電工電子學(xué)上中國(guó)石油大學(xué)華東

1、第一章電路的基本概念、定律與分析方法中國(guó)石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院電工電子學(xué)教學(xué)中心第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法主要內(nèi)容 電路的基本概念 電路的基本元件 基爾霍夫定律 電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.1 電路的基本概念電路的基本概念1.1.1 電路與電路模型1.1 電路的基本概念電路的基本概念1.實(shí)際電路 為完成某種預(yù)期目的而設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行，由電路部件（如電阻器、蓄電池等）和電子器件（例如晶體管、集成電路等）相互連接而成的電流通路。電路的基本功能： 傳輸電能、處理信號(hào)、測(cè)量、控制

2、和計(jì)算等。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法開關(guān)斷開燈泡電池照明電路 1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法開關(guān)閉合燈泡電池1.1 電路的基本概念電路的基本概念照明電路 第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法2. 電路模型 電路理論建立在模型分析的基礎(chǔ)之上，即用理想化的模型來描述實(shí)際電路。 理想化的模型是由一些理想元件所構(gòu)成。理想元件： 一個(gè)二端電子元件的數(shù)學(xué)模型。 可由端口的電壓、電流關(guān)系完全描述其性質(zhì)。 不能被分解為其他二端元件。理想元件能夠反

3、映實(shí)際電路中的電磁現(xiàn)象，表征其電磁性質(zhì)。1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法電阻元件電感元件電容元件電源元件1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法電路模型實(shí)際電路1.1 電路的基本概念電路的基本概念照明電路 第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.1 電路的基本概念電路的基本概念線圈 直流電路 交流電路關(guān)于電路模型要注意以下幾點(diǎn)： 一個(gè)器件的電路模型及參數(shù)與該器件的工作條件有關(guān)。 電路模型只是對(duì)實(shí)際物理過程的一種

4、近似描述，模型的繁簡(jiǎn)與實(shí)際工程計(jì)算要求的精度有關(guān)。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.1.2 電流、電壓及其參考方向1. 電流定義:單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量。dtdqi 實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。 單位：安培 A直流(DC)交流(AC)1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法UsIsRIRab電流正方向ab？電流正方向ba？復(fù)雜電路中難以判斷元件中電流的實(shí)際方向，電流如何求解？1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定

5、律與分析方法2. 電流的參考方向電流的參考方向 假定的電流正方向1.1 電路的基本概念電路的基本概念i第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.1 電路的基本概念電路的基本概念2. 電流的參考方向電流的參考方向 假定的電流正方向iabi 0參考方向真實(shí)方向i 6mA電流的參考方向與真實(shí)方向一致，則 i 0 。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.1 電路的基本概念電路的基本概念2. 電流的參考方向電流的參考方向 假定的電流正方向iabi 0參考方向真實(shí)方向電流的參考方向與真實(shí)方向相反，則 i 0 。i - -6mA第一

6、章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法3. 電壓及參考方向定義：?jiǎn)挝徽姾捎蒩點(diǎn)移至b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。正電荷由a移到b，若失去能量，則uaub，即a端為正b端為負(fù)；若得到能量，則ua 0 。電壓的參考方向與真實(shí)方向相反，則 u 0p0+ ui+ ui1.1 電路的基本概念電路的基本概念實(shí)際吸收功率實(shí)際提供功率第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法+ uip = ui+ ui+ ui+ uip = uip = uip = ui功率(吸收)與電壓、電流參考方向的關(guān)系：請(qǐng)思考：功率(提供)與電壓、電流參考方向的關(guān)系如何？1.1 電

7、路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.1已知i =1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，求ab、bc、ca三部分電路吸收的功率P1、P2、P3。W313 1 1 iuP W717 2 2 iuP W10110 3 3 iuP0 3 2 1 PPP（吸收）（吸收）（提供）功率平衡解：1.1 電路的基本概念電路的基本概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2 電路的基本元件1.2.1 電阻元件 電阻元件是一種消耗電能的元件。 如果一個(gè)二端元件在任意時(shí)刻t，其電壓與電流的關(guān)系（伏安關(guān)系

