《第9章 正弦稳态电路的分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章 正弦稳态电路的分析.doc（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 正弦稳态电路的分析9-1 阻抗和导纳9-2 阻抗（导纳）的串联和并联（一）教学目标1、 掌握电路定律的相量形式。2、 握阻抗和导纳的概念及串并联运算。（二）教学难点1、L、C元件电压、电流的相位关系。2、感抗、容抗随频率变化。3、容性、感性、阻抗角。（三）教学思路1、 推导出基尔霍夫定律的相量形式。2、 根据R、L、C元件的时域伏安关系得出相量形式的伏安关系。3、 举例说明相量法。4、 开始第九章第一、二节。（四）教学内容和要点9-1 阻抗和导纳9-1 阻抗（导纳）的串联和并联一阻抗1 定义：在正弦稳态无源二端网络端钮处的电压相量与电流相量之比定义为该二端网络的阻抗，记为Z，N0注意：
2、此时电压相量与电流相量的参考方向向内部关联。 （复数）阻抗RX|Z|其中 阻抗Z的模，即阻抗的值。 阻抗Z的阻抗角阻抗三角形 阻抗Z的电阻分量 阻抗Z的电抗分量与共线R+_ 电阻元件的阻抗： 在电压和电流关联参考方向下电阻的伏安关系的相量形式为则 电感元件的阻抗： 在电压和电流关联参考方向下电感的伏安关系的相量形式为jwL_+则 电容的阻抗： 在电压和电流关联参考方向下电容的伏安关系的相量形式为+_ 则 容抗2. 欧姆定律的相量形式 电阻、电感、电容的串联阻抗：在电压和电流关联参考方向下，电阻、电感、电容的串联，得到等效阻抗ZRZLZC+_其中：阻抗Z的模为 阻抗角分别为 。可见，电抗X是角频
3、率的函数。当电抗X0(L1/C)时，阻抗角Z0，阻抗Z呈感性；当电抗X0(L1/C时，阻抗角Z0，阻抗Z呈容性；当电抗X0(L1/C)时，阻抗角Z0，阻抗Z呈阻性。3. 串联阻抗分压公式：引入阻抗概念以后，根据上述关系，并与电阻电路的有关公式作对比，不难得知，若一端口正弦稳态电路的各元件为串联的，则其阻抗为串联阻抗分压公式二导纳1定义：正弦稳态无源二端网络端钮的电流相量与电压相量之比定义为该二端网络的导纳，记为Y，即 复导纳（S）N0+_其中 导纳Y的模（S） 导纳Y的导纳角。 导纳Y的电导分量 导纳Y的电纳分量GB|Y|导纳三角形可见，同一二端网络的Z与Y互为倒数特例： 电阻的导纳 电容的
4、BC电容的电纳，简称容纳。 电感的 BL称为电感的电纳，简称感纳；2. 欧姆定律的另一种相量形式若一端口正弦稳态电路的各元件为并联的，则其导纳为并联导纳的分流公式：RLC并联正弦稳态电路中，根据导纳并联公式，得到等效导纳Y可见，等效导纳Y的实部是等效电导G(1/R)|Y|cosY；等效导纳Y的虚部是等效电纳B|Y|sinYBC+BLC -1/L，是角频率的函数。导纳的模为：导纳角分别为: 由于电纳B是角频率的函数，当电纳B0(C1/L)时，导纳角Yo，导纳Y呈容性；当电纳B0(C1/L)时，导纳角Yo，导纳Y呈感性；当电纳B =0(C =1/L)时，导纳角Y0导纳Y呈阻性。注意：两个电阻的并联
5、与两个阻抗的并联对应三. 对同一网络其中： ， ， 一般情况下，一个由电阻、电感、电容所组成的不含独立源的一端口正弦稳态电路的等效阻抗Z(j)是外施正弦激励角频率的函数，即Z(j)R()+jX()式中R()ReZ(j)称为Z(j)的电阻分量，X()ImZ(j)称为Z(j)的电抗分量。式中电阻分量和电抗分量都是角频率的函数。所以，要注意到电路结构和R、L、C的值相同的不含独立源的正弦稳态电路，对于角频率不同的外施正弦激励而言，其等效阻抗是不同的。如下图电路的等效阻抗Rjw LZeq可变，找不到适于任何场合下的等效电路同理，一个由电阻、电感、电容所组成的不含独立源的一端口正弦稳态电路的等效导纳Y(
