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文檔簡介
電工電子技術(shù)ppt講解現(xiàn)在是1頁\一共有76頁\編輯于星期日本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義;2.了解電源的有載工作、開路與短路狀態(tài),理解電功率和額定值的意義;3.理解電路的基本定律并能正確應(yīng)用;4.會計算電路中各點的電位;5.掌握常用電路分析方法.第1章電路分析基礎(chǔ)現(xiàn)在是2頁\一共有76頁\編輯于星期日1.1
電路元件
(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒電路的作用:
電路是電流的通路,是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。由電源、負載、中間環(huán)節(jié)、電線等組成。
發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈、電動機、電爐...輸電線現(xiàn)在是3頁\一共有76頁\編輯于星期日電路的組成部分:電源:
提供電能的裝置負載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié):傳遞、分配和控制電能的作用發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器開關(guān)...輸電線電燈電動機電爐...現(xiàn)在是4頁\一共有76頁\編輯于星期日直流電源直流電源:
提供能源信號處理:放大、調(diào)諧、檢波等負載信號源:
提供信息電路的組成部分:放大器揚聲器話筒
電源或信號源的電壓或電流稱為激勵,它推動電路工作;由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。現(xiàn)在是5頁\一共有76頁\編輯于星期日電路模型:手電筒的電路模型
為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實際電路模型化,即忽略次要因素,用反映它們主要物理性質(zhì)的理想元件或其組合來代替實際電路中的器件,這樣將實際電路抽象概括成由理想元件組成的電路模型。例:手電筒IR+RsUS–S+U–電池導(dǎo)線燈泡開關(guān)
手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。
理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等?,F(xiàn)在是6頁\一共有76頁\編輯于星期日1.1.1電壓和電流的參考方向
物理中對基本物理量規(guī)定的方向1.電路基本物理量的實際方向物理量實際方向電流I正電荷運動的方向電動勢E
(電位升高的方向)
電壓U(電位降低的方向)高電位
低電位
單位kA、A、mA、μA低電位
高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV現(xiàn)在是7頁\一共有76頁\編輯于星期日(2).參考方向的表示方法電流:Uab
雙下標電壓:(1).參考方向IUS+_
在分析與計算電路時,對電量任意假定的方向。Iab
雙下標2.電路基本物理量的參考方向aRb箭標abRI正負極性+–abUU+_現(xiàn)在是8頁\一共有76頁\編輯于星期日實際方向與參考方向一致,電流(或電壓)值為正值;實際方向與參考方向相反,電流(或電壓)值為負值。(3).
實際方向與參考方向的關(guān)系注意:在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負之分。若I=5A,則電流從a流向b;例:若I=–5A,則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V,則電壓的實際方向從a指向b;若U=–5V,則電壓的實際方向從b指向a。現(xiàn)在是9頁\一共有76頁\編輯于星期日3.
歐姆定律U、I參考方向相同時,U、I參考方向相反時,RU+–IRU+–I
表達式中有兩套正負號:
①式前的正負號由U、I
參考方向的關(guān)系確定;②U、I
值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關(guān)系。
通常取
U、I
參考方向相同,稱為關(guān)聯(lián)參考方向,反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。U=IR
U=–IR現(xiàn)在是10頁\一共有76頁\編輯于星期日解:對圖(a)有,U=IR例:應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子,并求電阻R。對圖(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A現(xiàn)在是11頁\一共有76頁\編輯于星期日1.電阻元件的定義:描述消耗電能的性質(zhì)根據(jù)歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關(guān)系線性電阻表明電能全部消耗在電阻上,轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā),所以電阻元件是無源元件、耗能元件電阻的能量Ru+_1.1.2