8、，VAR）服從歐姆（Ohm）定律，即u =R i 則該元件稱線性二端電阻元件。 單位：歐姆（） 電阻元件的電路符號(hào):+ uiR1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法（a）開路電阻元件的兩種特殊情況 當(dāng)一個(gè)電阻元件中的電流i不論為何值時(shí)，它的端電壓u恒為零，則稱“短路”，即R=0。 當(dāng)一個(gè)電阻元件的端電壓u不論為何值時(shí)，流過它的電流恒為零，則稱“開路”，即R。（b）短路1.2 電路的基本元件電路的基本元件Nabu+- -R =i = 0R =0Nabu = 0+- -i第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概

9、念、定律與分析方法1.2.2 電容元件平板電容電容元件的電路符號(hào)定義：一個(gè)二端元件，如果在任意時(shí)刻t，它所儲(chǔ)存的電荷 q 和其端電壓 u 之間滿足 q = Cu所確定的關(guān)系，則此二端元件稱線性電容元件。C是電容元件的參數(shù)，單位：法拉(F) + quc+q+ + + +1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.2 電容元件dtdqi CCduiCdt i du /dt。只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電流。 在直流電路中，電容上即使有電壓，但 i = 0，相當(dāng)于開路，即 電容具有隔直作用。CqCu 又1.2 電路的基

10、本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.2 電容元件電容元件的伏安關(guān)系在取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí) 0CC0C1ttuUtidC 電容元件在t 時(shí)刻儲(chǔ)存的總電場(chǎng)能量為：UC(t0)為初始時(shí)刻 t0 時(shí)的電容電壓，反映 t0 前電容電流的積累效應(yīng)電容對(duì)它的電流具有記憶能力，又稱記憶元件。212cCwCu 電容元件儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量只和考察時(shí)刻它的端電壓數(shù)值有關(guān)。1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.3 電感元件電路符號(hào)電感元件是一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件。磁鏈= LiL

11、為一常系數(shù)時(shí)，則該元件就稱為線性電感元件。 L：自感系數(shù)也稱電感 單位： H iL、eL1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.3 電感元件LLdiuLdt （1）uL diL /dt ，電感是一動(dòng)態(tài)元件。（2）在實(shí)際電路中，電壓為有限值，故流入電感的電流不能躍變，即 diL /dt 。（3）當(dāng)電感的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但 u = 0，相當(dāng)于短路。1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.3 電感

12、元件電感元件的伏安關(guān)系也可表為： 0LL0L1ttiItudL IL(t0)為初始時(shí)刻 t0 時(shí)電感的電流，反映 t0 前電感電壓的積累效應(yīng)電感對(duì)其電壓具有記憶能力，又稱記憶元件。 電感元件在某一時(shí)刻儲(chǔ)存的總磁場(chǎng)能量為：2L12LwLi 電感在某一時(shí)刻所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量只與該時(shí)刻電流的瞬時(shí)值有關(guān)。因電感電流不能躍變，故電感的能量也不能躍變。1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.2.4 電源元件 獨(dú)立電源：能夠獨(dú)立地向外電路提供能量，即稱為激勵(lì)（或輸入） 非獨(dú)立電源（或受控源）：為分析有源器件（如晶體管、運(yùn)算放大器等）建立

13、的電路模型。兩大類電源：獨(dú)立電源非獨(dú)立電源或受控源1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.獨(dú)立理想電壓源定義：如果一個(gè)二端元件接到任一電路后，其兩端的電壓 us(t)總能保持規(guī)定值，與通過它的電流大小無關(guān)，則該二端元件就稱為理想的獨(dú)立電壓源。電壓源的伏安特性曲線+ usUsor電壓源的電路符號(hào)usi0u1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.2電壓源中的電流由外電路決定當(dāng)并聯(lián)一個(gè)2電阻時(shí):當(dāng)4電阻接入時(shí):i = 0.5Ai = 1.5A1.2 電

