電路電阻電阻復習(1-4章)

1、獨立源獨立源( (直流直流),),電阻電阻, ,受控源受控源, ,理理想運算放大器想運算放大器電阻電路總復習電阻電路總復習(1-4(1-4章章) )電阻電路包含的元件電阻電路包含的元件電阻電路知識結構電阻電路知識結構基本概念基本概念, ,基本定律基本定律, ,基本分析基本分析方法方法, ,電路定理電路定理l 方向方向規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向元件元件(導線導線)中電流流動的實際方向只有兩種可能中電流流動的實際方向只有兩種可能: 實際方向實際方向實際方向實際方向 AABB問題問題復雜電路中電流的實際方向往往很難事先判斷復雜電路中電流的實際方向往往很難

2、事先判斷基本概念基本概念1.電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向 l參考方向參考方向i 參考方向參考方向大小大小方向方向電流電流(代數(shù)量代數(shù)量)任意假定一個正電荷運動的方向即為電任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。流的參考方向。ABi 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0實際方向實際方向實際方向實際方向電流的參考方向與實際方向的關系：電流的參考方向與實際方向的關系：AABBl 電壓電壓Ul 單位：單位：V (伏伏)、kV、mV、 V2. 電壓的參考方向電壓的參考方向單位正電荷單位正電荷q 從電路中一點移至另一點時從電路中一點移至另一點時電場力做功（電場力做功（W）的

3、大?。┑拇笮 電位電位 單位正電荷單位正電荷q 從電路中一點移至參考點從電路中一點移至參考點（ 0）時電場力做功的大小時電場力做功的大小l 實際電壓方向實際電壓方向 電位真正降低的方向電位真正降低的方向問題問題復雜電路中兩點間電壓的實際方向往往很難判別復雜電路中兩點間電壓的實際方向往往很難判別l 電壓的參考方向電壓的參考方向U 0參考方向參考方向U+實際方向實際方向+實際方向實際方向參考方向參考方向U+U假設的電位降低方向假設的電位降低方向元件或支路的元件或支路的u，i 采用相同的參考方向稱之為采用相同的參考方向稱之為關聯(lián)參考關聯(lián)參考方向方向。反之，稱為反之，稱為非關聯(lián)參考方向非關聯(lián)參考方向

4、。關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向非關聯(lián)參考方向非關聯(lián)參考方向3. 關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向i+-+-iUU4. 電路吸收或發(fā)出功率的判斷電路吸收或發(fā)出功率的判斷l(xiāng) u, i 取取關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向P=ui 表表示元件吸收的功率示元件吸收的功率P0 吸收正功率吸收正功率 (實際吸收實際吸收)P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 (實際發(fā)出實際發(fā)出)P0 發(fā)出負功率發(fā)出負功率 (實際吸收實際吸收)l u, i 取非取非關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向+-iu+-iul 獨立源獨立源電路求解的基本理論電路求解的基本理論l電阻電阻Riu SuUSiIl受控源受控源類似于獨立源類似于獨立源 如果一個電路中共有如果一個電路

5、中共有b個元件個元件,那么需要求那么需要求 解的未解的未知變量為知變量為2b個個(b個電壓個電壓,b個電流個電流),也就是說我們需要也就是說我們需要列寫列寫2b個方程來求解個方程來求解.這這2b個方程包括元件約束方程個方程包括元件約束方程和網絡約束方程和網絡約束方程元件約束元件約束令流出為令流出為“+”+”，有：，有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時刻，對任意結點流出或流入該在集總參數(shù)電路中，任意時刻，對任意結點流出或流入該結點電流的代數(shù)和等于零。結點電流的代數(shù)和等于零。 mkti10)( 出出入入 iior 流進的電流進的電流等于流流等于流出的電流出的電流1i5i4i3i2i054321 ii

6、iii54321iiiii 基爾霍夫定理基爾霍夫定理(網絡約束網絡約束)（2 2）選定回路繞行方向，）選定回路繞行方向， 順時針或逆時針順時針或逆時針. .U1US1+U2+U3+U4+US4= 0 在在集總參數(shù)電路中，任一時刻，集總參數(shù)電路中，任一時刻，沿任一閉合路徑繞沿任一閉合路徑繞行，各支路電壓的代數(shù)和等于零行，各支路電壓的代數(shù)和等于零。 mktu10)( 升升降降 uuor I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）標定各元件電壓參考方向）標定各元件電壓參考方向 U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=U

