《電路分析基礎(chǔ)》課件-第4章 網(wǎng)絡(luò)的VAR和電路的等效

等效變換法電路可分解為含源網(wǎng)絡(luò)和待求支路；將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)N用一個(gè)簡單的或易于計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)N‘來代替，大大簡化對外部響應(yīng)的求解。N1N2Nk負(fù)載4.1單口網(wǎng)絡(luò)的VAR4.4電源模型的等效變換

第4章網(wǎng)絡(luò)的VAR和電路的等效

4.5T－

變換（自學(xué)）

4.2-4.3單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）的等效、簡單的等效規(guī)律

教學(xué)目標(biāo)

（1）基本要求：理解單口網(wǎng)絡(luò)的基本概念、單口網(wǎng)絡(luò)VAR的概念；理解單口網(wǎng)絡(luò)等效的概念；掌握單口網(wǎng)絡(luò)一些簡單的等效規(guī)律，以及電源模型的等效變換；理解分壓定理和分流定理（2）對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的具體貢獻(xiàn)：對指標(biāo)點(diǎn)1-2的貢獻(xiàn)：掌握電路等效概念，能夠運(yùn)用基本等效規(guī)律等電路；10V+－ab20

5

4.1單口網(wǎng)絡(luò)的VAR什么是單口網(wǎng)絡(luò)指由元件連接而成，對外只有兩個(gè)端鈕的網(wǎng)絡(luò)整體；有源單口網(wǎng)絡(luò)（含有獨(dú)立源）和無源單口網(wǎng)絡(luò)（不含獨(dú)立源）單口網(wǎng)絡(luò)的VARu=f(i)；體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的對外特性。求解方法外加激勵(lì)法（獨(dú)立電流源i和獨(dú)立電壓源u）；直接假設(shè)端口電壓、電流參考方向并假設(shè)該電壓、電流是存在；+－uiX注意：外接電路X是任意的，可以是電源、電阻或其它任意電路。N1N2i+－u

若兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)N1、N2的端口相連，因此，求出N1、N2網(wǎng)絡(luò)的VAR聯(lián)立解或其伏安特性曲線的交點(diǎn)，即為兩網(wǎng)絡(luò)端口相連處的電壓、電流值。則兩網(wǎng)絡(luò)端口處的電壓u、電流i不僅要滿足N1的VAR，也要滿足N2的VAR。4應(yīng)用10V+－ab20

5

+－ui1i有源網(wǎng)絡(luò):u=Ki+A例1求單口網(wǎng)絡(luò)的VAR。方法1（外加激勵(lì)法）：外加獨(dú)立電流源i：解：設(shè)端口電壓u、電流i，方法2：設(shè)電流i1，有測試題1求單口網(wǎng)絡(luò)的VAR，并畫出其伏安特性曲線。設(shè)端口電壓u，支路電路i1和i2解：+－u有

i1i22A-40V可得

測試題2求單口網(wǎng)絡(luò)的VAR，并畫出其伏安特性曲線。設(shè)端口電壓u解：+－ui有

1A5V注意：VAR應(yīng)該是一個(gè)函數(shù)關(guān)系式（表達(dá)式）伏安特性VAR：就是網(wǎng)絡(luò)端口的電壓與電流的關(guān)系。例如：電阻端口的VAR（歐姆定律）：R＋－ui推廣到二端網(wǎng)絡(luò)：Ni+－u若網(wǎng)絡(luò)是無源的：單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）：只有一個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)（只有兩個(gè)外接端鈕）。無源單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沒有獨(dú)立電源有源單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有獨(dú)立電源若網(wǎng)絡(luò)是有源的：其中K和A為常數(shù)MN14.2單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）的等效

N１、N２結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，MN2等效概念：M內(nèi)部的電壓電流分配關(guān)系不變。則分別與任意外電路M連接后，若單口網(wǎng)絡(luò)N1與N2外部端鈕的伏安關(guān)系完全相同，則N1和N2等效。N1+u_iN2+u_iN1有對外部端鈕的VAR：N2有對外部端鈕的VAR：若則+－u10V+－ab20

