1章 直流電路 電路與電子技術(shù).ppt

1、2020年10月19日星期一,1,第1章 直 流 電 路,1.1 電路的作用與組成 1.2 電路元件和電路模型 1.3 簡(jiǎn)單電路的分析和及物理量介紹 1.4 電氣設(shè)備的額定值和電路的工作狀態(tài) 1.5 基爾霍夫定律 1.6 支路電流法 1.7 疊加定理 1.8 等效電源定理,2020年10月19日星期一,2,簡(jiǎn)捷版 第1章 直流電路,一、記住基本概念： a、電流、電壓的參考方向； b、功率的計(jì)算及判斷元件的作用；c、基爾霍夫定律列方程; d、電位的計(jì)算。,二、分析簡(jiǎn)單的電路： 計(jì)算電壓 、電流、功率：用 A、等效變換法； B、支路電流法； C、結(jié)點(diǎn)電壓法； D、疊加定理； E、戴維寧定理 。,2

2、020年10月19日星期一,3,1.1 電路的作用及組成,(1) 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換,(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理,1. 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。,2020年10月19日星期一,4,2. 電路的組成部分,電源: 提供 電能的裝置,負(fù)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,2020年10月19日星期一,5,直流電源: 提供能源,負(fù)載,信號(hào)源: 提供信息,2.電路的組成部分,電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。,信號(hào)處理： 放大、調(diào)諧、檢波等,2020年10月1

3、9日星期一,6,1.2 電路元件與電路模型,1. 2.1 理想電路元件 1. 為了便于對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)描述，將實(shí)際元件理想化（或稱模型化），即在一定條件下突出其主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想元件。 由一些理想電路元件所組成的電路，就是實(shí)際電路的電路模型。,2020年10月19日星期一,7,E,I,R,U,+,_,中間環(huán)節(jié),R0,實(shí)際電路,電路模型,2. 理想無(wú)源元件主要有：電阻元件、電感元件、電容元件等。,2020年10月19日星期一,8,(1) 理想電壓源 （恒壓源）,特點(diǎn)：(1）無(wú)論負(fù)載如何變化，輸出電 壓不變 （2）電源中的電流由外電路決定,3. 理想電源元

4、件,2020年10月19日星期一,9,恒壓源中的電流由外電路決定,設(shè): Us =10V,當(dāng)R1 、R2 同時(shí)接入時(shí)： I=10A,例,2020年10月19日星期一,10,特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流 IS；,（2）輸出電壓由外電路決定。,(2) 理想電流源 （恒流源),2020年10月19日星期一,11,恒流源兩端電壓由外電路決定,設(shè): IS=1 A,2020年10月19日星期一,12,恒壓源與恒流源特性比較,Uab的大小、方向均為恒定， 外電路負(fù)載對(duì) Uab 無(wú)影響。,I 的大小、方向均為恒定， 外電路負(fù)載對(duì) I 無(wú)影響。,輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均 由外

5、電路決定,端電壓Uab 可變 - Uab 的大小、方向 均由外電路決定,2020年10月19日星期一,13,例 電路如圖所示，試求 (1) 電阻兩端的電壓； (2) 1 A電流源兩端的電壓及功率。 解 (1)由于5電阻與1A電流源相串， 因此流過5電阻的電流就是1A 而與2V電壓源無(wú)關(guān)，即 =51=5V (2)1A電流源兩端的電壓包括5 電阻上的電壓和2V電壓源，因此 U1=U+2=5+2=7V P=17=7W (提供),2020年10月19日星期一,14,R0越大 斜率越大,伏安特性,U = Us IR0,R0稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻,1.2.2 實(shí)際電源及其等效變換,1.實(shí)際電壓源,202

6、0年10月19日星期一,15,理想電壓源 （恒壓源）,特點(diǎn)：(1）無(wú)論負(fù)載電阻如何變化，輸出電 壓不變 （2）電源中的電流由外電路決定,當(dāng)R0 = 0 時(shí)，電壓源模型就變成恒壓源模型,2020年10月19日星期一,16,兩邊同除以R0 有UR0 =UsR0 IR0 R0 IS= UR0 +I 空載時(shí)：I=O；U0=ISR0 短路時(shí)：U=O；IS= Us R0,2 . 實(shí)際電流源,U = Us IR0,IS,R0,a,b,U,I,RL,電壓源模型,電流源模型,由實(shí)際電壓源模型可導(dǎo)出實(shí)際電流源模型：,2020年10月19日星期一,17,特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流 IS；,（2