7、S1US4小結小結:1 參考方向參考方向,關聯(lián)和非關聯(lián)問題關聯(lián)和非關聯(lián)問題. 2 三個元件的元件約束三個元件的元件約束. 3 基爾霍夫定理基爾霍夫定理,尤其是回路方程的列尤其是回路方程的列寫寫, 統(tǒng)一按統(tǒng)一按 照順時針方向照順時針方向,電勢降為正來列電勢降為正來列寫寫.對一假象的閉合路徑對一假象的閉合路徑(非實際閉合回路非實際閉合回路)也可以列寫回路方程也可以列寫回路方程,應注意沒有構成實際應注意沒有構成實際回路的部分沒有電流回路的部分沒有電流.1.等效的概念等效的概念:端口電壓和端口電流關系相同端口電壓和端口電流關系相同的一端口電路的一端口電路,對外電路是等效的對外電路是等效的.B+-uiC

8、+-ui等效等效對對A電路中的電流、電壓和功率而言，滿足電路中的電流、電壓和功率而言，滿足BACA2.電阻的等效變換常用方法電阻的等效變換常用方法: (1)找等電勢點找等電勢點,連接等電勢點或將等電勢點重連接等電勢點或將等電勢點重合既可看出相關電阻的串并聯(lián)關系合既可看出相關電阻的串并聯(lián)關系. (2)電橋平衡時可以將電橋開路或短路電橋平衡時可以將電橋開路或短路.(3)通過重新繪制電路圖通過重新繪制電路圖,伸長或縮短導線伸長或縮短導線,看出看出 電阻的串并聯(lián)關系電阻的串并聯(lián)關系.(4)三角形和星形電阻電路等效三角形和星形電阻電路等效. (1)去掉多余元件去掉多余元件.uS+_I任意任意元件元件u+

9、_uS+_Iu+_iSiS任意任意元件元件u_+ iGi+u_iSi+_uSRi+u_ iS=uS /Ri Gi=1/Ri1.本章首先解決怎樣找出獨立的本章首先解決怎樣找出獨立的KCL方程組方程組和獨立的和獨立的KVL方程組。方程組。結論：結論： n個結點個結點, b條支路的電路。條支路的電路。1 獨立的獨立的KCL方程個數(shù)為方程個數(shù)為n-1個，任選個，任選n-1個結點列方程。個結點列方程。2 獨立的獨立的KVL方程為方程為b-n+1個，選擇基本回個，選擇基本回路的方法：確定個數(shù)為路的方法：確定個數(shù)為b-n+1個，并且包個，并且包含所有的支路。最常用的是選擇平面電含所有的支路。最常用的是選擇平

10、面電路的網孔為基本回路組。路的網孔為基本回路組。2.其次解決的問題是怎樣設未知量和怎樣列方其次解決的問題是怎樣設未知量和怎樣列方程的問題。共有三種方法，本章的解題思程的問題。共有三種方法，本章的解題思路為不對電路進行任何化簡的前提下求解路為不對電路進行任何化簡的前提下求解所有的響應。所有的響應。 支路電流法支路電流法未知量：未知量： b個支路電流個支路電流列方程：列方程：n-1個個KCL方程和方程和b-n+1個個KVL方程方程方法分析：支路電流已經設出，方法分析：支路電流已經設出，n-1個個KCL很很容易列寫，容易列寫，KVL一般選擇網孔回路，支路電壓一般選擇網孔回路，支路電壓由支路電流表示。

11、由支路電流表示。特殊情況特殊情況1 ： 含有無伴電流源，無法列含有無伴電流源，無法列KVL解決方法：解決方法：1 設出電流源上的電壓列寫設出電流源上的電壓列寫KVL，同時列寫增補方程：電流源的值等于該支路電流同時列寫增補方程：電流源的值等于該支路電流2 不用設含無伴電流源支路上的電流，并且避開不用設含無伴電流源支路上的電流，并且避開該支路取回路列寫該支路取回路列寫KVL，少取一個回路，少一個，少取一個回路，少一個未知量。未知量。特殊情況特殊情況2 ： 含有受控源含有受控源解決方法：先把受控源當作獨立源來列方程，解決方法：先把受控源當作獨立源來列方程，增補方程為用支路電流來表示控制量。增補方程為

12、用支路電流來表示控制量。 回路電流法回路電流法未知量：未知量： b-n+1個回路電流，個回路電流，列方程：列方程： b-n+1個個KVL方程方程方法分析：回路電流是假想的，各支路電流為方法分析：回路電流是假想的，各支路電流為回路電流的代數(shù)和（回路電流的代數(shù)和（KCL），），KCL自動滿足。自動滿足?；芈芬话氵x擇網孔，只有在特殊情況下才選擇回路一般選擇網孔，只有在特殊情況下才選擇非網孔回路。非網孔回路。特殊情況特殊情況1 ： 含有無伴電流源，無法列含有無伴電流源，無法列KVL解決方法：解決方法：1 設出電流源上的電壓列寫設出電流源上的電壓列寫KVL，同時列寫增補方程：電流源的值等于回路電流同時列

