ch2电路分析基础实用教案

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1、2024/9/18本章(bnzhn)的基本要求：1 1、掌握用支路电流法求解电路2 2、熟练掌握叠加原理的应用3 3、熟练掌握电阻的串联(chunlin)(chunlin)和并联4 4、掌握电压源和电流源的相互转换5 5、熟练掌握戴维南及诺顿定理应用第1页/共38页第一页，共39页。2024/9/182.1 2.1 基尔霍夫定律(dngl)(dngl)的应用一、支路(zhl)电流法： 以支路电流(dinli)为未知量、利用基尔霍夫定律列方程求解。（支路数：b=3 结点数：n=2）第2页/共38页第二页，共39页。2024/9/18解题步骤: :1 1、在图中标注(bio zh)(bio zh)

2、各支路电流的参考方向，对选定的回路标注(bio zh)(bio zh)循 行方向。2 2、应用 KCL KCL 对结点列出( n( n1 )1 )个独立的结点电流(dinli)(dinli)方程。3 3、应用 KVL KVL 对回路列出 b b( n( n1 ) 1 ) 个独立(dl)(dl)的回路电压方 程（通常可取网孔列出） 。4 4、联立求解 b b 个方程，求出各支路电流。第3页/共38页第三页，共39页。2024/9/18列电流(dinli)方程：对 a 结点：对 b 结点：列回路电压(diny)方程：列(n-1)个电流(dinli)方程可取网孔列回路电压方程第4页/共38页第四页，

3、共39页。2024/9/18 举例(j l)：b=6n=4(2) (2) 对（n n1 1）节点(ji din)(ji din)，根据KCLKCL列方程；节点(ji din) 1：i1 + i2 i6 =0节点 2： i2 + i3 + i4 =0节点 3： i4 i5 + i6 =0(1)(3) (3) 选定b-n+1b-n+1个独立回路，根据KVLKVL，列写回路电压方程: :R1 i1 + R2 i2 + R3 i3 = 0R3 i3 + R4 i4 R5 i5 = 0 R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 uS = 0（2）(1) (1) 标定各支路电流、电压的参考方向；（4 4

4、）联立方程组求解。第5页/共38页第五页，共39页。2024/9/18例1 1：US1=130V, US2=117V, R1=1, R2=0.6, R3=24。求各支路(zh l)电流。I1I3US1US2R1R2R3ba+I2节点(ji din)a：I1I2+I3=0(1) n1=1个KCL方程(fngchng)：解: :(2) bn+1=2个KVL方程：R1I1R2I2=US1US20.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13R2I2+R3I3= US212(3) 联立求解I1I2+I3=00.6I2+24I3= 117I10.6I2=130117=13解之得I1=10

5、 AI3= 5 AI2= 5 A第6页/共38页第六页，共39页。2024/9/18列写如图电路的支路电流(dinli)(dinli)方程( (含无伴电流(dinli)(dinli)源支路) )。例2:2:解题(ji t)思路： 除了支路(zh l)电流外，将无伴电流源两端的电压作为一个求解变量列入方程，虽然多了一个变量，但是无伴电流源所在的支路(zh l)的电流为已知，故增加了一个 回 路 电 流 的 附 加 方 程 ， 电 路 可 解 。支路中含有恒流源的情况：第7页/共38页第七页，共39页。2024/9/18解:KCLKCL方程(fngchng)(fngchng)：- i1- i2 +

6、 i3 = 0 (1)- i3+ i4 - i5 = 0 (2)KVLKVL方程(fngchng)(fngchng)：R1 i1- -R2i2 = uS (3)i5 = iS (6) - - R4 i4+ +u = 0 (5)R2 i2+ +R3i3 + + R4 i4 = 0 (4)R1 i1- -R2i2 = uS (3)i5 = iS (5)R2 i2+ +R3i3 + + R4 i4 = 0 (4)第8页/共38页第八页，共39页。2024/9/18支路(zh l)电流法的优缺点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法。只要(zhyo)(zhyo) 根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，