電阻元件2.電阻元件的功率和能量
:電阻元件的功率
現(xiàn)在是12頁\一共有76頁\編輯于星期日1.1.3電感元件
用來反映存儲磁場能量的理想元件。1.物理意義u+-電流通過一匝線圈產(chǎn)生(磁通)電流通過N匝線圈產(chǎn)生(磁鏈)電感:(H、mH)線性電感:L為常數(shù);非線性電感:L不為常數(shù)線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)的導(dǎo)磁性能等有關(guān)?,F(xiàn)在是13頁\一共有76頁\編輯于星期日S—線圈橫截面積(m2)l—線圈長度(m)N—線圈匝數(shù)μ—介質(zhì)的磁導(dǎo)率(H/m)L電感元件的符號自感電動勢:2自感電動勢方向的判定(1)自感電動勢的參考方向規(guī)定:自感電動勢的參考方向與電流參考方向相同,
或與磁通的參考方向符合右手螺旋定則。+-eL+-現(xiàn)在是14頁\一共有76頁\編輯于星期日(2)自感電動勢瞬時極性的判別eLu+-+-00<eL與參考方向相反eL實+-eLu+-+-0>0eL實-+eL與參考方向相同eL具有阻礙電流變化的性質(zhì)現(xiàn)在是15頁\一共有76頁\編輯于星期日(3)電感元件儲能根據(jù)基爾霍夫定律可得:將上式兩邊同乘上
i
,并積分,則得:磁場能即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中,當電流增大時,磁場能增大,電感元件從電源取用電能;當電流減小時,磁場能減小,電感元件向電源放還能量。現(xiàn)在是16頁\一共有76頁\編輯于星期日1.1.4電容元件
是實際電容器或電路中具有電容效應(yīng)元件的理想模型,是反映物體存儲電荷能力的理想元件。電容:電容器極板上的電荷量q與極板間電壓u之比稱為電容元件的電容,即
當電壓u變化時,在電路中產(chǎn)生電流:uiC+_電容元件qq+-現(xiàn)在是17頁\一共有76頁\編輯于星期日電容元件儲能根據(jù):將上式兩邊同乘上u,并積分,則得:電場能即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中,當電壓增大時,電場能增大,電容元件從電源取用電能;當電壓減小時,電場能減小,電容元件向電源放還能量?,F(xiàn)在是18頁\一共有76頁\編輯于星期日1.理想電壓源(恒壓源)例1:(2)輸出電壓是一定值。對直流電壓,有U
US。(3)恒壓源中的電流由外電路決定。特點:(1)內(nèi)阻R0
=0USI+_U+_設(shè)
US=10V,接上RL
后,恒壓源對外輸出電流。RL
當RL=1時,U=10V,I=10A
當RL=10時,U=10V,I=1AUS外特性曲線伏安特性曲線
IUO電壓恒定,電流隨負載變化
理想電壓源和理想電流源現(xiàn)在是19頁\一共有76頁\編輯于星期日2.理想電流源(恒流源)例1:(2)輸出電流是一定值,恒等于電流IS
;(3)恒流源兩端的電壓U由外電路決定。特點:(1)內(nèi)阻R0
=;設(shè)
IS=10A,接上RL
后,恒流源對外輸出電壓。RL當RL=1時,I=10A,U=10V當RL=10時,I=10A,U=100V外特性曲線/
伏安特性曲線
IUISOIISU+_電流恒定,電壓隨負載變化?,F(xiàn)在是20頁\一共有76頁\編輯于星期日獨立電源:指電壓源的電壓或電流源的電流不受外電路的控制而獨立存在的電源。受控源的特點:當控制電壓或電流消失或等于零時,受控源的電壓或電流也將為零。受控電源:指電壓源的電壓或電流源的電流受電路中其它部分的電流或電壓控制的電源。
對含有受控源的線性電路,可用獨立源的電路分析方法進行分析和計算,但要考慮受控的特性。應(yīng)用:用于晶體管電路的分析。3.理想受控源現(xiàn)在是21頁\一共有76頁\編輯于星期日U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-
I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四種理想受控電源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2I1=0+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-電壓控制電壓源電流控制電壓源電壓控制電流源電流控制電流源現(xiàn)在是22頁\一共有76頁\編輯于星期日1.1.6元件的功率1.元件電壓和流過的電流為關(guān)聯(lián)參考方向時
P
=UI
2.元件電壓和流過的電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時
P=–UI
3.電源與負載的判別(元件屬性的判別):(1)
根據(jù)U、I的實際方向判別電源:U、I實際方向相反,即電流從“+”端流出,(發(fā)出功率);
負載:U、I實際方向相同,即電流從“-”端流出。(吸收功率)。(2)
根據(jù)U、I的參考方向判別將電流I和電壓U代入上述式中
P
0,負載;P0,電源。
現(xiàn)在是23頁\一共有76頁\編輯于星期日1.
