電工電子學(xué)的課件

1、電路分析基礎(chǔ)第二章2022/8/111電工電子學(xué)C第二章 電路分析基礎(chǔ)2.1 基爾霍夫定律的應(yīng)用2.2 疊加原理2.3 等效法2022/8/11電工電子學(xué)C2本章的基本要求：1、掌握用支路電流法求解電路2、熟練掌握疊加原理的應(yīng)用3、熟練掌握電阻的串聯(lián)和并聯(lián)4、掌握電壓源和電流源的相互轉(zhuǎn)換5、熟練掌握戴維南定理應(yīng)用2022/8/113電工電子學(xué)C2.1 基爾霍夫定律的應(yīng)用一、支路電流法： 以支路電流為未知量、利用基爾霍夫定律列方程求解。（支路數(shù)：b=3 結(jié)點(diǎn)數(shù)：n=2）2022/8/114電工電子學(xué)C解題步驟:1、在圖中標(biāo)注各支路電流的參考方向，對選定的回路標(biāo)注循 行方向。2、應(yīng)用 KCL 對結(jié)

2、點(diǎn)列出( n1 )個獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程。3、應(yīng)用 KVL 對回路列出 b( n1 ) 個獨(dú)立的回路電壓方 程（通?？扇【W(wǎng)孔列出） 。4、聯(lián)立求解 b 個方程，求出各支路電流。2022/8/115電工電子學(xué)C列電流方程：對 a 結(jié)點(diǎn)：對 b 結(jié)點(diǎn)：列回路電壓方程：列(n-1)個電流方程可取網(wǎng)孔列回路電壓方程2022/8/116電工電子學(xué)C 舉例：b=6n=4(2) 對（n1）節(jié)點(diǎn)，根據(jù)KCL列方程；節(jié)點(diǎn) 1：i1 + i2 i6 =0節(jié)點(diǎn) 2： i2 + i3 + i4 =0節(jié)點(diǎn) 3： i4 i5 + i6 =0(1)(3) 選定b-n+1個獨(dú)立回路，根據(jù)KVL，列寫回路電壓方程:R1 i1 +

3、 R2 i2 + R3 i3 = 0R3 i3 + R4 i4 R5 i5 = 0 R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 uS = 0（2）(1) 標(biāo)定各支路電流、電壓的參考方向；（4）聯(lián)立方程組求解。2022/8/117電工電子學(xué)C例1：US1=130V, US2=117V, R1=1, R2=0.6, R3=24。求各支路電流。I1I3US1US2R1R2R3ba+I2節(jié)點(diǎn)a：I1I2+I3=0(1) n1=1個KCL方程：解:(2) bn+1=2個KVL方程：R1I1R2I2=US1US20.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13R2I2+R3I3= US21

4、2(3) 聯(lián)立求解I1I2+I3=00.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13解之得I1=10 AI3= 5 AI2= 5 A2022/8/118電工電子學(xué)C列寫如圖電路的支路電流方程(含無伴電流源支路)。例2:解題思路： 除了支路電流外，將無伴電流源兩端的電壓作為一個求解變量列入方程，雖然多了一個變量，但是無伴電流源所在的支路的電流為已知，故增加了一個回路電流的附加方程，電路可解。支路中含有恒流源的情況：2022/8/119電工電子學(xué)C解:KCL方程：- i1- i2 + i3 = 0 (1)- i3+ i4 - i5 = 0 (2)KVL方程：R1 i1-R2i2 =

5、 uS (3)i5 = iS (6) - R4 i4+u = 0 (5)R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4)R1 i1-R2i2 = uS (3)i5 = iS (5)R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4)2022/8/1110電工電子學(xué)C支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的方法。只要 根據(jù)基爾霍夫定律、歐姆定律列方程，就能得 出結(jié)果。缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時，所需方程的個數(shù)較多，求 解不方便。2022/8/1111電工電子學(xué)C2.2 疊加原理一、定理內(nèi)容：在線性電路中，任一支路電流(或電壓)都是 電路中各個獨(dú)立電源單獨(dú)作用時，在該支路 產(chǎn)生的電

6、流(或電壓)的代數(shù)和。單獨(dú)作用：一個電源作用，其余電源不作用不作用的電壓源（Us=0) 短路電流源 (Is=0) 開路2022/8/1112電工電子學(xué)C根據(jù)總電路和分電路的電流的參考方向，可得：2022/8/1113電工電子學(xué)C例：運(yùn)用疊加原理求解各支路電流，參數(shù)見例21。解：根據(jù)所給的參數(shù)和參考方向，可得疊加：2022/8/1114電工電子學(xué)C例1:求圖中電壓u 。解:(1) 10V電壓源單獨(dú)作用， 4A電流源開路； (2) 4A電流源單獨(dú)作用， 10V電壓源短路；+10V6+4u4A6+4uu=4Vu= -42.4= -9.6V共同作用：u=u+u= 4+(- 9.6)= - 5.6V20

