电路分析基础第四章课件

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1、第一篇：总论和电阻电路的分析第一篇：总论和电阻电路的分析第一章第一章 集总电路中电压、电流的约束关系集总电路中电压、电流的约束关系第二章第二章 网孔分析和节点分析网孔分析和节点分析第三章第三章 叠加方法与网络函数叠加方法与网络函数第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效

2、规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换 在电路分析中，在电路分析中，可以把互连的一组元件看作为一个整可以把互连的一组元件看作为一个整体体，如下图，如下图( (a a) )所示所示( (R R3 3、R R4 4、R R5 5这一部分电路这一部分电路) ) ，若这个整，若这个整体只有两个端钮与外部电路相连接，则不管它的内部结构体只有两个端钮与外部电路相连接，则不管它的内部结构如何，我们统称它为二端网络或单口网络，可以用图如何，我们统称它为二

3、端网络或单口网络，可以用图( (b b) )中中的的N N 来表示。来表示。一、单口一、单口(one-port)网络网络单口（二端）网络的单口（二端）网络的特点特点： 从一个端钮流进的电流必定等于从一个端钮流进的电流必定等于从从另一另一个个端钮端钮流出的电流流出的电流，该电流该电流I I 称为端口电流称为端口电流，而，而U U 称称为端为端口电压口电压。 单口网络对电路其余部分的影响，只决定于它单口网络对电路其余部分的影响，只决定于它的端口电流与电压关系（的端口电流与电压关系（VARVAR）。）。 将电路将电路 N 分为分为 N1和和 N2两部分，若两部分，若 N1 、N2内部变量之间没有控制

4、和被控制的关系，则称内部变量之间没有控制和被控制的关系，则称 N1和和 N2均为单口网络（二端网络）。均为单口网络（二端网络）。单口网络的延伸：单口网络的延伸：二、二、分解网络的基本步骤分解网络的基本步骤(1) 根据实际情况和需要，把给定网络根据实际情况和需要，把给定网络N划分为两划分为两个单口网络个单口网络N1和和 N2；(2) 分别求出分别求出N1和和N2的的VAR（计算或测量）；（计算或测量）； (3) 联立两者的联立两者的VAR方程或由它们方程或由它们VAR曲线的曲线的交点交点，求出求出N1和和N2的端口电压、电流；的端口电压、电流；(4) 再分别求解再分别求解N1和和N2内部各支路电

5、压、电流。内部各支路电压、电流。例例1 1：求下图电路中的电流求下图电路中的电流i i1 1。解：解：（1）按图中虚线标示）按图中虚线标示1-1处把原电路分为两个单口处把原电路分为两个单口网络网络N1和和N2，并设端口处，并设端口处u和和i的参考方向如图所示。的参考方向如图所示。（2 2）求）求N N1 1和和N N2 2的的VARVAR：先分离出：先分离出N N1 1，并设想在并设想在1-11-1端端外接电压源外接电压源u,u,则：则： 再分离出再分离出N N2 2，同样设想在，同样设想在1-11-1端处外接电压源端处外接电压源u,u,则：则：（3）联立两者的）联立两者的VAR求解求解u ：

6、 （4）再回到再回到N1求求i1：N1部分总电压：部分总电压：由分压公式，可得并联电阻部分的电压为：由分压公式，可得并联电阻部分的电压为：故得：故得：第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4

7、-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换一、单口网络的伏安关系一、单口网络的伏安关系VARVAR i+_uu=f(i) 或或 i=g(u)(1) 将单口网络从电路中分离出来，标出端口电流、将单口网络从电路中分离出来，标出端口电流、电压及其参考方向电压及其参考方向;(2) 单口网络端口上电压与电流的关系就称为单口单口网络端口上电压与电流的关系就称为单口网络的伏安关系。网络的伏安关系。二、二、单口网络伏安关系单口网络伏安关系VARVAR的求法的求法i+_u(1) 假定端电流假定端电流 i 已知（相当于在端口处接一电流已知（相当于在端口处接一电流源），求出源），求出 u =

