電路分析（第4版）課件劉良成 第3、4章 電路基本定理即應(yīng)用、動態(tài)電路

電路分析（第4版）普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材電子電氣基礎(chǔ)課程系列教材電路基本定理即應(yīng)用第三章疊加定理和齊性定理01一、疊加定理和齊性定理疊加定理的內(nèi)容：在線性電路中，任一電壓或電流都是電路中各個獨(dú)立電源單獨(dú)作用時，在該處產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。用公式表示為疊加定理01一、疊加定理和齊性定理疊加定理01使用疊加定理時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)疊加定理只適用于線性電路，不適用于非線性電路。(2)在使用疊加定理計(jì)算電路時，應(yīng)畫出各分電路。在分電路中，所有電阻都不予改動，受控源保留，不作用的電壓源代之以短路，不作用的電流源代之以開路。(3)疊加時各分電路中的電壓和電流的參考方向一般取與原電路中相同的方向。取和時，應(yīng)注意各分量前的“+”“-”號。(4)疊加定理不適用于計(jì)算功率。這是因?yàn)楣β适请妷汉碗娏鞯某朔e，是電壓或電流的二次函數(shù)。一、疊加定理和齊性定理齊性定理02齊性定理：在線性電路中，當(dāng)所有激勵或輸入(電壓源和電流源)都同樣增大或縮小K倍(K為實(shí)常數(shù))時，響應(yīng)或輸出(電壓和電流)也將同樣增大或縮小K倍。一、疊加定理和齊性定理齊性定理02一、疊加定理和齊性定理齊性定理02替代定理02二、替代定理替代定理：在任意線性和非線性、定常和時變電路中，如果第k條支路的電壓uk和電流ik為己知，只要該支路和電路的其他支路之間無耦合，那么該支路可以用一個電壓等于uk的電壓源或一個電流等于ik的電流源替代，替代后電路中全部的電壓和電流均保持不變。替代定理的應(yīng)用很廣泛。二、替代定理戴維南定理和諾頓定理03三、戴維南定理和諾頓定理戴維南定理01戴維南定理：線性含源一端口A，如圖3-9(a)所示。對外電路來說，可以用一個電壓源和電阻的串聯(lián)組合來替代，如圖3-9(b)所示。此電壓源的電壓等于該一端口A的開路電壓Uoc，如圖3-9(c)所示。電阻等于一端口A中所有獨(dú)立電源置零后所得無源一端口P的等效電阻Req，如圖3-9(d)所示。三、戴維南定理和諾頓定理戴維南定理01上述電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路，等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻。當(dāng)一端口用戴維南等效電路替代后，端口以外的電路(簡稱外電路)中的電壓和電流均保持不變，即等效是對外電路而言的。三、戴維南定理和諾頓定理戴維南定理01三、戴維南定理和諾頓定理戴維南定理01應(yīng)用戴維南定理時必須注意：戴維南定理是在疊加定理的基礎(chǔ)上得出的，所以戴維南定理只適用于線性電路。使用時的基本步驟如下：(1)先求含源一端口的開路電壓Uoc，要畫出相應(yīng)的電路，標(biāo)明開路電壓的極性。(2)求戴維南等效電阻Roq，也必須畫出相應(yīng)的電路，按照前面求等效電阻的方法求得。(3)畫出含源一端口的戴維南等效電路。注意：等效電壓源的極性應(yīng)與所求Uoc的極性一致。三、戴維南定理和諾頓定理諾頓定理02上述電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)組合稱為諾頓等效電路，其中等效電路中的電導(dǎo)也稱為諾頓等效電導(dǎo)，它與戴維南等效電阻互為倒數(shù)。三、戴維南定理和諾頓定理諾頓定理02當(dāng)含源一端口內(nèi)部含受控源時，在它的內(nèi)部獨(dú)立電源置零后，所得無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻或戴維南等效電阻有可能為零或?yàn)闊o窮大。當(dāng)Req=0時，戴維南等效電路成為一個電壓源，此時對應(yīng)的諾頓等效電路不存在。當(dāng)Req=∞時，諾頓等效電路成為一個電流源，此時對應(yīng)的戴維南等效電路不存在。一般情況下，線性且含受控源的含源一端口網(wǎng)絡(luò)，且端口的電壓或電流不作為內(nèi)部受控源的控制量時，戴維南等效電路和諾頓等效電路同時存在。最大功率傳輸定理04四、最大功率傳輸定理四、最大功率傳輸定理四、最大功率傳輸定理在匹配工作狀態(tài)下，對等效電源來講，其傳輸效率η=50%，即電源發(fā)出的功率一半被負(fù)載所吸收，另一半被電源內(nèi)阻消耗掉了。對網(wǎng)絡(luò)A內(nèi)部的電源來講其效率并非50%。因此，只有在小功率的電子電路中，實(shí)現(xiàn)最大傳輸功率才有現(xiàn)實(shí)意義；而在大功率的電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，如此低的傳輸效率是不允許的。特勒根定理05五、特勒根定理五、特勒根定理五、特勒根定理從上面的證明可以看出：特勒根定理只涉及到電路的連接性質(zhì)，而與各支路的內(nèi)容無關(guān)。因此特勒根定理對任何集總電路都適用。這個定理實(shí)質(zhì)上是功率守恒的體現(xiàn)，它表示任何一個電路的全部支路所吸收的功率之和恒等于零。在使用特勒根定理時，要注意各支路電壓和電流采用關(guān)聯(lián)參考方向。五、特勒根定理五、特勒根定理五、特勒根定理互易定理06六、互易定理六、互易定理六、互易定理對偶原理07七、對偶原理七、對偶原理七、對偶原理對偶原理：若N和