7、）輸出電壓由外電路決定。,當(dāng)R0=時(shí)的電流源，稱為理想電流源 （恒流源),2020年10月19日星期一,18,等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過程中保持不變。即當(dāng)接有同樣的負(fù)載時(shí)， 負(fù)載的電壓電流相等。,U = Us R0 I,等效的條件:,IS= Us / R0 , R0相同,I,+,_,Us,R0,+,U,_,I Us /R0-U /R0= IS U /R0,等效是對(duì)外電路而言的：,3. 兩種實(shí)際電源模型的等效變換,2020年10月19日星期一,19,例1:,求下列各電路的等效電源,解:,2020年10月19日星期一,20,例2:,試用電壓源與電流源等效變換的方法 計(jì)算2電阻中的電流。,解:

8、,由圖(d)可得,2020年10月19日星期一,21,例3、利用電源等效變換求電路中兩點(diǎn)間的電流I。,I=18(3+2+1) =3A,2020年10月19日星期一,22,1.3 簡(jiǎn)單電路的分析計(jì)算,3.1 簡(jiǎn)單電路和復(fù)雜電路,凡不能用電阻串并聯(lián)等效化簡(jiǎn)的電路，稱為復(fù)雜電路。,2020年10月19日星期一,23,1.3.2 電路中的基本物理量及其參考方向,一、電流及其參考方向 1、定義 電流的實(shí)際方向: (2)電流的定義: (3)電流的分類： (4)單位：,(5)電流的參考方向,定義參考方向：在解題前任意假定一個(gè)方向作為 電流的參考方向。 規(guī)定： 若參考方向與實(shí)際方向一致，則電流取正值； 若參考

9、方向與實(shí)際方向相反，則電流取負(fù)值。,2020年10月19日星期一,24,2、電流參考方向 的表示方法：,Iab（表示從a流向b）,雙下標(biāo),箭 頭,5A,5A,規(guī)定： 若參考方向與實(shí)際方向一致，則電流取正值； 若參考方向與實(shí)際方向相反，則電流取負(fù)值。 在參考方向選定后，電流有正、負(fù)之分（為代數(shù)值）。,+ _,+ _,例,2020年10月19日星期一,25,i 0,i 0,電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系,例,I1 = 1A,I1 = -1A,2020年10月19日星期一,26,1、定義:,二、電壓及其參考方向,(1)電壓的實(shí)際方向電位實(shí)際降低（由高電位指向低電位）的方向。 (2)電壓的參考方向假設(shè)

10、的電位降低的方向，是人為任意指定的某一方向。 規(guī)定： 若參考方向與實(shí)際方向一致，則電壓取正值； 若參考方向與實(shí)際方向相反，則電壓取負(fù)值。 也即根據(jù)電壓計(jì)算結(jié)果可確定電壓實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與參考方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。,2020年10月19日星期一,27,2、電壓參考方向的三種表示方式：,(2) 用箭頭表示：箭頭方向?yàn)殡妷海ń担┑膮⒖挤较?+,U,(1) 用正負(fù)極性表示：由正極指向負(fù)極的方向?yàn)殡妷?(降低)的參考方向,U,(3) 用雙下標(biāo)表示：如 UAB , 由A指向B的方向?yàn)殡妷?(降) 的參考方向。,2020年10月19日星期一,28,電壓(

11、降)的參考方向,+,實(shí)際方向,實(shí)際方向,+,（參考方向）,U,U 0,U 0,+,例1,U1 = 10V,例2,2020年10月19日星期一,29,3、關(guān)聯(lián)參考方向電流與電壓的參考方向一致 非關(guān)聯(lián)參考方向電流與電壓的參考方向相反,圖1 u、i關(guān)聯(lián)參考方向,圖2 u、i非關(guān)聯(lián)參考方向,(2) 電阻的電壓和電流的參考方向相反（即非關(guān)聯(lián)參考方向）,R,i,u Ri,(1)電阻的電壓和電流的參考方向相同（即關(guān)聯(lián)參考方向）,4、歐姆定律 (Ohms Law),u R i,R,+,u,i,+,u,2020年10月19日星期一,30,四、電路中電位的概念及計(jì)算（P13-15),1、 電位的概念,2020年1

