《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)資料》第2章--線性電路分析的基本方法

1、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第2章 線性電路分析的基本方法1ppt課件 在日常生活中，燈泡控制電路、電扇調(diào)速電路等都包含有電阻和電源，家用電器的電路板上也有很多電阻，那么由電阻和電源組成的電路如何計(jì)算每個(gè)元器件上的電壓和電流呢？本章就一起學(xué)習(xí)線性電路的計(jì)算方法。2ppt課件學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握電路及其等效變換；2.掌握電阻的串、并聯(lián)變換；3.掌握電壓源、電流源的等效變換及等效電路；4.能夠使用支路電流法計(jì)算電路參數(shù)；5.能夠使用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算電路參數(shù)；6.能夠使用戴維南定理計(jì)算電路參數(shù)；7.理解疊加原理。第2章 線性電路分析的基本方法3ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.1 電路等效變換概念2.1.

2、1 單口網(wǎng)絡(luò)1.單口網(wǎng)絡(luò)的定義2.單口網(wǎng)絡(luò)的種類單口網(wǎng)絡(luò)又稱二端網(wǎng)絡(luò)或一端口網(wǎng)絡(luò)，它指向外引出兩個(gè)端鈕，且從一端流入的電流等于從另一端流出的電流的任意復(fù)雜電路。根據(jù)單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否包含獨(dú)立電源，可以將單口網(wǎng)絡(luò)分為無源單口網(wǎng)絡(luò)(用N表示)和有源單口網(wǎng)絡(luò)(用P表示)，如圖2-1所示。4ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.1 電路等效變換概念2.1.2 電路的等效變換1.定義對(duì)于兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)A和B，如果它們對(duì)外表現(xiàn)出相同的伏安特性，即：uA=f(iA)與uB=f(iB)相同，則對(duì)外部而言，單口網(wǎng)絡(luò)A與單口網(wǎng)絡(luò)B互為等效，如圖2-2所示為其等效變換?；ハ嗟刃У膬刹糠蛛娐稟與B在電路中可以相互代

3、換，代換前的電路和代換后的電路對(duì)任意外電路C中的電流、電壓和功率而言是等效的。5ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.1 電路等效變換概念2. 結(jié)論（1）電路等效變換的條件：兩電路具有相同的端口伏安特性(VCR)。（2）電路等效變換的對(duì)象：未變化的外電路A中的電壓、電流和功率。即電路的等效是對(duì)外部而言的，兩個(gè)對(duì)外互為等效的電路，它們內(nèi)部并不一定等效。（3）電路等效變換的目的：化簡(jiǎn)電路，方便計(jì)算。通過電路的等效變換，將復(fù)雜電路等效成另一簡(jiǎn)單電路，可以更容易求取分析結(jié)果。6ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路電阻的等效變換包括：（1）將若干個(gè)串聯(lián)的電阻用一個(gè)電阻

4、來等效(該電阻稱這若干個(gè)串聯(lián)電阻的等效電阻)；（2）將若干個(gè)并聯(lián)的電阻等效變換成一個(gè)電阻；（3）將若干個(gè)混聯(lián)的電阻等效變換成一個(gè)電阻。7ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路2.2.1電阻的串聯(lián)等效變換如圖2-3所示為電阻的串聯(lián)等效變換。特點(diǎn):根據(jù)KCL知，各電阻中流過的電流相同；根據(jù)KVL，電路的總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和。8ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路（1）等效電阻（2）電壓分配阻值越大者分得的電壓越大。（3）功率分配阻值越大者分得的功率越大。9ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路2.2.2

5、 電阻的并聯(lián)等效變換如圖2-4所示為電阻的并聯(lián)等效變換。特點(diǎn)：根據(jù)KVL知，各電阻兩端為同一電壓；根據(jù)KCL，電路的總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和。（1）等效電導(dǎo)。阻值越大，電導(dǎo)越小。（2）電流分配。阻值越大(電導(dǎo)越小)，分得的電流越小。（3）功率分配。阻值越大(電導(dǎo)越小)，分得的功率越小。10ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路2.2.3 電阻的混聯(lián)既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電阻電路稱電阻混聯(lián)電路。將電阻混聯(lián)電路等效變換成一個(gè)電阻的方法是：改畫原電路以清晰體現(xiàn)電阻之間的串聯(lián)與并聯(lián)，然后化簡(jiǎn)局部串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻直到得到一個(gè)等效電阻為止。求解串、并聯(lián)電路的一般

