线性电路的几个定理.ppt

《线性电路的几个定理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《线性电路的几个定理.ppt（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电工学（一）电工学（一）制作：曾银沣制作：曾银沣制作：曾银沣制作：曾银沣指导：吴继轰指导：吴继轰指导：吴继轰指导：吴继轰第第1 1章章 线性电路的几个定理线性电路的几个定理电工学（一）电工学（一） 叠加原理叠加原理 戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理4 4 非线性电阻电路的分析非线性电阻电路的分析3 3 最大功率传输定理最大功率传输定理电工学（一）电工学（一） 叠加原理叠加原理 叠加原理：叠加原理：叠加原理：叠加原理：对于对于对于对于线性电路线性电路线性电路线性电路，任何一条支路的电流，任何一条支路的电流，任何一条支路的电流，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流

2、源）都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。原电路原电路原电路原电路+ + E ER R1 1R R2 2(a)(a)I IS SI I1 1I I2 2I IS S单独作用单独作用单独作用单独作用R R1 1R R2 2(c)(c)I I1 1 I I2 2 + +I IS SE E 单独作用单独作用单独作用单独作用= =

3、+ + E ER R1 1R R2 2(b)(b)I I1 1 I I2 2 叠加原理叠加原理叠加原理叠加原理电工学（一）电工学（一）由图由图由图由图 (c)(c)，当当当当 I IS S 单独作用时单独作用时单独作用时单独作用时同理同理同理同理： I I2 2 = = I I2 2 + + I I2 2 由图由图由图由图 (b)(b)，当，当，当，当E E 单独作用单独作用单独作用单独作用时时时时原电路原电路原电路原电路+ + E ER R1 1R R2 2(a)(a)I IS SI I1 1I I2 2I IS S单独作用单独作用单独作用单独作用R R1 1R R2 2(c)(c)I I1

4、 1 I I2 2 + +I IS SE E 单独作用单独作用单独作用单独作用= =+ + E ER R1 1R R2 2(b)(b)I I1 1 I I2 2 根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理根据叠加原理电工学（一）电工学（一）解方程得解方程得解方程得解方程得: :用支路电流法证明：用支路电流法证明：用支路电流法证明：用支路电流法证明：原电路原电路原电路原电路+ + E ER R1 1R R2 2(a)(a)I IS SI I1 1I I2 2列方程列方程列方程列方程: :I I1 1 I I1 1 I I2 2 I I2 2 即有即有即有即有 I I1 1 = = I I1 1 + +

5、 I I1 1 = = K KE E1 1E E + + K KS1S1I IS S I I2 2 = = I I2 2 + + I I2 2 = = K KE2E2E E + + K KS2S2I IS S电工学（一）电工学（一） 叠加原理叠加原理叠加原理叠加原理只适用于线性电路只适用于线性电路只适用于线性电路只适用于线性电路。 不作用电源不作用电源不作用电源不作用电源的处理：的处理：的处理：的处理： E E = 0= 0，即将即将即将即将E E 短路短路短路短路； I Is s=0=0，即将即将即将即将 I Is s 开路开路开路开路 。 线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，线性电路的

6、电流或电压均可用叠加原理计算，线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算， 但但但但功率功率功率功率P P不能用叠加原理计算不能用叠加原理计算不能用叠加原理计算不能用叠加原理计算。例：。例：。例：。例： 注意事项：注意事项：注意事项：注意事项： 应用叠加原理时可把电源分组求解应用叠加原理时可把电源分组求解应用叠加原理时可把电源分组求解应用叠加原理时可把电源分组求解 ，即每个分电路，即每个分电路，即每个分电路，即每个分电路 中的电源个数可以多于一个。中的电源个数可以多于一个。中的电源个数可以多于一个。中的电源个数可以多于一个。 解题时要标明各支路电流、电压的参

7、考方向。解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。 若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方 向向向向相反相反相反相反时，叠加时相应项前要时，叠加时相应项前要时，叠加时相应项前要时，叠加时相应项前要带负号带负号带负号带负号。电工学（一）电工学（一）例例例例1 1： 电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知 E =E =10V10V、I IS S=1A =1A ，R R