12、0月19日星期一,31,2、 舉例,求圖示電路中各點(diǎn)的電位:Va、Vb、Vc、Vd 。,解： 設(shè) a為參考點(diǎn)， 即Va=0V,Vb=Uba= 106= 60V Vc=Uca = 420 = 80 V Vd =Uda= 65 = 30 V,設(shè) b為參考點(diǎn)，即Vb=0V,Va = Uab=106 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V,b,a,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,

13、2020年10月19日星期一,32,結(jié)論：,(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中 各點(diǎn)的電位也將隨之改變；,(2) 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考 點(diǎn)的不同而變， 即與零電位參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。,借助電位的概念可以簡(jiǎn)化電路作圖,2020年10月19日星期一,33,例1: 圖示電路，計(jì)算開關(guān)S 斷開和閉合時(shí)A點(diǎn) 的電位VA,解: (1)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),(2) 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電路 如圖（b）,電流 I2 = 0， 電位 VA = 0V 。,電流 I1 = I2 = 0， 電位 VA = 6V 。,電流在閉合 路徑中流通,2020年10月19日星期一,34,電位在電路中的表示法,A

14、,A,2020年10月19日星期一,35,2020年10月19日星期一,36,小結(jié)：,所求點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓即為其電位,電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。,功率的單位名稱：瓦（特） 符號(hào)（W） 千瓦（特） 符號(hào)（kW）,能量的單位名稱：焦（耳)符號(hào)（J）,五、 功率 (15-18頁(yè)）,2020年10月19日星期一,38,電壓、電流采用參考方向時(shí)功率的計(jì)算和判斷：,1. 元件（或一段電路）u, i 取關(guān)聯(lián)參考方向， p = u i稱為元件（或一段電路）吸收的功率,p吸 = u i,p 0 實(shí)際吸收，該元件起負(fù)載作用；,p 0 實(shí)際發(fā)出，該元件起電源作用,p發(fā) = u i,p 0 實(shí)際發(fā)出，該元件起

15、電源作用;,p 0 實(shí)際吸收，該元件起負(fù)載作用,元件,元件,2. 元件（或一段電路） u, i 取非關(guān)聯(lián)參考方向， p = u i稱為元件（或一段電路）發(fā)出的功率,2020年10月19日星期一,39, 上述功率計(jì)算適用于任意二端網(wǎng)絡(luò)。,例1. U = 5V， I = 1A,P吸= UI = 51 = 5 W（實(shí)際吸收5W）,P發(fā)= UI = 51 = 5 W（實(shí)際發(fā)出5W）,或 P吸= -UI = 51 = 5 W,關(guān) 聯(lián),或P發(fā)= UI = 51 = 5 W,2020年10月19日星期一,40,例2. U = 5V， I = - 1A,P吸= UI = 5(-1) = -5 W（實(shí)際發(fā)出5W

16、）,P發(fā)= UI = 5(-1) = -5 W （實(shí)際吸收5W）,或 P吸= -UI = -5(-1) = 5 W,關(guān) 聯(lián),或P發(fā)= UI = 5(-1) = 5 W,2020年10月19日星期一,41,電壓電流正方向不一致,電壓電流正方向一致,非關(guān)聯(lián)參考方向,關(guān)聯(lián)參考方向,P = UI（吸收）,P0,實(shí)吸,P0,實(shí)發(fā),P = UI（發(fā)出）,P0,實(shí)發(fā),P0,實(shí)吸,電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負(fù)（輸出功率）,2020年10月19日星期一,42,例題：I1= 4A, I2=6A, I3 = 10A, U1=140V, U2= 90V, U3=60V, U4=80V,U5=50V，如圖