8、 f (i) 。或者，假定端口电压或者，假定端口电压 u 已知（相当于在端口接一电压源），求出已知（相当于在端口接一电压源），求出 i = g (u) 。(2) 分析表明，对不含独立源的单口网络（可含电分析表明，对不含独立源的单口网络（可含电阻和受控源），其阻和受控源），其VAR可表示为可表示为 u=Bi 的形式，的形式，而对含独立源的单口网络，其而对含独立源的单口网络，其VAR可表示为可表示为u=A+Bi 的形式。的形式。注意：注意：1、单单口口网网络络含含有有受受控控源源时时，控控制制支支路路和和被被控控制制支支路路必必须须在在同同一一个个单单口口网网络络中中，最最多多控控制制量量为为端端

9、口口上上的的电电压或电流，但控制量不能在另外一个网络中。压或电流，但控制量不能在另外一个网络中。 2、单单口口网网络络的的VAR只只取取决决于于网网络络内内部部的的结结构构和和参参数数，与与外外电电路路无无关关，是是网网络络本本身身固固有有特特性性的的反反映映。当当外外电电路路变变化化时时，该该单单口口网网络络的的VAR不不会会变变化化，只只有有当当本本网网络络内内部部连连接接关关系系即即结结构构或或元元件件参参数数变变化化时时，VAR才才改改变。变。例例2：求求如图所示单口网络的如图所示单口网络的VAR.3 3 3 3 1 1 4 4 i3 3 3 3 1 1 4 4 ui-u例例3：求求如

10、图所示单口网络的如图所示单口网络的VAR+ +- -1 1 5 5v v2 2 1A1A3 3 i0.5i+ +- -ubai第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络

11、和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换一、置换定理置换定理(substitution theorem)(substitution theorem) 具具有有唯唯一一解解的的电电路路中中，如如果果已已知知某某支支路路k k 的的电电压压为为u uk k，电电流流为为i ik k，且且该该支支路路与与电电路路中中其其他他支支路路无无耦耦合合, ,则则无无论论该该支支路路由由什什么么元元件件组组成成，都都可可用用下下列列任任何何一一个个元件去置换：元件去置换： (1) (1) 电压等于电压等于u uk k的理想电压源；的理想电压源； (2) (2) 电流等于电流等于i ik k的理想电流源；的理

12、想电流源； (3) (3) 阻值为阻值为u uk k/ /i ik k的电阻。的电阻。置换定理示意图：置换定理示意图：支支路路 k ik+uk+ukik+ukR=uk/ikikAik+uk支支路路 k A+uk 二、验证置换定理正确性二、验证置换定理正确性ukukAik+uk支支路路k +uk “置置换换”是是用用独独立立电电压压源源或或独独立立电电流流源源替替代代已已知知电电压压或或电电流流的的支支路路，在在替替代代前前后后，被被替替代代支支路路以以外外电电路路的的拓拓扑扑结结构构和和元元件件参参数数不不能能改改变变，因因为为一一旦旦改变，替代支路的电压和电流又发生了变化。改变，替代支路的电

13、压和电流又发生了变化。说明置换定理既适用于线性电路，也适用于非置换定理既适用于线性电路，也适用于非线性电路；线性电路；注意置换后其余支路及参数不能改变；置换后其余支路及参数不能改变；置换后电路必须有唯一解。置换后电路必须有唯一解。例例4 4：已知电路中已知电路中U U1.5V,1.5V,试用置换定理求试用置换定理求U U1 1。解：解：由于由于U1.5V，且，且R3 因此因此 ，I=1.5/3 =0.5A 所以，该所以，该支路可用支路可用0.5A的电流源置换，如图的电流源置换，如图(b)所示所示, 可求得：可求得： U1=(0.5/2) 20.5V例例5 5：如图所示电路，试用分解方法求如图所