8、1 1= =1010 R R2 2= R= R3 3= = 5 5 ，试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过 R R2 2的电流的电流的电流的电流 I I2 2和理想电流源和理想电流源和理想电流源和理想电流源 I IS S 两端的电压两端的电压两端的电压两端的电压 U US S。 (b)(b) E E单独作用单独作用单独作用单独作用 将将将将 I IS S 断开断开断开断开(c) (c) I IS S单独作用单独作用单独作用单独作用 将将将将 E E 短接短接短接短接解：由图解：由图解：由图解：由图( b)( b) (a)(a)+ + E ER R3 3R R

9、2 2R R1 1I IS SI I2 2+ + U US S+ + E ER R3 3R R2 2R R1 1I I2 2 + + U US S R R3 3R R2 2R R1 1I IS SI I2 2 + + U US S 电工学（一）电工学（一） 例例例例1 1：电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知 E =E =10V10V、I IS S=1A =1A ，R R1 1= =1010 R R2 2= R= R3 3= = 5 5 ，试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过 R R2 2的电流的电流的电流的电流 I I2 2 和理想电流

10、源和理想电流源和理想电流源和理想电流源 I IS S 两端的电压两端的电压两端的电压两端的电压 U US S。 (b)(b) E E单独作用单独作用单独作用单独作用(c) (c) I IS S单独作用单独作用单独作用单独作用(a)(a)+ + E ER R3 3R R2 2R R1 1I IS SI I2 2+ + U US S+ + E ER R3 3R R2 2R R1 1I I2 2 + + U US S R R3 3R R2 2R R1 1I IS SI I2 2 + + U US S 解：由图解：由图解：由图解：由图(c)(c) 电工学（一）电工学（一）例例例例2 2：已知：已知：已

11、知：已知：U US S = =1V1V、I IS S=1A =1A 时，时，时，时， U Uo o=0V=0VU US S = =10 V10 V、I IS S=0A =0A 时，时，时，时，U Uo o=1V=1V求求求求：U US S = = 0 V0 V、I IS S=10A =10A 时，时，时，时， U Uo o=?=?解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设 U Uo o = = K K1 1U US S + K + K2 2 I IS S当当当当 U U

12、S S = =10 V10 V、I IS S=0A =0A 时，时，时，时，当当当当 U US S = = 1V1V、I IS S=1A =1A 时，时，时，时，U US S线性无线性无线性无线性无源网络源网络源网络源网络U Uo oI IS S+ + + +- - 得得得得 0 0 = = K K1 1 1 1 + K+ K2 2 1 1 得得得得 1 1 = = K K1 1 10 10+K+K2 2 0 0联立两式解得：联立两式解得：联立两式解得：联立两式解得： K K1 1 = 0.1 = 0.1、K K2 2 = 0.1 = 0.1 所以所以所以所以 U Uo o = = K K1

13、1U US S + K + K2 2 I IS S = 0.1 = 0.1 0 +( 0.1 ) 0 +( 0.1 ) 10 10 = 1V= 1V电工学（一）电工学（一）齐性定理齐性定理 只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或电流和电源成正比。电流和电源成正比。电流和电源成正比。电流和电源成正比。如图：如图：如图：如图：若若 E1 增加增加 n 倍，各电流也会增加倍，各电流也会增加 n 倍。倍。 可见可见：R2+ E1R3I2I3R1I1电工学（一）电工学

14、（一）戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理( (等效电源定理等效电源定理) ) 二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络的概念： 二端网络：二端网络：二端网络：二端网络：具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。 无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：二二二二端网络中没有电源。端网络中没有电源。端网络中没有电源。端网络中没有电源。 有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。b ba aE E+ + R

15、R1 1R R2 2I IS SR R3 3b ba aE E+ + R R1 1R R2 2I IS SR R3 3R R4 4无源二端网络无源二端网络无源二端网络无源二端网络 有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络 电工学（一）电工学（一）a ab bR Ra ab b无源无源无源无源二端二端二端二端网络网络网络网络+ +_ _E ER R0 0a ab b 电压源电压源电压源电压源（戴维宁定理）（戴维宁定理）（戴维宁定理）（戴维宁定理） 电流源电流源电流源电流源（诺顿定理）（诺顿定理）（诺顿定理）（诺顿定理）a ab b有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络a ab

