章電路的分析方法詳解演示文稿

章電路的分析方法詳解演示文稿目前一頁\總數五十四頁\編于十六點（優(yōu)選）章電路的分析方法目前二頁\總數五十四頁\編于十六點

第2章電路的分析方法2.1電阻串并聯連接的等效變換2.2電壓源與電流源及其等效變換2.3支路電流法2.4結點電壓法2.5疊加原理2.6戴維寧定理第一部分電工基礎知識目前三頁\總數五十四頁\編于十六點主要內容：重點內容：難點內容：

基本分析方法在電路分析過程中的應用。第2章電路的分析方法

介紹電路的基本分析方法及定理：等效變換法（2.1-2.2)、聯立方程求解法（2.3-2.4)；疊加原理分析法（2.5)；等效電源法（2.6)?；痉治龇椒ǖ膬热?，應用步驟、規(guī)則及對特殊問題的處理方法。目前四頁\總數五十四頁\編于十六點2.1電阻串并聯連接的等效變換2.1.1電阻的串聯串聯連接：將兩個或多個電阻按順序連接，各電阻流過同一電流。由圖所示，由基爾霍夫電壓定律可得：圖1.2.2電阻的串聯在電壓和電流不變的條件下，兩個電阻R1R2的串聯可用一個電阻R代替，R稱為串聯等效電阻，其阻值為各串聯電阻之和。目前五頁\總數五十四頁\編于十六點2.1電阻串并聯連接的等效變換2.1.1電阻的串聯兩個串聯電阻的分壓：

電阻串聯分壓結論：各串聯電阻具有分壓作用。電阻的阻值與分壓成正比關系，阻值越大，電壓越高。應用：電工儀表的表頭串聯一個適當的電阻，可擴大表頭的測量量程目前六頁\總數五十四頁\編于十六點2.1

電阻串并聯連接的等效變換2.1.2電阻的并聯并聯連接：將兩個或多個電阻并接在兩個公共結點上，各電阻承受同一電壓。由圖所示，由基爾霍夫電流定律可得：圖1.2.4電阻的并聯在電壓和電流不變的條件下，兩個電阻R1與R2的并聯，可用一個電阻R代替，R稱為并聯等效電阻。其阻值的倒數等于各并聯電阻阻值倒數的和。目前七頁\總數五十四頁\編于十六點2.1電阻串并聯連接的等效變換2.1.2電阻的并聯兩個串聯電阻的分壓：

結論：各并聯電阻都具有分流作用。電阻阻值與其流過的電流成反比，即阻值越大，分得的電流越小。應用：電工儀表的表頭也常并聯一個適當的電阻，擴大表頭的測量量程并聯連接在電流I一定時：流過兩并聯電阻的電流為

目前八頁\總數五十四頁\編于十六點2.1

電阻串并聯連接的等效變換2.1.3電阻的混聯混聯連接：電路中既有電阻的串聯又有電阻的并聯，稱電阻的混聯（也稱復聯）?；炻撾娮枰部梢院喕癁橐粋€等效電阻。

圖1.2.5電阻的混聯[例2.1.1]如圖所示電路，已知U=400V，R1=R2=10Ω，R3=20Ω，R4=32.5Ω，I1、I2、I3。

目前九頁\總數五十四頁\編于十六點2.1.3電阻的混聯【例2.1.1】已知電路如圖所示，求I1、I2、I3。

圖1.2.5電阻的混聯【解】總電流目前十頁\總數五十四頁\編于十六點2.2

電壓源與電流源及其等效變換2.2.1電壓源電壓源模型由一恒定的電動勢E和其等效內阻R0串聯組成

電源的電路模型以電壓形式表示的電路模型→電壓源以電流形式表示的電路模型→電流源圖1.2.10電壓源電路模型目前十一頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.1電壓源E和R0一定，輸出電壓U隨電流的變化而變化，電壓源外特性曲線如圖1.2.11。圖1.2.10

