電路分析基礎(chǔ)電路復(fù)習(xí)ppt課件

1、qEmEeid變化磁場(chǎng)集中在電感器內(nèi)部，其余電路附近空間無(wú)磁場(chǎng)作用，只有電感中有磁鏈存在位移電流集中在電容器內(nèi)部，只在電容器內(nèi)部有電荷積累能量的損耗集中于電阻器中，電能轉(zhuǎn)換為熱能電源中集中外電場(chǎng)，將其他形式能量變?yōu)殡妶?chǎng)能量ic當(dāng)電磁場(chǎng)變化相對(duì)較慢時(shí)，電路的尺寸可以忽當(dāng)電磁場(chǎng)變化相對(duì)較慢時(shí)，電路的尺寸可以忽略，電磁過(guò)程視為集中在器件內(nèi)部，電路的大略，電磁過(guò)程視為集中在器件內(nèi)部，電路的大小和形狀不影響電路的特性小和形狀不影響電路的特性可以近似用集可以近似用集中參數(shù)電路作為模型。中參數(shù)電路作為模型。集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路電路經(jīng)典分析方法知識(shí)要點(diǎn)電路經(jīng)典分析方法知識(shí)要點(diǎn)分析對(duì)象分析對(duì)象分析依據(jù)分析依

2、據(jù)分析方法分析方法電路模型與電路變量電路模型與電路變量元件約束與拓?fù)浼s束元件約束與拓?fù)浼s束等效法，系統(tǒng)法，電路定理等效法，系統(tǒng)法，電路定理 內(nèi)容分類內(nèi)容分類電路方程電路方程概念與方法概念與方法分析對(duì)象分析對(duì)象直流分析直流分析代數(shù)方程代數(shù)方程等效法，系統(tǒng)法等效法，系統(tǒng)法電路定理電路定理直流激勵(lì)下直流激勵(lì)下 電阻性電路電阻性電路動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析常微分方程常微分方程時(shí)域分析法時(shí)域分析法一階含動(dòng)態(tài)元件一階含動(dòng)態(tài)元件電路電路正弦穩(wěn)態(tài)正弦穩(wěn)態(tài)分析分析復(fù)代數(shù)方程復(fù)代數(shù)方程相量形式兩類約束相量形式兩類約束相量電路模型相量電路模型相量分析法相量分析法一般含動(dòng)態(tài)元件電路一般含動(dòng)態(tài)元件電路三相電路三相電路 變壓器電

3、路變壓器電路知識(shí)要點(diǎn)電路元件：電路元件：2. 2. 電源電源 電壓源電壓源 電流源電流源1. 電阻電阻 線性電阻線性電阻 非線性電阻非線性電阻3. 3. 受控源受控源4. 4. 理想變壓器理想變壓器5. 5. 電容電容6. 6. 電感電感7. 7. 耦合電感耦合電感(1)(1)受控源與獨(dú)立源不同，其電源值依賴于其他變量，受控源與獨(dú)立源不同，其電源值依賴于其他變量， 一般不能單獨(dú)作為電路的激勵(lì)源。一般不能單獨(dú)作為電路的激勵(lì)源。(2)(2)受控源可以是有源元件，在一定條件下可以向電受控源可以是有源元件，在一定條件下可以向電路提供能量。路提供能量。(3)(3)受控源在特定條件下又表現(xiàn)出線性元件的性質(zhì)

4、。受控源在特定條件下又表現(xiàn)出線性元件的性質(zhì)。(4)(4)在列寫電路方程時(shí)受控源可以先作為獨(dú)立源處理。在列寫電路方程時(shí)受控源可以先作為獨(dú)立源處理。(5)(5)受控源可以構(gòu)成實(shí)際電子器件和集成運(yùn)算放大器等受控源可以構(gòu)成實(shí)際電子器件和集成運(yùn)算放大器等的小信號(hào)模型。的小信號(hào)模型。受控源受控源知：知：us=10(V)，R1=1(K)， R2=100()，r=0.2() 求：求：i2=?)(10210100102 . 053212ARRruis 1111RuRuis 21222RriRui 解：解：解題思路解題思路222Rui 111Rui 12riu suu 1討論：受控源的發(fā)出功率討論：受控源的發(fā)出功