17、，判斷各元件的作用、計(jì)算總的功率。 解：(1) 各電流的實(shí)際方向和電壓的實(shí)際極性如b圖；,a,b,(2)可根據(jù)元件的電壓電流實(shí)際方向是否一致來判定電源或負(fù)載。 元件1、2不一致，為電源；元件 3 、 4 、 5一致，為負(fù)載。,2020年10月19日星期一,43,(3)各元件的功率 電路發(fā)出的總功率為 負(fù)載吸收的總功率為 二者相等，說明符合能量守恒原理，功率守恒。,2020年10月19日星期一,44,開關(guān)閉合，接通電源與負(fù)載,U2 = IRL,特征:,R,L,U,S,+,-,R,l,R,0,R,l,FU,FU,S,U2,+,-,P = PE P,負(fù)載 取用 功率,電源 產(chǎn)生 功率,內(nèi)阻、 線路

18、損耗 功率,負(fù)載大小的概念: 負(fù)載增加指負(fù)載取用的 電流和功率增加(電壓一定)。,1.4 電路的有載（額定值）、開路、與短路（1）、 有 載狀態(tài),2020年10月19日星期一,45,額定值: 電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值,電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài),欠載(輕載)： I IN ，P PN (不經(jīng)濟(jì)),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(jì)合理安全可靠),電氣設(shè)備的額定值,2020年10月19日星期一,46,特征:,開關(guān) 斷開,（2）、斷路狀態(tài),2020年10月19日星期一,47,電源外部端子被短接,（3）、短路狀態(tài),2020年1

19、0月19日星期一,48,1. 5 基爾霍夫定律,支路：電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過一個(gè)電流，稱為支路電流。,結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。,回路：由支路組成的閉合路徑。,網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。,2020年10月19日星期一,49,支路：共3條,回路：共3個(gè),結(jié)點(diǎn)：a、 b (共2個(gè)）,例,網(wǎng)孔：共2個(gè),有幾個(gè)網(wǎng)孔就有幾個(gè)獨(dú)立回路,2020年10月19日星期一,50,例：,支路：ab、bc、ca、 （共6條）,回路：abda、abca、 adbca （共7 個(gè)）,結(jié)點(diǎn)：a、 b、c、d (共4個(gè)）,網(wǎng)孔：abd、 abc、bcd （共3 個(gè)）,2020年10月19日星期一,51,基

20、爾霍夫定律,用來描述電路中各部分電壓或電流間的約束 關(guān)系,其中包括,基爾霍夫電流定律 （用于結(jié)點(diǎn)，描述電路中各電流間的約束關(guān)系，簡(jiǎn)稱KCL ）,基爾霍夫電壓定律 （用于回路 ，描述電路中各電壓間的約束 關(guān)系，簡(jiǎn)稱KVL ）,2020年10月19日星期一,52,1.5.1 基爾霍夫電流定律(Kirchhoffs Current Law, KCL定律),1定律內(nèi)容,即: 入= 出,在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。,實(shí)質(zhì): 電流連續(xù)性的體現(xiàn)。,或: = 0,對(duì)結(jié)點(diǎn) a：,I1+I2 = I3,或 I1+I2I3= 0,基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結(jié)點(diǎn)處各支路電流間相

21、互制約的關(guān)系。,物理基礎(chǔ): 電荷守恒，電流連續(xù)性。,2020年10月19日星期一,53,i1+ i2 i3+ i4= 0 i1+ i3= i2+ i4,i1+i210(12)=0 i2=1A,47i1= 0 i1= 3A,例,2020年10月19日星期一,54,例,流入為正 流出為負(fù),或：,2020年10月19日星期一,55,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:,I = 0,IA + IB + IC = 0,廣義結(jié)點(diǎn),2020年10月19日星期一,56,例如： 回路#1,KVL表達(dá)形式之一：,對(duì)回路#3：,如取電位降為正 則電位升為負(fù)； 反之亦然,KV

22、L可闡述為：對(duì)于電路中的任一回路，在任一瞬間，沿回路的各支路電壓的代數(shù)和為零。,例如： 回路#2,1.5.2 基爾霍夫電壓定律,2020年10月19日星期一,57,KVL表達(dá)形式之二： E1 I1 R1 + I2 R2 E2 = 0 或E1 E2 = I1 R1 I2 R2,a,I1,I2,U2,+,-,R1,R3,R2,+,_,I3,b,U1,d,c,E1,E2,即：,例如： 回路#1,例如： 回路#2,2020年10月19日星期一,58,1列方程前標(biāo)注回路循行方向；,電位升 = 電位降 E2 =UBE + I2R2, U = 0 I2R2 E2 + UBE = 0,2應(yīng)用 U = 0列方程