7、22/8/1115電工電子學(xué)C1、疊加定理只適用于線性電路求電壓和電流，不適用于 非線性電路， 不能用疊加定理求功率(功率為電源的 二次函數(shù)；) 4、應(yīng)用時電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)必須前后一致；應(yīng)用疊加定理時注意以下幾點(diǎn)：5、疊加時注意在參考方向下求代數(shù)和。2、不作用的電壓源短路，不作用的電流源開路；3、含受控源(線性)電路亦可用疊加，受控源應(yīng)始終保留(了解)；2022/8/1116電工電子學(xué)C2.3 等效法等效： 等效是對外部電路而言，即用化簡后的電路代替原復(fù)雜電路后，它對外電路的作用效果不變。等效電路： 具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一端口網(wǎng)絡(luò)或多端口網(wǎng)絡(luò)，如果它們的兩個端子或相應(yīng)的各端子對外部電路有完全相同的

8、電壓和電流，則它們是等效的。2022/8/1117電工電子學(xué)C一、電阻的串并聯(lián)等效變換： 兩個或更多個電阻一個接一個的順序相聯(lián)，流過同一電流。1、電阻的串聯(lián)：令：則：R為兩個串聯(lián)電阻的等效電阻2022/8/1118電工電子學(xué)C特點(diǎn)：分壓：(1) 各個電阻流過同一電流；(2) 等效電阻等于各個電阻之和；(3) 串聯(lián)電阻各個電阻的分壓與其阻值成正比；應(yīng)用：分壓、限流2022/8/1119電工電子學(xué)C 兩個或更多個電阻連接在兩個公共的節(jié)點(diǎn)之間， 承受同一電壓。2、電阻的并聯(lián)：令：則：R為兩個并聯(lián)電阻的等效電阻2022/8/1120電工電子學(xué)C特點(diǎn)：分流：(1) 各個電阻兩端承受相同電壓；(2) 等效

9、電阻的倒數(shù)等于各個電阻倒數(shù)之和；(3) 并聯(lián)電阻各個電阻的分流與其阻值成反比；應(yīng)用：分流2022/8/1121電工電子學(xué)C二、電壓源和電流源的等效變換：電壓源模型電流源模型比較兩式，可知，滿足：（1）（2）（3）（4）電壓源和電流源對外電路就等效2022/8/1122電工電子學(xué)C幾點(diǎn)結(jié)論：1、理想電壓源和理想電流源本身沒有等效關(guān)系；2、只有電壓相等的電壓源才允許并聯(lián)，只有電流相等 的電流源才允許串聯(lián)(理想)；3、理想電壓源與任何一條支路并聯(lián)后，其等效電源仍 為電壓源；2022/8/1123電工電子學(xué)C4、理想電流源與任何一條支路串聯(lián)后，其等效電源仍 為電流源；2022/8/1124電工電子學(xué)C

10、例1：將電源模型等效轉(zhuǎn)換為另一形式。2022/8/1125電工電子學(xué)C例2：求電流I。2022/8/1126電工電子學(xué)C解：ab以左等效化簡2022/8/1127電工電子學(xué)C最后得：2022/8/1128電工電子學(xué)C三、等效電源定理：1、戴維南定理： 任何一個線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可 以用一個電動勢為E、內(nèi)阻為R0的等效電壓源來代替；其 中電壓源的電動勢等于端口開路電壓Uoc，內(nèi)阻等于端口 中所有獨(dú)立電源置零后兩端之間的等效電阻。 不作用的電壓源要視為短路，不作用的電流源要視為開路。電工電子學(xué)C2022/8/11292、諾頓定理：不要求 任何一個線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可

11、 以用一個電流為IS、內(nèi)阻為R0的等效電流源來代替；其中 電流源的電流為有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流IS ，內(nèi)阻等于端 口中所有獨(dú)立電源置零兩端之間的等效電阻。其中三個參數(shù)的關(guān)系為：E = R0Is2022/8/1130電工電子學(xué)C例1：已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：當(dāng) R5=10 時，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5等效電路R5I5R1R3+_R2R4E有源二端網(wǎng)絡(luò)解：2022/8/1131電工電子學(xué)C第一步：求開路電壓U0U0R1R3+_R2R4EABCD+_+_+-第二步：求等效電源的內(nèi)阻 R0CR0R1R3R2R4ABD=2030 +302

12、0=242022/8/1132電工電子學(xué)C+_E0R0R5I5等效電路R5I5R1R3+_R2R4E第三步：求未知電流 I5時E0 = UX = 2V2022/8/1133電工電子學(xué)C+_ER0I3R3例2：電路如圖：已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ， 試用戴維南定理求電流I3。E1I1E2I2R2I3R3+R1+解：第一步：求開路電壓 UAB+-+-E1E2R1R2ABUABI+-2022/8/1134電工電子學(xué)C最后，接入待求支路求 I3+_ER0I3R3第二步：求等效內(nèi)阻 R0Ro=R1/R2 =2R2R1R02022/8/1135電工電子學(xué)BUoc+R03UR-+解：(1) 求開路電壓uoc：I1=9/9=1AUoc=9V36I1+9V+uoc+6I1已知如圖，求UR 。例3：36I1+9V+UR+6I13Uoc=6I1+3I12022/8/1136電工電子學(xué)C(2) 求等效電阻R0：方法1： 開路電壓、短路電流；36I1+9VIsc+6I