16、bI IS SR R0 0无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻有源二端网络可有源二端网络可有源二端网络可有源二端网络可化简为一个电源化简为一个电源化简为一个电源化简为一个电源电工学（一）电工学（一）.1 戴维宁定理戴维宁定理 任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端线性线性线性线性网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为网络都可以用一个电动势为E E的理想电压源和内阻的理想电压源和内阻的理想电压源和内阻的理想电压源和内阻 R R0 0 串联的电源来等效代替。串联的

17、电源来等效代替。串联的电源来等效代替。串联的电源来等效代替。 有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络R RL La ab b+ +U U I IE ER R0 0+ +_ _R RL La ab b+ +U U I I 等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻R R0 0等于有源二端网络中所有电源等于有源二端网络中所有电源等于有源二端网络中所有电源等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络得到

18、的无源二端网络得到的无源二端网络得到的无源二端网络 a a 、b b两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。 等效电源的电动势等效电源的电动势等效电源的电动势等效电源的电动势E E 就是有源二端网络的开路电就是有源二端网络的开路电就是有源二端网络的开路电就是有源二端网络的开路电压压压压U U0 0，即将即将即将即将负载断开后负载断开后负载断开后负载断开后 a a 、b b两端之间的电压两端之间的电压两端之间的电压两端之间的电压。等效电源等效电源等效电源等效电源电工学（一）电工学（一）例例例例1 1： 电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已

19、知E E1 1=40V=40V，E E2 2=20V=20V，R R1 1= =R R2 2=4=4 ， R R3 3=13 =13 ，试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流I I3 3。E E1 1I I1 1E E2 2I I2 2R R2 2I I3 3R R3 3+ + R R1 1+ + E ER R0 0+ +_ _R R3 3a ab bI I3 3a ab b注意：注意：注意：注意：“ “等效等效等效等效” ”是指对端口外等效是指对端口外等效是指对端口外等效是指对端口外等效 即即即即用等效电源替代原来的二端网络后，待求用等效电源替代原来

20、的二端网络后，待求用等效电源替代原来的二端网络后，待求用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。支路的电压、电流不变。支路的电压、电流不变。支路的电压、电流不变。有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络等效电源等效电源等效电源等效电源电工学（一）电工学（一）解：解：解：解：(1) (1) 断开待求支路求等效电源的电动势断开待求支路求等效电源的电动势断开待求支路求等效电源的电动势断开待求支路求等效电源的电动势 E E例例例例1 1：电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知E E1 1=40V=40V，E E2 2=20V=20V，R R1 1= =R R2

21、 2=4=4 ，R R3 3=13 =13 ，试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流I I3 3。E E1 1I I1 1E E2 2I I2 2R R2 2I I3 3R R3 3+ + R R1 1+ + a ab bR R2 2E E1 1I IE E2 2+ + R R1 1+ + a ab b+ +U U0 0 E E 也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。E E = = U U0 0= = E E2 2 + I + I

22、R R2 2 = 20V +2.5 = 20V +2.5 4 4 V= 30VV= 30V或：或：或：或：E E = = U U0 0 = = E E1 1 I I R R1 1 = 40V 2.5 = 40V 2.5 4 4 V V = = 30V30V电工学（一）电工学（一）解：解：解：解：(2) (2) 求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻R R0 0 除去所有电源除去所有电源除去所有电源除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）（理想电压源短路，理想电流源开路）（理想电压源短路，理想电流源开路）（理想电压源短路，理想电流源开路）例例例例1 1：电路如图，

23、已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知E E1 1=40V=40V，E E2 2=20V=20V，R R1 1= =R R2 2=4=4 ， R R3 3=13 =13 ，试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流I I3 3。E E1 1I I1 1E E2 2I I2 2R R2 2I I3 3R R3 3+ + R R1 1+ + a ab bR R2 2R R1 1a ab bR R0 0从从从从a a、b b两端两端两端两端看进去，看进去，看进去，看进去， R R1 1 和和和和 R R2 2 并联并联并联并联 求内阻求内阻求内阻求内阻R