14、路的基本元件電路的基本元件解：第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法2.獨(dú)立理想電流源電流源的電路符號(hào)電流源的伏安關(guān)系Isi0u定義：如果一個(gè)二端元件接到任一電路后，不論其端電壓的大小如何，該元件能夠?qū)ν怆娐诽峁┮?guī)定的電流 is(t)，則該元件就稱為獨(dú)立的理想電流源。is、Is1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.3設(shè): Is=1 A R=10 時(shí)， Uab =10 V R=1 時(shí)， Uab = 1 V則:電流源兩端電壓由外電路決定1.2 電路的基本元件電路的基本元件解：第一章第一

15、章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法3.受控電壓源和受控電流源根據(jù)控制變量與被控制變量的不同，受控電源可以分成四類：壓控電壓源流控電壓源壓控電流源流控電流源us= ux+ + uxis= gux+ uxus= rix+ ixis= ixix1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.4根據(jù)理想電源的定義，說明下列連接是否允許？1.2 電路的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.4根據(jù)理想電源的定義，說明下列連接是否允許？1.2 電路

16、的基本元件電路的基本元件第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.51.2 電路的基本元件電路的基本元件（1）求圖示電路中電流源兩端的電壓。（2）當(dāng)電壓源的電壓或電阻的阻值變化時(shí)，電流源的輸出電流是否變化？電流源的電壓是否變化？ 1A10+10VUU=101+10=20V（1）（2）電流源輸出電流不變化電流源的電壓變化解：第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.3 基爾霍夫定律幾個(gè)有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞幾個(gè)有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 電路的基本規(guī)律包含兩方面的內(nèi)容（即

17、兩大類約束關(guān)系）： 其一，電路中的各種元件本身具有的約束關(guān)系元件的電壓電流關(guān)系； 其二，電路的結(jié)構(gòu)整體所遵循的約束關(guān)系基爾霍夫定律。1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法電路中通過同一電流的一段電路稱為支路。3條或3條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。電路中任一閉合的路徑稱為回路?；芈穬?nèi)部不另含回路的回路稱為網(wǎng)孔。圖示電路有 條支路， 個(gè)結(jié)點(diǎn)， 個(gè)回路， 個(gè)網(wǎng)孔。 3322幾個(gè)有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的名詞：1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.3.1 基爾霍夫電流定律 簡(jiǎn)稱

18、KCL 若流出結(jié)點(diǎn)的電流規(guī)定為正，流入結(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，則KCL可以表示為： 在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，流入任意結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流之和。數(shù)學(xué)表示為： itit 入入出出 01 nkkti1.定律表述：i1i4i6i2i4i50結(jié)點(diǎn)a:結(jié)點(diǎn)b:i1i4i6 01.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法2. 基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展結(jié)點(diǎn) 任意封閉面i1 i2i3 0U2U3U1+RR1R+_+RII = 0I=?1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.

19、3.2 基爾霍夫電壓定律 簡(jiǎn)稱KVL 01 mkktu1.定律表述： 在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，對(duì)任意回路，按一定方向巡行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表示為：順時(shí)針繞行UR1Us2+Us3+UR2 Us1=0UR1+Us3+UR2 =Us2+Us1 任何時(shí)刻，沿任一回路循行，電壓降的代數(shù)和恒等于電壓升的代數(shù)和。 升升降降uu1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法Uab+10V+I+30V8V532. 基爾霍夫電壓定律的擴(kuò)展Uab5I + 8 或或 Uab103I + 30回路開口電路1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定

20、律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.6圖示電路的基爾霍夫電壓方程為 。A. U = Us + IR B. U = Us IRC. U = Us + IR D. U = Us IR B1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.71.求圖示電路中的io；2.求各元件的功率，并驗(yàn) 證電路的功率平衡性。1.求圖示電路中的io061 oii050101201 iioA3 oiA31 i01202 uuoKCL：KVL：Ohm s Law： 120V6Aio10 50 解： 120V6Aio