13、寫增補方程：電流源的值等于回路電流的代數(shù)和。的代數(shù)和。2 選擇非網孔回路，使含有無伴電流源的支路選擇非網孔回路，使含有無伴電流源的支路作為某一個回路所獨占的支路，因此，可以設作為某一個回路所獨占的支路，因此，可以設該回路的回路電流就是電流源的值，并且該回該回路的回路電流就是電流源的值，并且該回路不必再列寫回路方程。此方法方程個數(shù)顯著路不必再列寫回路方程。此方法方程個數(shù)顯著減少，但是選擇非網孔回路列方程較容易出錯。減少，但是選擇非網孔回路列方程較容易出錯。特殊情況特殊情況2 ： 含有受控源含有受控源解決方法：實際上本章三種方法碰到受控源解決方法：實際上本章三種方法碰到受控源的處理方法是一樣的，先

14、把受控源按獨立源的處理方法是一樣的，先把受控源按獨立源處理，增補方程為用已設的未知量來表示控處理，增補方程為用已設的未知量來表示控制量。制量。回路電流法列方程技巧：回路電流法列方程技巧：1 按照電勢按照電勢降低為正來列寫，碰到電阻，要計算降低為正來列寫，碰到電阻，要計算該電阻上流過的實際電流，認為該電該電阻上流過的實際電流，認為該電流總是和該回路電流方向一致。流總是和該回路電流方向一致。2 列列寫回路電流標準形式，要求熟記公式寫回路電流標準形式，要求熟記公式以及公式中各項怎樣確定。該公式以及公式中各項怎樣確定。該公式中各項無明確的物理含義。中各項無明確的物理含義。i1i3i2RSR5R4R3R

15、1R2US+_i結點電壓法結點電壓法未知量：未知量： n-1個電位（參考點已設）個電位（參考點已設）列方程：列方程： n-1個個KCL方程方程方法分析：參考點選定，設出其他方法分析：參考點選定，設出其他n-1個點的個點的電位，由于支路電壓就是各結點的電位差，電位，由于支路電壓就是各結點的電位差，所以所以KVL自動滿足。適用于結點較多的電路。自動滿足。適用于結點較多的電路。特殊情況特殊情況1 ： 含有無伴電壓源，無法列含有無伴電壓源，無法列KCL。2 含有控源源，解決方法同前兩種方法。含有控源源，解決方法同前兩種方法。解決方法：解決方法：1 設出無伴電壓源的上的電流值，設出無伴電壓源的上的電流值

16、，增補方程為連接無伴電壓源的兩個結點的電增補方程為連接無伴電壓源的兩個結點的電位差為該電壓源的值。位差為該電壓源的值。2 選擇連接無伴電壓源的兩個結點之一為參選擇連接無伴電壓源的兩個結點之一為參考點（考點（0電位），則另一個點的電位就已知了，電位），則另一個點的電位就已知了，不必再對該點列寫不必再對該點列寫KCL。3 選擇連接無伴電壓源的兩個結點為廣義結點選擇連接無伴電壓源的兩個結點為廣義結點來列寫來列寫KCL，少一個結點方程，少一個結點方程，增補方程為連增補方程為連接無伴電壓源的兩個結點的電位差為該電壓源接無伴電壓源的兩個結點的電位差為該電壓源的值。的值?？梢圆挥迷O出電壓源上的電流?？梢圆挥?/p>

17、設出電壓源上的電流。如果碰到多個無伴電壓源，如果彼此相連按如果碰到多個無伴電壓源，如果彼此相連按方法方法2來處理，如果彼此不相連，其中一個來處理，如果彼此不相連，其中一個用方法用方法2處理，其余用方法處理，其余用方法3處理。處理。結點電壓法列方程技巧：結點電壓法列方程技巧：1 按照電流流出的按照電流流出的代數(shù)和為代數(shù)和為0來列寫，確定與該結點連接的支路來列寫，確定與該結點連接的支路上電阻的電壓即可得支路電流，如果某支路上電阻的電壓即可得支路電流，如果某支路上無電阻，是電流源可直接列寫，是無伴電上無電阻，是電流源可直接列寫，是無伴電壓源按照特殊情況處理。壓源按照特殊情況處理。2.熟記公式按照標準

18、熟記公式按照標準形式來列寫。形式來列寫。UsG3G1G4G5G2+_231GS解題方法的選擇解題方法的選擇 1 支路電流法用的較少，只有在電路較簡單時支路電流法用的較少，只有在電路較簡單時 使用。使用。 2 回路電流法和結點電壓法的比較：回路電流法和結點電壓法的比較： （1） 當電路中沒有無伴電流源和無伴電壓當電路中沒有無伴電流源和無伴電壓 源時，兩種方法難度基本相同，如果結點源時，兩種方法難度基本相同，如果結點 數(shù)少就用結點電壓法。數(shù)少就用結點電壓法。 （2） 當電路含有無伴電流源時用回路電流當電路含有無伴電流源時用回路電流 法的解法法的解法2比較簡單，比較簡單，當電路含有無伴電壓當電路含有