24、 R0 0时，关键要弄清从时，关键要弄清从时，关键要弄清从时，关键要弄清从a a、b b两端两端两端两端看进去时看进去时看进去时看进去时各电阻之间的串并联关系。各电阻之间的串并联关系。各电阻之间的串并联关系。各电阻之间的串并联关系。电工学（一）电工学（一）解：解：解：解：(3) (3) 画出等效电路求电流画出等效电路求电流画出等效电路求电流画出等效电路求电流I I3 3例例例例1 1：电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知电路如图，已知E E1 1=40V=40V，E E2 2=20V=20V，R R1 1= =R R2 2=4=4 ，R R3 3=13 =13 ，试用戴维宁定理求电流试用

25、戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流试用戴维宁定理求电流I I3 3。E E1 1I I1 1E E2 2I I2 2R R2 2I I3 3R R3 3+ + R R1 1+ + a ab bE ER R0 0+ +_ _R R3 3a ab bI I3 3电工学（一）电工学（一）戴维宁定理证明：戴维宁定理证明：戴维宁定理证明：戴维宁定理证明：实验法求等效电阻实验法求等效电阻实验法求等效电阻实验法求等效电阻: :R0=U0/ISC(a)NSRIU+-+(c)R+ EUNSI+-E=U0叠加原理叠加原理11NSISC+_11U0R0ISCU0+- +RNS+ EEIU+-(b)E +UIRN0

26、R0+-(d)IR+_ER0U+-( e)电工学（一）电工学（一）例例2：已知：已知：已知：已知：R R1 1=5 =5 、 R R2 2=5 =5 R R3 3=10 =10 、 R R4 4=5 =5 E E=12V=12V、R RGG=10 =10 试用戴维宁定理求检流计试用戴维宁定理求检流计试用戴维宁定理求检流计试用戴维宁定理求检流计中的电流中的电流中的电流中的电流I IGG。有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络E E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGGR RGGa ab bE E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2

27、I IGGR RGG电工学（一）电工学（一）解解解解: (1) : (1) 求开路电压求开路电压求开路电压求开路电压U0E EU U0 0+ + a ab b + +R R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I I1 1I I2 2E E = = U Uo o = = I I1 1 R R2 2 I I2 2 R R4 4 = 1.2 = 1.2 5V0.8 5V0.8 5 V 5 V = 2V= 2V或：或：或：或：E E = = U Uo o = = I I2 2 R R3 3 I I1 1R R1 1 = 0.8 = 0.8 10V1.2 10V1.2 5 5 V V = 2V=

28、2V(2) (2) 求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻 R R0 0R0abR3R4R1R2从从从从a a、b b看进去，看进去，看进去，看进去，R R1 1 和和和和R R2 2 并联，并联，并联，并联，R R3 3 和和和和 R R4 4 并联，然后再串联。并联，然后再串联。并联，然后再串联。并联，然后再串联。电工学（一）电工学（一）解：解：解：解：(3) (3) 画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流 I IGGEER R0 0+ +_ _R RGGa ab bI IGGa ab bE

29、 E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGGR RGG电工学（一）电工学（一）.2 诺顿定理诺顿定理 任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端任何一个有源二端线性线性线性线性网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为网络都可以用一个电流为I IS S的理想电流源和内阻的理想电流源和内阻的理想电流源和内阻的理想电流源和内阻 R R0 0 并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。并联的电源来等效代替。 等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻等效电源的内阻R R0 0等于有源二端网络中所有电源等于有源二端网络

30、中所有电源等于有源二端网络中所有电源等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络得到的无源二端网络得到的无源二端网络得到的无源二端网络 a a 、b b两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。 等效电源的电流等效电源的电流等效电源的电流等效电源的电流 I IS S 就是有源二端网络的短路电流就是有源二端网络的短路电流就是有源二端网络的短路电流就是有源二端网络的短路电流，即将即将即将

31、即将 a a 、b b两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流两端短接后其中的电流。等效电源等效电源等效电源等效电源R R0 0R RL La ab b+ +U U I II IS S有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络R RL La ab b+ +U U I I电工学（一）电工学（一）例例1：已知：已知：已知：已知：R R1 1=5 =5 、 R R2 2=5 =5 R R3 3=10 =10 、 R R4 4=5 =5 E E=12V=12V、R RGG=10 =10 试用诺顿定理求检流计中试用诺顿定理求检流计中试用诺顿定理求检流计中试用诺顿定理求检流计中的

