電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第2章-課件

1、先介紹幾個(gè)電路分析中常用的術(shù)語。支路電路中的每一支。如圖2-1中有六條分支。節(jié)點(diǎn)三條以上支路的交匯點(diǎn)。如圖2-1中 a , b , c , d 點(diǎn)?；芈酚啥鄺l支路所組成的閉合電路。 如圖2-1中有回路abca; bcdb; abcda等。圖2-1第二章 直流電路分析先介紹幾個(gè)電路分析中常用的術(shù)語。圖2-1第二章 直流電路分析1.2.1 基爾霍夫電流定律(KCL)1.定律內(nèi)容對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間， I =0或：流入取正號(hào)，流出取負(fù)號(hào)。流入流出I1I2I3I4或：定律的依據(jù)：電荷守恒、電流的連續(xù)性1.2.1 基爾霍夫電流定律(KCL)1.定律內(nèi)容對(duì)任何節(jié)廣義結(jié)點(diǎn) I1+I2=I3I = 02.定

2、律推廣封閉面I1I2I3IEICIBIE = IB+IC8V9V+_3 4 +_4 6 2 I=？例1例2例3廣義結(jié)點(diǎn) I1+I2=I3I = 02.定律推廣封閉面I1I二. 基爾霍夫第二定律回路電壓定律 (KVL)電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。定律指出：如果從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，以順時(shí)針方向(或逆時(shí)針方向)沿回路循行一周，則在這個(gè)方向上的電位升之和應(yīng)該等于電位降之和。以圖2-2為例，就是或改寫為:上式表明，若回路中同時(shí)包含電動(dòng)勢(shì)與電阻，則基爾霍夫電壓定律還可表述如下：在任意回路中，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和恒等于各電阻上的電壓降的代數(shù)和。 即:式（2-2）稱為回路電壓方程。式（2-2）二. 基

3、爾霍夫第二定律回路電壓定律 (KVL)電壓定律用來以圖2-2為例，我們假定沿順時(shí)針方向一周，電位升之和為電位降之和為則如果規(guī)定電位升取正號(hào)，電位降取負(fù)號(hào)，則基爾霍夫電壓定律又可表述為：在任一瞬時(shí)，沿任一回路循行方向（順時(shí)針或逆時(shí)針方向），回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。 即:圖2-2(2-1)以圖2-2為例，我們假定沿順時(shí)針方向一周，圖2-2(2-1)注意： 列回路方程時(shí)，先假定各支路電流方向，再沿某個(gè)方向列 回路方程。遵循的原則是：當(dāng)電動(dòng)勢(shì)正方向與所選方向（回路方向） 一致時(shí)，電動(dòng)勢(shì)取“+”號(hào)，反之取“-”號(hào);當(dāng)電阻上的 電流方向與所選回路方向一致時(shí)，電阻上電壓降取“+”號(hào)， 反之取“-”號(hào)

4、。 注意：2.2電阻元件的串聯(lián)、并聯(lián)及應(yīng)用1.串聯(lián)圖2-3特點(diǎn)： 由于 即電阻功耗與阻值成正比 即電壓降與電阻值成正比。2.2電阻元件的串聯(lián)、并聯(lián)及應(yīng)用1.串聯(lián)圖2-3特點(diǎn)： 2.并聯(lián)圖2-4特點(diǎn): 即支路電流與支路電阻成反比。 即支路電阻消耗的功率與支路電阻成反比。2.并聯(lián)圖2-4特點(diǎn): 3.分流系數(shù)與分壓系數(shù) 分流系數(shù) 由于R1的分流作用，使輸出電流 I2小于輸入電流I，即圖2-5這里 稱為“分流系數(shù)”。 分壓系數(shù) 由于R1,R2的分壓作用，使輸出電壓 U小于輸入電壓，即這里 稱為“分壓系數(shù)”。圖2-63.分流系數(shù)與分壓系數(shù)圖2-5這里 稱2.3 電壓源與電流源及其等效轉(zhuǎn)換 一個(gè)電源可以用

5、兩種不同的電路模型來表示，即 電壓源與電流源。1.電壓源 任何一個(gè)電源，例如發(fā)電機(jī)，電池或其他信號(hào)源，都含有電動(dòng) 勢(shì)E和內(nèi)阻R0，如圖2-7所示。 電源端電壓為 若R0=0，則U = E，這樣的電源稱為理想電壓源或稱恒壓源。 恒壓源的端電壓與輸出電流I無關(guān)。(2-3)圖2-72.3 電壓源與電流源及其等效轉(zhuǎn)換 一個(gè)電源2.電流源電源還可以用電流源表示，如圖2-8所示。若R0=，IS=I，這樣的電源稱為理想電流源或稱恒流源。根據(jù)克希荷夫定律，圖2-83.等效變換 由于是同一電源采用兩種電路模型來描述，電壓源與電流源 之間必有內(nèi)在的聯(lián)系，為此我們將式(2-4)改寫成(2-4)(2-5)2.電流源電