6、j)也是外施正弦激励角频率的函数，即Y(j)G()+jB()式中G()ReY(j)称为Y(j)的电导分量，B()ImY(j)称为Y(j)的电纳分量。电导分量和电纳分量也都是角频率的函数。所以要注意到电路结构和R、L、C的值相同下的不含独立源的一端口正弦稳态电路，对于角频率不同的外施正弦激励言，其等效导纳是不同的。 四.电路的计算 完全与电阻电路一样例：求如图所示电路等效阻抗。R2+_+_Zeq 9-3 电路的相量图 9-4 正弦稳态电路的分析（一）教学目标1、 会用相量法计算正弦稳态电路。2、 能用相量图定性分析正弦稳态电路。（二）教学难点1、相量图的参考相量如何选择以及理解。2、根据时域电路
7、正确画出相量模型。3、计算过程与电阻电路类似，但物理概念不同，所得相量均表示正弦量。（三）教学思路1、 举例说明相量法计算正弦稳态电路。2、 在例题中讲解如何画相量图。（四）教学内容和要点j1k-j2k1.5k1k+_1/3H1/6F1.5k1kiL(t)i(t)iC(t)uS(t)+_例1：已知：，求：解：将电路转化为相量模型 jXL+_实数纯虚数R例2：已知：U=100V, I=5A, 且超前，求解法1 ：令，则 解法2 ：令纯实数，则 +_+jXL+_jXC_R例3：已知，且与同相，求U？解1 代数法：令，则 与同相 即 则解2 相量图法： 由电流三角形 由电压三角形 在正弦稳态电路分析
8、和计算中，往往需要画出一种能反映电路中电压、电流关系的几何图形，这种图形就称为电路的相置图。与反映电路中电压、电流相量关系的电路方程相比较，相量图能直观地显示各相量之间的关系，特别是各相量的相位关系，它是分析和计算正弦稳态电路的重要手段。通常在未求出各相量的具体表达式之前，不可能准确地画出电路的相量图，但可以依据元件伏安关系的相量形式和电路的KCL、KVL方程定性地画出电路的相量图。在画相星图时，可以选择电路中某一相量作为参考相量，其它有关相量就可以根据它来确定。参考相量的初相可任意假定，可取为零，也可取其它值，因为初相的选择不同只会使各相量的初相改变同一数值，而不会影响各相量之间的相位关系。
9、所以，通常选参考相量的初相为零。在画串联电路的相量图时，一般取电流相量为参考相量，各元件的电压相且即可按元件上电压与电流的大小关系和相位关系画出。在画并联电路的相量图时，一般取电压相量为参考相量，各元件的电流相置即可按元件上电压与电流的大小关系和相位关系画出。+_R3jXL3jXC3R1jXL1jXC1jXL2例4：已知：，定性作出相量图解：1. 取为参考相量，并设各元件的电压与电流为关联参考方向。2. 作 3. 作 4. 作 5. 作 6. 作7. 作8. 作9. 作10. 作11. 作34mH500uFuS(t)+_2i1+_i2i1例5：已知：，求：。+_3j4-2j+_解： 首先画出时
10、域电路对应的相量模型 ， 即 即例6：相量模型如图，试列出节点电压相量方程5-j10j10-j510-j0.5Aj5解： -j4-j4j68+_j16j16例7：求分析： 求中间桥臂电流用戴维南定理最好解 1. 求+_-j4j16-j48j16Z1Z2Z3Z4Z5平衡条件： 取一组相邻桥臂为电阻，则，即另一组相邻桥臂阻抗性质要相同。取一组相对桥臂为电阻，则，即另一组相对桥臂的阻抗性质要相异。-j48-j4j16j162. 求： +_ZeqZL8j63. 求4. 9-5正弦稳态电路的功率 9-5复功率 9-6 最大功率传输（一）教学目标1、 掌握瞬时功率、有功、无功的概念和物理意义。2、 掌握有功、无功、视在功率的计算及其相互关系。3、 掌握复功率的概念和计算。4、 掌握最大功率传输问题的计算。5、 了解有功的测量方法。（二）教学难点1、有功、无功物理意义。2、如何提高功率因数。（三）教学思路1、 图解说明瞬时功率的波形。2、 引出有功、无功的概念和物理意义，功率三角形，提高功率因数。3、 引出复功率的概念和计算。4、 举例说明功率计算。5、 最大功率传输问题。（四）教学内容和要点9-5正弦稳态电路的功率一瞬时功率N0i(t)u(t)+_如图