21、10 50 i1 u2uo1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法2.求各元件的功率，并驗(yàn)證電路的功率平衡性。A3 oiA31 iW450503250 ）（PW90103210 ）（P電阻消耗的功率：電源提供的功率：W3603120120V120 ）（oiPW90031503506126A ）（）（）（iuP90036090450 ）（=PP 消消耗耗提提供供驗(yàn)證功率平衡：0 120V6Aio10 50 i1 u2uo1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4

22、 電路的分析方法1.4.1 電路的等效化簡(jiǎn)1.4 電路的分析方法電路的分析方法 具有相同電壓電流關(guān)系（即伏安關(guān)系，簡(jiǎn)寫為VAR）的不同電路稱為等效電路。+ u1i1N1外電路+ u2i2N2外電路當(dāng)u1=u2，i1=i2時(shí),N1與N2對(duì)外電路的影響是相同的。1等效的概念第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法Reqiu +baN2R1R2Rniu+ b+ +u1u2unN1a（1）電阻的串聯(lián)2電阻串并聯(lián)接的等效變換1.4 電路的分析方法電路的分析方法u = u1 + u2 + un =R1i+R2i+ +Rni =(R1+R2+ +Rn)i nkkRRRRR1

23、n21equ = Reqi第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法n個(gè)電阻串聯(lián)可等效為一個(gè)電阻n21eqRRRR Reqiu +baN2R1R2Rniu+ b+ +u1u2unN1a分壓公式uRRiRueqkkk 兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)uRRRu2111 uRRRu2122 電阻串聯(lián)使用多用于分壓。（1）電阻的串聯(lián)2電阻串并聯(lián)接的等效變換1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法（2）電阻的并聯(lián)1.4 電路的分析方法電路的分析方法Reqiu +baN2R1R2Rnii1i2inab+ uN1i = i

24、1+ i2+ in = G1u+G2u+ Gnu =（G1+ G2+ +Gn）unnkkRRRRR11111211eq nnkkGGGGG 211eqi = Gequ第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法（2）電阻的并聯(lián)1.4 電路的分析方法電路的分析方法R1R2Rnii1i2inab+ uN1分流公式iGGuGieqkkk 電阻并聯(lián)使用多用于分流。2121eqRRRRR 兩個(gè)電阻并聯(lián)的等效電阻為兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)iRRRi2121 iRRRi2112 第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.8求解端口ab的等效電阻 。

25、1.找到并聯(lián)電阻進(jìn)行等效。 2.串聯(lián)電阻等效 3.如不是最簡(jiǎn)形式可反復(fù)使用串、并等效，直到得到等效電阻。 Req=8/8+6/3+ 0/5 =4+2=6解：1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.9求解圖示電路中a、b間的等效電阻 。 Rab=4+6=10 1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法3實(shí)際電源模型間的等效變換1.4 電路的分析方法電路的分析方法ui0電流源Is電壓源Usu = Us Rs issRuIi US+ua+- -iRsbRLI

26、suab+- -isR RLiRIRusss 第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法注意事項(xiàng)：電壓源的極性與電流源的方向之間的關(guān)系。理想電壓源與理想電流源之間是不可等效變換的。電源模型等效變換的推廣： 理想電壓源與電阻串聯(lián)的含源支路可等效為電流源與電阻并聯(lián)的含源支路，反之亦然。 sssssRRRUI sssssRRIRU等效變換的條件1.4 電路的分析方法電路的分析方法bUS+ua+- -iRobIsuab+- -isR 第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法 凡是與電壓源并聯(lián)的元件，在求其它支路電壓、電流時(shí)不起作用，可視

27、為開路; 凡是與電流源串聯(lián)的元件，在求其它支路電壓、電流時(shí)不起作用，可視為短路。兩個(gè)可以直接使用的結(jié)論1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.10如圖所示電路，求解6V電壓源的功率，并判斷其是吸收還是提供功率。解：利用電源等效變換條件，原圖可變換為1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法解：反復(fù)進(jìn)行電源等效變換電壓源的電流為 (19.2-6)/(4+12)=0.825 A 因此電壓源吸收的功率為W95. 4)6()825. 0(6V PI1.4 電路