14、示电路，试用分解方法求i i1 1和和u u2 2。解解：（1 1）按图中虚线把电路分为两个单口网络）按图中虚线把电路分为两个单口网络N N1 1和和N N2 2，端口处电压，端口处电压u u和电流和电流i i的参考方向如图所示。的参考方向如图所示。(2) (2) 分别求出分别求出N N1 1和和N N2 2的的VARVAR。 N N1 1的的VARVAR： u=10(1+i-0.5i)+6(1+i)+12+5iu=10(1+i-0.5i)+6(1+i)+12+5i =28+16i =28+16i N N2 2的的VARVAR： -i=u/20+(u-10)/5-i=u/20+(u-10)/5

15、 u=8-4i u=8-4i(3) (3) 联立两者的联立两者的VARVAR，求解，求解u u和和i i。 28+16i=8-4i28+16i=8-4i解得：解得： i=-1A u=12Vi=-1A u=12V(4) (4) 以以12V12V电压源置换电压源置换N N1 1，可得：，可得： i i1 1=(12-10)/5=0.4A=(12-10)/5=0.4A 以以-1A-1A电流源置换电流源置换N N2 2，可得：，可得： u u2 2=12V=12V例例6 6：如图（如图（a a）所示电路为含非线性电阻的电路。）所示电路为含非线性电阻的电路。已知非线性电阻的伏安特性曲线如图（已知非线性电

16、阻的伏安特性曲线如图（b b）所示，）所示，试求非线性电阻两端的电压试求非线性电阻两端的电压u u和流过的电流和流过的电流i i。解：解：运用分解方法，将电路的线性部分与非线性部运用分解方法，将电路的线性部分与非线性部分划分为两个单口网络。分划分为两个单口网络。 线性部分的线性部分的VARVAR： -i=-i=u/R+(uu/R+(u-Us)/R-Us)/R 2u=Us- 2u=Us-RiRi 非线性部分仅为一非线性部分仅为一非线性电阻，其特性曲非线性电阻，其特性曲线已给定。本题只能通线已给定。本题只能通过作图法求解，结果如过作图法求解，结果如图所示。图所示。作业：作业： P151: 4-1、

17、4-3、4-4 P152: 4-6 第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换B+-ui等效等效对对A电路中的电流、电压和功率

18、而言，满足：电路中的电流、电压和功率而言，满足：BACA一、电路的等效变换一、电路的等效变换 两个单端口电路，如果端口具有相同的电压、电流关两个单端口电路，如果端口具有相同的电压、电流关系（系（即相同的即相同的VARVAR）, ,则称它们是等效的。则称它们是等效的。C+-ui电路等效变换的条件：电路等效变换的条件：电路等效变换的对象：电路等效变换的对象：电路等效变换的目的：电路等效变换的目的：两电路具有相同的两电路具有相同的两电路具有相同的两电路具有相同的VCR(VAR)VCR(VAR)；未变化的外电路未变化的外电路未变化的外电路未变化的外电路A A中的电压、电流和功率；中的电压、电流和功率；

19、中的电压、电流和功率；中的电压、电流和功率；（即对外等效，对内不等效）（即对外等效，对内不等效）（即对外等效，对内不等效）（即对外等效，对内不等效）化简电路，方便分析计算。化简电路，方便分析计算。化简电路，方便分析计算。化简电路，方便分析计算。说明说明若网络若网络 N N 与与 N N 的的VARVAR相同，则称该两网络为相同，则称该两网络为等效单口网络。等效单口网络。将电路中某单口网络用其等效网络代替（称为将电路中某单口网络用其等效网络代替（称为等效变换），电路其余部分的工作状态不会改等效变换），电路其余部分的工作状态不会改变。变。二、等效二、等效二、等效二、等效(equivalence)(