23、時(shí)，各項(xiàng)前符號(hào)的確定： 如果規(guī)定電位降取正號(hào)，則電位升就取負(fù)號(hào)。,3. 開口電壓可按回路處理,注意：,對(duì)回路1：,2020年10月19日星期一,59,例1：,對(duì)網(wǎng)孔abda：,對(duì)網(wǎng)孔acba：,對(duì)網(wǎng)孔bcdb：,R6,I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0,I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0,I4 R4 + I3 R3 E = 0,對(duì)回路 adbca，沿逆時(shí)針方向循行：, I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0,應(yīng)用 U = 0列方程,對(duì)回路 cadc，沿逆時(shí)針方向循行：, I2 R2 I1 R1 + E = 0,2020年10月19日星期一,60,R1I

24、1US1+R2I23I3+R4I4+US4=0 或 R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4,例2,順時(shí)針方向繞行:,電阻壓降,電源壓升,-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0,2020年10月19日星期一,61,例3：對(duì)圖示電路的三個(gè)回路，沿順時(shí)針方向繞行回路一周，寫出的KVL方程為：,KVL方程是以支路電壓為變量的常系數(shù)線性齊次代數(shù)方程，它對(duì)支路電壓施加了線性約束。,2020年10月19日星期一,62,(1) 應(yīng)用KCL列(n-1)個(gè)結(jié)點(diǎn)電流方程,因支路數(shù) b=6， 所以要列6個(gè)方程。,(2) 應(yīng)用KVL選網(wǎng)孔列回路電壓方程,(3) 聯(lián)立解出 各支路電流,支路電流法是電路分

25、析中最基本的方法之一，但當(dāng)支路數(shù)較多時(shí)，所需方程的個(gè)數(shù)較多，求解不方便。,定義：以支路電流為求解對(duì)象，利用基爾霍夫定律列方程求 得未知電流的方法。,對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1 I2 IG = 0,對(duì)網(wǎng)孔abda：IG RG I3 R3 +I1 R1 = 0,對(duì)結(jié)點(diǎn) b： I3 I4 +IG = 0,對(duì)結(jié)點(diǎn) c： I2 + I4 I = 0,對(duì)網(wǎng)孔acba：I2 R2 I4 R4 IG RG = 0,對(duì)網(wǎng)孔bcdb：I4 R4 + I3 R3 = E,RG,1.6 支路電流法,2020年10月19日星期一,63,b=3 , n=2 , l=3,因支路數(shù) b=3， 所以要列3個(gè)方程。,(2) 應(yīng)用KVL選

26、網(wǎng)孔列回路電壓方程,(3) 聯(lián)立上述三個(gè)獨(dú)立方程 解出 各支路電流,變量：I1 , I2 , I3,對(duì)網(wǎng)孔1：I1 R1 I2 R2 +E1 + E2= 0,（1）應(yīng)用KCL：對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1 +I2-I3= 0,或 對(duì)結(jié)點(diǎn) b： -I2 - I4 +I3 = 0,對(duì)網(wǎng)孔2：I2 R2 +I3R3 E2= 0,例：以各支路電流為未知量列寫電路方程。,2020年10月19日星期一,64,1.7 結(jié)點(diǎn)電壓法,結(jié)點(diǎn)電壓:下圖有兩個(gè)結(jié)點(diǎn)a和b, 結(jié)點(diǎn)間的電壓U稱為結(jié)點(diǎn)電壓。 結(jié)點(diǎn)電壓法：以結(jié)點(diǎn)電壓為未知變量列寫電路方程分析電路的方法。,2020年10月19日星期一,65,各支路電流分別為 ：,將各支

27、路電流代入 I1+I2I3I4=0,2020年10月19日星期一,66,整理后，則結(jié)點(diǎn)電壓U的一般公式為 ：,上式中，分母各項(xiàng)恒為正；分子有正負(fù)。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的方向和結(jié)點(diǎn)電壓的參考方向相反時(shí)取正號(hào)，相同時(shí)取負(fù)號(hào)。,(該式也稱為 彌爾曼定理),2020年10月19日星期一,67,說明如下：原圖可變換為下圖：,E1/R1,R1,i1,i2,i4,R2,R4,R3,E2/R2,i3,E3/R3,+,U,列KCL方程：, i阻出= i流源入,i1+i2+i3+i4= E1/R1 E2/R2 E3/R3,U(1/R1 1 /R2 1/R3 1/R4 ) = E1/R1 E2/R2 E3/R3 即,2020年