28、的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法電路的分析方法1.4 電路的分析方法電路的分析方法方程法： 可求解任意電路的所有支路電壓與電流。定理法： 通過定理化簡(jiǎn)電路，多用于分析某一支路的電壓或電流。方程法傳統(tǒng)分析法：支路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法、網(wǎng)孔電流法。割集電壓法、回路電流法。拓?fù)浞治龇ǎ旱谝徽碌谝徽?電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4.2 支路電流分析法1.4 電路的分析方法電路的分析方法 支路電流法是最基本的電路分析法，它是應(yīng)用KCL、KVL分別對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出所需要的方程組，而后解出各未知支路電流。 （

29、1）對(duì)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路應(yīng)用基爾霍夫電流定律只能得到(n-1)個(gè)獨(dú)立方程。（2）應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出其余的b-(n-1)個(gè)方程，通?？扇慰谆芈罚ɑ蚍Q網(wǎng)孔）列出。（3）應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可以列出(n-1)+b- (n-1)=b個(gè)獨(dú)立方程，能夠解出b個(gè)支路電流。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.11解：I1I2用支路電流法求U。（1）b=3，各支路電流參考方向如圖。（2）n=2，有1個(gè)獨(dú)立的KCL方程。結(jié)點(diǎn)a（3）只有2個(gè)待求電流，還需1個(gè)KVL方程。0621 II204106221 III+20V6A61024+Ua621 II

30、2014621 II解得： I22.8A由KVL：21462IU V2 .51 避開電流源列KVL方程1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4.3 結(jié)點(diǎn)電壓分析法 對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，任選一結(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，其它N=(n1)個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓稱結(jié)點(diǎn)電壓。u1+ u2+ 結(jié)點(diǎn)分析法：以(n 1)個(gè)結(jié)點(diǎn)電壓為未知變量，根據(jù)KCL，建立(n 1)個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電壓方程。un1un21.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.12解：用結(jié)點(diǎn)電壓法求un

31、1、 un2。1.4 電路的分析方法電路的分析方法應(yīng)用KCL，設(shè)流出結(jié)點(diǎn)電流為正。結(jié)點(diǎn)1：n1n1n23.1025uuu 結(jié)點(diǎn)2：n2n2n11.4015uuu （）1 . 32 . 07 . 021 nnuu4 . 12 . 12 . 0n2n1 uuun1= 5Vun2= 2Vu5 = un1 un2= 3V第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.13用結(jié)點(diǎn)電壓法求u1、 u2 、 u3 。1.4 電路的分析方法電路的分析方法結(jié)點(diǎn)103273121 ）（）（uuuu 結(jié)點(diǎn)2與結(jié)點(diǎn)3可看成一廣義結(jié)點(diǎn)，有4條支路與其關(guān)聯(lián)。）（127uu 35u 23u

32、332 uu0213 ）（uu且有 3031107109279321uuuV5 . 15 . 15 . 0321 uuu解：第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法s2121s2122iRRRRuRRRu s212s2111iRRRuRRi 1.4 電路的分析方法電路的分析方法討論電流i1及電壓u2。R1 i1 +R2 (i1+ is ) = us引例i1 +is = u2/R2電壓源單獨(dú)作用:11121siuRR 22121sRuRRu 11222sRiRiR 122212sR RiRRu 電流源單獨(dú)作用:第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基

33、本概念、定律與分析方法1.4.4 疊加原理1.4 電路的分析方法電路的分析方法 當(dāng)線性電路中有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立電源作用時(shí)，任一支路的電壓或電流等于各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用下，分別在該支路上所產(chǎn)生響應(yīng)的代數(shù)和。=+電源單獨(dú)作用保留所有電阻及受控源，其他獨(dú)立電源：如果是電流源，則令I(lǐng)S=0, 即恒流源開路；如果是電壓源，則令US=0, 即恒壓源短路。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法代數(shù)和各電源共同作用產(chǎn)生的電壓或電流稱為總量。各電源單獨(dú)作用產(chǎn)生的電壓或電流稱為分量。代數(shù)和即為某電壓或電流的總量=分量之和。=+ iii12111 22212uuu (us單獨(dú)作