電壓源和電流源
電壓源模型由上圖電路可得:U=US–IR0
若R0=0理想電壓源:U
USU0=E
電壓源的外特性IUIRLR0+-USU+–
理想電壓源和內(nèi)阻R0串聯(lián)的電源的電路模型。
若R0<<RL,U
US
,可近似認為是理想電壓源。理想電壓源O電壓源
實際電源的模型現(xiàn)在是24頁\一共有76頁\編輯于星期日IRLU0=ISR0
電流源的外特性IU理想電流源OIS
電流源是由電流IS和內(nèi)阻R0并聯(lián)的電源的電路模型。由上圖電路可得:若R0=理想電流源:I
IS
若R0>>RL,I
IS
,可近似認為是理想電流源。電流源電流源模型R0UR0UIS+-現(xiàn)在是25頁\一共有76頁\編輯于星期日
開關(guān)閉合,接通電源與負載。
特征:2.電源的三種狀態(tài)①
電流的大小由負載決定。負載端電壓:U=IR或U=US
–IRo②在電源有內(nèi)阻時,IU。UI=USI–I2RoP=PS
–P負載取用功率電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率③電源輸出的功率由負載決定。負載大小的概念:
負載增加指負載取用的電流和功率增加(電壓一定)。IR0R+
-USU+
-I(1)有載現(xiàn)在是26頁\一共有76頁\編輯于星期日電氣設(shè)備的額定值額定值:電氣設(shè)備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設(shè)備的三種運行狀態(tài)欠載(輕載):I<IN
,P<PN(不經(jīng)濟)
過載(超載):
I>IN
,P>PN(設(shè)備易損壞)額定工作狀態(tài):I=IN
,P=PN
(經(jīng)濟合理安全可靠)
1.額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性;2.額定值表示電氣設(shè)備的使用能力。例:燈泡:UN=220V
,PN=60W電阻:RN=100
,PN=1W現(xiàn)在是27頁\一共有76頁\編輯于星期日特征:
開關(guān)斷開(2)開路(空載)I=0電源端電壓
(開路電壓)負載功率U
=U0=USP
=0
①
開路處的電流等于零;
I
=0
②開路處的電壓U視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征:I+–U有源電路IRoR+
-USU0+
-現(xiàn)在是28頁\一共有76頁\編輯于星期日電源外部端子被短接(3)短路
特征:電源端電壓負載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流(很大)U
=0
PS=P=I2R0P
=0
①短路處的電壓等于零;
U
=0②短路處的電流I視電路情況而定。電路中某處短路時的特征:I+–U有源電路IR0R+
-USU0+
-現(xiàn)在是29頁\一共有76頁\編輯于星期日3.電壓源與電流源的等效變換由圖a:
U=US-IR0由圖b:U=(IS–I)R0=ISR0–IR0IRLR0+–USU+–電壓源a等效變換條件:US=ISR0RLR0UR0UISI+–電流源b現(xiàn)在是30頁\一共有76頁\編輯于星期日②等效變換時,兩電源的參考方向要一一對應(yīng)。③理想電壓源與理想電流源之間無等效關(guān)系。①電壓源和電流源的等效關(guān)系只對外電路而言,對電源內(nèi)部則是不等效的。
注意事項:例:當RL=時,電壓源的內(nèi)阻R0
中不損耗功率,而電流源的內(nèi)阻R0
中則損耗功率。R0+–USabISR0abR0–+USabISR0ab現(xiàn)在是31頁\一共有76頁\編輯于星期日例1:試用電壓源與電流源等效變換的方法計算2電阻中的電流。(補充電阻串并聯(lián)知識)解:–8V+–22V+2I(d)2由圖(d)可得6V3+–+–12V2A6112I(a)2A3122V+–I2A61(b)4A2222V+–I(c)現(xiàn)在是32頁\一共有76頁\編輯于星期日例2:求下列各電路的等效電源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+現(xiàn)在是33頁\一共有76頁\編輯于星期日1.2
基爾霍夫定律支路(branch):電路中的每一個分支。一條支路流過一個電流,稱為支路電流。節(jié)點(node):三條或三條以上支路的聯(lián)接點。回路(loop):由支路組成的閉合路徑。網(wǎng)孔(mesh):內(nèi)部不含支路的回路。I3I1I2US2US1baR3+-R2+-R1123現(xiàn)在是34頁\一共有76頁\編輯于星期日例1:支路:ab、bc、ca、…(共6條)回路:abda、abca、adbca…
(共7個)節(jié)點:a、b、c、d