5、率 p = u2 i2例例i1i2usR1u2u1R2ri1= i22 R2= 4x108 (W)受控源是有源元件受控源是有源元件求輸入端等效電阻求輸入端等效電阻uiiuiuiiuiu2513)42)2(1)2(42)2( (726 iuRii u/2等效分析方法等效分析方法獨(dú)立方程與解變量獨(dú)立方程與解變量網(wǎng)孔分析方法網(wǎng)孔分析方法以直流電路為例，方法以直流電路為例，方法適用于所有線性電路的適用于所有線性電路的直流和正弦穩(wěn)態(tài)分析直流和正弦穩(wěn)態(tài)分析結(jié)點(diǎn)分析方法結(jié)點(diǎn)分析方法電路分析方法電路分析方法任意網(wǎng)絡(luò)與電壓源并聯(lián)任意網(wǎng)絡(luò)與電壓源并聯(lián)NuiusuiusNuiisiuis任意網(wǎng)絡(luò)與電流源串聯(lián)任意網(wǎng)絡(luò)

6、與電流源串聯(lián)考察各端口考察各端口VAR, 可以證明等效關(guān)系成立可以證明等效關(guān)系成立留意留意 當(dāng)當(dāng) us=0 或或 is=0 以及當(dāng)以及當(dāng)N為理想源時(shí)的特例為理想源時(shí)的特例端口電壓為一個(gè)定值端口電壓為一個(gè)定值電流取決于外電路電流取決于外電路端口電流為一個(gè)定值端口電流為一個(gè)定值電壓取決于外電路電壓取決于外電路任一元件與開(kāi)路串聯(lián)，與短路并聯(lián)任一元件與開(kāi)路串聯(lián)，與短路并聯(lián)網(wǎng)孔法對(duì)電源的處理網(wǎng)孔法對(duì)電源的處理(關(guān)鍵是保證變量數(shù)與獨(dú)立方程數(shù)一致關(guān)鍵是保證變量數(shù)與獨(dú)立方程數(shù)一致)歸納歸納獨(dú)立源獨(dú)立源電流源電流源電壓源電壓源利用等效變換利用等效變換轉(zhuǎn)換為電壓源轉(zhuǎn)換為電壓源(1)設(shè)其上電壓后按設(shè)其上電壓后按 獨(dú)

7、立電壓源處理獨(dú)立電壓源處理 (多出一個(gè)變量多出一個(gè)變量)(2)增加一個(gè)該電流源電流增加一個(gè)該電流源電流與網(wǎng)孔電流的關(guān)系方程與網(wǎng)孔電流的關(guān)系方程(保持變量數(shù)與方程數(shù)一致保持變量數(shù)與方程數(shù)一致)盡量選為盡量選為網(wǎng)孔電流網(wǎng)孔電流放在方程右側(cè)放在方程右側(cè),電壓升為正電壓升為正歸納歸納受控源受控源依獨(dú)立源方法處理依獨(dú)立源方法處理首先看成獨(dú)立源首先看成獨(dú)立源不是不是多出一個(gè)變量多出一個(gè)變量增加一個(gè)控制量與增加一個(gè)控制量與 網(wǎng)孔電流的關(guān)系方程網(wǎng)孔電流的關(guān)系方程(保持變量數(shù)與方程數(shù)一致保持變量數(shù)與方程數(shù)一致)控制量是否為網(wǎng)孔電流控制量是否為網(wǎng)孔電流是是變量數(shù)與方程數(shù)一致變量數(shù)與方程數(shù)一致結(jié)點(diǎn)法對(duì)電源的處理結(jié)點(diǎn)