7、就能得 出结果。缺点：电路中支路(zh l)(zh l)数多时，所需方程的个数较多，求 解不方便。第9页/共38页第九页，共39页。2024/9/182.2 2.2 叠加原理(yunl)(yunl)一、定理内容：在线性电路中，任一支路(zhl)电流(或电压)都是电路中各个独立电源单独作用时，在该支路(zhl)产生的电流(或电压)的代数和。单独(dnd)作用：一个电源作用，其余电源不作用不作用的电压源（Us=0) 短路电流源 (Is=0) 开路第10页/共38页第十页，共39页。2024/9/18根据总电路(dinl)和分电路(dinl)的电流的参考方向，可得：第11页/共38页第十一页，共39

8、页。2024/9/18例：运用叠加原理(yunl)求解各支路电流，参数见例21。解：根据所给的参数(cnsh)和参考方向，可得叠加：第12页/共38页第十二页，共39页。2024/9/18例1:求图中电压(diny)u 。解: :(1) 10V电压源单独作用， 4A电流(dinli)源开路； (2) 4A电流(dinli)源单独作用， 10V电压源短路；+10V6 +4 u4A6 +4 uu=4Vu= - -4 2.4= - -9.6V共同作用：u=u+u= 4+(- - 9.6)= - - 5.6V第13页/共38页第十三页，共39页。2024/9/181、叠加定理只适用于线性电路求电压(d

9、iny)和电流，不适用于 非线性电路， 不能用叠加定理求功率(功率为电源的 二次函数；) 4、应用时电路(dinl)的结构参数必须前后一致；应用(yngyng)叠加定理时注意以下几点：5、叠加时注意在参考方向下求代数和。2、不作用的电压源短路，不作用的电流源开路；3、含受控源(线性)电路亦可用叠加，受控源应始终保留；第14页/共38页第十四页，共39页。2024/9/182.3 2.3 等效法(xiof)(xiof)等效(dnxio)： 等效是对外部电路而言，即用化简后的电路代替原复杂(fz)电路后，它对外电路的作用效果不变。等效电路： 具有不同内部结构的一端口网络或多端口网络，如果它们的两个

10、端子或相应的各端子对外部电路有完全相同的电压和电流，则它们是等效的。第15页/共38页第十五页，共39页。2024/9/18一、电阻的串并联等效(dnxio)变换：两个或更多个电阻一个接一个的顺序相联，流过同一(tngy)电流。1 1、电阻(dinz)(dinz)的串联：令：则：R为两个串联电阻的等效电阻第16页/共38页第十六页，共39页。2024/9/18特点(tdin(tdin) )：分压：(1) (1) 各个电阻流过同一(tngy)(tngy)电流；(2) (2) 等效(dn xio)(dn xio)电阻等于各个电阻之和；(3) (3) 串联电阻各个电阻的分压与其阻值成正比；应用：分压

11、、限流第17页/共38页第十七页，共39页。2024/9/18 两个(lin )(lin )或更多个电阻连接在两个(lin )(lin )公共的节点之间， 承受同一电压。2 2、电阻(dinz)(dinz)的并联：令：则：R为两个并联电阻(dinz)的等效电阻(dinz)第18页/共38页第十八页，共39页。2024/9/18特点(tdin)：分流(fn (fn li)li)：(1) (1) 各个电阻两端承受相同(xin tn)(xin tn)电压；(2) (2) 等效电阻的倒数等于各个电阻倒数之和；(3) (3) 并联电阻各个电阻的分流与其阻值成正比；应用：分流第19页/共38页第十九页，共

12、39页。2024/9/18二、电压(diny)源和电流源的等效变换：电压源模型电流源模型比较(bjio)两式，可知，满足：（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）电压源和电流(dinli)源对外电路就等效第20页/共38页第二十页，共39页。2024/9/18几点结论(jiln)：1 1、理想电压(diny)(diny)源和理想电流源本身没有等效关系；2 2、只有电压相等的电压源才允许并联，只有电流(dinli)(dinli)相等 的电流(dinli)(dinli)源才允许串联；3 3、理想电压源与任何一条支路并联后，其等效电源仍 为电压源；第21页/共38页第二十一页，共39页。2024/9

13、/184 4、理想电流源与任何(rnh)(rnh)一条支路串联后，其等效电源仍 为电流源；第22页/共38页第二十二页，共39页。2024/9/18例1 1：将电源模型等效(dn xio)(dn xio)转换为另一形式。第23页/共38页第二十三页，共39页。2024/9/18例2 2：求电流(dinli)I(dinli)I。第24页/共38页第二十四页，共39页。2024/9/18解：abab以左等效(dn xio)(dn xio)化简第25页/共38页第二十五页，共39页。2024/9/18最后(zuhu)得：第26页/共38页第二十六页，共39页。2024/9/18三、等效(dnxio)