28、10月19日星期一,68,試用結(jié)點(diǎn)電壓法， 求圖示電路中的電流。,解 該電路只有兩個(gè)結(jié)點(diǎn)， 用結(jié)點(diǎn)電壓法最為簡(jiǎn)便， 即,在式中， 電壓源的各項(xiàng)實(shí)際上是代數(shù)和。 凡參考正極連接在獨(dú)立結(jié)點(diǎn)上的， 該項(xiàng)取“+”， 反之取“”。 將相關(guān)數(shù)值代入， 解之， 可得,結(jié)點(diǎn) 電壓法 應(yīng)用舉例1,2020年10月19日星期一,69,結(jié)點(diǎn)電壓法 應(yīng)用舉例2,電路中只含兩個(gè) 結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)電壓,UAB,2020年10月19日星期一,70,結(jié)點(diǎn)電壓法 應(yīng)用舉例 3,電路中含恒流源的情況,結(jié)點(diǎn)電壓：,?,UAB,2020年10月19日星期一,71,1.8 疊加定理,在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化

29、而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。,+,內(nèi)容:,2020年10月19日星期一,72,I2,I1,A,I2,I1,+,B,I2,R1,I1,E1,R2,A,E2,I3,R3,+,_,+,_,E1,+,B,_,R1,R2,I3,R3,R1,R2,A,B,E2,I3,R3,+,_,應(yīng)用疊加定理畫圖時(shí)：,不作用的,電壓源（us=0) 短路處理,（電源置 0）,2020年10月19日星期一,73,用疊加原理求I2,B,已知：U1=12V， U2=7.2V， R1=2， R2=6， R3=3,解： I2= I2= I2 = I2 + I2 =,根據(jù)疊加原

30、理，I2 = I2 + I2,1A,1A,0A,例1,2020年10月19日星期一,74,例2,用迭加原理求：I= ?,I=2A,I= -1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是將此恒流源去掉，使電路開路。 I = I+ I= 1A,2020年10月19日星期一,75,應(yīng)用疊加定理要注意的問題,1. 疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、 電流的變化而改變）。,2020年10月19日星期一,76,4. 疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率，即功率不能疊加。如：,I3,R3,2020年10月19日星期一,77,A,B,名詞解釋：,無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源,有源

31、二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源,等效電源定理,二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路 相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。,A,B,1.9 等效電源定理戴維寧定理和諾頓定理 (Thevenin-Norton Theorem),2020年10月19日星期一,78,等效電源定理的概念,有源二端網(wǎng)絡(luò)用電源模型替代，稱為等效 電源定理。,2020年10月19日星期一,79,(一) 戴維寧定理,注意：“等效”是指對(duì)端口外等效，即R兩端 的電壓和流過R電流不變,1.內(nèi)容：有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用電壓源模型等效,該等效 電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開端電壓；等效 電壓源的內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后變成的相應(yīng)

32、無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。,2020年10月19日星期一,80,等效電壓源的內(nèi)阻等于有源 二端網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò) 的輸入電阻。（有源網(wǎng)絡(luò)變 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的原則是：電壓源 短路，電流源斷路）,等效電壓源的電壓 （US ）等于有源二端 網(wǎng)絡(luò)的開端電壓U ABO,有源 二端網(wǎng)絡(luò),R,A,B,=RS,2020年10月19日星期一,81,2.定理的應(yīng)用,(1) 開路電壓Uoc 的計(jì)算,等效電阻為將一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部獨(dú)立電源全部置零(電壓源 短路，電流源開路)后，所得無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。,（2）等效電阻的計(jì)算,戴維寧等效電路中電壓源電壓等于將外電路斷開時(shí)的開 路電壓Uoc，電壓源方向與所求開路電壓方向有關(guān)。