5

i例題1求圖中三個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的VAR，并判斷是否等效？VAR：u8V+－4

i+－4

u+－i2A或等效就是對外作用的效果相等，就是外特性（VAR）一樣。Ni+－u1、如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)等效，那么他們就可以互相替代。替代后，不會(huì)改變電路中其他部分電路的工作狀態(tài)。2、一個(gè)電路的等效電路不止一個(gè)。3、等效的目的是要簡化電路、所以要找到其最簡等效電路。MN1復(fù)雜電路MN2簡單電路在求解M內(nèi)部的電壓、電流時(shí)，用N1的等效電路N2去代替N1，再求M內(nèi)部的電壓和電流。由于N2比N1的電路結(jié)構(gòu)簡單，故使得分析計(jì)算過程得到簡化Ni+－u如何找到電路的最簡等效電路呢？首先求出電路外端口的VAR。①若VAR為則電路等效為R=K的電阻②若VAR為或者則電路等效為R=K的電阻串聯(lián)一個(gè)電壓為A的電壓源則電路等效為R=1/K'的電阻并聯(lián)一個(gè)電流為A'的電流源+－u10V+－ab20

5

i例如VAR為u8V+－4

i+－4

u+－i2A戴維南電路諾頓電路測試3、有關(guān)等效的概念，下列說法正確的是N1與N2等效就是N1

與N2相等。N1與N2等效就是：N1

和N2對任意一個(gè)外電路他們的作用效果都相同。若N1和N2對某一特定外電路M作用效果一樣，則N1

與N2等效。計(jì)算N1內(nèi)部的響應(yīng)量時(shí)可以用N2等效后的電路來求解。ABCD提交只有計(jì)算外電路M內(nèi)部的響應(yīng)量時(shí)，才可用N2等效N1后的電路求解。E√√單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕測試4、下列有關(guān)等效的敘述正確的是一個(gè)無源的二端網(wǎng)絡(luò)，一定等效為電阻。若兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)等效，那他們的VAR一定相同。反之亦然。有源二端網(wǎng)絡(luò)的最簡等效電路是：電壓源串聯(lián)電阻的電路，或者是電流源并聯(lián)電阻的電路。等效的二端網(wǎng)絡(luò)不止一個(gè)，只要他們的VAR相同就行。ABCD提交√√√√多選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕1、理想電壓源串聯(lián)uS=

uSk

電壓值相同的電壓源才能并聯(lián)uS2+_－+uS1注意參考方向uS=

uS1－

u

S2uS+_+_uSuS+_+_uSoo4.3、簡單的等效規(guī)律和公式2、理想電壓源并聯(lián)實(shí)際電壓源可以并聯(lián)嗎?這種情況下每個(gè)電源的電流不確定。3、理想電流源并聯(lián)iS1iS2iS3iSiS=

iSk注意參考方向iS=

iS1+

iS2－iS3

電流相同的理想電流源才能串聯(lián)4、理想電流源串聯(lián)實(shí)際電流源可以串聯(lián)嗎?iSiSiS這種情況下每個(gè)恒流源的端電壓不確定。5、理想電壓源與電阻或與電流源的并聯(lián)擴(kuò)展：與電壓源并聯(lián)的元件對外電路而言不起作用！uS+_RuS+_iSuS+_uS+_此處任意電路是指除獨(dú)立電壓源以外的任意電路任意電路uS+_6、理想電流源與電阻或電壓源的串聯(lián)與電流源串聯(lián)的元件對外電路而言不起作用！擴(kuò)展：iSiSRiS+_uSiS任意電路iS此處任意電路是指除獨(dú)立電流源以外的任意電路7、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)等效即：R=R1+R2RUI+–R1R2UI+–串聯(lián)電路電阻等效是“和”的關(guān)系即：R2R1IU+–UR+–I并聯(lián)電路電阻等效是“倒數(shù)和的倒數(shù)”關(guān)系+….+….例題1