20、equivalence)(equivalence)(equivalence)单口网络：单口网络：单口网络：单口网络： 求求VARVAR得出等效电路（主要方法）得出等效电路（主要方法）三、单口网络等效电路的求法：三、单口网络等效电路的求法： 对对N N直接化简（简单电阻电路，不含受控源）直接化简（简单电阻电路，不含受控源） 用戴维南定理求等效电路（后面重点介绍）用戴维南定理求等效电路（后面重点介绍）i+_u求求VARVAR数学模型数学模型等效电路等效电路i+_uN N为无源网络为无源网络( (无无独立源独立源, ,可有受控可有受控源源) ) 时时: : u u = =RiRiN N为有源网络为有

21、源网络( (有独立源有独立源) )时时: :u u= =RiRiu uococ 等效为等效为：Ri+_u+_u+ +- -uocRi说明：说明：N N与与N N互为等效网络，互为等效网络，N N、N N内部可能不一样，内部可能不一样，但对外的作用一样，所以，等效是对外电路而言，但但对外的作用一样，所以，等效是对外电路而言，但网络内部不等效。网络内部不等效。含有受控源时等效电阻有可能为负值。含有受控源时等效电阻有可能为负值。注注意意！置置换换不不同同于于等等效效，置置换换只只适适用用于于特特定定电电路路，而而等效则具有一般性，与外电路无关。等效则具有一般性，与外电路无关。N2N1+ +- -UI

22、N2+ +- -U用置换定理用置换定理用等效方法用等效方法N2+ +- -UocR 两种情况下的两种情况下的N N2 2变变时时，置换的电压源，置换的电压源U U也也要要变，变，但但等效的等效的R R和和UocUoc是是不变不变的的。N2N1+ +- -UI例例7 7：电路如图所示，求电路如图所示，求abab和和cdcd端的等效电路端的等效电路 。解：解：直接化简：直接化简：/例例8 8： 求图示二端电路的等效电路。求图示二端电路的等效电路。解：解： 设端口电压设端口电压u u 已知，则有：已知，则有：根据根据VARVAR，可得等效电路可得等效电路：或者或者或者或者例例9 9：求图示二端电路的

23、求图示二端电路的VARVAR及其等效电路。及其等效电路。解：解：设端口电流设端口电流 i i 已知，则有：已知，则有：根据根据VARVAR，可可得等效电路：得等效电路：第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最

24、大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换一、电压源、电流源的串联和并联一、电压源、电流源的串联和并联 1.1.理想电压源串联和并联理想电压源串联和并联串联串联等效电路等效电路注意参考方向注意参考方向并联并联 相同电压源才能并相同电压源才能并联联, ,电源中的电流不确定。电源中的电流不确定。注意uS2+_+_uS1+_u+_uuS1+_+_iuS2+_u等效电路等效电路电压源与支路的串、并联等效电压源与支路的串、并联等效对外等效！对外等效！uS2+_+_uS1+_iuR1R2+_uS+_iuRuS+_i任意任意元件元件u+_RuS+_iu+_2. 2.

25、 理想电流源的串联并联理想电流源的串联并联 相同的理想电流源才能串联相同的理想电流源才能串联, , 每个电每个电流源的端电压不能确定。流源的端电压不能确定。串联串联并联并联注意参考方向注意参考方向iS1iS2iSni等效电路等效电路等效电路等效电路iiS2iS1i注意电流源与支路的串、并联等效电流源与支路的串、并联等效R2R1+_ _uiS1iS2i等效电路等效电路RiSiS等效电路等效电路对外等效！对外等效！iS任意任意元件元件u_ _+R二、实际电源的两种模型及其等效变换二、实际电源的两种模型及其等效变换 1 1. . 实际电压源实际电压源 实实际际电电压压源源也也不不允允许许短短路路，原

26、原因因是是内内阻阻很很小，若短路，电流很大，会烧毁电源。小，若短路，电流很大，会烧毁电源。usui0考虑内阻考虑内阻伏安特性：伏安特性：一个好的电压源要求一个好的电压源要求i+_u+_注意 实实际际电电流流源源不不允允许许开开路路，原原因因是是内内阻阻很很大大，若开路，电压很高，会烧毁电源。若开路，电压很高，会烧毁电源。isui02 2. . 实际电实际电流流源源考虑内阻考虑内阻伏安特性：伏安特性：一个好的电流源要求一个好的电流源要求注意ui+_Rs3.3.电压源和电流源的等效变换电压源和电流源的等效变换 实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变换