34、用下的響應(yīng)) + (is單獨(dú)作用下的響應(yīng)) = (us 、is共同作用下的響應(yīng)) 將上述結(jié)論推廣到一般線性網(wǎng)絡(luò)中，就是疊加定理的內(nèi)容。1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法 疊加原理解題步驟：（1）分解電路：將含有多個(gè)電源作用的電路分解為每個(gè)電路 單獨(dú)作用的電路，分解時(shí)保留一個(gè)電源，而將其余電源除 源。須作圖。（2）計(jì)算各分電路電流和電壓。各分電路可自行規(guī)定電流、 電壓正方向。（3）進(jìn)行疊加計(jì)算，計(jì)算總電壓、電流。注意分量與總量的方 向，應(yīng)先規(guī)定總電流、電壓的正方向，與總電流或電壓方 向一致的分量取正，反之取負(fù)。1.4 電

35、路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法注意事項(xiàng)：疊加定理只適用于線性網(wǎng)絡(luò)。在計(jì)算某個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用下的響應(yīng)時(shí)，其它獨(dú)立源取零：即將其它的獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路。而與這些獨(dú)立源相連接的電阻、受控源或其它元件仍應(yīng)保留。疊加定理只能用于計(jì)算響應(yīng)量是電壓或電流的情況，不能用于計(jì)算功率和能量。 如：若電阻R上的電流為 i= i + i， P=R i 2=R( i + i)2 = R( i 2+ 2 i i+ i2) R i 2+R i21.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律

36、與分析方法例1.14解：1.4 電路的分析方法電路的分析方法30V+ab1010465A用疊加定理求4電阻的功率。能否用疊加定理直接求功率？30V+ab101046I+ +IIab1010465AIA1)64(1010)64/(101030 IA25410/1066 ）（IIII =1+(- -2)= - -1AW4424 IP第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4.5 戴維寧定理與諾頓定理1.4 電路的分析方法電路的分析方法二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。該電路可以是任意電源、電阻等電路元件的復(fù)雜連接。無源

37、二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源ab有源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源ab第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.戴維寧定理1.4 電路的分析方法電路的分析方法 線性網(wǎng)絡(luò)N1可以用一個(gè)電壓源與電阻串聯(lián)的戴維寧等效電路替代，其端鈕a-b上的伏安關(guān)系不受影響。這個(gè)電壓源的電壓等于線性網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uoc，其電阻等于網(wǎng)絡(luò)除去獨(dú)立源后的無源網(wǎng)絡(luò)N1o的等效電阻Ro。線性線性有源有源網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)N1uabab+- -外外電電路路iuoc+uabab+- -外外電電路路iRo第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法戴維寧等效電路參數(shù)的含義：

38、N1與外接電路斷開N1內(nèi)部電源取零值1.4 電路的分析方法電路的分析方法N1oRoabN1uocab+- -線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+- -外電路iuoc+uabab+- -外電路iRo戴維寧等效電路第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4 電路的分析方法電路的分析方法定理的證明 根據(jù)等效概念，外電路可用一電流為 is= i 的電流源替代，并不影響線性含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的工作狀態(tài)。=+ 根據(jù)疊加定理，端口電壓u為N內(nèi)部電源與外接is共同作用的結(jié)果。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1.4 電路的分析方法電路的分析方法=

39、+端口電壓與電流之間的關(guān)系： u = u + u u N端口處的開路電壓uoc ；此方程符合一個(gè)獨(dú)立電壓源uoc和一個(gè)電阻Ro串聯(lián)組合支路的伏安關(guān)系。u = Ro is= Ro iu = u + u = uoc Ro i即：證明了戴維寧定理的正確性證明了戴維寧定理的正確性。第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法24V+66132A2例1.15解：1.4 電路的分析方法電路的分析方法 使用戴維寧定理求解2電阻的功率。找到需要等效的有源二端線性網(wǎng)絡(luò)。V182466632oc u24V+66132Auoc+- -ab第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路