(共4個)網(wǎng)孔:abd、abc、bcd
(共3個)adbcUS–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I現(xiàn)在是35頁\一共有76頁\編輯于星期日
基爾霍夫電流定律(KCL定律)1.定律或:I入=
I出
在任一瞬間,流向任一節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流,即電流的代數(shù)和為零。實質(zhì):電流連續(xù)性的體現(xiàn)。即:I=0I1I2I3ba+-US2R2+-R3R1US1如節(jié)點a:或I1+I2=I3I1+I2–I3=0
基爾霍夫電流定律(KCL)反映了電路中任一節(jié)點處各支路電流間相互制約的關(guān)系。現(xiàn)在是36頁\一共有76頁\編輯于星期日
電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。2.推廣I=?例:廣義節(jié)點I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V現(xiàn)在是37頁\一共有76頁\編輯于星期日
在任一瞬間,沿任一回路循行方向一周,回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。
基爾霍夫電壓定律(KVL定律)1.KVL定律即:U=0對回路1:對回路2:
或US1=I1R1+I3R3或I2R2+I3R3=US2
I1R1+I3R3–US1=0I2R2+I3R3–US2=0I1I2I3ba+-US2R2+-R3R1US112
基爾霍夫電壓定律(KVL)反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關(guān)系?,F(xiàn)在是38頁\一共有76頁\編輯于星期日1.列方程前標注回路循行方向;
或
US2=UBE+I2R2U=0
I2R2–US2+
UBE
=02.應(yīng)用
U=0列方程時,項前符號的確定:規(guī)定與循行方向一致取正號,反之則取負號。3.開口電壓可按回路處理
注意:1對回路1:US1UBEE+B+–R1+–US2R2I2_現(xiàn)在是39頁\一共有76頁\編輯于星期日例2:對網(wǎng)孔abda:對網(wǎng)孔acba:對網(wǎng)孔bcdb:R6I6R6–I3R3+I1R1=0I2R2–
I4R4–I6R6=0I4R4+I3R3–E=0應(yīng)用U=0列方程adbcE–+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I現(xiàn)在是40頁\一共有76頁\編輯于星期日
基爾霍夫定律的應(yīng)用1.
支路電流法:以支路電流為未知量、應(yīng)用基爾霍夫定律(KCL、KVL)列方程組求解。對上圖電路支路數(shù):b=3,節(jié)點數(shù):n=212US2US1ba+-R2+-R3R1I1I3I23回路數(shù)=3,單孔回路(網(wǎng)孔)=2若用支路電流法求各支路電流應(yīng)列出三個方程現(xiàn)在是41頁\一共有76頁\編輯于星期日(1)在圖中標出各支路電流的參考方向,對選定的回路標出回路循行方向。(2)應(yīng)用KCL對節(jié)點列出
(n-1)個獨立的節(jié)點電流方程。(3)應(yīng)用KVL對回路列出
b-(n-1)
個獨立的回路電壓方程(通常可取網(wǎng)孔列出)
。(4)聯(lián)立求解b
個方程,求出各支路電流。US2US1ba+-R2+-R3R1I1I3I2對節(jié)點a:例1:12I1+I2–I3=0對網(wǎng)孔1:對網(wǎng)孔2:I1R1+I3R3=US1I2R2+I3R3=US2支路電流法的解題步驟:現(xiàn)在是42頁\一共有76頁\編輯于星期日(1)應(yīng)用KCL列(n-1)個節(jié)點電流方程
因支路數(shù)b=6,所以要列6個方程。(2)應(yīng)用KVL選網(wǎng)孔列回路電壓方程(3)聯(lián)立解出
IG
支路電流法是電路分析中最基本的方法之一,但當支路數(shù)較多時,所需方程的個數(shù)較多,求解不方便。#例2:adbcUS–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I對節(jié)點a:I1–I2–IG=0對網(wǎng)孔abda:IGRG–I3R3+I1R1=0對節(jié)點b:I3–I4+IG=0對節(jié)點c:I2+I4–I
=0對網(wǎng)孔acba:I2R2–
I4R4–IGRG=0對網(wǎng)孔bcdb:I4R4+I3R3=US
試求檢流計中的電流IG。RG現(xiàn)在是43頁\一共有76頁\編輯于星期日2.
