电工学A1教案第2章.docx

上传人:b****0 文档编号:29694 上传时间:2022-10-01 格式:DOCX 页数:37 大小:2.04MB
下载 相关 举报
电工学A1教案第2章.docx_第1页
第1页 / 共37页
电工学A1教案第2章.docx_第2页
第2页 / 共37页
电工学A1教案第2章.docx_第3页
第3页 / 共37页
电工学A1教案第2章.docx_第4页
第4页 / 共37页
电工学A1教案第2章.docx_第5页
第5页 / 共37页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

电工学A1教案第2章.docx

《电工学A1教案第2章.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工学A1教案第2章.docx(37页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

电工学A1教案第2章.docx

电工学A1教案第2章

课程名称:

电工技术任课教师:

牛新闻

第2章电路的分析方法计划学时:

8学时

教学目的和要求:

1.掌握等效变换法、支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法;

2.了解实际电源的两种模型及其等效变换;

3.了解受控源、非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念,以及简单非线性电阻电路的图解分析法。

重点:

等效变换法、支路电流法、叠加原理和戴维宁定理

难点:

戴维宁定理

作业思考题:

作业:

2.1.1,2.1.8,2.3.3,2.3.4,2.4.2,2.5.3,2.6.1,2.6.2,2.7.2,2.7.5,2.7.8

思考:

2.1.2,2.1.3,2.1.6,2.1.7,2.3.1,2.3.2,2.7.9,2.7.11

河南科技大学教案首页

第2章电路的分析方法

§2.1电阻串并联联接的等效变换

一.电阻的串联

各电阻一个接一个地顺序相联,通过

同一电流,称为电阻的串联。

串联电阻的

等效电阻等于各电阻之和,串联电阻上电

压的分配与电阻成正比。

右图所示两个电阻的等效电阻为:

R=R1+R2

两电阻串联时的分压公式:

其应用:

降压、限流、调节电压等。

二.电阻的并联

联接在两个公共的结点之间

的各电阻

称为并联。

其特点为各电阻两端的电压相同;

等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和;各电

阻电流的大小与电阻成反比。

右图所示等效电阻为:

两电阻并联时的分流公式:

其应用:

分流、调节电流等。

*§2.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换

在复杂的电路中,有的电阻既非串联又非并联(如下图),因此就不能用串并联的方法来化简电路。

下图虚线框中的电阻分别为Y和Δ形连接。

下面我们介绍Y和Δ之间的等效变换。

 

一.等效变换的条件:

对应端流入或流出的电流(Ia、Ib、Ic)一一相等,对应端间的电压(Uab、Ubc、Uca)也一一相等

 

Y和Δ经等效变换后,不影响其它部分的电压和电流。

因此,对应的任意两端的等效电阻(第三端开路)必然相等,即:

据此可推出两者的关系

1.将Y形联接等效变换为形联结时

 

若Ra=Rb=Rc=RY时,有Rab=Rbc=Rca=R=3RY

2.将形联接等效变换为Y形联结时

 

若Rab=Rbc=Rca=R,有Ra=Rb=Rc=RY=R/3

例1:

对图示电路求总电阻R12

 

 

例2:

计算下图电路中的电流I1

 

解:

将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻

(或将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻)

§2.3电源的两种模型及其等效变换

一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。

一种是用理想电压源与电阻串联的电路模型来表示,称为电压源模型;一种是用理想电流源与电阻并联的电路模型来表示,称为电流源模型。

两种模型可以等效变换。

一.电压源模型

1.电压源

电压源是由电动势E和内阻R0串联的电源的电路模型,如下图(a)所示。

 

(a)(b)

由上图电路可得:

U=E–IR0

该式表明了电压源端电压和输出电流的关系,称为电压源的外特性,用曲线表示如图(b)。

2.理想电压源(恒压源)

当R0=0时,UE,称为理想电压源(恒压源)。

实际上当电压源的R0<

理想电压源特点:

(1)内阻R0=0

(2)输出电压是一定值,恒等于电动势。

对直流电压源,有UE,其外特性曲线为平行于电流坐标轴的直线。

(3)理想电压源中的电流由外电路决定。

下图为理想电压源及其外特性曲线

理想电压源

例1:

