性電路線性電路時(shí)，每一支路中的時(shí)，每一支路中的電電流或電壓流或電壓，都可以看成是每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，都可以看成是每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和代數(shù)和。 步驟步驟 把含有若干電源的復(fù)雜電路分解為若干個(gè)恒壓源或恒流把含有若干電源的復(fù)雜電路分解為若干個(gè)恒壓源或恒流源單獨(dú)作用的分電路；（某電源單獨(dú)作用時(shí)，其他電源置源單獨(dú)作用的分電路；（某電源單獨(dú)作用時(shí)，其他電源置零，即恒壓源短路，恒流源開路，內(nèi)阻保留）零，即恒壓源短路，恒流

6、源開路，內(nèi)阻保留） 在原復(fù)雜電路和各分電路中標(biāo)出電流的參考方向；在原復(fù)雜電路和各分電路中標(biāo)出電流的參考方向； 計(jì)算各電源單獨(dú)作用時(shí)的各分電路中的電流；計(jì)算各電源單獨(dú)作用時(shí)的各分電路中的電流； 電流疊加，計(jì)算原復(fù)雜電路的待求電流。電流疊加，計(jì)算原復(fù)雜電路的待求電流。12iii 11.11 疊加原理疊加原理 實(shí)例實(shí)例1i1i定義定義 多個(gè)多個(gè)獨(dú)立電源獨(dú)立電源同時(shí)作用于同時(shí)作用于線性電路線性電路時(shí)，每一支路中的時(shí)，每一支路中的電流或電壓電流或電壓，都可以看成是每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電，都可以看成是每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的路時(shí)在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和代數(shù)和

7、。2121rreii sirrri2121 s21221111irrrrreiii sirrri2112 s21121irrrrre 當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)，其它獨(dú)立源的參數(shù)都當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)，其它獨(dú)立源的參數(shù)都應(yīng)置為零，即電壓源代之以短路，電流源代之以開應(yīng)置為零，即電壓源代之以短路，電流源代之以開路路.12112112111211 ) (riririirip a1a5510322 rreiv5v5122s riua5 . 0a5 . 0a1 222 iii所所以以a5 . 01555s3232 irrris.v. v220 552 5ui rv5 . 72.5v5vsss uuu若若

8、e1 增加增加 n 倍，各電流也會(huì)增加倍，各電流也會(huì)增加 n 倍。倍。 可見：可見：r2+ e1r3i2i3r1i11. 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(network)1) 概念概念rbau1r1r2+-isi網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) nri_+網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)注重其外特性，電路注重于內(nèi)部特性。網(wǎng)絡(luò)注重其外特性，電路注重于內(nèi)部特性。(也稱作子系統(tǒng)，也稱作子系統(tǒng)，subsystem)復(fù)雜一些的電路復(fù)雜一些的電路2) 網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類 按網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)按網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)線性、非線性線性、非線性有源有源 按網(wǎng)絡(luò)與外界按網(wǎng)絡(luò)與外界的聯(lián)結(jié)方式的聯(lián)結(jié)方式二端二端三端三端四端四端(二端口網(wǎng)絡(luò)二端口網(wǎng)絡(luò))i1i1i1i1(單端口網(wǎng)絡(luò)單端口網(wǎng)絡(luò))i2(na)、(n

9、p)無源無源i2 網(wǎng)絡(luò)名稱網(wǎng)絡(luò)名稱不含獨(dú)立源網(wǎng)絡(luò)不含獨(dú)立源網(wǎng)絡(luò)(passive)含獨(dú)立源網(wǎng)絡(luò)含獨(dú)立源網(wǎng)絡(luò)(active)有源有源無源無源線性線性非線性非線性二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)三端網(wǎng)絡(luò)三端網(wǎng)絡(luò)四端網(wǎng)絡(luò)四端網(wǎng)絡(luò)2. 等效的概念等效的概念結(jié)論：伏安特性相同的電路對外電路來說是等伏安特性相同的電路對外電路來說是等效的效的電路上的等效電路上的等效等效等效?有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)戴維南定理的證明戴維南定理的證明l 我們用一個(gè)理想電流源替代負(fù)載我們用一個(gè)理想電流源替代負(fù)載,不會(huì)改變原不會(huì)改變原有源二端網(wǎng)絡(luò)各支路的電流和電壓。有源二端網(wǎng)絡(luò)各支路的電流和電壓。=+網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立源全部置零網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立源全部置零電流源置

10、電流源置0 0有源二端網(wǎng)有源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)有源二端網(wǎng)有源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)有源二端網(wǎng)有源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)無源二端網(wǎng)無源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)再利用疊加原理再利用疊加原理最后得到最后得到 u=u+u”u=e-i r0l應(yīng)用步驟 1.移開待求電流的支路，得一有源二端網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算此有源二端網(wǎng)絡(luò)在待求支路兩端的開路電壓uoab 2.將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨(dú)立電源置零，計(jì)算輸出電阻rab ； 3.畫出等效電壓源，接上移開的支路，計(jì)算待求電流。注意：注意：“等效等效”是指對端口外等效是指對端口外等效即用等效電源替代原來的二端網(wǎng)絡(luò)后，待求即用等效電源替代原來的二端網(wǎng)絡(luò)后，待求支路的電壓、電流不變。支路的電壓、電流不變。有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)等