節(jié)點電壓法節(jié)點電壓的概念:
任選電路中某一節(jié)點為零電位參考點(用表示),其他各節(jié)點對參考點的電壓為未知量,稱為節(jié)點電壓。
節(jié)點電壓的參考方向從節(jié)點指向參考節(jié)點。節(jié)點電壓法適用于支路數(shù)較多,節(jié)點數(shù)較少的電路。節(jié)點電壓法:以節(jié)點電壓為未知量,列方程求解。
在求出節(jié)點電壓后,可應(yīng)用基爾霍夫定律或歐姆定律求出各支路的電流或電壓。USbaI2I3+–I1R1R2ISR3
在左圖電路中只含有兩個節(jié)點,若設(shè)b為參考節(jié)點,則電路中只有一個未知的節(jié)點電壓。現(xiàn)在是44頁\一共有76頁\編輯于星期日2個節(jié)點的電壓方程的推導(dǎo):設(shè):Ub=0V
節(jié)點a電壓為U,參考方向從a指向b。2.應(yīng)用歐姆定律求各支路電流:1.用KCL對節(jié)點
a列方程:
I1–I2+IS–I3=0US1+–I1R1U+-baI2ISI3US1+–I1R1R2R3+–U現(xiàn)在是45頁\一共有76頁\編輯于星期日將各電流代入KCL方程則有:整理得:2個節(jié)點的節(jié)點電壓方程的推導(dǎo):即節(jié)點電壓為:現(xiàn)在是46頁\一共有76頁\編輯于星期日若上述電路中只有多個電壓源支路,而無電流源支路,節(jié)點電壓為:RR+32121111RRUS2RUS1U++=即注意:(1)
上述兩式僅適用于兩個節(jié)點的電路。(2)分母是各支路電導(dǎo)之和,恒為正值;分子中各項可以為正,也可以可負。當電壓源US
與節(jié)點電壓的參考方向相同時取正號,反之則取負號,而與各支路電流的參考方向無關(guān)。電流源IS流入節(jié)點取為正,否則取為負。彌爾曼定理現(xiàn)在是47頁\一共有76頁\編輯于星期日例1:baI2I342V+–I11267A3試求各支路電流。解:①求節(jié)點電壓Uab②應(yīng)用歐姆定律求各電流現(xiàn)在是48頁\一共有76頁\編輯于星期日例2:試求圖所示電路中電壓U2。
2Ω+-4Ω3Ω8VU2ab解:
由節(jié)點電壓法公式得:解得U2=6V現(xiàn)在是49頁\一共有76頁\編輯于星期日電位:通常設(shè)參考點的電位為零,那么電路中某點至參考點的電壓為該點的電位,記為“UX”
。
1.3.1電位的概念
電位的計算步驟:
1任選電路中某一點為參考點,即其電位為零;
2標出各支路的電流參考方向并計算;
3計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。某點電位為正,說明該點電位比參考點高;某點電位為負,說明該點電位比參考點低。1.3電路中電位的概念及計算現(xiàn)在是50頁\一共有76頁\編輯于星期日1.3.2舉例
求圖示電路中各點的電位:Ua、Ub、Uc、Ud
。解:設(shè)a為參考點,即Ua=0VUb=Uba=–10×6=60VUc=Uca
=4×20=80VUd
=Uda=6×5=30V
設(shè)b為參考點,即Ub=0VUa
=Uab=10×6=60VUc
=Ucb=US1=140VUd
=Udb=US2=90V
bac204A610AUS290VUS1140V56AdUab
=10×6=60VUcb
=US1=140VUdb
=US2=90V
Uab
=10×6=60VUcb
=US1=140VUdb
=US2=90V
現(xiàn)在是51頁\一共有76頁\編輯于星期日
結(jié)論:(1)電位值是相對的,參考點選取的不同,電路中
各點的電位也將隨之改變;(2)但電路中兩點間的電壓值是固定的,不會因參考
點的不同而變,即與零電位參考點的選取無關(guān)。借助電位的概念可以簡化電路作圖bca204A610AUS290VUS1140V56Ad+90V205+140V6cd現(xiàn)在是52頁\一共有76頁\編輯于星期日#例1:圖示電路,計算開關(guān)S斷開和閉合時A點的電位UA解:(1)當開關(guān)S斷開時(2)當開關(guān)閉合時,電路如圖(b)電流I2=0,電位UA=0V