電壓源電路模型圖1.2.11電壓源外特性曲線由圖電路的輸出電壓U的公式為：電壓源外特性曲線分析：輸出電壓U的大小與內阻R0值有關。I變化時，R0越小，U的變化越小，U也就越穩(wěn)定。目前十二頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.1電壓源已知：輸出電壓U隨電流的變化而變化。

電壓源外特性曲線分析：

當R0=0時,U=E,電壓源輸出電壓U恒定不變,與電流的變化無關,此狀態(tài)的電壓源稱恒壓源,又稱理想電壓源。理想電壓源電路與外特性曲線如圖。實際中，當R0《RL

時，IR0《U，則U≈E，電壓源輸出基本恒定，此時可以認為是理想電壓源。圖1.2.12理想電壓源目前十三頁\總數五十四頁\編于十六點2.2

電壓源與電流源及其等效變換2.2.2電流源電流源的模型電路及外特性曲線如圖和。圖1.2.13電流源電路模型為電源的短路電流

為負載電流

是流經電源內阻的電流

圖1.2.14電流源外特性目前十四頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.2電流源電流源外特性曲線分析：

當R0=∞時,電流I恒等于IS，電壓源輸出電壓由負載電阻RL和電流

I確定。此時的電流源為理想電流源（也稱恒流源）。當R0》RL

時，電流I基本恒等于IS，也可認為是恒流源。理想電流源的電路模型和外特性曲線如圖。圖1.2.15理想電流源目前十五頁\總數五十四頁\編于十六點

因為上兩式相等，因此它們的電路模型之間是等效的，可以等效互換。2.2.3電壓源與電流源及其等效變換圖1.2.26電壓源與電流源等效變換電壓源：電流源：等效互換原理：目前十六頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.3電壓源與電流源及其等效變換圖1.2.26電壓源與電流源等效變換電壓源→電流源：等效互換原則：RO值不變，連接方式由串變換為并，理想電流源方向方向如圖。電流源→電壓源：RO值不變，連接方式由并變換為串，電動勢極性如圖。目前十七頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.3電壓源與電流源及其等效變換電壓源與電流源的等效關系是對外電路等效，而對電源內部是不等效的。需要指出：理想電壓源與電流源不可等效變換。上述E與RO串聯、IS與RO并聯的電路兩者是等效的目前十八頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.3電壓源與電流源及其等效變換【例

】試將圖1.2.17所示的電源電路分別簡化為電壓源和電流源。

圖

例電路圖（1）簡化為電壓源步驟一：5A電流源和4Ω內阻轉化為20V、4Ω內阻的電壓源，極性如圖1.2.18（a）所示?！窘狻繄D

例等效電路圖目前十九頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】圖

例等效電路圖步驟二：3V和20V電壓源串聯，轉化為17V、4Ω內阻的電壓源極性如圖1.2.18（b）所示。（2）簡化為電流源由圖（b）電壓源可等效為圖（c）電流源電流源參數：IS=17V/4Ω=4.25A

R0=4Ω

目前二十頁\總數五十四頁\編于十六點2.2.3電壓源與電流源及其等效變換【例

】試將圖1.2.19所示的各電源電路分別簡化圖1.2.19例2.2.2電路圖圖1.2.20例2.2.2等效電路結論：（a）恒流源與恒壓源串聯,恒壓源無用;【解】目前二十一頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】試將圖1.2.19所示的各電源電路分別簡化圖1.2.19例2.2.2電路圖圖1.2.20例2.2.2等效電路結論：（b）恒流源與恒壓源并聯,恒流源無用;目前二十二頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】試將圖1.2.19所示的各電源電路分別簡化圖1.2.19例2.2.2電路圖圖1.2.20例2.2.2等效電路結論：（c）電阻與恒流源串聯,等效時電阻無用;目前二十三頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】試將圖1.2.19所示的各電源電路分別簡化圖1.2.19例2.2.2電路圖圖1.2.20例2.2.2等效電路結論：（d）電阻與恒壓源并聯,等效時電阻無用。目前二十四頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】試求圖1.2.21電路的等效電路。圖1.2.21例2.2.3電路圖1.2.22例2.2.3電路等效過程2.2.3電壓源與電流源及其等效變換【解】目前二十五頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】求圖1.2.23所示電路中ab兩點間的電流I，并分別求三只電阻所消耗的功率和兩個電流源輸出的功率，討論功率的平衡?！窘狻?/p>