27、。所谓等效是指端口电压、电流在转换过程中变换。所谓等效是指端口电压、电流在转换过程中保持不变。保持不变。u=uS RS ii =iS GSui = uS/RS u/RS iS=uS /RS GS=1/RS实际实际电压电压源源实际实际电流电流源源端口特性端口特性i+_uSRS+u_iGS+u_iS比较比较可可得等效条件得等效条件电压源变换为电流源：电压源变换为电流源：转换转换电流源变换为电压源：电流源变换为电压源：i+_uSRS+u_转换转换i+_uSRS+u_小结iGS+u_iSiGS+u_iSiGS+u_iS等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效

28、的。电流源开路，电流源开路， GS上有电流流过。上有电流流过。电流源短路电流源短路, , GS上无电流。上无电流。 电压源短路，电压源短路， RS上有电流；上有电流； 电压源开路，电压源开路， RS上无电流流过上无电流流过iS理想电压源与理想电流源不能相互转换。理想电压源与理想电流源不能相互转换。变换关系变换关系 iS i表表现现在在注意i+_uSRS+u_方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。数值关系：数值关系：利用电源转换简化电路计算。利用电源转换简化电路计算。例例1010：I=0.5AU=20V+15V_+8V7 7 5A3 4 7 2AI？

29、1.6A+_U=？5 5 10V10V+_2.+_U2.5 2A6AI=0.5A例例1111：把电路转换成一个电压源和一个电阻的串联。把电路转换成一个电压源和一个电阻的串联。10V10 10V6A+_1.70V10 +_66V10 +_2A6V10 6A+_2.10 6A1A10 7A10 70V+_10V10 10V6A+_1.解：解：66V10 +_6V+_60V10 +_2A6V10 6A+_2.6V10 6A+_例例1212: 求电路中的电流求电路中的电流I。60V4 10 I6 30V_+_40V4 10 2AI6 30V_+_40V10 4 10 2AI2A6 30V_+_例例13

30、:13: 受控源和独立源受控源和独立源一样可以进行电源转换；一样可以进行电源转换；转换过程中注意不要丢失转换过程中注意不要丢失控制量。控制量。求电流求电流 i1 1注意+_US+_R3R2R1i1ri1US+_R1i1R2/R3ri1/R3例例1414: 把电路转换成一个电压源和一个电阻的串联。把电路转换成一个电压源和一个电阻的串联。2k 10V500I+_U+_+- - II1.5k 10V+_U+_1k 1k 10V0.5I+_UI+_求图示二端电路的开路电压求图示二端电路的开路电压U Uabab，并将电路，并将电路化到最简。化到最简。例例1515：解：解：+-ui作业：作业： P152:

31、 4-9、4-10 P153: 4-13、4-14、4-15 第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换 含独立源的线性单口网

32、络含独立源的线性单口网络 N ，仅从端口看，仅从端口看，可等效为一个电压源串联电阻的支路。其中，电可等效为一个电压源串联电阻的支路。其中，电压源的电压等于网络压源的电压等于网络 N 的开路电压的开路电压 uoc，而串联，而串联的电阻等于网络的电阻等于网络 N 中所有独立源置零时所得网络中所有独立源置零时所得网络 N0 的等效电阻的等效电阻 R0。一、戴维南定理一、戴维南定理其中：其中：方法方法1： 将网络将网络 N 的端口开路，用任意一种分析方法求的端口开路，用任意一种分析方法求出出 uoc ；再令网络；再令网络 N 中所有独立源为零得中所有独立源为零得N0 ，求出，求出 N0 的等效电阻。的