互為對偶，用對偶量替換后，則在網(wǎng)絡(luò)N中成立的一切定理、定律和方法，在

中均成立，反之亦然。應(yīng)用對偶原理后可省去不必要的重復(fù)推導(dǎo)。如果得出了某一電路的電路方程，則其對偶電路的電路方程就可由對偶定理直接寫出。注意：“對偶”和“等效”是兩個不同的概念，不可混淆。電路分析（第4版）普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材電子電氣基礎(chǔ)課程系列教材動態(tài)電路第四章動態(tài)電路的基本概念和換路定則01一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則動態(tài)電路的一一個重要特征是存在著過渡過程，所謂過渡過程是指電路從一種穩(wěn)定工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定工作狀態(tài)之間的瞬態(tài)過程。發(fā)生過渡過程的原因有兩個：①電路中存在動態(tài)元件，由于動態(tài)元件中的儲能是不能突變的，因而引起過渡過程。②電路的結(jié)構(gòu)或元件參數(shù)發(fā)生變化(例如電路中電源或無源元件的斷開或接入，信號的突然注入等)，而迫使電路的工作狀態(tài)發(fā)生變化。動態(tài)電路的基本概念01一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則分析動態(tài)電路過渡過程的基本方法是經(jīng)典法：根據(jù)KVL、KCL和元件的VCR建立描述電路的微分方程，以及確定換路后的初始條件，然后求解微分方程，從而得到電路所求變量(電壓或電流)。由于這種方法是在時域中進(jìn)行的，所以又稱時域分析法。動態(tài)電路的基本概念01一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則換路定則與初始值的確定02一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則換路定則與初始值的確定02一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則換路定則與初始值的確定02一、動態(tài)電路的基本概念和換路定則換路定則與初始值的確定02一階電路的分析02二、一階電路的分析1.RC電路的零輸入響應(yīng)RC和RL電路的零輸入響應(yīng)01二、一階電路的分析RC和RL電路的零輸入響應(yīng)011.RC電路的零輸入響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零輸入響應(yīng)011.RC電路的零輸入響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零輸入響應(yīng)012.RL電路的零輸入響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零輸入響應(yīng)012.RL電路的零輸入響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零輸入響應(yīng)012.RL電路的零輸入響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)021.RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)021.RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)021.RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)021.RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)022.RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)022.RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)023.正弦激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)023.正弦激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)023.正弦激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析RC和RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)023.正弦激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)二、一階電路的分析全響應(yīng)03二、一階電路的分析全響應(yīng)03二、一階電路的分析三要素法04階電路的分析03三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析階電路的零輸入響應(yīng)01三、階電路的分析二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)與全響應(yīng)02階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)04四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍函數(shù)與沖激函數(shù)01四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)階躍響應(yīng)02電路對于單位階躍函數(shù)輸入的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)，用s(t)表示。階躍響應(yīng)的求法與在直流激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)相同。如果電路的輸入是幅度為A的階躍函數(shù)，則根據(jù)零狀態(tài)響應(yīng)的比例性可知電路的零狀態(tài)響應(yīng)為As(t)。由于時不變電路的電路參數(shù)不隨時間變化，則在延遲的單位階躍信號作用下的響應(yīng)為s(t-t0)。這一性質(zhì)稱為時不變性(或定常性)。四、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)沖激響應(yīng)03電路在單