用等效電路變換方法簡化，如圖1.2.24所示。圖1.2.23例2.2.4電路圖2.2.3電壓源與電流源及其等效變換圖1.2.24例2.2.4等效電路圖目前二十六頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】求圖1.2.23所示電路中ab兩點間的電流I；則【解】圖1.2.24例2.2.4等效電路圖目前二十七頁\總數五十四頁\編于十六點流經2Ω電阻的電流I=3A由基爾霍夫電流定律得電路中：流經3Ω電阻的電流I3=7－3=4A流經1Ω電阻的電流I1=3+3=6A因此，1Ω電阻的消耗的功率

P1=62×1=36W2Ω電阻的消耗的功率P2=32×2=18W3Ω電阻的消耗的功率P2=32×2=18W【例

】求三只電阻所消耗的功率；【解】目前二十八頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】求兩個電流源輸出的功率，討論功率的平衡。在電路圖中，由歐姆定律得：Uac=4×3V=12V∴7A電流源輸出的功率

P7A=Uac×IS1

=84WUbd=6×1V=6V3A電流源輸出的功率

P3A=Ubd×IS2

=18W功率平衡關系P7A+P3A=P1+P2+P3=102W結論：電源輸出的功率與負載消耗的功率相等目前二十九頁\總數五十四頁\編于十六點2.3

支路電流法支路電流法簡介：是以支路電流為電路變量,應用基爾霍夫（KCL）定律列寫結點電流方程式，應用基爾霍夫（KVL）定律列寫回路電壓方程式，求得各支路電流的方法。通過對圖的分析，介紹常規(guī)解題步驟：圖1.2.25一個復雜電路步驟一、認定支路數K，標出支路電流參考方向；步驟二、認定結點數n，根據KCL列（n-1）個結點電流方程式；步驟三、認定回路數m，根據KVL列m=

K-（n-1）個回路電壓方程；步驟四、解聯立方程組求支路電流，整理結果。方程組112目前三十頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】設圖1.2.25電路中E1=80V，E2=70V，R1=5Ω，R2=3Ω，R3=5Ω，R4=2Ω

，試求各支路電流I1、I2、I3。圖1.2.25例2.3.1電路圖2.3支路電流法【解

】應用KCL和KVL列方程：

I1+I2+I3=080=5I1+5I370=2I2+5I3+3I2求得：I1=6AI2=4AI3=10A目前三十一頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】電路如圖1.2.26所示，E1=6V，E2=16V，IS=2A，R1=2Ω

，R2=2Ω，R3=2Ω

，試求各支路電流I1

、I2、I3、

I4、

I5。圖1.2.26例2.3.2電路圖2.3支路電流法【解

】應用KCL和KVL列結點電流方程式和回路電壓方程式，組成方程組。IS+I1+I2=0E1=I3R2+I2R1I2=I3+I4

I4+I5=IS

E2–I5R3+I2R1=0

目前三十二頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解

】應用KCL和KVL列結點電流方程式和回路電壓方程式，組成方程組。IS+I1+I3=0E1=I3R2+I2R3I2=I3+I4

I4+I5=IS

E2–I5R3+I2R1=0

將已知量帶入2+I1+I3=06=2I3+2I2I2=I3+I4

I4+I5=216–2I5+2I2=0

解方程組的各支路電流分別為：I1=－6AI2=－1AI3=4AI4=－5AI5=7A目前三十三頁\總數五十四頁\編于十六點2.4

結點電壓法結點電壓法簡介：是以結點電壓為電路變量,應用基爾霍夫電流定律（KVL）列出結點電壓方程式，求解結點電壓和各支路電流的方法。如圖所示電路，求A點電位和各支路電流。圖1.2.28