40、的基本概念、定律與分析方法18V+b27a 76/631oR令有源二端線性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電源為零，得一個(gè)純電阻網(wǎng)絡(luò)：得到原電路的戴維寧等效電路：W82271822 ）（P根據(jù)戴維寧等效電路求解2 電阻功率1.4 電路的分析方法電路的分析方法6613Roab24V+66132A2第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法2.諾頓定理1.4 電路的分析方法電路的分析方法 線性網(wǎng)絡(luò)N1可以用一個(gè)電流源與電阻并聯(lián)的諾頓等效電路替代，其端鈕a-b上的伏安關(guān)系不受影響。這個(gè)電流源的電流等于線性網(wǎng)絡(luò)N1的短路電流isc，其電阻等于網(wǎng)絡(luò)除去獨(dú)立源后的無源網(wǎng)絡(luò)N1o的等效電阻Ro。線性

41、線性有源有源網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)N1uabab+- -外外電電路路iiscuabab+- -外外電電路路iRo第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法線性有源網(wǎng)絡(luò)N1uabab+- -外電路iiscuabab+- -外電路iRoN1iscab諾頓等效電路參數(shù)的含義：N1內(nèi)部電源取零值1.4 電路的分析方法電路的分析方法N1在端口處短路諾頓等效電路N1oRoab第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法例1.16解：1.4 電路的分析方法電路的分析方法 使用諾頓定理求解4電阻的功率。求解有源二端線性網(wǎng)絡(luò)的短路電流A1115653015sc i

42、15V+ab5isc30V+630V+ab101065Aisc30V+ab1010465A第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法30V+ab1010465A 1110/106abR令有源二端線性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電源為零，得一個(gè)純電阻網(wǎng)絡(luò)：得到原電路的諾頓等效電路：W4411154111124 ）（P1.4 電路的分析方法電路的分析方法ab1010630V+ab1010465A114A1115 ab第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法（1）uoc和isc的計(jì)算 根據(jù)定義，將網(wǎng)絡(luò)端口處的兩個(gè)端鈕開路(或短路)，然后用電路的各種定理和

43、分析方法即可求得uoc(或isc )。（2）等效電阻Ro的計(jì)算直接化簡(jiǎn)法：令線性含源網(wǎng)絡(luò)N內(nèi)部的所有獨(dú)立源取零值（除源），得線性電阻網(wǎng)絡(luò)，利用電阻串并聯(lián)的化簡(jiǎn)法求出Ro 。3. 戴維寧和諾頓等效電路參數(shù)的計(jì)算方法1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法scocoiuR SOCUu oOCSCRui uoc、isc法：分別求出網(wǎng)絡(luò)N的開路電壓uoc和短路電流isc （2）等效電阻Ro的計(jì)算1.4 電路的分析方法電路的分析方法US+RO+uocUS+ROisc第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析

44、方法（2）等效電阻Ro的計(jì)算iuRR ino或或外施電源法(伏安關(guān)系法)：No+ uiRinNo+ uiRin 將網(wǎng)絡(luò)N內(nèi)部的獨(dú)立電源取零值，在端口處外接電壓源或電流源，計(jì)算出該網(wǎng)絡(luò)的“輸入電阻Rin”，則1.4 電路的分析方法電路的分析方法第一章第一章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法4. 解題步驟（1）將待求支路劃出，得到一個(gè)有源二端線性網(wǎng)絡(luò)。（2）求uoc（或isc）；求Ro（3）畫出戴維寧（或諾頓）等效電路，計(jì)算待求量。注意事項(xiàng)：（1）有源二端線性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的元件必須是線性的，而外電路的元件可以是任意的。（2）等效是對(duì)外而言的，只有在求外電路的物理量時(shí)，才可把內(nèi)部進(jìn)行等效變化。（3）要首先確定待求量