33、等效电阻。二、求单口网络二、求单口网络 N N 戴维南等效电路的方法戴维南等效电路的方法方法方法2 2： u uococ 的求法同前，再令网络的求法同前，再令网络 N N 端口短路，求端口短路，求出短路电流出短路电流 i iscsc ，则有则有 简单证明：简单证明：方法方法3 3： 求出网络求出网络 N N 的端口的端口VARVAR，直接画出由电压源，直接画出由电压源与电阻串联而成的等效电路。与电阻串联而成的等效电路。方法方法4 4： 对简单电路直接进行化简得等效电路。对简单电路直接进行化简得等效电路。方法方法5 5： 用实验测量法得戴维南等效电路。用实验测量法得戴维南等效电路。a a、先先测

34、出测出Uoc ；b b、接接入入可变可变电阻电阻R RL L; ; c c、调可变电阻、调可变电阻R RL L ，当当u uL L为为U Uococ 的一半时的一半时，则有：，则有：R RL LR R0 0NR RL LuL+ +- -UocR0R RL LuLI例例1616：求图示电路的电流求图示电路的电流 I I 。解：解：原电路：原电路：可求得：可求得：例例1717：求图示电路的戴维南等效电路。求图示电路的戴维南等效电路。解法解法1 1：将原网络内部独立源置零，并将原网络内部独立源置零，并设设I I已知，有：已知，有：解法解法2 2：将原网络端口短接，并将原网络端口短接，并用节点法，有：

35、用节点法，有：前已求得：前已求得：解得：解得：戴维南等戴维南等效电路：效电路：解法解法3 3：设端口电流设端口电流 I I 已知，求该网络端口的已知，求该网络端口的VARVAR：由由VARVAR可直接画出电可直接画出电压源与电阻串联的压源与电阻串联的等效电路：等效电路：用戴维南定理求等效电路小结：用戴维南定理求等效电路小结： 1 1、开路电压：可用任何一种方法求得、开路电压：可用任何一种方法求得 2 2、等效电阻：、等效电阻： a a、简单电路可用电阻串并联求得（除源）简单电路可用电阻串并联求得（除源） b b、用外加电源法：用外加电源法：R R0 0u u/i (/i (除源）除源） c c

36、、用用开开路路电电压压短短路路电电流流法法：R R0 0U Uococ/I Iscsc ， I Iscsc 为短路电流（不除源）为短路电流（不除源）NI IscscIsc+-UocR0IscUoc/R0注意！注意！ 含含受受控控源源的的电电路路，在在用用戴戴维维南南定定理理分分析析时时，控控制制量量与与被被控控制制量量必必须须放放在在同同一一个个二二端端网网络络内内或或至至多多控控制制量是端口上的电压或电流。量是端口上的电压或电流。第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4

37、-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换诺顿定理诺顿定理 含独立源的线性电阻单口网络含独立源的线性电阻单口网络 N N ，仅从，仅从端口看，可等效为一个电流源与电阻并联的组端口看，可等效为一个电流源与电阻并联的组合。其中电流源的电流等于网络合。其中电流源的电流等于网络 N N 的短路电流

38、的短路电流 i iscsc ，而并联的电阻等于网络，而并联的电阻等于网络 N N 中所有独立源中所有独立源置零时所得网络置零时所得网络 N N0 0 的等效电阻的等效电阻 R R0 0。其中：其中：，诺顿定理的说明诺顿定理的说明 注意电流源的参考方向。注意电流源的参考方向。诺顿等效电路求法：诺顿等效电路求法：R0Isc诺顿等效电路诺顿等效电路IscIscIsc为短路电流为短路电流R0戴维南等效电路戴维南等效电路Uococ= 戴维南等效电路可等效变换为戴维南等效电路可等效变换为诺顿等效电路。诺顿等效电路。所以，只要求得所以，只要求得UocUoc、Isc、 R0中任意两个，中任意两个，即可即可得等