33、計(jì)算 Uoc的方法視電路形式選擇前面學(xué)過的任意方法，使易于計(jì) 算。,2020年10月19日星期一,82,任何一個(gè)含源線性一端口電路，對(duì)外電路來說，可以用一個(gè)電流源和電阻的并聯(lián)組合來等效置換；電流源的電流等于該一端口的短路電流，而電阻等于把該一端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻。,（二）. 諾頓定理,諾頓等效電路可由戴維寧等效電路經(jīng)電源等效變換得到。諾頓等效電路可采用與戴維寧定理類似的方法證明。證明過程從略。,2020年10月19日星期一,83,戴維寧定理應(yīng)用舉例（之一）,已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V 求：當(dāng) R5=10 時(shí)，I5=?,等效電路,202

34、0年10月19日星期一,84,2020年10月19日星期一,85,第一步：求開端電壓UABO,第二步：求輸入電阻 RAB,2020年10月19日星期一,86,2020年10月19日星期一,87,戴維南定理應(yīng)用舉例（之二）,求：UL=?,2020年10月19日星期一,88,第一步：求開端電壓UABO, UL=UABO =9V 對(duì)嗎？,2020年10月19日星期一,89,第二步： 求輸入電阻 RAB,2020年10月19日星期一,90,等效電路,2020年10月19日星期一,91,第三步：求解未知電壓。,2020年10月19日星期一,92,(三) 等效電源定理中等效電阻的 求解方法,求簡(jiǎn)單二端網(wǎng)絡(luò)

35、的等效內(nèi)阻時(shí)，用串、并聯(lián)的方法即可求出。如前例：,2020年10月19日星期一,93,串/并聯(lián)方法?,不能用簡(jiǎn)單 串/并聯(lián) 方法 求解， 怎么辦？,求某些二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻時(shí)，用串、并聯(lián)的方法則不行。如下圖：,2020年10月19日星期一,94,方法（1）:,求 開端電壓 Ux 與 短路電流 Id,開路、短路法,2020年10月19日星期一,95,加壓求流法,方法（2）:,則：,2020年10月19日星期一,96,加壓求流法舉例,2020年10月19日星期一,97,（1）和（ 2）聯(lián)立求解得：,用疊加原理,例3：,2020年10月19日星期一,98,例4：求I1 、 I2之值。,例4：,202

36、0年10月19日星期一,99,采用疊加原理,1. 使所有恒流源不起作用,I1 = I2 =,0 A,2020年10月19日星期一,100,2.使所有恒壓源不起作用,A，D,B，C,I1=1A,I2= 1A,2020年10月19日星期一,101,2.,寫出下列支路中u , I 的關(guān)系和電流源發(fā)出的功率 。,u= (i- is) R,i = Gu + is,P發(fā)= -uis,u= (is - i) R,i = -Gu + is,P發(fā)= uis,u= (i+ is) R,i = Gu - is,P發(fā)= uis,u= - (is+ i) R,i = -Gu -is,P發(fā)= -uis,G= 1 / R,

37、例5：,2020年10月19日星期一,102,例6：,2020年10月19日星期一,103,例7、求如圖所示電路的等效電路,2020年10月19日星期一,104,小 結(jié),(1) 以支路電流作變量列寫?yīng)毩⒔Y(jié)點(diǎn)的KCL方程， 再補(bǔ)充和網(wǎng)孔個(gè)數(shù)相同的KVL方程(變量仍是支路電流)， 聯(lián)立后足以解出全部支路電流， 這就是支路電流法。 此法優(yōu)點(diǎn)是直觀，所求就是支路電流，且可用電流表進(jìn)行測(cè)量。缺點(diǎn)是當(dāng)支路多，變量多，求解過程麻煩，不宜于手工計(jì)算。 (2) 以獨(dú)立結(jié)點(diǎn)的電位作為變量依KCL(連同歐姆定律)列寫結(jié)點(diǎn)電位方程，求解出結(jié)點(diǎn)電位，進(jìn)而求得各支路電流或欲求的其它電路變量，這就是結(jié)點(diǎn)電位法。此法優(yōu)點(diǎn)是所需方程個(gè)數(shù)少于支路電流法，特別是結(jié)點(diǎn)少而支路多的電路用此法尤顯方便，列寫方程的規(guī)律易于掌握。 缺點(diǎn)是對(duì)于一般給出的電阻參數(shù)、電壓源形式的電路求解方程工作量較大。,