6、源還可以用電流源表示，如圖2-8所示。若R0=或?qū)懗?(2-6)對(duì)照公式(2-4)與(2-5)可見 即IS是電源的短路電流。 注意： 1.電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換關(guān)系只對(duì)外電路等效，對(duì)電源 內(nèi)部并不等效。 2.實(shí)際的電壓源(見圖2-7)可以看成是理想電壓源E與電源 內(nèi)阻R0的串聯(lián)；實(shí)際的電流源(見圖2-8)則可以看成是 理想電流源IS與電源內(nèi)阻R0的并聯(lián)?；?qū)懗?2.4 直流電路分析電路分析是指已知的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，根據(jù)輸入量求輸出量。2.4.1支路電流法計(jì)算復(fù)雜電路時(shí)，支路電流法是最基本的分析方法。它是基爾霍夫定律的應(yīng)用支路電流法分析電路的步驟如下：1）標(biāo)出各支路假定的電流方向；2）設(shè)定回路方向(是

7、順時(shí)針還是逆時(shí)針方向)；3）運(yùn)用基爾霍夫第一定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程；4）運(yùn)用基爾霍夫第二定律列出回路電壓方程5）代入已知數(shù)，求解聯(lián)立方程，確定各支路電流及其方向。2.4 直流電路分析電路分析是指已知的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，根據(jù)輸入例2-1 圖2-9有三個(gè)支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，三個(gè)電流是未知數(shù)， 為此我們應(yīng)用基爾霍夫定律列出三個(gè)方程：代入已知數(shù)得圖2-9解方程，求得例2-1 圖2-9有三個(gè)支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，三個(gè)電流由于為I2負(fù)值，故實(shí)際電流方向與假定方向相反，如圖2-10所示。圖2-10注意：本例有a、b兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以列出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程，但只有一個(gè)是獨(dú)立的，另一個(gè)則是非獨(dú)立的。同樣，因?yàn)橛腥齻€(gè)支路，可以構(gòu)成三個(gè)回

8、路(又稱網(wǎng)孔)，列出三個(gè)回路電壓方程，但只有兩個(gè)是獨(dú)立的。因此，在例中有三個(gè)獨(dú)立方程，正好可以求出三個(gè)未知數(shù)。由于為I2負(fù)值，故實(shí)際電流方向與假定方向相反，如圖2-10所2.4.2 電路等效變換法利用電源等效變換，將圖2-11（a)電路中的電壓源E1與電阻R1的串聯(lián)等效為電流源與R1的并聯(lián)；將電壓源E2與電阻R2的串聯(lián)等效為電流源與R2的并聯(lián)，則可變?yōu)閳D2-11（b）。（a）電流源電路（b）等效圖 圖2-11電路變換2.4.2 電路等效變換法利用電源等效變換，將圖2-11（a2.4.3 其他分析方法 疊加原理指出，對(duì)于線性電路，任何一條支路中的電流， 都可以看成是由電路中各個(gè)電源(電壓源或電流

9、源)分別作用時(shí)，在此支路中所產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。在考慮各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)令其余電源為零(電壓源短路，電流源開路)。我們?nèi)砸詧D2-7電路為例，證明如下：例如對(duì)于支路I1,由支路電流法，圖2-12解方程得 (2-7)1.疊加定理2.4.3 其他分析方法 圖2-12解方程得 (2-7式(2-7)中，第一項(xiàng)是E1單獨(dú)作用時(shí)在第一支路產(chǎn)生的電流，而第二項(xiàng)E2是單獨(dú)作用時(shí)在第一支路產(chǎn)生的電流。第二項(xiàng)電流其方向與I1的假定方向相反，故取負(fù)號(hào)。由E1單獨(dú)作用時(shí)在第一支路產(chǎn)生的電流，可由圖2-13求得 由E2單獨(dú)作用時(shí)在第一支路產(chǎn)生的電流可由圖2-14求得圖2-13圖2-14式(2-7)中，第一項(xiàng)是E1單獨(dú)

10、作用時(shí)在第一支路產(chǎn)生的電流，于是同樣可以證明注意：從數(shù)學(xué)上看，疊加原理就是線性方程的可加性，因?yàn)?由克希荷夫定律列出的電流電壓方程均為線性方程。 但是功率的計(jì)算不能應(yīng)用疊加原理，這是由于(以R3功 率消耗為例）： R3的實(shí)際功率消為 而E1與E2分別作用時(shí)R3消耗的功率 與 顯然 于是同樣可以證明注意：從數(shù)學(xué)上看，疊加原理就是線性方程的可2. 戴維南定理在電路分析中，有時(shí)只需要確定某一支路的電流。若利用克希荷夫定律求解顯得復(fù)雜、繁瑣，這時(shí)運(yùn)用戴維南定理將使求解大為簡化。戴維南定理指出：任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)具有恒定電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)阻R0的等效電源電路來代替。此恒定電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于有源二

11、端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0而內(nèi)阻R0則等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源都不起作用時(shí)(電壓源短路，電流源開路)的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻。運(yùn)用戴維南定理求解某一支路電流的步驟：(1)把復(fù)雜電路分成待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分；(2)把待求支路斷開，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0；2. 戴維南定理在電路分析中，有時(shí)只需要確定某一支路的電流。(3)將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電壓源短路(電流源開路),求出無源 二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0； (4)畫出等效電源電路及該支路，用歐姆定律求解支路電流。例2-4 仍以圖2-7電路為例，當(dāng)我們只需求出某一支路(如欲 求R3支路)的電流，運(yùn)用戴維南定理求解過程如下：首先改畫圖2-7成圖2-15(a)形式，把欲求支路分離開來。斷開R3 ,求出ab兩端的開路電壓U0(如圖2-13(b)所示),圖2-15(3)將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電壓源短路(電流源開路),求出無源首再求出無