8、法對(duì)電源的處理(關(guān)鍵是保證變量數(shù)與獨(dú)立方程數(shù)一致關(guān)鍵是保證變量數(shù)與獨(dú)立方程數(shù)一致)歸納歸納獨(dú)立源獨(dú)立源電壓源電壓源電流源電流源利用等效變換利用等效變換轉(zhuǎn)換為電流源轉(zhuǎn)換為電流源(1)設(shè)其上電流后按設(shè)其上電流后按 獨(dú)立電流源處理獨(dú)立電流源處理 (多出一個(gè)變量多出一個(gè)變量)(2)增加一個(gè)該電壓源電壓增加一個(gè)該電壓源電壓與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系方程與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系方程(保持變量數(shù)與方程數(shù)一致保持變量數(shù)與方程數(shù)一致)盡量選為盡量選為節(jié)點(diǎn)電壓節(jié)點(diǎn)電壓放在方程右側(cè)放在方程右側(cè),流入為正流入為正歸納歸納受控源受控源依獨(dú)立源方法處理依獨(dú)立源方法處理首先看成獨(dú)立源首先看成獨(dú)立源不是不是多出一個(gè)變量多出一個(gè)變量增加一個(gè)控制

9、量與增加一個(gè)控制量與 結(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系方程結(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系方程(保持變量數(shù)與方程數(shù)一致保持變量數(shù)與方程數(shù)一致)控制量是否為結(jié)點(diǎn)電壓控制量是否為結(jié)點(diǎn)電壓是是變量數(shù)與方程數(shù)一致變量數(shù)與方程數(shù)一致等效分析方法等效分析方法戴維寧與諾頓定理戴維寧與諾頓定理最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理線性性質(zhì)是所有線性電路的重要特性線性性質(zhì)是所有線性電路的重要特性疊加定理，戴維寧和諾頓定理是分析線性電路的重要工具疊加定理，戴維寧和諾頓定理是分析線性電路的重要工具替代定理適用于所有集中參數(shù)電路替代定理適用于所有集中參數(shù)電路替代定理替代定理疊加定理疊加定理電路分析定理電路分析定理 戴維寧等效電路與諾頓等效電路的關(guān)系0IRUU

10、oc UocR0IUIUIscbaR000IRRIUsc 0RIUscoc 注意電流參考方向注意電流參考方向等效電路的求法等效電路的求法1. Uoc 和 Isc斷開(kāi)外電路，用簡(jiǎn)單電路法，等效變換法求解斷開(kāi)外電路，用簡(jiǎn)單電路法，等效變換法求解2. R0 有多種求法(1) 外施電源法外施電源法 ：內(nèi)部獨(dú)立源置零，外加電源：內(nèi)部獨(dú)立源置零，外加電源(2) 公式法公式法 ：內(nèi)部獨(dú)立源置零，電阻串并聯(lián)，：內(nèi)部獨(dú)立源置零，電阻串并聯(lián)，Y變換變換(3) 開(kāi)短路法開(kāi)短路法 ：間接計(jì)算，保留內(nèi)部獨(dú)立源：間接計(jì)算，保留內(nèi)部獨(dú)立源scocIUR 0R0 = U / IN0IU(4) 測(cè)量法測(cè)量法 *：外加電阻法，保

11、留內(nèi)部獨(dú)立源：外加電阻法，保留內(nèi)部獨(dú)立源UocR0RLULI分別測(cè)得開(kāi)路電壓分別測(cè)得開(kāi)路電壓Uoc 和有載電壓和有載電壓ULLLocRUUR 10等效分析方法等效分析方法完全響應(yīng)的分解完全響應(yīng)的分解一階電路三要素法一階電路三要素法一階動(dòng)態(tài)電路一階動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析的時(shí)域分析一階電路階躍響應(yīng)一階電路階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)方程和動(dòng)態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài)方程和動(dòng)態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài)元件與動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)元件與動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)電路分析動(dòng)態(tài)電路分析yeyytyt0)()()(tteyeyty10三要素公式三要素公式(1) 由動(dòng)態(tài)元件的換路特性，做出由動(dòng)態(tài)元件的換路特性，做出t=0+等效電路，求等效電路，求y(0+)(2) 由由t =等效電路，