6、步驟如下。（1）求出等效電阻或等效電導(dǎo)。（2）應(yīng)用歐姆定律求出總電壓或總電流。（3）應(yīng)用歐姆定律或分壓、分流公式求各電阻上的電流和電壓。因此，分析串、并聯(lián)電路的關(guān)鍵問題是判別電路的串、并聯(lián)關(guān)系。11ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路判別電路的串、并聯(lián)關(guān)系的基本方法如下。（1）看電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。若兩電阻是首尾相聯(lián)就是串聯(lián)，是首首尾尾相聯(lián)就是并聯(lián)。（2）看電壓電流關(guān)系。若流經(jīng)兩電阻的電流是同一個(gè)電流，那就是串聯(lián)；若兩電阻上承受的是同一個(gè)電壓，那就是并聯(lián)。（3）對(duì)電路作變形等效。如左邊的支路可以扭到右邊，上面的支路可以翻到下面，彎曲的支路可以拉直等；對(duì)電路中的短線路可

7、以任意壓縮與拉長(zhǎng)；對(duì)多點(diǎn)接地可以用短路線相連。一般地，如果真正是電阻串聯(lián)電路的問題，都可以判別出來。（4）找出等電位點(diǎn)。對(duì)于具有對(duì)稱特點(diǎn)的電路，若能判斷某兩點(diǎn)是等電位點(diǎn)，則根據(jù)電路等效的概念，一是可以用短接線把等電位點(diǎn)連起來；二是把聯(lián)結(jié)等電位點(diǎn)的支路斷開（因支路中無電流），從而得到電阻的串并聯(lián)關(guān)系。12ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.2 電阻的等效變換電路【例2-1】化簡(jiǎn)以下電阻混聯(lián)電路。13ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換 在組成電路的各種元件中，電源是提供電能或電信號(hào)的元件，常稱為有源元件，如發(fā)電機(jī)、電池和集成運(yùn)算放大器等。電源中，能夠

8、獨(dú)立地向外電路提供電能的電源，稱為獨(dú)立電源；不能獨(dú)立向外電路提供電能的電源稱為非獨(dú)立電源，又稱為受控源。本節(jié)介紹獨(dú)立電源，包括電壓源和電流源。14ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換2.3.1 獨(dú)立電源1. 電壓源一個(gè)電源可用兩種不同的電路模型表示。用電壓形式表示的稱為電壓源；用電流形式表示的，稱為電流源。理想電壓源是實(shí)際電源的一種抽象。它的端鈕電壓總能保持某一恒定值或是一定的時(shí)間函數(shù)值，而與通過它們的電流無關(guān)，其中能保持某一恒定電壓的稱為恒壓源。15ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換如圖2-6a所示為理想電壓源的一

9、般電路符號(hào)，如圖2-6b所示是理想電池符號(hào)，專指理想直流電壓源。理想電壓源的伏安特性可寫為理想電壓源的電流是任意的，與電壓源的負(fù)載（外電路）狀態(tài)有關(guān)。如圖26（c）所示為理想電壓源的伏安特性曲線。16ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換實(shí)際的電源總是有內(nèi)部消耗的，只是內(nèi)部消耗通常都很小，因此可以用一個(gè)理想的電壓源元件與一個(gè)阻值較小的電阻（內(nèi)阻）串聯(lián)組合來等效，如圖2-7a虛線部分所示。電壓源兩端接上負(fù)載RL后，負(fù)載上就有電流i和電壓u，分別稱為輸出電流和輸出電壓。在圖2-7a中，電壓源的外特性方程為由此可畫出電壓源的外部特性曲線，如圖2-7b的實(shí)線部分所示

10、，它是一條具有一定斜率的直線段，因內(nèi)阻很小，所以外特性曲線較平坦。17ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換 電壓源不接外電路時(shí)，電流總等于零值，這種情況稱為“電壓源處于開路”。當(dāng)uS(t)=0時(shí)，電壓源的伏安特性曲線為u-i平面上的電流軸，輸出電壓等于零，這種情況稱為“電壓源處于短路”，實(shí)際中是不允許發(fā)生的。 18ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換2.電流源理想電流源也是實(shí)際電源的一種抽象。它提供的電流總能保持恒定值或是一定的時(shí)間函數(shù)值，而與它兩端所加的電壓無關(guān)，其中能保持某一恒定電流的稱為恒流源。如圖2-8a所示為

11、理想電流源的一般電路符號(hào)。理想電流源的伏安特性可寫為理想電流源兩端所加電壓是任意的，與電流源的負(fù)載（外電路）狀態(tài)有關(guān)。如圖2-8b所示為理想電流源的伏安特性曲線。19ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換實(shí)際的電源總是有內(nèi)部消耗的，只是內(nèi)部消耗通常都很小，因此可以用一個(gè)理想的電流源元件與一個(gè)阻值很大的電阻（內(nèi)阻）并聯(lián)組合來等效，如圖2-9a虛線部分所示。電流源兩端接上負(fù)載RL后，負(fù)載上就有電流i和電壓u，分別稱為輸出電流和輸出電壓。在圖2-9a中，電流源的外特性方程為：由此可畫出電流源的外部特性曲線，如圖2-9b的實(shí)線部分所示，它是一條具有一定斜率的直線段，

12、因內(nèi)阻很大，所以外特性曲線較平坦。20ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換電流源兩端短路時(shí)，端電壓等于零值，i(t)=iS(t)，即電流源的電流為短路電流。當(dāng)iS(t) =0時(shí)，電流源的伏安特性曲線為ui平面上的電壓軸，相當(dāng)于“電流源處于開路”，實(shí)際中“電流源開路”是沒有意義的，也是不允許的。一個(gè)實(shí)際電源在電路分析中，可以用電壓源與電阻串聯(lián)電路或電流源與電阻并聯(lián)電路的模型表示，采用哪一種計(jì)算模型，依計(jì)算繁簡(jiǎn)程度而定。21ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換【例2-2】計(jì)算圖2-10中各電源的功率。解：對(duì)30 V的電壓源

13、，電壓與電流實(shí)際方向關(guān)聯(lián)，則對(duì)2 A的電流源，電壓與電流實(shí)際方向非關(guān)聯(lián)，則22ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換2.3.2 受控電源 上一節(jié)中提到的電源如發(fā)電機(jī)和電池，因能獨(dú)立地為電路提供能量，所以被稱為獨(dú)立電源。而有些電路元件，如晶體管、運(yùn)算放大器、集成電路等，雖不能獨(dú)立地為電路提供能量，但在其他信號(hào)控制下仍然可以提供一定的電壓或電流，這類元件可以用受控電源模型來模擬。受控電源的輸出電壓或電流，與控制它們的電壓或電流之間有正比關(guān)系時(shí)，稱為線性受控源。受控電源是一個(gè)二端口元件，由一對(duì)輸入端鈕施加控制量，稱為輸入端口;一對(duì)輸出端鈕對(duì)外提供電壓或電流，稱為輸

14、出端口。23ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換按照受控變量的不同，受控電源可分為四類：即電壓控制的電壓源（VCVS）、電壓控制的電流源（VCCS）和電流控制的電壓源（CCVS）、電流控制的電流源（CCCS）。 為區(qū)別于獨(dú)立電源，用菱形符號(hào)表示其電源部分，以u(píng)、i表示控制電壓、控制電流，則四種電源的電路符號(hào)如圖2-11所示。四種受控源的端鈕伏安關(guān)系，即控制關(guān)系為式中、g、分別表示有關(guān)的控制系數(shù)，且均為常數(shù)，其中、是沒有量綱的純數(shù)，具有電阻量綱，g具有電導(dǎo)量綱。24ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換受控電壓源輸出的電壓

15、及受控電流源輸出的電流，在控制系數(shù)、控制電壓和控制電流不變的情況下，都是恒定的或是一定的時(shí)間函數(shù)。注意：判斷電路中受控電源的類型時(shí)，應(yīng)看它的符號(hào)形式，而不應(yīng)以它的控制量作為判斷依據(jù)。如圖2-12所示電路中，由符號(hào)形式可知，電路中的受控電源為電流控制電壓源，大小為10I，其單位為伏特而非安培。25ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換2.3.3 實(shí)際電壓源和電流源的等效變換一個(gè)實(shí)際電源的外特性是客觀存在的，既可以用電壓源模型來表示，也可以用電流源模型來表示。根據(jù)兩種實(shí)際電源的VAR關(guān)系式可以知道，這兩種電路模型之間是可以互相等效的，圖2-13給出了它們之間的等

16、效變換關(guān)系。因此，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源等效變換的條件是也就是說，實(shí)際電壓源轉(zhuǎn)換成實(shí)際電流源時(shí)，已知理想電壓源US和內(nèi)阻RS，則等效的理想電流源電流IS= US/RS，內(nèi)阻RS保持不變；實(shí)際電流源轉(zhuǎn)換成實(shí)際電壓源時(shí)，已知理想電流源IS和內(nèi)阻RS，則等效的理想電壓源電壓US=RSIS，內(nèi)阻RS保持不變。26ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.3 電源的等效電路及其等效變換【例1-4】已知電路如圖2-14a所示，求電壓U。解：利用電源的電壓源和電流源之間的等效變換，可以得到圖b所示電路，將并聯(lián)的電流源和電阻進(jìn)一步等效，得到圖c所示電路。根據(jù)歐姆定律得27ppt課件第2章 線性電路分析的基本

17、方法2.4 支路電流法2.4.1 支路電流法1. 定義支路電流法即應(yīng)用基爾霍夫定律對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列方程組，解出各支路電流的方法。下面說明支路電流法的具體應(yīng)用。1. 解題步驟（1）標(biāo)出各支路電流的參考方向。（2）對(duì)N個(gè)節(jié)點(diǎn)，可列出（N1）個(gè)獨(dú)立的KCL方程。（3）選?。╞N1）個(gè)（對(duì)于平面電路可選網(wǎng)孔數(shù)）回路，列寫出（bN1）個(gè)獨(dú)立的KVL方程。 （4）聯(lián)立求解（N1）個(gè)KCL方程和（bN1）個(gè)獨(dú)立的KVL方程，就可以求出b個(gè)支路電流。（5）校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的正確性。28ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法【例2-5】如圖215所示，已知E1=90 V，E2=60 V，R1=6

18、，R2=12 ，R3=36 ，試用支路電流法求各支路電流。解：在電路圖上標(biāo)出各支路電流的參考方向，如圖所示，選取繞行方向。應(yīng)用KCL和KVL列方程如下代入已知數(shù)據(jù)得解方程可得I2是負(fù)值，說明電阻R2上的電流的實(shí)際方向與所選參考方向相反。29ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法2.4.2 計(jì)算實(shí)例【例2-6】列寫用支路電流法求如圖2-16所示電路中各支路電流的方程。解：此電路的支路數(shù)b=6，需列出6個(gè)獨(dú)立方程求解各支路電流。選取節(jié)點(diǎn)1、2、3為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，用KCL列節(jié)點(diǎn)電流方程為選取L1、L2、L3網(wǎng)孔為獨(dú)立回路，設(shè)各獨(dú)立回路的繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，根據(jù)KVL列回路電壓方程，

19、得聯(lián)立上述方程求解，可得各支路電流。30ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法對(duì)于支路數(shù)較多的電路，可用計(jì)算機(jī)求解。支路電流法是以各支路電流為未知量列方程的，當(dāng)電路含電流源時(shí)，則該電流源支路的電流已知，因而可以少列一個(gè)方程。由于電流源的端電壓是未知的，故在選取獨(dú)立回路時(shí)，應(yīng)避開含該電流源支路的網(wǎng)孔。31ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法32ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法如果電路中含有受控源，需將受控源視為獨(dú)立源列寫電路方程。當(dāng)其控制量是支路電流時(shí)，列寫方程的方法不變；當(dāng)其控制量不是支路電流時(shí)，則在列寫支路電流方程后，再補(bǔ)列

20、一個(gè)用支路電流表示控制量的輔助方程。33ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.4 支路電流法【例2-8】電路如圖2-18所示，試用支路電流法求解各支路電流。解：設(shè)支路電流i1、i2、i3，選取獨(dú)立回路1、2。首先，對(duì)節(jié)點(diǎn)1列KCL方程，有然后，以順時(shí)針方向?yàn)槔@行方向，分別對(duì)回路1、2列KVL方程，有補(bǔ)列輔助方程解得34ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法2.5.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般形式 在電路中任意選擇某一節(jié)點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，則其他節(jié)點(diǎn)為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。各獨(dú)立節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間的電壓稱為節(jié)點(diǎn)電壓，其參考方向是由獨(dú)立節(jié)點(diǎn)指向參考節(jié)點(diǎn)。顯然，對(duì)于具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，就有（n-1

21、）個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓。由于任一支路都連接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，所以支路電壓等于節(jié)點(diǎn)電壓或相關(guān)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓之差。 因此，在求出各節(jié)點(diǎn)電壓后就可以求得各支路電壓，進(jìn)而根據(jù)元件的VAR關(guān)系可求得各支路電流。任一回路中各支路電壓若用節(jié)點(diǎn)電壓表示，其代數(shù)和恒等于零，因此節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)所有回路均自動(dòng)滿足KVL，所以，用節(jié)點(diǎn)電壓作為電路變量時(shí)，只需按KCL列出電流方程。節(jié)點(diǎn)電壓法以節(jié)點(diǎn)電壓為求解變量，根據(jù)KCL和元件VAR關(guān)系對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)列KCL方程。35ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法2.5.2 節(jié)點(diǎn)電壓法試用對(duì)如圖2-19所示電路進(jìn)行分析。由KCL可列出電流方程為據(jù)元件VAR關(guān)系，有上述方程組簡(jiǎn)稱為

22、節(jié)點(diǎn)方程。為了便于求解方程，將求解變量按順序排列并加以整理得對(duì)于上式可令G11=Gl+G3，G22=G2+G3，分別稱為節(jié)點(diǎn)1、2的自導(dǎo)，它等于連接于該節(jié)點(diǎn)的各支路的電導(dǎo)之和；令G12=G3，稱為1、2節(jié)點(diǎn)間的互導(dǎo)，它等于連接于兩節(jié)點(diǎn)間的各支路電導(dǎo)之和的負(fù)值。36ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法 自導(dǎo)恒為正值，互導(dǎo)恒為負(fù)值。這是由于設(shè)定的節(jié)點(diǎn)電壓的參考方向均由獨(dú)立節(jié)點(diǎn)指向參考節(jié)點(diǎn)，所以各節(jié)點(diǎn)電壓在自導(dǎo)中所引起的電流總是流出該節(jié)點(diǎn)，故在該節(jié)點(diǎn)電流方程中，這些電流前取“+”號(hào)，因而自導(dǎo)恒為正值。但是，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓通過互導(dǎo)所引起的電流總是流入本節(jié)點(diǎn)的，所以在本節(jié)點(diǎn)的電流方

23、程中，這些電流前應(yīng)取負(fù)號(hào)，因而互導(dǎo)恒為負(fù)值。在本電路中互導(dǎo)G12=G21=G3，但對(duì)于含受控源的電路，有些互導(dǎo)GjkGkj。37ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法上兩式右方的（iS1iS3）、（iS2 +iS3）分別表示流入節(jié)點(diǎn)1、2的電流源電流的代數(shù)和，流入取“+”號(hào)，流出取“-”號(hào)，可分別計(jì)為iS11、iS22，即與網(wǎng)孔電流法相似，為便于寫出節(jié)點(diǎn)方程，將上述方程組寫成這就是具有兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電路的節(jié)點(diǎn)方程的一般形式。對(duì)于具有(n-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，仿照上式可得出節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般形式為38ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法2.5.3 節(jié)點(diǎn)電壓

24、法的分析步驟（1）選定參考節(jié)點(diǎn)，標(biāo)出節(jié)點(diǎn)電壓，其參考方向通常是獨(dú)立節(jié)點(diǎn)指向參考節(jié)點(diǎn)。（2）按照節(jié)點(diǎn)方程的一般形式，列寫節(jié)點(diǎn)方程，而不必寫出推導(dǎo)過程。注意：自導(dǎo)恒為正值，互導(dǎo)恒為負(fù)值；并注意方程式右邊項(xiàng)取代數(shù)和時(shí)各有關(guān)電流源電流前面的“+”、“-”符號(hào)；聯(lián)立求解節(jié)點(diǎn)方程，解得各節(jié)點(diǎn)電壓。（3）選定各支路電流的參考方向，求解支路電流；根據(jù)需要求出其他待求量。39ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法【例2-9】試用節(jié)點(diǎn)電壓法求如圖2-20所示電路中的各支電路電流。解：取節(jié)點(diǎn)0為參考節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)電壓uN1，uN2為求解變量，列出節(jié)點(diǎn)方程為解上述方程得所以40ppt課件第2章 線性電

25、路分析的基本方法2.5 節(jié)點(diǎn)電壓法2.5.4 含有理想電壓源支路時(shí)的分析方法當(dāng)電路中含有伴電壓源時(shí)，可以將其等效變換為有伴電流源，然后列節(jié)點(diǎn)方程。當(dāng)電路中含無伴電壓源時(shí)，分析方法如下：（1）盡量取電壓源支路的負(fù)極性端為參考節(jié)點(diǎn)，這時(shí)電壓源端電壓成為已知的節(jié)點(diǎn)電壓，故不必再對(duì)該節(jié)點(diǎn)列寫節(jié)點(diǎn)方程。（2）若電壓源兩端均不能成為參考節(jié)點(diǎn)，在列寫節(jié)點(diǎn)方程時(shí)，把電壓源視同為電流等于i的電流源，由于i是未知量，故必須增補(bǔ)一個(gè)獨(dú)立的輔助方程，一般把電壓源的電壓表示為兩節(jié)點(diǎn)電壓之差。41ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.6 疊加原理2.6.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般形式 疊加原理疊加原理是線性電路的一個(gè)重

26、要原理，它體現(xiàn)了線性電路的基本性質(zhì)，為分析和計(jì)算復(fù)雜電路提供了新的更加簡(jiǎn)便的分析方法。 疊加原理是線性電路普遍適用的基本原理，其內(nèi)容是：在線性電路中，任一支路的電流(或電壓)都是電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和。所謂電源單獨(dú)作用，即令其中一個(gè)電源作用，其余電源為零(恒流源以開路代替，恒壓源以短路代替)。42ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.6 疊加原理2.6.2 疊加原理的應(yīng)用如圖2-21a中所示電路的支路電流I1和I2是電路中恒流源IS單獨(dú)作用(見圖2-15b)和恒壓源US單獨(dú)作用(見圖2-21c)時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。43ppt課件第2章 線

27、性電路分析的基本方法2.6 疊加原理由圖2-21b可得由圖2-21c可得則如圖2-21a所示，用疊加原理計(jì)算出的I1和 I2與用支路電流法計(jì)算的結(jié)果也完全相同，驗(yàn)證了疊加原理。由此可見，利用疊加原理可將含有多個(gè)電源的電路分析，簡(jiǎn)化成若干單電源的簡(jiǎn)單電路分析。44ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.6 疊加原理2.6.3 疊加原理的注意事項(xiàng)(1)疊加原理僅適用于線性電路。(2)電源單獨(dú)作用時(shí)，只能將不作用的恒壓源短路，恒流源開路，電路的結(jié)構(gòu)不變。(3)疊加時(shí)，如果各電源單獨(dú)作用，則電流(或電壓)分量的參考方向與總電流(或電壓)的參考方向一致時(shí)，取正號(hào)，不一致時(shí)取負(fù)號(hào)。(4)電路中電壓、電

28、流可疊加，功率不可疊加。45ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.7 戴維南定理2.7.1 戴維南定理一個(gè)含源線性單口一端網(wǎng)絡(luò)N，對(duì)外電路來說，可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來等效置換，此電壓源的電壓等于端口的開路電壓，電阻等于該單口網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的單口松弛網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。電阻等于該單口網(wǎng)絡(luò)的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻。上述電壓源和電阻串聯(lián)組成的電壓源模型，稱為戴維南等效電路，如圖2-22所示。該電阻稱為戴維南等效電阻。求戴維南等效電路，對(duì)負(fù)載性質(zhì)沒有限定。用戴維南等效電路置換單口網(wǎng)絡(luò)后，對(duì)外電路的求解沒有任何影響，即外電路中的電流和電壓仍然等于置換前的值。46ppt課件第2章 線性電路分

29、析的基本方法2.7 戴維南定理2.7.2 戴維南定理的應(yīng)用應(yīng)用戴維南定理，關(guān)鍵需要求出端口的開路電壓以及戴維南等效電阻。（1）求開路電壓：用前一章所學(xué)知識(shí)，或結(jié)合疊加原理。（2）求戴維南等效電阻。串并聯(lián)法。令網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立電源為0，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用串并聯(lián)法求Req。外加電源法。令網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立電源為0，外加一電壓源/電流源，用歐姆定律求Req。47ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.7 戴維南定理a.外加電壓源法。外加電壓源法如圖2-23所示，則有b.外加電流源法。外加電流源法如圖2-24所示，則有開、短路法。開、短路法如圖2-25所示，則有48ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法2.7

30、戴維南定理2.7.3 注意事項(xiàng)（1）戴維南定理只適用于含源線性二端網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榇骶S南定理是建立在疊加概念之上的，而疊加概念只能用于線性網(wǎng)絡(luò)。（2）應(yīng)用戴維南定理時(shí)，具有耦合的支路必須包含在網(wǎng)絡(luò)N之內(nèi)。（3）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)N的開路電壓時(shí)，必須畫出相應(yīng)的電路，并標(biāo)出開路電壓的參考極性。（4）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)N的輸出電阻時(shí)，也必須畫出相應(yīng)的電路。（5）在畫戴維南等效電路時(shí)，等效電壓源的極性，應(yīng)與開路電壓相一致。（6）戴維南等效電路等效的含義指的是，網(wǎng)絡(luò)N用等效電路替代后，在連接端口ab上，以及在ab端口以外的電路中，電流、電壓都沒有改變。但在戴維南等效電路與被替代網(wǎng)絡(luò)N中的內(nèi)部情況，一般并不相同。49ppt課件第2

31、章 線性電路分析的基本方法本章實(shí)訓(xùn) 疊加原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)目的1.驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性；2.加深對(duì)線性電路的疊加性的認(rèn)識(shí)和理解。實(shí)訓(xùn)器材高性能電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置DGJ-01、直流穩(wěn)壓電源、直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表、疊加原理實(shí)驗(yàn)電路板DGJ-03。實(shí)訓(xùn)原理疊加原理指出：在有幾個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減少K倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減少K倍。50ppt課件第2章 線性電路分析

32、的基本方法本章實(shí)訓(xùn) 疊加原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟（1）按圖2-34電路接線，E1為+12 V切換電源，E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至+6 V。（2）令E1電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1投向E1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)），用直流數(shù)字電壓表和毫安表（接電流插頭）測(cè)量各支路電流及電阻元件兩端電壓，數(shù)據(jù)記入表2-1中。51ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法本章實(shí)訓(xùn) 疊加原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（3）令E2電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向E2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄。（4）令E1和E2共同作用（開關(guān)S1和S2分別投向E1和E2側(cè)），重復(fù)上述的測(cè)量和記錄。（5）將E2的數(shù)值調(diào)至+12 V，重復(fù)上述第（3）項(xiàng)的測(cè)量并記錄。52ppt課件第2章 線性電路分析的基本方法本章實(shí)訓(xùn) 疊加原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理并驗(yàn)證線性電路的疊加性和齊次性。2.對(duì)圖中的線性電路進(jìn)行理論分析，利用支路電流法或節(jié)點(diǎn)電壓法列出電路方程，得出的電壓、電流的數(shù)據(jù)與測(cè)量值