。電流I1=I2=0,電位UA=6V
。電流在閉合路徑中流通2KA+I12kI2–6V(b)2k+6VA2kSI2I1(a)現(xiàn)在是53頁\一共有76頁\編輯于星期日1.4
疊加原理
疊加原理:對于線性電路,任何一條支路的電流,都可以看成是由電路中各個電源(電壓源或電流源)分別作用時,在此支路中所產(chǎn)生的電流/電壓的代數(shù)和。原電路+–USR1R2(a)ISI1I2IS單獨作用R1R2(c)I1''I2''+ISUS
單獨作用=+–USR1R2(b)I1'I2'
疊加原理現(xiàn)在是54頁\一共有76頁\編輯于星期日由圖(c),當IS單獨作用時同理:I2=I2'+I2''由圖(b),當US
單獨作用時原電路+–USR1R2(a)ISI1I2IS單獨作用R1R2(c)I1''I2''+ISUS
單獨作用=+–USR1R2(b)I1'
I2'
根據(jù)疊加原理現(xiàn)在是55頁\一共有76頁\編輯于星期日①疊加原理只適用于線性電路。③電源單獨作用的處理:
US
=0,即將US
短路;Is=0,即將Is
開路
。②線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算,但功率P不能用疊加原理計算。例:
注意事項:⑤各獨立源單獨作用時,受控源均應(yīng)保留。并且控制量的參考方向改變時,受控源的電壓或電流的參考方向也要相應(yīng)改變。④解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。
若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相反時,疊加時相應(yīng)項前要帶負號?,F(xiàn)在是56頁\一共有76頁\編輯于星期日例1:
電路如圖,已知US=10V、IS=1A,R1=10
R2=R3=5,試用疊加原理求流過R2的電流I2和理想電流源IS兩端的電壓U。
(b)US單獨作用將IS
斷開(c)IS單獨作用
將E短接解:由圖(b)US(a)+–R3R2R1ISI2+–U+–USR3R2R1I2'+–U'R3R2R1ISI2+–U
現(xiàn)在是57頁\一共有76頁\編輯于星期日
例1:電路如圖,已知E=10V、IS=1A,R1=10
R2=R3=5,試用疊加原理求流過R2的電流I2
和理想電流源IS兩端的電壓US。
(b)US單獨作用(c)IS單獨作用(a)+–USR3R2R1ISI2+–U+–USR3R2R1I2'+–U'R3R2R1ISI2+–U
解:由圖(c)現(xiàn)在是58頁\一共有76頁\編輯于星期日#例2:試求電流I1
。2I1+_10VI1+–3A21I2a解:用疊加原理2I1'+_10VI1'+–212I1"+_I1"3A21電壓源作用:2I1'+
I1'
+2I1'
=10I1'
=2A電流源作用:對大回路:2I1"
+(3+
I1")1+2I1"=0
I1"=–0.6AI1=I1'+I1"=2–0.6=1.4A現(xiàn)在是59頁\一共有76頁\編輯于星期日1.5
等效電源定理
二端網(wǎng)絡(luò)的概念:二端網(wǎng)絡(luò):具有兩個出線端的部分電路。無源二端網(wǎng)絡(luò):二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源。有源二端網(wǎng)絡(luò):二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源。baUS+–R1R2ISR3baUS+–R1R2ISR3R4無源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在是60頁\一共有76頁\編輯于星期日abRab無源二端網(wǎng)絡(luò)+_USR0ab
電壓源(戴維寧定理)