12、求等效電路，求y()(3) 求從動(dòng)態(tài)元件兩端看進(jìn)去的戴維寧等效電阻，計(jì)算求從動(dòng)態(tài)元件兩端看進(jìn)去的戴維寧等效電阻，計(jì)算值值(4) 按三要素公式寫出按三要素公式寫出y(t) 公式中的公式中的，y(0+)和和y()稱為三要素稱為三要素三要素法三要素法直接寫出響應(yīng)，不必列微分方程直接寫出響應(yīng)，不必列微分方程等效分析方法等效分析方法阻抗與導(dǎo)納阻抗與導(dǎo)納相量分析相量分析對(duì)于線性非時(shí)變對(duì)于線性非時(shí)變電路在單一頻率電路在單一頻率正弦激勵(lì)下穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)下穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的相量分析響應(yīng)的相量分析正弦穩(wěn)態(tài)功率正弦穩(wěn)態(tài)功率相量相量正弦信號(hào)與正弦穩(wěn)態(tài)正弦信號(hào)與正弦穩(wěn)態(tài)正弦穩(wěn)態(tài)分析正弦穩(wěn)態(tài)分析歐姆定律的相量形式歐姆定律的相量形式

13、1. 阻抗阻抗: 無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)端口上電壓相量與電流相量之比。無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)端口上電壓相量與電流相量之比。jXRZIUZz X：電抗分量：電抗分量 iuZIUZ 電壓超前電流：電壓超前電流：N0為感性為感性.電壓落后電流：電壓落后電流：N0為容性為容性.Z：阻抗角：阻抗角R：電阻分量：電阻分量Z 0Z 0Z：阻抗模：阻抗模阻抗三角形阻抗三角形zRXZ2導(dǎo)納：導(dǎo)納：jBGyYUIYYY B：電納分量：電納分量3阻抗與導(dǎo)納的關(guān)系阻抗與導(dǎo)納的關(guān)系同一對(duì)端口同一對(duì)端口YZ1 4阻抗與導(dǎo)納的串并聯(lián)等效阻抗與導(dǎo)納的串并聯(lián)等效串聯(lián)：串聯(lián)：2121ZZIUUZ 并聯(lián)：并聯(lián)：212121YYYZZZZZ 或或G：電

14、導(dǎo)分量：電導(dǎo)分量基本元件的阻抗與導(dǎo)納基本元件的阻抗與導(dǎo)納電阻：電阻：GRYR 1電感：電感：感感納納(1LjYL 電容：電容：容容納納）(CjYC 相量電路模型相量電路模型RZR )(感感抗抗LjjXZLL )(1容抗容抗CjXZCC 將電路中電流，電壓用相量表示；將基本元將電路中電流，電壓用相量表示；將基本元件用他們的阻抗或?qū)Ъ{來(lái)標(biāo)出，得到的電路模型件用他們的阻抗或?qū)Ъ{來(lái)標(biāo)出，得到的電路模型稱為相量模型。稱為相量模型。基本元件伏安相量關(guān)系基本元件伏安相量關(guān)系UYIIZU ZUI(3)將結(jié)果表示為時(shí)間函數(shù)將結(jié)果表示為時(shí)間函數(shù)線性電路，單一頻率正弦激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)電路線性電路，單一頻率正弦激勵(lì)下的穩(wěn)

15、態(tài)電路條件條件工具工具(1)引入相量形式歐姆定律，將微分積分化為引入相量形式歐姆定律，將微分積分化為 復(fù)代數(shù)運(yùn)算。復(fù)代數(shù)運(yùn)算。(2)由于由于KCL和和KVL相量形式成立，前面直流相量形式成立，前面直流 電路分析中等效方法，規(guī)范化方法及線性電路分析中等效方法，規(guī)范化方法及線性 電路的定理可直接應(yīng)用于相量模型。電路的定理可直接應(yīng)用于相量模型。(3)相量圖作為輔助工具相量圖作為輔助工具正弦穩(wěn)態(tài)電路分析的一般步驟正弦穩(wěn)態(tài)電路分析的一般步驟(1)將電路時(shí)域模型變?yōu)橄嗔磕Ｐ蛯㈦娐窌r(shí)域模型變?yōu)橄嗔磕Ｐ?2)按直流電路的分析方法求出相量解按直流電路的分析方法求出相量解ReRecos22ZIYUUIP 無(wú)功功率

