第二章 電路分析方法ppt課件

1、第二章第二章 電路的分析方法電路的分析方法第二節(jié)第二節(jié) 疊加原理疊加原理第五節(jié)第五節(jié) 戴維寧定理戴維寧定理第三節(jié)第三節(jié) 電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換第二節(jié)第二節(jié) 疊加原理疊加原理一一 . .疊加原理疊加原理二二 . .原理驗證原理驗證三三 . .幾點說明幾點說明四四. .例題例題 在由多個獨立電源共同作用的線性在由多個獨立電源共同作用的線性 電路中電路中, ,任一支路的電流任一支路的電流( (或電壓或電壓) )等于各等于各個獨立電源分別單獨作用在該支路中產(chǎn)個獨立電源分別單獨作用在該支路中產(chǎn)生的電流生的電流( (或電壓或電壓) )的疊加的疊加( (代數(shù)和代數(shù)和) ) 。主目錄

2、一一. .疊加原理疊加原理 不作用的恒壓源短路不作用的恒壓源短路, ,不作用的恒流不作用的恒流源開路。源開路。二、原理驗證二、原理驗證IRRR+- -US2+US1- -知：知：US1=4V，US2=16V，R=4I12A I2 3AI=1AI= I+ I= 1AUS1單獨作用單獨作用I = Us1 R(R+R/2) 2R=1/3AUS2單獨作用單獨作用I = Us2 R(R+R/2) 2R= 4/3A I1I = I2I1RUS1RI0 US2 I2RRI0I1I2例例1:1:用疊加原理求圖示電路中的用疊加原理求圖示電路中的I I。解解: 10A: 10A電流源單獨作用時電流源單獨作用時:

3、:10A10A21155+-+-10V10V410v10v電壓源單獨作用時電壓源單獨作用時: :21 410AII主目錄I II=I=1/(1+4)1/(1+4)10= 2A10= 2A15+-10V4III=10/5=2AI=I+I= 4A例例2 2：用疊加原理求圖中的：用疊加原理求圖中的I I+-33661212226A6A12V12V I=12/(12+6/3+2) I=12/(12+6/3+2)6 6=12/(12+2+2)=12/(12+2+2)6 6解：=4.5AI=12/(3+6/14)6/(6+14)=0.5A6A6A3366121222I主目錄I+-336612122212V

4、12VII=I-I= 4A三、應(yīng)用疊加原理的幾點注意三、應(yīng)用疊加原理的幾點注意 疊加原理只適用于線性電路。疊加原理只適用于線性電路。 電路的結(jié)構(gòu)不要改變。將不作用的恒壓電路的結(jié)構(gòu)不要改變。將不作用的恒壓 源短路源短路,不作用的恒流源開路。不作用的恒流源開路。 最后疊加時要注意電流或電壓的方向最后疊加時要注意電流或電壓的方向: 若各分電流或電壓與原電路中電流或若各分電流或電壓與原電路中電流或 電壓的參考方向一致取正電壓的參考方向一致取正,否則取負(fù)。否則取負(fù)。 功率不能用疊加原理計算。功率不能用疊加原理計算。例例1:用疊加原理求圖示電路中的用疊加原理求圖示電路中的I。解解: : 電流源單獨作用時電

5、流源單獨作用時電壓源單獨作用時電壓源單獨作用時10A215+ +- -10V4I II=1/(1+4)10 = 2AI=10/5=2AI=I+I= 4A例例2 . 用疊加定理求圖示電路中的用疊加定理求圖示電路中的I2ab444- -+ +16V解：解：I Ic I= I+ I=1.25A電壓源單獨作用時電壓源單獨作用時 Rbc= 4Rbc= 4（4+2) 4+2) = 2.4 = 2.4 Ubc= Ubc= 16162.4/(4+2.4) 2.4/(4+2.4) = 6V = 6VI=I=6/(2+4)=6/(2+4)=1A1A電流源單獨作用時電流源單獨作用時 Rbc = 44 = 2Rbc

6、= 44 = 2I=I=1 12 2(2+2+4 )(2+2+4 ) = = 0.25A0.25A1A1A例例3:知知 E=12V，Uab1=10V，求將，求將E短路短路后，后，Uab2=？R+ +- -ERRRIS1IS2解：解： 依疊加原理，依疊加原理，Uab1=10V是是E，IS1，IS2共同作用共同作用的結(jié)果。的結(jié)果。ab設(shè)設(shè)Uab為為E單獨作用單獨作用的電壓。的電壓。 Uab2=10 Uab =7VUab = ER4R =3V+10V4K2K2KI1mA練習(xí)練習(xí): :用疊加原理求圖示電路中的用疊加原理求圖示電路中的I I。2KI=I+I= 1.507mA電流源單獨作用時電流源單獨作用