32、电流的电流的电流的电流I IGG。有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络E E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGGR RGGa ab bE E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGGR RGG电工学（一）电工学（一）解解解解: : (1) (1) 求短路电流求短路电流求短路电流求短路电流ISR R =(=(R R1 1/ /R R3 3) ) +( +( R R2 2/ /R R4 4 ) ) = 5. 8 = 5. 8 因因因因 a a、b b两点短接，所以对两点短接，所以对两点短接，所以对两点短接，所以对电源电源电源

33、电源 E E 而言而言而言而言，R R1 1 和和和和R R3 3 并联，并联，并联，并联，R R2 2 和和和和 R R4 4 并联，然后再串联。并联，然后再串联。并联，然后再串联。并联，然后再串联。E Ea ab b + +R R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I I1 1I I4 4ISI I3 3I I2 2I I IS S = = I I1 1 I I2 2 ( (节点电流定律节点电流定律节点电流定律节点电流定律) ) =1. 38 A=1. 38 A 1.035A=0. 345A1.035A=0. 345A或：或：或：或：I IS S = = I I4 4 I I3 3

34、( (节点电流定律节点电流定律节点电流定律节点电流定律) )电工学（一）电工学（一）(2) (2) 求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻 R R0 0R R0 0a ab bR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2 R R0 0 =(=(R R1 1/ /R R2 2) ) +( +( R R3 3/ /R R4 4 ) ) = 5. 8 = 5. 8 (3) (3) 画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流 I IGGR R0 0a ab bI IS SR RGGI IGG电工学（一）

35、电工学（一）本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为图图图图(a)(a)所示的电路模型来

36、分析所示的电路模型来分析所示的电路模型来分析所示的电路模型来分析. .最大功率传输定理最大功率传输定理电工学（一）电工学（一） 网络网络网络网络N N表示供给电阻负载能量的含源线性电阻单口网表示供给电阻负载能量的含源线性电阻单口网表示供给电阻负载能量的含源线性电阻单口网表示供给电阻负载能量的含源线性电阻单口网络，它可用戴维宁等效电路来代替，如图络，它可用戴维宁等效电路来代替，如图络，它可用戴维宁等效电路来代替，如图络，它可用戴维宁等效电路来代替，如图(b)(b)所示。电所示。电所示。电所示。电阻阻阻阻R RL L表示获得能量的负载。此处要讨论的问题是电阻表示获得能量的负载。此处要讨论的问题是电

37、阻表示获得能量的负载。此处要讨论的问题是电阻表示获得能量的负载。此处要讨论的问题是电阻R RL L为何值时，可以从单口网络获得最大功率。为何值时，可以从单口网络获得最大功率。为何值时，可以从单口网络获得最大功率。为何值时，可以从单口网络获得最大功率。电工学（一）电工学（一） 由此式求得由此式求得p为极大值或极小值的条件是为极大值或极小值的条件是 oL=RR写出负载写出负载写出负载写出负载R RL L吸收功率的表达式吸收功率的表达式吸收功率的表达式吸收功率的表达式: :求求p的最大值，应满足的最大值，应满足dp/dRL=0，即，即:电工学（一）电工学（一） 由于由于 由此可知，当由此可知，当Ro

38、0,且且RL=Ro时，负载电阻时，负载电阻RL从单口网络从单口网络获得最大功率。获得最大功率。 最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络(Ro0)向向可变电阻负载可变电阻负载RL传输最大功率的条件是：负载电阻传输最大功率的条件是：负载电阻RL与单与单口网络的输出电阻口网络的输出电阻Ro相等。满足相等。满足RL=Ro条件时，称为最大条件时，称为最大功率匹配，此时负载电阻功率匹配，此时负载电阻RL获得的最大功率为获得的最大功率为: 4o2ocmax=Rup电工学（一）电工学（一） 满足最大功率匹配条件满足最大功率匹配条件满足最大功率匹配条件满足最大功率匹配条件(

39、 (R RL L= =R Ro o0)0)时，时，时，时，R Ro o吸收功率与吸收功率与吸收功率与吸收功率与R RL L吸收功率相等，对电压源吸收功率相等，对电压源吸收功率相等，对电压源吸收功率相等，对电压源u uococ 而言，功率传输效率而言，功率传输效率而言，功率传输效率而言，功率传输效率为为为为 =50%=50%。对单口网络。对单口网络。对单口网络。对单口网络 N N中的独立源而言，效率可能中的独立源而言，效率可能中的独立源而言，效率可能中的独立源而言，效率可能更低。电力系统要求尽可能提高效率，以便更充分的利更低。电力系统要求尽可能提高效率，以便更充分的利更低。电力系统要求尽可能提高