16、無(wú)功功率ImImsin22ZIYUUIQ 二端網(wǎng)絡(luò)功率不僅與二端網(wǎng)絡(luò)功率不僅與U，I有關(guān)，還與它們相位差有關(guān)，還與它們相位差有關(guān)有關(guān) cos ziu 對(duì)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)90 0cos1 0cos1當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只含電阻時(shí)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只含電阻時(shí)=0 =0 ， P = UI P = UI當(dāng)只含當(dāng)只含L L 和和C C 時(shí)時(shí)90 P = 0P = 0的正負(fù)，用超前或滯后說(shuō)明，以電壓為相位參考的正負(fù)，用超前或滯后說(shuō)明，以電壓為相位參考功率因數(shù)功率因數(shù)有功功率有功功率二端網(wǎng)絡(luò)的功率二端網(wǎng)絡(luò)的功率 ( (超前超前/ /滯后滯后)()(容性容性/ /感性）感性）IU功率因數(shù)角功率因數(shù)角功率三角形可用來(lái)表示功

17、率三角形可用來(lái)表示P P、Q Q、S S、之間關(guān)系之間關(guān)系 sincosSQSP PQtgQPS122 視在功率視在功率S =UI單位伏安單位伏安VA）S 表示電器設(shè)備在額定表示電器設(shè)備在額定 U ，I 下所容許的最大功率下所容許的最大功率Cos: Cos: 反映了設(shè)備容量的利用程度反映了設(shè)備容量的利用程度QPIUSj 復(fù)功率：復(fù)功率：符號(hào)符號(hào)名稱名稱公式公式備注備注p瞬時(shí)瞬時(shí)功率功率P功率功率即平均功率或即平均功率或有功功率有功功率Q無(wú)功無(wú)功功率功率L、C瞬時(shí)功瞬時(shí)功率最大值率最大值S視在視在功率功率瞬時(shí)功率交變瞬時(shí)功率交變分量最大值分量最大值復(fù)功復(fù)功率率 功率功率因素因素 為正時(shí)為正時(shí)電流

18、滯后電流滯后S)2cos(cos)()()(iutUIUItitutp cosUIP sin IUQIUS QPIUSj SPUIP cos最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理含源二端網(wǎng)絡(luò)，外接負(fù)載，設(shè)含源二端網(wǎng)絡(luò)，外接負(fù)載，設(shè)LLLsSSjXRZjXRZ 負(fù)載功率：負(fù)載功率：1. 共軛匹配：負(fù)載模與幅角均可變共軛匹配：負(fù)載模與幅角均可變令令SLXX SLRR 即即*SLZZ 負(fù)載獲最大功率負(fù)載獲最大功率SSRUP42max 2. 模匹配：負(fù)載阻抗模可變，幅角不變。模匹配：負(fù)載阻抗模可變，幅角不變。P 最大條件為最大條件為SLZZ 此時(shí)負(fù)載功率小于共軛匹配時(shí)此時(shí)負(fù)載功率小于共軛匹配時(shí)maxP等效分析方法等效分析方法含互感元件電路含互感元件電路含變壓器電路含變壓器電路幾種常見(jiàn)的正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析方法及其特性介紹幾種常見(jiàn)的正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析方法及其特性介紹互感元件互感元件三相電路三相電路正弦穩(wěn)態(tài)正弦穩(wěn)態(tài)應(yīng)用電路分析應(yīng)用電路分析三相電路三相電路丫丫形連接形連接plplIIUU3 plplUUII3 YY形接法形接法ZLLZIUIUtp c