7、時mA25. 02442/42221I 電壓源單獨作用時電壓源單獨作用時: :mA257. 12442/)22(410I 解解: :第三節(jié)第三節(jié) 電壓源與電流源的等電壓源與電流源的等效變換效變換一、等效變換的概念一、等效變換的概念二、二端電阻電路的等效變換二、二端電阻電路的等效變換三、獨立電源的等效變換三、獨立電源的等效變換四、電源的等效變換四、電源的等效變換一、等效變換的概念一、等效變換的概念 兩個端口特性相同，即端口對外的兩個端口特性相同，即端口對外的電壓電流關(guān)系相同的電路，互為等效電電壓電流關(guān)系相同的電路，互為等效電路。路。 1 1、等效電路、等效電路 等效變換對內(nèi)電路來說，不一定等效。

8、+uR1R2Rii+uRediRed = R1 + R2 + + Ri分壓公式：分壓公式： UsRRU ii消耗功率：消耗功率：iiRIP2 總電阻：總電阻： iRR2、電阻的并聯(lián)、電阻的并聯(lián)+uR1iR2Ri+uRedi1Red = 1 R1 + 1 R2 + + 1 RiGed =G1 + G2 + + Gi分流公式：分流公式： 消耗功率：消耗功率：總電阻：總電阻：IRRRIIRRRI21122121 iRUP2S iR11R例、求例、求A，B兩端等效電阻。兩端等效電阻。R5R1R2R3UAR4R6RAB = R1+R2(R3R4)+(R5R6)解：解：例、分別求在開關(guān)例、分別求在開關(guān)S斷

9、開和閉合時斷開和閉合時A，B兩兩 端總電阻。端總電阻。R5R1R4R2R3SUBA解：解：RAB = R5（R1+R3）（R2+R4）S S斷開斷開RAB = R5（R1R2 +R3R4 ）S S閉合閉合1 1、 幾個電壓源的串聯(lián)幾個電壓源的串聯(lián)三、獨立電源的等效變換三、獨立電源的等效變換-+ba- -+Uba-U1U2U = U1 + U2+Is1Is2baIsbaIs = Is1 + Is2USIb baRL-+U-+USbaU = US I = U / RLRIsRLIsRbaUIIsba+- 一個實際的電源即可以用電壓源模型一個實際的電源即可以用電壓源模型表示表示, ,也可以用電流源模

10、型表示也可以用電流源模型表示. . 對于負(fù)載來說只要端電壓和輸出電流對于負(fù)載來說只要端電壓和輸出電流不變不變, ,兩個電源對負(fù)載的作用效果相同兩個電源對負(fù)載的作用效果相同, ,所以實際電壓源和電流源可以等效變換所以實際電壓源和電流源可以等效變換. .電源RIU1、實際電源的等效變換、實際電源的等效變換U實際電流源實際電流源的伏安特性的伏安特性IIS實際電壓源實際電壓源的伏安特性的伏安特性UsIUI R0U/ R0IsRoUs/RoU = US I R0I= IS UR0Is =/ RoUsUs = IsRoURoUsIsRoIIU- -+Us = Is RoIs = Us/Ro Ro = Ro

11、Ro = Ro 電流源電流源 電壓源電壓源電壓源電壓源 電流源電流源3、實際電源的串并聯(lián)、實際電源的串并聯(lián)U1U2abR2R1- - -+Is=Is1+Is2Ro=R1R2Is1Is2R1aR2bIsRobaU=U1+U2R=R1+R2R1baR2Is1Is2-+R1U1U2R2baRU- -+ab例例I- -+ +10V2ba解解: Is=10/2=5AIsI2ba例例IsI5ba1AUs = Is 5 =5VUs5ba+ -例例 用電源等效變換的方法求圖中的用電源等效變換的方法求圖中的I I4+- -+- -6V4V2A36122I+- -4V2A6412I2A324A32A+- -4V2