具有兩個結點的復雜電路在A點,由KCL可知:應用歐姆定律或KVL得:目前三十四頁\總數五十四頁\編于十六點2.4

結點電壓法整理上式帶入結點電流方程,整理得:圖1.2.28具有兩個結點的復雜電路總結上式：分子為各含源支路等效電流源流入該結點電流的代數和,分母為各支路的所有電阻的倒數之和。正負號規(guī)定：E與UA的參考極性相同取正號；相反取負號，與支路電流參考方向無關；該結點連接的電流源，流入該結點取正號，反之取負號。根據以上原則可直接列寫兩結點多支路的結點電壓方程。A點結點電壓UA方程:目前三十五頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】設圖1.2.28所示電路中，E1=10V，E2=20V，E4=40V，IS=2A，R1=1Ω，R2=2Ω，R3=4Ω

R4=4Ω，試求各支路電流I1

、I2、I3、I4。圖1.2.28例2.4.1電路圖2.4結點電壓法【解

】應用式（2.4.1）列方程式，求解A點電位。目前三十六頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解

】驗證結果目前三十七頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】試求圖1.2.29所示電路中UA和I。圖1.2.28例2.4.2電路【解

】列結點電壓法列方程式，求解A點電位：由歐姆定律得

I=2.25/4A=0.5625A2.4

結點電壓法目前三十八頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】試求圖1.2.30所示電路中a點、b點、c點的電位，并求各支路電流。（已知：

E=15V，IS=4A,R1=5Ω,R2=10Ω,R3=5Ω,R4=2Ω,R5=2Ω）圖1.2.30例2.4.3電路圖【解

】應用KCL對a、b、c點列出電流方程式2.4.2I1+IS=I2I2=I3+I4I3=IS+I52.4

結點電壓法目前三十九頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】【解】

應用歐姆定律求各電流分別為圖1.2.30例2.4.3電路圖目前四十頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】將各電流方程代入式2.4.2中，得方程組。由a、b、c三點電位便可求得各支路電流?！窘狻?/p>

目前四十一頁\總數五十四頁\編于十六點2.5

疊加原理疊加原理簡介：疊加原理是線性電路普遍具有的基本性質。即對于線性電路，任何一條支路中的電流可以看成是由各個電源分別作用在此支路所產生電流的代數和。通過圖（a）電路來驗證：圖1.2.31疊加原理求支路電流I，應用KCL、KVL得下列方程組：方程組解此方程方程組得：目前四十二頁\總數五十四頁\編于十六點2.5疊加原理由圖（a）電路解方程組得I由兩部分組成：圖1.2.31

疊加原理I’相當E1單獨作用在R支路產生的電流如圖（b）I’’相當E2單獨作用在R支路產生電流如圖（c）I為E1E2分別作用在R支路產生電流的代數和目前四十三頁\總數五十四頁\編于十六點2.5疊加原理同理得圖

疊加原理去除電源的原則：電壓源不作用視其電動勢為零；電流源不作用視其流為零；應用：用疊加原理分析計算多電源復雜電路，就是把電路中的電源化為幾個單電源的簡單電路來計算。電源不作用時，電壓源視其電動勢為零（短路）；電流源視其流為零（開路）。目前四十四頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】設圖1.2.31（a）所示電路中，E1=28VE2=14V，R1=4ΩR2=12Ω，R=4Ω，試求各支路電流I1

、I2、I并計算電阻R上的消耗功率P

。2.5疊加原理【解

】圖1.2.31（a）所示電路可化簡為圖（b）和圖（c）的疊加圖1.2.31例2.5.1電路圖目前四十五頁\總數五十四頁\編于十六點【解

】利用疊加原理可得【例

】目前四十六頁\總數五十四頁\編于十六點注意功率的計算不能用疊加原理【例

】【解】

目前四十七頁\總數五十四頁\編于十六點【例

】試求圖1.2.32（a）所示的電路中支路電流I。已知E1=12V,IS=6A,R1=1Ω,R2=2Ω,R3=1Ω,R4=2Ω。

圖1.2.32例2.5.2電路2.5疊加原理【解

】目前四十八頁\總數五十四頁\編于十六