14、电源定理：1 1、戴维南定理(dngl)(dngl)： 任何(rnh)一个线性有源二端口网络，对外电路来说，可 以用一个电动势为E、内阻为R0的等效电压源来代替；其 中电压源的电动势等于端口开路电压Uoc，内阻等于端口 中所有独立电源置零后两端之间的等效电阻。 不作用的电压源要视为短路，不作用的电流源要视为开路。第27页/共38页第二十七页，共39页。2024/9/182 2、诺顿定理(dngl)(dngl)： 任何一个线性有源二端口网络，对外电路来说，可 以用一个电流为IS、内阻为R0的等效电流源来代替；其中 电流源的电流为有源二端网络的短路(dunl)电流IS ，内阻等于端 口中所有独立电

15、源置零两端之间的等效电阻。其中三个参数(cnsh)的关系为：E = R0Is第28页/共38页第二十八页，共39页。2024/9/18例1 1：已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：当 R5=10 时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E有源二端网络解：第29页/共38页第二十九页，共39页。2024/9/18第一步：求开路(kil)电压U0U0R1R3+_R2R4EABCD+_+_+-第二步：求等效(dn xio)电源的内阻 R0CR0R1R3R2R4ABD=2030 +3020=24第30页/共38页第三十页，共

16、39页。2024/9/18+_E0R0R5I5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E第三步：求未知电流(dinli) I5时E0 = UX = 2V第31页/共38页第三十一页，共39页。2024/9/18+_ER0I3R3例2：电路如图：已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ， 试用(shyng)戴维南定理求电流I3。E1I1E2I2R2I3R3+R1+解：第一步：求开路(kil)电压 UAB+-+-E1E2R1R2ABUABI+-第32页/共38页第三十二页，共39页。2024/9/18最后(zuhu)，接入待求支路求 I3+_ER0I3R3第二步：求等效(dn xi

17、o)内阻 R0Ro=R1/R2 =2 R2R1R0第33页/共38页第三十三页，共39页。2024/9/18Uoc+R03 UR- -+解：(1) 求开路(kil)电压uoc：I1=9/9=1AUoc=9V3 6 I1+9V+uoc+6I1已知如图，求UR 。例2：3 6 I1+9V+UR+6I13 Uoc=6I1+3I1第34页/共38页第三十四页，共39页。2024/9/18(2) 求等效(dn xio)电阻R0：方法(fngf)1： 开路电压、短路电流；3 6 I1+9VIsc+6I13I1=- -6I1I1=0则：Isc=1.5A6 +9VIscR0 = uoc / Isc =9/1.

18、5=6 第35页/共38页第三十五页，共39页。2024/9/18方法(fngf)2: 加压求流（独立源置零，受控源保留）；U=6I1+3I1=9I1I1=I 6/(6+3)=(2/3)IReq = U /I=6 3 6 I1+6I1U =9 (2/3)I=6I(3) 等效电路：Uoc+R03 UR- -+第36页/共38页第三十六页，共39页。2024/9/18 戴维南定理和诺顿定理注意几点： 1、被等效的有源二端网络是线性的，且与外电路之间不 能有耦合关系(gun x) ； 2、 求等效电路的 R0 时，应将网络中的所有独立源置零， 而受控源保留； 3、 当R00和时，有源二端网络既有戴维

19、南等效电路 又有诺顿等效电路，并且三者存在如下关系(gun x)： Uoc=R0Is第37页/共38页第三十七页，共39页。2024/9/18电工(dingng)电子学B感谢您的观赏(gunshng)！第38页/共38页第三十八页，共39页。内容(nirng)总结2021/11/9。第1页/共38页。第2页/共38页。第3页/共38页。第6页/共38页。第9页/共38页。u。3、含受控源(线性)电路亦可用叠加，受控源应始终保留。(2) 等效电阻等于各个电阻之和。两个或更多个电阻连接在两个公共的节点之间，。R为两个并联电阻的等效电阻。(2) 等效电阻的倒数等于各个电阻倒数之和。(3) 并联电阻各个电阻的分流与其(yq)阻值成正比。30 +30。第30页/共38页。第37页/共38页第三十九页，共39页。