12、A6412I2+- -4V41I8V2+- -24A2+- -4V41I2+- -4V41I1I1A442A8V2+- -2+- -4V41I1I3A2I = 2/3 3 = 2A1I1A442A在用等效變換解題時，應(yīng)至少保在用等效變換解題時，應(yīng)至少保留一條待求支路始終不參與互換，留一條待求支路始終不參與互換，作為外電路存在；作為外電路存在；等求出該支路電流或電壓時，再等求出該支路電流或電壓時，再將其放回電路中去作為已知值，將其放回電路中去作為已知值，求其它支路電流或電壓。求其它支路電流或電壓。例例:試求出圖示電路中電流試求出圖示電路中電流I。+18V+8V+6V+33I462A3A20V52

13、+18V2A24328620I +2A36254318V20VI5 = I + Is = 2 + 2 = 4AI1 = I3 + I0.67 + 2 = 2.67AI2 =18 2=9AI4 = I1I2 = 2.67 （9）= 11.67AI5abII1I3I2I4I6I6=I5-IS=4-2=2AI3 = Uab R3 = A238A練習(xí)：練習(xí)：1、用等效變換法求圖示電路中的電流、用等效變換法求圖示電路中的電流 I1、I2、I3、I4。3A2A2353+6V4V+I3I1I2I48A3A2A2353+6V4V+I3I1I2I41 1、 解：解：3A233+6VI3I116V+2A50.8A

14、I4 = I3+38 = 4AI3 = (1+6+6) (5+5+3) = 1AI2 = I32 = 1AI1 = I4 + 8 = 4A3A53+6VI36V+53.2A53+6VI36V+51V+主目錄主目錄* 輸入電阻或等效電阻的計算方法有輸入電阻或等效電阻的計算方法有 兩種兩種 ：當(dāng)無源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不含受控源時，可采用當(dāng)無源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不含受控源時，可采用串并聯(lián)等進行等效變換求得；串并聯(lián)等進行等效變換求得；當(dāng)無源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)含有受控源時，可采用當(dāng)無源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)含有受控源時，可采用外加電源法求得。外加電源法求得。一、等效變換求電阻一、等效變換求電阻例：求圖示二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻例：求圖示二端網(wǎng)絡(luò)

15、的等效電阻Rab。5201566ab752015667abRab = 205 + （6 6 + 7） 15 =10主目錄主目錄主目錄例：求圖示二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路。例：求圖示二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路。40I120606030I130I145I160UU = 30I1+45II1） I 1 = U60 R = U I = 36 I第五節(jié)第五節(jié) 戴維寧定理戴維寧定理一一 . .有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)二二 . .戴維寧定理戴維寧定理三三 . .解題步驟解題步驟四四 . .例題例題一一. . 二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò) 凡是具有兩個接線端的部分電路，不管它是凡是具有兩個接線端的部分電路，不管它是復(fù)雜電路還是簡單電路統(tǒng)

16、稱為二端網(wǎng)絡(luò)。復(fù)雜電路還是簡單電路統(tǒng)稱為二端網(wǎng)絡(luò)。二二 . .有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)若二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源叫做有源二端網(wǎng)絡(luò)若二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源叫做有源二端網(wǎng)絡(luò). .E1E2a ab bR2R1-+R3UI有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)a ab bUI I主目錄a ab bR2R1R3UI無源無源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)a ab bUI I三三. .無源二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)若二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源叫做無源二端網(wǎng)絡(luò)若二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源叫做無源二端網(wǎng)絡(luò). .無源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個電阻。無源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個電阻。主目錄 這個電壓源的電壓這個電壓源的電壓Us等于有源二等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uab

17、K；電壓源的內(nèi)；電壓源的內(nèi)阻阻Ro就是將有源二端網(wǎng)絡(luò)的恒壓源短就是將有源二端網(wǎng)絡(luò)的恒壓源短路，恒流源開路后得到的無源二端網(wǎng)路，恒流源開路后得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。絡(luò)的等效電阻。二、戴維寧定理二、戴維寧定理 任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以用一個電壓源等效代替。以用一個電壓源等效代替。主目錄b b有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)a aUabK無源無源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)a ab bRabUs=UabKRo=Rab恒壓源短路恒壓源短路恒流源開路恒流源開路有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)aUIbRLUsabRLRo-+UI主目錄+ +- -33661226A6A12V12V*ab b