電流源(諾頓定理)ab有源二端網(wǎng)絡(luò)abISR0無源二端網(wǎng)絡(luò)可化簡為一個電阻有源二端網(wǎng)絡(luò)可化簡為一個電源現(xiàn)在是61頁\一共有76頁\編輯于星期日
戴維寧定理
任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個電壓為US的理想電壓源和內(nèi)阻R0串聯(lián)的電源來等效代替。有源二端網(wǎng)絡(luò)RLab+U–IabIUSR0+_RL+U–
等效電壓源的內(nèi)阻R0等于有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源均除去(理想電壓源短路,理想電流源開路)后所得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)a、b兩端之間的等效電阻。
等效電壓源的電壓US
就是有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路即將負載斷開后a、b兩端之間的電壓U0
。等效電源現(xiàn)在是62頁\一共有76頁\編輯于星期日例1:
電路如圖,已知US1=40V,US2=20V,R1=R2=4,
R3=13,試用戴維寧定理求電流I3。US1I1US2I2R2I3R3+–R1+–abUSR0+_R3I3ab注意:“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,待求支路的電壓、電流不變。有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電源現(xiàn)在是63頁\一共有76頁\編輯于星期日解:(1)斷開待求支路求等效電壓源的電壓
US例1:電路如圖,已知US1=40V,US2=20V,R1=R2=4,R3=13,試用戴維寧定理求電流I3。US1I1US2I2R2I3R3+–R1+–abR2US1IUS2+–R1+–ab+U0–US
也可用節(jié)點電壓法、疊加原理等其它方法求。US
=
U0=US2+I
R2=20V+2.54
V=30V或:US
=
U0=US1–I
R1=40V–2.54
V
=30V現(xiàn)在是64頁\一共有76頁\編輯于星期日解:(2)求等效電源的內(nèi)阻R0
除去所有電源(理想電壓源短路,理想電流源開路)例1:電路如圖,已知US1=40V,US2=20V,R1=R2=4,R3=13,試用戴維寧定理求電流I3。US1I1US2I2R2I3R3+–R1+–abR2R1abR0從a、b兩端看進去,R1和R2并聯(lián)
求內(nèi)阻R0時,關(guān)鍵要弄清從a、b兩端看進去時各電阻之間的串并聯(lián)關(guān)系?,F(xiàn)在是65頁\一共有76頁\編輯于星期日解:(3)畫出等效電路求電流I3US1I1US2I2R2I3R3+–R1+–abUSR0+_R3abI3例1:電路如圖,已知US1=40V,US2=20V,R1=R2=4,R3=13,試用戴維寧定理求電流I3?,F(xiàn)在是66頁\一共有76頁\編輯于星期日#例2:已知:R1=5、R2=5
R3=10、R4=5
US=12V、RG=10試用戴維寧定理求檢流計中的電流IG。有源二端網(wǎng)絡(luò)US–+GR3R4R1R2IGRGabUS–+GR3R4R1R2IGRG現(xiàn)在是67頁\一共有76頁\編輯于星期日解:(1)求開路電壓U0USU0+–ab–+R3R4R1R2I1I2US'=
Uo=I1R2–I2R4=1.25V–0.85V
=2V或:US'=
Uo=I2R3–I1R1=0.810V–1.25V=2V(2)求等效電源的內(nèi)阻R0R0abR3R4R1R2從a、b看進去,R1和R2并聯(lián),R3和R4并聯(lián),然后再串聯(lián)?,F(xiàn)在是68頁\一共有76頁\編輯于星期日解:(3)畫出等效電路求檢流計中的電流IGUS'
R0+_RGabIGabUS–+GR3R4R1R2I
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