40、效率，以便更充分的利更低。电力系统要求尽可能提高效率，以便更充分的利用能源，不能采用功率匹配条件。但是在测量、电子与用能源，不能采用功率匹配条件。但是在测量、电子与用能源，不能采用功率匹配条件。但是在测量、电子与用能源，不能采用功率匹配条件。但是在测量、电子与信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，而不看重效率的高低。而不看重效率的高低。而不看重效率的高低。而不看重效率的高低。 电工学（一）电工学（一）例例 电路如图电路如图 (a)所示。所示。

41、试求：试求：(l) RL为何值时获得最大功率；为何值时获得最大功率； (2) RL获得的最大功率；获得的最大功率； (3) 10V电压源的功率传输效率。电压源的功率传输效率。 电工学（一）电工学（一）解：解：(l)断开负载断开负载RL，求得单口网络求得单口网络 N1的戴维宁等的戴维宁等效电路参效电路参 数为：数为： 如图如图(b)所示，由此可知当所示，由此可知当RL=Ro=1 时可获时可获得最大功率。得最大功率。 电工学（一）电工学（一） (2)由式求得由式求得RL获得的最大功率获得的最大功率电工学（一）电工学（一） (3)先计算先计算10V电压源发出的功率。当电压源发出的功率。当RL=1 时

42、时 10V电压源发出电压源发出37.5W功率，电阻功率，电阻RL吸收功率吸收功率6.25W，其功率传输效率为其功率传输效率为 电工学（一）电工学（一）例例 求图求图 (a)所示单口网络向外传输的最大功率。所示单口网络向外传输的最大功率。 解：为求解：为求uoc，按图按图(b)所示网孔电流的参考方向，所示网孔电流的参考方向，列出网孔方程：列出网孔方程： 电工学（一）电工学（一） 整理得到整理得到 解得：解得： 电工学（一）电工学（一） 为求为求isc,按图按图(c)所示网孔电流参考方向，列出网孔方所示网孔电流参考方向，列出网孔方程程 整理得到整理得到 解得解得isc=3A 电工学（一）电工学（一

43、） 得到单口网络的戴维宁等效电路，如图得到单口网络的戴维宁等效电路，如图(d)所示。由式所示。由式(414)或或(415)求得最大功率。求得最大功率。 为求为求Ro，用式用式(410)求得求得 电工学（一）电工学（一）1. 1. 非线性电阻的概念非线性电阻的概念非线性电阻的概念非线性电阻的概念线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比。线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比。线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比。线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比。 线性电阻值为一常数。线性电阻值为一常数。线性电阻值为一常数。线性电阻值为一常数。U UI IO O非线性电阻电路的分析非线性电阻

44、电路的分析非线性电阻：非线性电阻：非线性电阻：非线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流不成正比。电阻两端的电压与通过的电流不成正比。电阻两端的电压与通过的电流不成正比。电阻两端的电压与通过的电流不成正比。 非线性电阻值不是常数。非线性电阻值不是常数。非线性电阻值不是常数。非线性电阻值不是常数。U UI IO O线性电阻的线性电阻的线性电阻的线性电阻的伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性半导体二极管的半导体二极管的半导体二极管的半导体二极管的伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性电工学（一）电工学（一）非线性电阻元件的电阻表示方法非线性电阻元件的电阻表示方法非线性电阻元件的电阻表示方法非线性电阻元件的电阻表

45、示方法静态电阻静态电阻静态电阻静态电阻（直流电阻）：（直流电阻）：（直流电阻）：（直流电阻）：动态电阻（交流电阻）动态电阻（交流电阻）动态电阻（交流电阻）动态电阻（交流电阻）Q Q电路符号电路符号电路符号电路符号 静态电阻与动态电阻的图解静态电阻与动态电阻的图解静态电阻与动态电阻的图解静态电阻与动态电阻的图解I IU UO OU UI I I I U UR R等于工作点等于工作点等于工作点等于工作点 Q Q 的电压的电压的电压的电压 U U 与电流与电流与电流与电流 I I 之比之比之比之比 等于工作点等于工作点等于工作点等于工作点 Q Q 附近电压、附近电压、附近电压、附近电压、电流微变量之

