電工與電子技術(shù)-電路的分析方法(畢淑娥)課件

第2章線性電路分析方法本章主要內(nèi)容本章主要以電阻電路為例介紹幾種常用的分析方法，即支路電流法、結(jié)點電壓法、疊加定理和戴維南定理?！疽繄D為電橋測量電路，當(dāng)電橋不平衡時，電路就有電壓輸出。

用什么方法快捷地求出第2章線性電路分析方法本章主要內(nèi)容本章主2.1支路電流法以圖(a)為例，支路電流法的分析步驟為：(1)標(biāo)出各支路電流的參考方向。(2)判別電路的支路數(shù)和結(jié)點數(shù)，確定獨立方程數(shù)，獨立方程數(shù)等于支路數(shù)。對于具有b條支路的電路，未知變量為b個，因此要列出b個獨立的電路方程。2.1支路電流法以圖(a)為例，支路電流法的分析步驟為2.1支路電流法(3)根據(jù)KCL，列寫結(jié)點的獨立電流方程，獨立電流方程數(shù)為(4)根據(jù)KVL，列寫?yīng)毩⒌幕芈冯妷悍匠?，獨立電壓方程?shù)為，或為網(wǎng)孔數(shù)。(5)聯(lián)立獨立電流、電壓方程，求解各支路電流。2.1支路電流法(3)根據(jù)KCL，列寫結(jié)點的獨立電流方程2.1支路電流法圖(a)電路有2個結(jié)點，3條支路，兩個網(wǎng)孔。根據(jù)支路電流法的步驟，可列出3個獨立方程，即2.1支路電流法圖(a)電路有2個結(jié)點，3條支路，兩個2.1支路電流法【例2.1-1】在圖(a)中，若,,,。求各支路電流?！窘狻?.1支路電流法【例2.1-1】在圖(a)中，若,2.1支路電流法【解】【例2.1-2】在圖

中，若,,,。用各支路電流法求

。2.1支路電流法【解】【例2.1-2】在圖中，若,2.2結(jié)點電壓法以圖為例，結(jié)點電壓法的分析步驟為：(1)標(biāo)出各支路電流的參考方向。(2)選結(jié)點b為參考點。結(jié)點a的電壓用表示。列出結(jié)點a的KCL電流方程，即(3)(4)以結(jié)點電壓表示各支路電流(5)整理上式，得兩結(jié)點電壓公式2.2結(jié)點電壓法以圖為例，結(jié)點電壓法的分析步驟為：表示。2.2結(jié)點電壓法式中，分母是電流源支路除外的各支路電阻的倒數(shù)之和，分子是電流源的電流的代數(shù)和。其中，和

是電壓源支路的短路電流，或者說是經(jīng)過電源等效變換后，等效電流源的電流。的參考方向指向結(jié)點a取正號，離開結(jié)點a取負號；的參考方向離開結(jié)點a取正號，指向結(jié)點a取負號。2.2結(jié)點電壓法式中，分母是電流源支路除外的各支路電阻的倒2.2結(jié)點電壓法(6)求出結(jié)點電壓后，根據(jù)歐姆定律即可求出各支路電流，即【例2.2-1】在圖

中，若,,,

用結(jié)點電壓法求。,,

?！窘狻坑蓛蓚€結(jié)點的電壓公式，得2.2結(jié)點電壓法(6)求出結(jié)點電壓后，根據(jù)歐姆定律即可求出2.2結(jié)點電壓法【例2.2-1】在圖

中，若,,,

用結(jié)點電壓法求。,,

?！窘狻坑蓛蓚€結(jié)點的電壓公式，得2.2結(jié)點電壓法【例2.2-1】在圖中，若,,,【例2.2-2】試用結(jié)點電壓法求下圖電路中的各支路電流。2.2結(jié)點電壓法【解】設(shè)圖中的結(jié)點b為參考點，結(jié)點電壓為各支路電流為【例2.2-2】試用結(jié)點電壓法求下圖電路中的各支路電流。2.2.2結(jié)點電壓法【例2.2-3】試用結(jié)點電壓法求圖中的和各支路電流?！窘狻靠上葘?個結(jié)點的電路等效變換為2個結(jié)點的電路，然后利用兩個結(jié)點電壓公式求出結(jié)點b的電壓，再根據(jù)等效變換電路求出結(jié)點a的電壓。2.2結(jié)點電壓法【例2.2-3】試用結(jié)點電壓法求圖中的2.2結(jié)點電壓法2.2結(jié)點電壓法2.3疊加定理疊加定理：在多個電源作用的電路中，若求每一條支路的電流，可將各個電源單獨作用時在每一條支路產(chǎn)生的電流分量求出來，其電流分量的代數(shù)和就是這些電源共同作用在每一條支路產(chǎn)生的電流。疊加定理的分析步驟為：

(1)畫出兩個電壓源單獨作用時的電路如圖(b)和(c)所示。其中，不起作用的電壓源相當(dāng)短路。2.3疊加定理疊加定理：在多個電源作用的電路中，若求每一條(1)畫出兩個電壓源單獨作用時的電路如圖(b)和(c)所示。其中，不起作用的電壓源相當(dāng)短路。(2)在圖(b)和圖(c)中標(biāo)出各電壓源單獨作用時各支路電流分量的參考方向。2.3疊加定理(3)求出各支路的電流分量，然后將它們疊加。(1)畫出兩個電壓源單獨作用時的電路如圖(b)和(c)所2.3疊加定理【例2.3-1】在圖(a)中，若,,,。求各支路電流。【解】畫出兩個電壓源單獨作用時的電路如圖(b)、(c)所示。2.3疊加定理【例2.3-1】在圖(a)中，若,,2.3疊加定理2.3疊加定理2.3疊加定理【解】畫出兩個電源單獨作用時的電路如圖(b)、(c)所示?！纠?.3-2】在圖(a)中，若,,,。用疊加定理求和。2.3疊加定理【解】畫出兩個電源單獨作用時的電路如圖(b2.3疊加定理【解】【例2.3-3】在圖(a)中，若,。用疊加定理求。當(dāng)電路中有三個或三個以上電源作用時，為了求解方便，可將電源分成組，再用疊加定理求解。兩個電壓源作用時，電流源用開路代替，如圖2.3-3(b)