18、I+ +- -UsUs22RoRoI I例例1. 1. 用戴維寧定理求圖中用戴維寧定理求圖中I IUs=Uabk=6Us=Uabk=612-6/(6+3)12-6/(6+3)12=64V12=64VRo=12+6/3=14Ro=12+6/3=14所以所以 I=64/(14+2)=4AI=64/(14+2)=4A主目錄解：解：三、用戴維寧定理解題的步驟三、用戴維寧定理解題的步驟將待求電流或電壓的支路斷開標(biāo)上字母將待求電流或電壓的支路斷開標(biāo)上字母a a 、b,b,剩余部分是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，剩余部分是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，將其等效為一個電壓源。將其等效為一個電壓源。1.US=UabK (將待求支路斷開

19、后將待求支路斷開后a ,b兩兩點間的開路電壓）點間的開路電壓）2. 求電源電壓求電源電壓Us主目錄3. 求電壓源內(nèi)阻求電壓源內(nèi)阻RoRo=Rab(將待求支路斷開后將恒壓源短將待求支路斷開后將恒壓源短路，恒流源開路后路，恒流源開路后a ,b兩點間的等效電兩點間的等效電阻）。阻）。4. 在回路中求出待求電流或電壓。在回路中求出待求電流或電壓。主目錄練習(xí)練習(xí) . 用戴維寧定理求圖示電路中的用戴維寧定理求圖示電路中的I+- -3V2A6101014I9Vab+- -+ +- -EI IR014解：解：E = 9+26+3 = 6VRo = 10+6 = 16所以所以 I= E/(Ro+14) = 6/

20、(16+14) = 0.2A主目錄例例3 . 3 . 用戴維寧定理求出檢流計中的電流用戴維寧定理求出檢流計中的電流IGIGG*ba aIGIGR1 5R1 5R3 10R3 10R2 5R2 5R4 5R4 5+ -E 12VR1 5R3 10R2 5R4 5+ -E 12V*a*bI1I2+-ERoIGRG10*R2R4abR3R1I1=12/(R1+R2)=1.2AI1=12/(R1+R2)=1.2AI2=12/(R3+R4)=0.8AI2=12/(R3+R4)=0.8AE=Uabk=-I1R1+I2R3E=Uabk=-I1R1+I2R3=-6+8=2V=-6+8=2V Ro=Rab=R1

21、/R2+R3/R4Ro=Rab=R1/R2+R3/R4 =2.5+10/3=5.8=2.5+10/3=5.8 所以所以 IG=E/(Ro+RG)IG=E/(Ro+RG) =2/(5.8+10)=0.13A=2/(5.8+10)=0.13A 解:主目錄例例4:4:用戴維寧定理求圖中的用戴維寧定理求圖中的I IR4 R4 +-RoRoE EIR3 R3 E=Uabk=E2-I1E=Uabk=E2-I14 4=12-(12-8)/(2+4)=12-(12-8)/(2+4)4 4=28/3 V=28/3 VRo=2/4=4/3Ro=2/4=4/3I=E/(Ro+R3/R4)I=E/(Ro+R3/R4)

22、1/21/2 =(28/3)/(4/3)+3 =(28/3)/(4/3)+31/21/2=14/13 A=14/13 A主目錄IR4 6R4 6+-+-R3 6R3 6R2 4R2 4R1 2R1 2E1E18V8VE2E212V12V* *b b* *a4I I例例5. 5. 用戴維寧定理求圖示電路中的用戴維寧定理求圖示電路中的I I21Aab44解：解：a、b開路開路cUac=21=2VUbc= 416 /(4+4)=8VUab=UacUbc=10VRo=(44)+2=4 I= Uab(Ro +4)1081.25A- -+ +16V+ +- -10V44I Iba主目錄IS例例6、已知、已

23、知E1=110V，E2=100V，Is=90A， Ro1=Ro2=Ro3=1,R1=10,R2=9, R3=20 ，用戴維寧定理求，用戴維寧定理求R3中的中的Iab。- -+ +E1- -+ +E2RO1RO2RO3R1R2R3 ab解：解：a、b開路開路UabIR1=E1（R1+Ro1） =110 （1+10） = 10AIR2 =E2（R2+Ro2） =100 （1+9） = 10AUab=R2IR2R1IR1Ro3Is =9010090 =100VRo=(Ro1R1)+Ro3 +(Ro2 R2)= (1 10) +1 +(1 9)=2.8 I=Uab(Ro +R3)=100 22.8=4.38A- -+ +100VR32.8I Iab主目錄例例7、如圖，、如圖，U=10V時，時，I=1A，當(dāng)，當(dāng)U=20V 時，時，I=1A，求戴維寧等效電路。，