46、比的极限电流微变量之比的极限电流微变量之比的极限电流微变量之比的极限电工学（一）电工学（一）2. 2. 非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法条件：具备非线性电阻的伏安特性曲线条件：具备非线性电阻的伏安特性曲线条件：具备非线性电阻的伏安特性曲线条件：具备非线性电阻的伏安特性曲线解题步骤解题步骤解题步骤解题步骤: :(1) (1) 写出作用于非线性电阻写出作用于非线性电阻写出作用于非线性电阻写出作用于非线性电阻 R R 的有源二端网络的有源二端网络的有源二端网络的有源二端网络 （虚线框内的电路）的负载线方程。（虚线框内的电路）的负载线方程。（虚线

47、框内的电路）的负载线方程。（虚线框内的电路）的负载线方程。U U = = E E U U1 1 = = E E I I R R1 1I+_R1R+_EU1+_电工学（一）电工学（一）(2) (2) 根据负载线方程在非线性电阻根据负载线方程在非线性电阻根据负载线方程在非线性电阻根据负载线方程在非线性电阻 R R 的伏安特性曲线的伏安特性曲线的伏安特性曲线的伏安特性曲线 上画出有源二端网络的负载线。上画出有源二端网络的负载线。上画出有源二端网络的负载线。上画出有源二端网络的负载线。E EU UI IQ QU UI IO O(3) (3) 读出非线性电阻读出非线性电阻读出非线性电阻读出非线性电阻R

48、R的伏安特性曲线与有源二端网络的伏安特性曲线与有源二端网络的伏安特性曲线与有源二端网络的伏安特性曲线与有源二端网络 负载线交点负载线交点负载线交点负载线交点 Q Q 的坐标（的坐标（的坐标（的坐标（U U，I I）。）。）。）。对应不同对应不同对应不同对应不同E E和和和和R R的情况的情况的情况的情况E EI IO OU U非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法 负载线方程：负载线方程：负载线方程：负载线方程：U U = = E E I I R R1 1负载线负载线负载线负载线电工学（一）电工学（一）3. 3. 复杂非线性电阻电路的求解复杂非

49、线性电阻电路的求解复杂非线性电阻电路的求解复杂非线性电阻电路的求解+ +_ _E E1 1R R1 1R RI I+ +_ _I IS SR R2 2+ +_ _E ER R0 0R RI I+ +_ _有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络等效电源等效电源等效电源等效电源 将非线性电阻将非线性电阻将非线性电阻将非线性电阻 R R 以外的有源二端网络应用戴维宁定以外的有源二端网络应用戴维宁定以外的有源二端网络应用戴维宁定以外的有源二端网络应用戴维宁定理化成一个等效电源，再用图解法求非线性元件中的理化成一个等效电源，再用图解法求非线性元件中的理化成一个等效电源，再用图解法求非线性元件中

50、的理化成一个等效电源，再用图解法求非线性元件中的电流及其两端的电压。电流及其两端的电压。电流及其两端的电压。电流及其两端的电压。电工学（一）电工学（一） 本着竭尽全力提高教学质量的热切愿望，在本着竭尽全力提高教学质量的热切愿望，在广泛收集资料、图片的基础上，编辑、修改、完善广泛收集资料、图片的基础上，编辑、修改、完善了本课件，并将在实践中继续完善。本课件主要收了本课件，并将在实践中继续完善。本课件主要收录了录了安徽工业大学通信工程专业电工学安徽工业大学通信工程专业电工学 精品课程精品课程 和部分网站制作的和部分网站制作的GIFGIF动画，并根据实际需要修改、动画，并根据实际需要修改、编辑、添加了部分内容。本课件仅作教学使用。在编辑、添加了部分内容。本课件仅作教学使用。在此，对制作以上精彩内容的王香婷等老师及此，对制作以上精彩内容的王香婷等老师及GIF动画动画制作者制作者的辛勤努力的辛勤努力深表感谢！深表感谢！致致 谢！谢！