求圖中電壓U和電流I。

解U3A3V2V3W1A2AI2A1V3WUI想想練練ISUSISUSIS1IS2US1US2？US？IS？ISIs=Is2-Is1

在電路等效的過程中，與理想電壓源相并聯(lián)的電流源不起作用！

與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用！IS1IS2US2測試1、畫出下列單口網(wǎng)絡(luò)的最簡等效電路I1U2U1I2U1I1U1I1測試2、電路如圖所示，a、b端的等效電阻等于1Ω2Ω3Ω4ΩABCD提交5?7?4?單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕uus+－RSi+－R'su+－iis戴維南電路諾頓電路4.4電源模型的等效變換1、一個(gè)電壓源串聯(lián)電阻的電路可以等效為一個(gè)電流源并聯(lián)電阻的電路。反之亦然。2、其等效的關(guān)系是：3、等效的電流源的電流方向是由電壓源正極流出的方向。例1求圖所示電路中的電流i。N1ab5

6V+－2

2A2

6A4

2

7

i4V+－2

4V+－2

2

3A2

3A19A19A9V+－1

測試題1、電路如圖所示，a、b端的等效電路為8V電壓源串聯(lián)4Ω電阻16V電壓源串聯(lián)8Ω電阻16V電壓源串聯(lián)4Ω電阻32V電壓源串聯(lián)8Ω電阻ABCD提交ab3A-5A4Ω4Ω答案：D單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕I=0.5A+_15V_+8V7

7

I5A3

4

7

2AI=？6A+_U5

5

10V10V即：U=8×2.5=20V2A6A+_U5

5

8A+_U2.5

求I=?求U=?測試題2求I或U。例2電路如圖，求受控源的電壓U。

解：i1+0.5i12-i1注意：對含有受控源的電路進(jìn)行等效變換時(shí)。若控制量發(fā)生了改變，則要標(biāo)注出變化的控制量?！痢?

0.9i12A6

i1U+－2

2Ai10.9i1U+－i10.9i16

6V+－3

U+－1、待求支路（M）不能等效變換，等效后會(huì)使待求量消失或改變。2、一般情況下不提倡將控制量所在的支路做等效變換?。?！5

i12i16

2

u+－10i1i16

2

5

+－i-6

補(bǔ)充題1求圖示二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Ri。解：得：得注意：受控源也可等同于獨(dú)立源一樣進(jìn)行進(jìn)行等效變換。運(yùn)用電源模型互換。外加激勵(lì)源u，設(shè)電流i，如圖。Ru+－i有：這是一個(gè)無源網(wǎng)絡(luò)，其等效電路為電阻。如何求這個(gè)電阻呢？求出端口的伏安關(guān)系（VAR）：u=Ri。其中R就是等效電阻的值一般采用外加激勵(lì)的方法含有受控源的網(wǎng)絡(luò)有可能等效為負(fù)電阻（1）分壓電路：（2）分流電路:補(bǔ)充題2分析串聯(lián)分壓電路與并聯(lián)分流電路兩個(gè)電阻串聯(lián)：兩個(gè)電阻并聯(lián)：檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果無源二端網(wǎng)絡(luò)的最簡等效電路是什么？有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路是什么？你會(huì)求網(wǎng)絡(luò)的等效電阻嗎？你知道為什么這樣求？其原理是什么？你知道哪些等效規(guī)律和公式？什么是等效？如何判斷兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)等效？如何找到網(wǎng)絡(luò)的等效電路？如何找到網(wǎng)絡(luò)的最簡等效電路？你能在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中舉出一個(gè)應(yīng)用等效的實(shí)例嗎？技術(shù)實(shí)踐——工程問題V20

50mA20

u/V0.3i/mA0Q(UQ,IQ)+－ui解：劃分電路的線性部分和非線性部分作線性網(wǎng)絡(luò)伏安特性曲線與二極管伏安特性曲線交于Q，得二極管工作點(diǎn)線性網(wǎng)絡(luò)VAR:1.02550.8i+－u1分析二極管電路的工作點(diǎn)問題:二極管的作用是什么?UCE/VIC/mA0Q(UCE,IC)解：CE兩端線性部分端口網(wǎng)絡(luò)的VAR：作線性網(wǎng)絡(luò)伏安特性曲線（直流負(fù)載線）與三極管伏安特性曲線交于Q，得三極管工作點(diǎn)。得ECIC2分析三極管電路的靜態(tài)工作點(diǎn)U