19、無伴電壓 源時用結點電壓法的解法源時用結點電壓法的解法2 2，3 3比較簡單。比較簡單。電路定理提供了新的解題思路電路定理提供了新的解題思路,但電路求解的基礎還但電路求解的基礎還是前三章學習的知識是前三章學習的知識.一一.疊加定理疊加定理1.內容內容:電路中的響應都可以表示為每個獨電路中的響應都可以表示為每個獨立源立源(不包含受控源不包含受控源)單獨作用時所產生的單獨作用時所產生的分響應的代數(shù)和分響應的代數(shù)和,它體現(xiàn)了獨立電源的獨它體現(xiàn)了獨立電源的獨立性立性.每個獨立源所產生的分響應和獨立每個獨立源所產生的分響應和獨立源的值成正比源的值成正比SSukiki21 2.要求要求:疊加定理一般并不會

20、簡化電路的求解疊加定理一般并不會簡化電路的求解,它更重要的是提供了新的思路它更重要的是提供了新的思路,后面將要學后面將要學習的動態(tài)電路以及其他專業(yè)課都會用到這習的動態(tài)電路以及其他專業(yè)課都會用到這樣的思路樣的思路.要求掌握的題型是例要求掌握的題型是例5. 3.注意注意:疊加定理常配合齊次定理使用疊加定理常配合齊次定理使用.二二.替代定理替代定理1.內容內容:對于給定的任意一個電路，若某一支對于給定的任意一個電路，若某一支路電壓為路電壓為uk、電流為、電流為ik，那么這條支路就可，那么這條支路就可以用一個電壓等于以用一個電壓等于uk的獨立電壓源，或者用的獨立電壓源，或者用一個電流等于一個電流等于i

21、k的的 獨立電流源，或用一獨立電流源，或用一R=uk/ik的電阻來替代的電阻來替代2.替代的前提替代的前提:支路電壓或電流已知支路電壓或電流已知,或者都已知或者都已知.替代前后電路有唯一解替代前后電路有唯一解.3.替代和等效的區(qū)別替代和等效的區(qū)別:等效是指兩個一端口電路的等效是指兩個一端口電路的端口電壓電流約束關系相同即這兩個一端口電路端口電壓電流約束關系相同即這兩個一端口電路等效等效,與這兩個一端口電路上加的外電路無關與這兩個一端口電路上加的外電路無關.替替代是指兩個一端口電路在外加相同的電路時代是指兩個一端口電路在外加相同的電路時,并且并且已知端口電壓電流已知端口電壓電流,則這兩個一端口電

22、路在外電路則這兩個一端口電路在外電路不改變的前提下可以相互替代不改變的前提下可以相互替代. 三三.等效電源定理等效電源定理1.內容內容:一個含獨立源一端口電路一個含獨立源一端口電路,可以等效成一可以等效成一個電壓源模型或者電流源模型個電壓源模型或者電流源模型.電壓電壓(流流)源的值源的值為含源一端口電路的開路電壓為含源一端口電路的開路電壓(短路電流短路電流),內阻內阻為含源一端口電路將獨立源置為含源一端口電路將獨立源置0后的輸入電阻后的輸入電阻.2.2.定理的證明定理的證明: :要求理解要求理解. .應用了替代定理和疊應用了替代定理和疊加定理加定理. .注意注意: :原本電路中的響應如果已知原

23、本電路中的響應如果已知, ,可以可以用替代定理置換為獨立源用替代定理置換為獨立源, ,然后應用疊加定理來然后應用疊加定理來求其他的響應求其他的響應. .3.3.解題思路解題思路: :先拆后合先拆后合. . (1) (1)斷開待求支路形成一端口電路斷開待求支路形成一端口電路 (2)(2)求一端口電路的等效電源模型，求開路求一端口電路的等效電源模型，求開路 電壓，短路電流，輸入電阻，三者之二，電壓，短路電流，輸入電阻，三者之二， 方法自選方法自選. . (3) (3)將等效電源模型和待求支路組合起來求將等效電源模型和待求支路組合起來求 解。在只求某一支路上的響應或功率時，解。在只求某一支路上的響應或功率時， 要考慮等效電源定理，最大功率傳輸定理要考慮等效電源定理，最大功率傳輸定理 就是此方法的應用。就是此方法的應用。4.4.注意注意: :選擇合適的一端口電路選擇合適的一端口電路. .選擇開路選擇開路 電壓，短路電流，輸入電阻三者中最容易電壓，短路電流，輸入電阻三者中最容易 求解的量求解的量. .電路求解的基礎電路求解的基礎( (前三章前三章) )一定要好一定要好. .四四.互易定理互易定理.1.1.內容內容: