復(fù)雜直流電路的分析

1、第三章第三章 復(fù)雜直流電路的分析復(fù)雜直流電路的分析黃陂區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李威武 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容疊加定理及其應(yīng)用疊加定理及其應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目3基爾霍夫定律及支路電流法的應(yīng)用基爾霍夫定律及支路電流法的應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目1戴維寧定理及其應(yīng)用戴維寧定理及其應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目2 明確任務(wù)明確任務(wù) 比較：比較： 該電路的最大特點(diǎn)是有兩個(gè)電源，因此稱為該電路的最大特點(diǎn)是有兩個(gè)電源，因此稱為雙電源電路雙電源電路。當(dāng)電路電源的數(shù)目不再是一個(gè)，此時(shí)的電路就成為當(dāng)電路電源的數(shù)目不再是一個(gè)，此時(shí)的電路就成為復(fù)雜直流復(fù)雜直流電路電路，雙電源電路是最簡(jiǎn)單的復(fù)雜直流電路雙電源電路是最簡(jiǎn)單的復(fù)雜直流電路。很顯然，簡(jiǎn)單。很顯然，簡(jiǎn)單地應(yīng)用歐姆

2、定律和各類電阻連接規(guī)律已經(jīng)無(wú)法分析該電路。地應(yīng)用歐姆定律和各類電阻連接規(guī)律已經(jīng)無(wú)法分析該電路。本項(xiàng)目的任務(wù)：要求同學(xué)們?cè)谝阎娫措妷褐岛退须娮柚当卷?xiàng)目的任務(wù)：要求同學(xué)們?cè)谝阎娫措妷褐岛退须娮柚档幕A(chǔ)上，能得到該電路中各電阻上的電流值和電壓值。的基礎(chǔ)上，能得到該電路中各電阻上的電流值和電壓值。 在本項(xiàng)目中所需要的知識(shí)點(diǎn)：基于基爾霍夫定律的支路在本項(xiàng)目中所需要的知識(shí)點(diǎn)：基于基爾霍夫定律的支路電流法解決。電流法解決。1、基爾霍夫定律：任意電路中各處電流和電壓的內(nèi)在、基爾霍夫定律：任意電路中各處電流和電壓的內(nèi)在關(guān)系，包含兩個(gè)定律：關(guān)系，包含兩個(gè)定律：研究電路中各結(jié)點(diǎn)電流間聯(lián)系的規(guī)律基爾霍夫電研究

3、電路中各結(jié)點(diǎn)電流間聯(lián)系的規(guī)律基爾霍夫電流定律（流定律（KCL）研究電路中各回路電壓間聯(lián)系的規(guī)律基爾霍夫電研究電路中各回路電壓間聯(lián)系的規(guī)律基爾霍夫電壓定律（壓定律（KVL）知識(shí)回顧知識(shí)回顧 1）支路：）支路：2）節(jié)點(diǎn)：）節(jié)點(diǎn)：3）回路：）回路：4）網(wǎng)孔：）網(wǎng)孔：知識(shí)回顧知識(shí)回顧 （1）幾個(gè)有關(guān)的電路名詞：）幾個(gè)有關(guān)的電路名詞：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的無(wú)分支電路。由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的無(wú)分支電路。三條或三條以上支路的會(huì)聚點(diǎn)為三條或三條以上支路的會(huì)聚點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。電路中的任意閉合路徑稱為電路中的任意閉合路徑稱為回路回路。內(nèi)部不含其它支路的回路稱為內(nèi)部不含其它支路的回路稱為網(wǎng)孔網(wǎng)孔。例例

4、支路：共支路：共 ？條？條回路：共回路：共 ？個(gè)？個(gè)節(jié)點(diǎn)：共節(jié)點(diǎn)：共 ？個(gè)？個(gè)6條條4個(gè)個(gè)網(wǎng)孔：？個(gè)網(wǎng)孔：？個(gè)7個(gè)個(gè)3個(gè)個(gè)I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4_邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練（2）基爾霍夫電流定律）基爾霍夫電流定律KCL 在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。必定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。出入ii例例I1I2I3I44231IIII知識(shí)回顧知識(shí)回顧 在任一瞬時(shí)，通過任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒在任一瞬時(shí)，通過任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。等于零。0i可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)可假定流入節(jié)點(diǎn)

5、的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。例例I1I2I3I404231IIII（2）基爾霍夫電流定律）基爾霍夫電流定律KCL知識(shí)回顧知識(shí)回顧 I=?廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)I1I2I3例例例例I1+I2=I3I=0IU2RU3+_U2+_U1+_RRR廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。（2）基爾霍夫電流定律）基爾霍夫電流定律KCL知識(shí)回顧知識(shí)回顧 i4i2i6i5i3i1abc + us 例：列出下圖中各結(jié)點(diǎn)的例：列出下圖中各結(jié)點(diǎn)的KCL方程方程解解: i1 i2i3 0 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a i1=i4+i6

6、節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)b i2i4=i5節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)c i3i5i60邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練以上三式相加以上三式相加（3）基爾霍夫電壓定律）基爾霍夫電壓定律KVL 在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒等于零。等于零。電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。0uUs1I1R1I2R2I3R3Us3I4R40知識(shí)回顧知識(shí)回顧 Us1I1R1I2R2I3R3Us3I4R40I1R1I2R2I3R3I4R4 Us1 Us3 對(duì)于電阻電路，回路中電阻上電壓降的代數(shù)對(duì)于電阻電路，回路中電阻上電壓降的代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓

7、的代數(shù)和。和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù)和。suR I知識(shí)回顧知識(shí)回顧 #1#1#2I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2例例0S13311URIRI#3#2033222RIURIS#30122211SSUURIRI邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練KVL定律可以擴(kuò)展應(yīng)用于任意假想的閉合回路定律可以擴(kuò)展應(yīng)用于任意假想的閉合回路 + i5+uab + i3i1i2R3R1R2 us1us3+ us2i4ba0111222333sssabuRiuRiRiuu例例知識(shí)回顧知識(shí)回顧 2、支路電流法分析電路的最基本方法、支路電流法分析電路的最基本方法支路電流法：支路電流法：以支路電流為未知量、應(yīng)用基爾霍夫以支路電流

8、為未知量、應(yīng)用基爾霍夫 定律（定律（KCL、KVL）列方程組求解。）列方程組求解。知識(shí)回顧知識(shí)回顧 已知：已知： R1=R2=3，R3=6，E1=30V，E2=15V求各支路電流求各支路電流?知識(shí)回顧知識(shí)回顧 邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例 練習(xí)練習(xí): :用支路電流法求各支路電流。用支路電流法求各支路電流。I1I2 I3I1-0.1AI2-0.2AI30.1A邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練20I1-106+60I3040I2+20-60I3-60作業(yè)：課后練習(xí)作業(yè)：課后練習(xí)課外拓展課外拓展 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容戴維寧定理及其應(yīng)用戴維寧定理及其應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目2 一功放電路中的喇叭一功放電路中的喇叭損壞損壞，為了防止問題的再，

9、為了防止問題的再次發(fā)生，小張需要知道該功放電路是否正常。但次發(fā)生，小張需要知道該功放電路是否正常。但他手里只有一個(gè)萬(wàn)用表，小張?jiān)撊绾稳胧帜?？他手里只有一個(gè)萬(wàn)用表，小張?jiān)撊绾稳胧帜兀?明確任務(wù)明確任務(wù)張小全張小全 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容戴維寧定理及其應(yīng)用戴維寧定理及其應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目2 根據(jù)目前所學(xué)直流電路解法求電路中根據(jù)目前所學(xué)直流電路解法求電路中I I3 3。支路電流法支路電流法電壓源電流源等效變換電壓源電流源等效變換知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 0396033123231321IIIIIIIAIAIAI123321解法一：支路電流法解法一：支路電流法知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 解法二：電壓源電流源等效變換解法二：電壓源電

10、流源等效變換 比較二種方法，哪種更簡(jiǎn)便？比較二種方法，哪種更簡(jiǎn)便？ 啟發(fā)：如果能將復(fù)雜的有源二端網(wǎng)絡(luò)變換成等效電啟發(fā)：如果能將復(fù)雜的有源二端網(wǎng)絡(luò)變換成等效電壓源，問題就可以變得簡(jiǎn)單的多。壓源，問題就可以變得簡(jiǎn)單的多。AI1255 . 23知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)：一個(gè)只有兩個(gè)端鈕與外部相連的電路一個(gè)只有兩個(gè)端鈕與外部相連的電路 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns 無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)No 戴維寧戴維寧（法國(guó)人法國(guó)人）年提出這個(gè)定律年提出這個(gè)定律 戴維寧定理戴維寧定理(Thevenins theorem ): P57 有源二端網(wǎng)絡(luò)可以等效為一個(gè)實(shí)際電壓源模型（理想電壓有源二端網(wǎng)絡(luò)可以等

11、效為一個(gè)實(shí)際電壓源模型（理想電壓源和電阻串聯(lián)）源和電阻串聯(lián)） 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 (Thevenins theorem ):對(duì)外電路，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以用對(duì)外電路，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以用電壓源和電阻串聯(lián)的支路來代替，其電壓源電壓等于線電壓源和電阻串聯(lián)的支路來代替，其電壓源電壓等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓u0C，電阻等于線性有源二端，電阻等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩端間的等效電阻網(wǎng)絡(luò)除源后兩端間的等效電阻Ro。如何應(yīng)用如何應(yīng)用知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 二二端端U0CVUoc55 . 2220RI31A邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例戴維寧定理解題步驟：戴維寧定理解題

12、步驟： 分離分離：將待求支路從原電路中移開，：將待求支路從原電路中移開，畫出有源二端網(wǎng)畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，求其開路電壓，求其開路電壓UocUoc； 等效等效：將有源二端網(wǎng)絡(luò)：將有源二端網(wǎng)絡(luò)NsNs變換成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)變換成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)NoNo（理（理想電壓源短路，理想電流源斷路），想電壓源短路，理想電流源斷路），畫出無(wú)源二端網(wǎng)畫出無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，求其等效電阻，求其等效電阻RoRo；1.1. 組合組合：將待求支路接入理想電壓源：將待求支路接入理想電壓源UocUoc與電阻與電阻RoRo串聯(lián)的串聯(lián)的等效電壓源，等效電壓源，畫出畫出戴維寧等效電路，再求所需電流或戴維寧等效電路，再求所需電流或電壓；電壓；

13、邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練 用戴維寧定理求如圖所示用戴維寧定理求如圖所示電流。電流。VUAIIIoc106104 . 04 . 00125610邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例3/1010/5RoAI5 . 24/10如圖所示電路，如圖所示電路，應(yīng)用戴維寧定理求電流應(yīng)用戴維寧定理求電流I。邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例VUoc14)1022( 20RAI25214體會(huì)：關(guān)鍵求體會(huì)：關(guān)鍵求Uoc和和Ro，難點(diǎn)求，難點(diǎn)求Uoc應(yīng)用戴維寧定理將圖中的電路分別等效為等效電壓源。應(yīng)用戴維寧定理將圖中的電路分別等效為等效電壓源。邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練練習(xí)練習(xí)Rab2邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練Rab2Rab2邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練Rab5.4應(yīng)用戴維寧定理計(jì)算

14、圖示電路中電流應(yīng)用戴維寧定理計(jì)算圖示電路中電流I I的大小。的大小。邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練練習(xí)練習(xí)邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練求如圖所示含源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。求如圖所示含源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例Uoc10VRo5Uoc5VRo8戴維寧定理在同一個(gè)電路中可以多次運(yùn)用戴維寧定理在同一個(gè)電路中可以多次運(yùn)用邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練張小全張小全3Q邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練二二端端U0C戴維寧定理自我評(píng)價(jià)戴維寧定理自我評(píng)價(jià) 你知道戴維寧定理可以幫你解決什么樣的你知道戴維寧定理可以幫你解決什么樣的問題嗎問題嗎? ? 通過對(duì)戴維寧定理的學(xué)習(xí)你認(rèn)為學(xué)會(huì)應(yīng)用通過對(duì)戴維寧定理的學(xué)習(xí)你認(rèn)為學(xué)會(huì)應(yīng)用該定理的難點(diǎn)是什么該定

15、理的難點(diǎn)是什么? ?作業(yè)作業(yè)P75 2-25(b)用戴維寧定理求解圖中的電流用戴維寧定理求解圖中的電流I。邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練疊加定理及其應(yīng)用疊加定理及其應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目3 明確任務(wù)明確任務(wù)討論：如何求解上述電路中的電流討論：如何求解上述電路中的電流I？AI4466320 明確任務(wù)明確任務(wù) 模塊模塊1中，我們學(xué)習(xí)了電源等效變換。在本項(xiàng)目中，中，我們學(xué)習(xí)了電源等效變換。在本項(xiàng)目中，將介紹另外一種方法，即將介紹另外一種方法，即疊加定理疊加定理。疊加定理是分析線性。疊加定理是分析線性電路的一個(gè)重要定理。電路的一個(gè)重要定理。AIII4 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 疊加定理疊加定理(superposition theor

16、em) 在線性電路中，由多個(gè)電源共同作用時(shí)，在各支路中所產(chǎn)生的在線性電路中，由多個(gè)電源共同作用時(shí)，在各支路中所產(chǎn)生的電壓或電流，等于由各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，在相應(yīng)支路中產(chǎn)生的電電壓或電流，等于由各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，在相應(yīng)支路中產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。壓或電流的代數(shù)和。=+AI14610AI34665 應(yīng)用疊加定理時(shí)必須注意：應(yīng)用疊加定理時(shí)必須注意：(1)(2)(3)(4)知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接 應(yīng)用疊加定理時(shí)必須注意：應(yīng)用疊加定理時(shí)必須注意：（3 3）疊加定理只適用于）疊加定理只適用于線性電路線性電路。（1 1）當(dāng)其中一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)將其他電源除去，）當(dāng)其中一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)將其他電源除去

17、，但必須保留其內(nèi)阻。但必須保留其內(nèi)阻。除源除源的規(guī)則是：的規(guī)則是：電壓源短路，電流電壓源短路，電流源開路。源開路。（2 2）疊加時(shí)要注意電壓、電流的參考方向。）疊加時(shí)要注意電壓、電流的參考方向。 （4 4）疊加定理）疊加定理只能只能用來分析用來分析計(jì)算計(jì)算電路中的電路中的電壓和電流電壓和電流，不能不能用來用來計(jì)算計(jì)算電路中的電路中的功率功率。因?yàn)楣β逝c電壓、電流之。因?yàn)楣β逝c電壓、電流之間不存在線性關(guān)系。間不存在線性關(guān)系。已知：已知： R1=R2=3，R3=6，E1=30V，E2=15V用疊加定理求用疊加定理求I3。例例邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練用疊加定理求所示電路中電流用疊加定理求所示電路中電流I1。

18、AI236631邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練AI49/361+AIII242111例例邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練 用疊加定理求電壓用疊加定理求電壓U。VIUAIAIR41441)42(33338/24863/)42(44總邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練例例VIUAI1234432/644+VUUU8124=+用疊加定理求圖示電路中流過電壓源的電流。用疊加定理求圖示電路中流過電壓源的電流。例例邊學(xué)邊練邊學(xué)邊練直流電路相關(guān)習(xí)題練習(xí)直流電路相關(guān)習(xí)題練習(xí)P73 2-11(b):分別用支路電流法和疊加定理求電流分別用支路電流法和疊加定理求電流I1(a) 電路(b) 求開路電壓的電路3+ 24V663 I3+ 24V662A+UOC2A練習(xí)：用戴維南定理求圖示電路的電流練習(xí)：用戴維南定理求圖示電路的電流I。解：解：(1)斷開待求支路，得有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖斷開待求支路，得有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖(b)所示。由圖可所示。由圖可求得開路電壓求得開路電壓UOC為：為：V181262466632OCU (2)將圖將圖(b)中的電壓源短路，電流源開路，得除源后的無(wú)源中的電壓源短路，電流源開路，得除源后的無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)如圖二端網(wǎng)絡(luò)如圖(c)所示，由圖可求得等效電阻所示，由圖可求得等效電阻Ro為：為：63366663oR636Ro(c) 求串聯(lián)電阻的電路 (3)根據(jù)