所示。利用兩個結(jié)點電壓公式，得2.3疊加定理【解】【例2.3-3】在圖(a)中，若2.3疊加定理所以電流源單獨作用時的電路見圖2.3-3(c)。由于三個電阻被短路，所以。2.3疊加定理所以電流源單獨作用時的電路見圖2.3-3(c

使用疊加定理時應(yīng)注意以下幾點：(1)疊加定理只能適用于線性電路。(2)獨立電壓源不起作用時用短路線代替，獨立電流源不起作用時用開路代替；電路的其他參數(shù)均保持不變。(3)功率不能用疊加定理計算。(4)對于含有三個電源或三個以上電源的電路，可先將電源分成兩組，再用疊加定理求解。(5)最后求電壓、電流的代數(shù)和時，要注意電壓、電流分量的參考方向。2.3疊加定理使用疊加定理時應(yīng)注意以下幾點：2.32.4戴維南定理任何一個含源的一端口網(wǎng)絡(luò)都可以用一個等效電源來表示。等效為電壓源的稱為戴維南定理，等效為電流源的稱為諾頓定理。本章只介紹戴維南定理。戴維南定理的定義：

對于負載支路來說，任意線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)，都可以用一個理想的電壓源和電阻串聯(lián)的電路模型來等效，其中理想電壓源的電壓等于線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓電阻等于所有獨立電源置零、從有源一端口網(wǎng)絡(luò)開路的端子看進去的等效電阻。之間，戴維南定理的求解過程如圖所示：2.4戴維南定理任何一個含源的一端口網(wǎng)絡(luò)都2.4戴維南定理戴維南定理的求解過程如圖所示：2.4戴維南定理戴維南定理的求解過程如圖所示：2.4戴維南定理【例2.4-1】在圖(a)中，若,,,。用戴維南定理求?！窘狻?1)將圖(a)中的支路斷開，如圖(b)所示。(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。2.4戴維南定理【例2.4-1】在圖(a)中，若,2.4戴維南定理(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓(3)由圖(c)求出一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻(4)畫出戴維南等效電路如圖d

2.4戴維南定理(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路2.4戴維南定理【例2.4-2】在圖(a)中，若,,,。用戴維南定理求。【解】(1)將圖(a)中的支路斷開，如圖(b)所示。(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。(3)由圖(c)求出一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻(4)畫出戴維南等效電路如圖d

2.4戴維南定理【例2.4-2】在圖(a)中，若,2.4戴維南定理【解】(1)將圖(a)中的支路斷開，如圖(b)所示。(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。(3)由圖(c)求出一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻【例2.4-3】在圖(a)中，若,,,。用戴維南定理求電阻中的電流及功率。(4)畫出戴維南等效電路如圖d

2.4戴維南定理【解】(1)將圖(a)中的支路斷開，如2.4戴維南定理【解】(1)將圖(a)中的支路斷開，如圖(b)所示。(2)由圖(b)求出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。(3)由圖(c)求出一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻【例2.4-4】引例分析，用戴維南定理求。(4)畫出戴維南等效電路如圖d

2.4戴維南定理【解】(1)將圖(a)中的支路斷開，如2.5含有受控電源的電路分析2.5.1受控電源實際電路中除了含有電阻元件外，還包含晶體管、場效應(yīng)管、運算放大器等。這些元件具有電源的工作特性，但是它們?yōu)殡娐诽峁┑哪芰渴芷渌返碾妷夯螂娏鞯目刂?，因此，這類元件被稱為受控電源。特點：電壓源的電壓與電流源的電流不是獨立的，而是被電路中其他支路的電壓或電流控制。當(dāng)控制量等于零時，受控源就不起作用。2.5含有受控電源的電路分析2.5.1受控電源受控電源的四種類型：電壓控制電壓源（VCVS）、電流控制電壓源（CCVS）電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電流源（CCCS）2.5含有受控電源的電路分析理想電路模型受控電源的系數(shù)：

受控電源的四種類型：2.5含有受控電源的電路分析理想電路模2.5含有受控電源的電路分析2.5.2電路分析【例2.5-1】已知電路如圖所示。求

電阻中的電流

。

【解】解法一：支路電流法支路電流法求I

解此方程組，得。2.5含有受控電源的電路分析2.5.2電路分析【例2.52.5含有受控電源的電路分析【例2.5-1】已知電路如圖所示。求

電阻中的電流

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【解】解法二：電源等效變換法。電源等效變換法求I求得2.5含有受控電源的電路分析【例2.5-1】已知電路如圖所【例2.5-1】已知電路如圖所示。求

電阻中的電流

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【解】解法三：結(jié)點電壓法。解得2.5含有受控電源的電路分析結(jié)點電壓法求I【例2.5-1】已知電路如圖所示。求電阻中的電流?！窘?.5含有受控電源的電路分析【例2.5-2】已知電路如圖所示。求電流源的端電壓U

。【解】解法一：疊加定理所以

2.5含有受控電源的電路分析【例2.5-2】已知電路如圖所2.5含有受控電源的電路分析【例2.5-2】已知電路如圖所示。求電流源的端電壓U

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【解】解法二：戴維南定理將電流源開路，求開路電壓