39、效电路。得等效电路。 注意！求诺顿等效电路的方法类似于求戴维南等效电路求诺顿等效电路的方法类似于求戴维南等效电路的方法。的方法。一般而言，单端口电路的两种等效电路都存在，一般而言，单端口电路的两种等效电路都存在，但当单端口内含有受控源时，等效电阻有可能等但当单端口内含有受控源时，等效电阻有可能等于零，这时戴维南等效电路就成为理想电压源，于零，这时戴维南等效电路就成为理想电压源，而由于而由于G G0 0 = (R = (R0 0 =0) =0)，其诺顿等效电路就不存，其诺顿等效电路就不存在；如果等效电导在；如果等效电导G G0 0 =0 =0，其诺顿等效电路就成为，其诺顿等效电路就成为理想电流源

40、，而由于理想电流源，而由于R R0 0 = =，则戴维南等效电路，则戴维南等效电路就不存在。就不存在。例例1818：用诺顿定理求下图电路中流过用诺顿定理求下图电路中流过4 4电阻的电流电阻的电流I I。图图(a)(a)解：解： 把原电路除把原电路除4 4电阻以外的部分化简为诺顿等效电电阻以外的部分化简为诺顿等效电路。先把拟化简的单口网络短路，如图路。先把拟化简的单口网络短路，如图(a)(a)所示，求出所示，求出短路电流短路电流IscIsc。 根据叠加原理，可得：根据叠加原理，可得：再把电压源用短路代替，得图再把电压源用短路代替，得图(b),(b),可得：可得：图图(b)(b) 求得诺顿等效电路

41、后，再把求得诺顿等效电路后，再把4 4电阻接上如下图电阻接上如下图所示所示, , 由分流公式可得：由分流公式可得： 作业：作业： P154: 4-17、4-22 P155: 4-23、4-25、4-27 P156: 4-28第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4

42、-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变换形网络的等效变换最大功率传递定理最大功率传递定理 若含独立源的线性电阻单口网络若含独立源的线性电阻单口网络 N N 外接外接一个可变的负载电阻一个可变的负载电阻 R RL L ，当当 R RL L 变到与网络变到与网络 N N 的戴维南（或诺顿）等效电阻的戴维南（或诺顿）等效电阻 R R0 0 相等时，相等时，网络网络 N N 传递给负载的功率最大。该最大功率为：传递给负载的功率最大。该最大功率为：或或其中其中 u uococ 、 i iscsc为网络为网络 N N 的开

43、路电压和短路电流。的开路电压和短路电流。最大功率传递定理的证明最大功率传递定理的证明: :( R( RL L 可变可变 ) )令令 ，得：，得： 在在 时，时， 有一极值。分析可知，这唯一有一极值。分析可知，这唯一的极值点是的极值点是 的最大值点。故可求得的最大值点。故可求得: :例例19：电路如图所示。电路如图所示。 若若 R RL L 可变，求：可变，求：1 1、R RL L 取何值时其功率最大？取何值时其功率最大？2 2、R RL L 可获得的最大功率可获得的最大功率 P PLmaxLmax 。3 3、R RL L 获最大功率时，电压源获最大功率时，电压源 U US S 产生产生 的功率

44、以及传送给的功率以及传送给 R RL L 的百分比。的百分比。解：解：可求得：可求得：回到原电路求得：回到原电路求得：依最大功率传递定理，当依最大功率传递定理，当 时，时，P PL L 最大，且最大，且最大功率传递定理只能用于端口电路给定最大功率传递定理只能用于端口电路给定, ,负载电阻可调负载电阻可调的情况的情况; ;端口等效电阻消耗的功率一般不等于端口内端口等效电阻消耗的功率一般不等于端口内部消耗的功率。因此，当负载获取最大功率部消耗的功率。因此，当负载获取最大功率时时, ,电路的传输效率并不一定是电路的传输效率并不一定是50%;50%;计算最大功率问题结合应用戴维南定理或诺计算最大功率问