11、效電源等效電源a5 . 2a4420402121 rreei 221210rrrrr，所以所以a2a13230303 rrei例例16:r0=u0/isc11ns+_11u0r0iscu0+- 有某一有源二端網(wǎng)絡(luò)有某一有源二端網(wǎng)絡(luò)a，測得開路電壓為，測得開路電壓為18v，當(dāng)，當(dāng)輸出端接一輸出端接一9電阻時(shí)，通過的電流為電阻時(shí)，通過的電流為1.8a?，F(xiàn)將這二端?，F(xiàn)將這二端網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。ai818a解：（解：（1）根據(jù)根據(jù)將二端網(wǎng)絡(luò)將二端網(wǎng)絡(luò)a等效成電等效成電壓源：壓源：+er0或或+r0ee=18v例例17：有某一有源

12、二端網(wǎng)絡(luò)有某一有源二端網(wǎng)絡(luò)a，測得開路電壓為，測得開路電壓為18v，當(dāng)，當(dāng)輸出端接一輸出端接一9電阻時(shí)，通過的電流為電阻時(shí)，通過的電流為1.8a?，F(xiàn)將這二端?，F(xiàn)將這二端網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。+er0或或+r0e1.8a1.8a99（2）求等效電源的內(nèi)阻）求等效電源的內(nèi)阻r0 1108 . 1188 . 1900rer（3）求輸出電流及輸出功率）求輸出電流及輸出功率+er08i8a1ab先用結(jié)點(diǎn)電壓法求先用結(jié)點(diǎn)電壓法求uabvrreuab91818800 er08i8a1例例18：有某一有源二端網(wǎng)絡(luò)有某一有源二端網(wǎng)絡(luò)a，測得開

13、路電壓為，測得開路電壓為18v，當(dāng)，當(dāng)輸出端接一輸出端接一9電阻時(shí)，通過的電流為電阻時(shí)，通過的電流為1.8a。現(xiàn)將這二端?，F(xiàn)將這二端網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。網(wǎng)絡(luò)連接成如圖電路，求它的輸出電流及輸出功率。arueiab180 abvrreuab4 . 51818800 arueiab6 . 280 wiirep17)(0 wiriiep04.40)(0 例例19： 求圖示電路中求圖示電路中r獲得最大功率的阻值及最大功率。獲得最大功率的阻值及最大功率。已知：已知：r1=20， r2=5， us=140v ， is=15a。解：解：（1）把）把r支路當(dāng)成求解支路，把剩下的有源二

14、支路當(dāng)成求解支路，把剩下的有源二端網(wǎng)絡(luò)利用戴維寧定理等效成電壓源形式。端網(wǎng)絡(luò)利用戴維寧定理等效成電壓源形式。+usr1rr2isise+usr1r2+r0abab開路電壓開路電壓uab ：ir1ir2ir1 + is = ir2ir1 r1 + ir2 r2 = us 解得：解得： ir1 =2.6a，ir2 =17.6auab = ir2 r2 =88ve=88vr1r2ab例例20：求圖示電路中求圖示電路中r獲得最大功率的阻值及最大功獲得最大功率的阻值及最大功率。已知：率。已知：r1=20， r2=5， us=140v ，is=15a。（2）求等效電阻）求等效電阻r0r0 = r1/ r2

15、=4 e+r0r（3）求電阻和最大功率）求電阻和最大功率rrrepr20 當(dāng)當(dāng)r=4 ，功率最大。，功率最大。wpr484444882max 例21解（1）求iscisc（12/（2+1）/22a222222求圖示電路的諾頓等效電路？求圖示電路的諾頓等效電路？l(2)求r0 串并聯(lián)r02222l(3)諾頓等效電路3222三、求某一支路的響應(yīng)（例二）已知：r1=20 、 r2=30 r3=30 、 r4=20 u=10v求：當(dāng) r5=10 時(shí)，i5=?r1r3+_r2r4r5ui5r5i5r1r3+_r2r4u等效電路有源二端有源二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)r5i5r1r3+_r2r4uabusrs+_r5ab

16、i5戴維南等效電路abosuu rs =rab第一步：求開端電壓uabov2434212rrrurrruuuudbadabo第二步：求輸入電阻 rabuabor1r3+_r2r4uabcdcrabr1r3r2r4abd4321/rrrrrab=2030 +3020=24 24srv2suusrs+_r5abi5r5i5r1r3+_r2r4uab戴維南等效電路a059. 01024255rruiss例216382051010求：電流i?10105例三：已知圖示網(wǎng)絡(luò)的伏安關(guān)系為u=2000i+10，并且is=2ma，求網(wǎng)絡(luò)n的戴維南等效電路。等效變換的注意事項(xiàng)等效變換的注意事項(xiàng)(1) “等效等效”

17、是指是指“對外對外”等效（等效互換前后對外等效（等效互換前后對外伏伏-安特性一致），對內(nèi)不等效。安特性一致），對內(nèi)不等效。時(shí)時(shí)例如：例如： r0=無窮大無窮大isarobuabi rlae+-biuabrorlro中不消耗能量中不消耗能量ro中則消耗能量中則消耗能量0iieuuabab對內(nèi)不等效對內(nèi)不等效對外等效對外等效(2) 注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 e 與與 is 的方向。的方向。ae+-biroe+-biroaisarobiaisrobi(3) 恒壓源和恒流源不能等效互換。恒壓源和恒流源不能等效互換。abiuabisae+-bi0ereios（不存在不存在） (4)進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。流源并電阻兩者之間均可等效變換。ro和和 ro 不一定是電源內(nèi)阻。不一定是電源內(nèi)阻。關(guān)于解題方法選擇的一些建議 需要求解全部或多數(shù)支路電流時(shí)需要求解全部或多數(shù)支路電流時(shí)支路電支路電流法流法 電路結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，電源數(shù)目又較少時(shí)電路結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，電源數(shù)目又較少時(shí)疊加原理疊加原理 只要求解某