45、题结合应用戴维南定理或诺顿定理最方便。顿定理最方便。注意作业：作业： P156: 4-29、4-30 第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络4-1 4-1 分解的基本步骤分解的基本步骤4-2 4-2 单口网络的电压电流关系单口网络的电压电流关系4-3 4-3 单口网络的置换置换定理单口网络的置换置换定理4-4 4-4 单口网络的等效电路单口网络的等效电路4-5 4-5 一些简单的等效规律和公式一些简单的等效规律和公式4-6 4-6 戴维南定理戴维南定理4-7 4-7 诺顿定理诺顿定理4-8 4-8 最大功率传递定理最大功率传递定理 4-9 T4-9 T形网络和形网络和形网络的等效变

46、换形网络的等效变换1. 1. 电阻的电阻的 、Y形形连接连接 形形网络网络 三端三端网络网络R12R31R23123 型电路型电路 ( 型型)123R12R23R31Y形形网络网络三端三端网络网络R1R2R3123 T 型电路型电路 (Y、星星型型)123R1R2R3 两个电路当它们的电阻满足一定的关系时，两个电路当它们的电阻满足一定的关系时， 能够相互等效能够相互等效 。 i1 =i1Y , i2 =i2Y , i3 =i3Y , u12 =u12Y , u23 =u23Y , u31 =u31Y 2. 2. ( () )Y(T)Y(T) 的等效变换的等效变换等效条件：等效条件：u23i3

47、i2 i1+u12u31R12R31R23123i1Yi2Yi3Y+u12Yu23Yu31YR1R2R3123Y(T)接接: : 用电流表示电压用电流表示电压: :u12Y=R1i1YR2i2Y ()接接: : 用电压表示电流用电压表示电流: :i1Y+i2Y+i3Y = 0 u31Y=R3i3Y R1i1Y u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31(2)(1)u23i3 i2 i1+u12u31R12R31R23123i1Yi2Yi3Y+u12Yu23Yu31YR1R2R3

48、123由式由式( (2) )解得：解得：i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31(1)(3) 根据等效条件，比较式根据等效条件，比较式(3)与式与式(1)，得，得T的变换条件：的变换条件： u12Y=R1i1YR2i2Y i1Y+i2Y+i3Y = 0 u31Y=R3i3Y R1i1Y u23Y=R2i2Y R3i3Y (2)同样，可得到由同样，可得到由T的变换条件：的变换条件： 简记方法：简记方法：1、型变换为型变换为T型：型：如：如：2、T型变换为型变换为型：型：如：如：特例：若三个电阻相等特例：若三个电

49、阻相等( (对称对称) )，则有，则有R = 3RTR31R23R12R3R2R1外大内小外大内小RT = R/3等效是对外部等效是对外部( (端钮以外端钮以外) )而言的，对内不成立。而言的，对内不成立。等效电路与外部电路无关。等效电路与外部电路无关。用于简化电路用于简化电路注意当当 时，称为时，称为平衡电桥，此时平衡电桥，此时R R5 5支路可开路，支路可开路，也可短路。也可短路。当当 时，则可用时，则可用外外加加电源法或用电源法或用T T 转换法求转换法求等效电阻。等效电阻。R1 1R2 2R3 3R4 4R5 5ab1 12 23 33 31 12 23 3aR4 4R1 1R2 2R

50、3 3bR3 331 12 23R1 1R4 4abR1212R2323R1313例例20:20: 电路如图所示，求电路如图所示，求U U。例例21：解：原电路解：原电路可求得总电阻可求得总电阻桥桥 T T 电路电路例例22:22:1k1k1k1kRE-+1/3k1/3k1kRE1/3k+-1k3k3kRE3k+-例例23:23:计算计算90电阻吸收的功率电阻吸收的功率141+20V909999-333141+20V909- -110+20V90- -i1i例例2424:求负载电阻求负载电阻RL消耗的功率消耗的功率. .2A3020RL3030303040202A3020RL101010304020IL2A40RL10101040作业：作业： P158: 4-31、4-32、4-34