设理想电压源的电动势E=10V,求接上RL后,求电压源对外输出的电流。

解:

当RL=1时,U=10V,I=10A

当RL=10时,U=10V,I=1A

由此可知:

理想电压源的端电压恒定,输出电流随负载变化

二.电流源模型

1.电流源

电流源是由电流IS和内阻R0并联的电源的电路模型,如下图(a)所示。

 

(a)(b)

由上图电路可得:

,该式表明了电流源端电压和输出电流的关系,称为电流源的外特性,用曲线表示如图(b)。

2.理想电流源(恒流源)

当R0=时,IIS,称为理想电流源(恒流源)。

实际上当电流源的R0>>RL,即电流源的内阻远大于负载电阻时,I≈IS,可近似认为是理想电流源。

理想电流源的特点:

(1)R0=

(2)输出电流是一恒定值,对直流电流源,有IIS,其外特性曲线为平行于电压坐标轴的直线。

(3)恒流源两端的电压U由外电路决定。

下图为理想电流源及其外特性曲线

 

例1:

设理想电流源的IS=10A,接上RL后,求恒流源对外输出的电流。

解:

当RL=1时,I=10A,U=10V

当RL=10时,I=10A,U=100V

由此可知,理想电流源的输出电流恒定,端电压随负载变化。

三.电压源与电流源的等效变换

在电路分析时,为了计算方便,有时需要将电压源转换为电流源,有时需要将电流源转换为电压源,下面我们来讨论两者之间的等效变换的条件。

 

(a)(b)

由图(a)可得:

U=E-IR0

由图(b)可得:

U=(IS–I)R0=ISR0–IR0

若图示电压源与电流源对外电路的作用等效,则接同一负载时,它们的端电压应该相等。

所以有:

E-IR0=ISR0–IR0

对照等式两边,可得:

E=ISR0

此即电压源与电流源的等效变换条件。

注意事项:

电压源和电流源的等效关系只对外电路而言,对电源内部则是不等效的。

例:

当RL=时,电压源的内阻R0中不损耗功率,而电流源的内阻R0中则损耗功率。

等效变换时,两电源的参考方向要一一对应。

也就是说:

等效前后IS的方向始终由E的“-”极指向“+”极。

 

理想电压源与理想电流源之间无等效关系。

推广:

任何一个电动势E和某个电阻R串联的电路,都可化为一个电流为IS和这个电阻并联的电路。

例1:

利用电压源和电流源的等效变换化简求下列各电路,即求各电路的等效电源。

解:

根据等效变换的方法可求出上面电路的等效电源见下图:

 

例2:

试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电阻中的电流。

分析:

先用电压源与电流源等效变换的方法化简待求电路以外的电路,最后得到一个等效的单回路电路,然后直接用欧姆定律求电流I。

 

由图(d)可得:

I=1A

例3:

试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中1电阻中的电流。

 

解:

与例2类同,先用电压源与电流源等效变换的方法化简1电阻以外的电路,最后得到一个最简单的等效电路,然后直接求电流I。

 

 

例4:

电路如图(a)所示,U1=10V,IS=2A,R1=1Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,R=1Ω。

(1)求电阻R中的电流I;

(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS;(3)分析功率平衡。

 

解:

(1)由电源的性质及电源的等效变换依次将电路(a)等效变换成得(b)、(c),由电路(c)可得R中的电流:

(2)由图(a)可得:

理想电压源中的电流

理想电流源两端的电压

(3)由计算可知,本例中理想电压源与理想电流源都是电源。

各电源发出的功率分别是:

各个电阻所消耗的功率分别是:

两者平衡:

(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W

§2.4支路电流法

引言:

凡能用电阻串并联等效变换化简为单回路电路的电路,称为简单电路,简单电路可以用欧姆定律直接计算。

凡不能用电阻串并联等效变换化简为单回路电路的电路,称为复杂电路,例如下图所示的双电源供电电路,就是复杂电路。

显然,复杂电路不能用欧姆定律直接计算,必须探讨系统的分析方法。

其中支路电流法是最基本的方法。

一.支路电流法:

以支路电流为未知量、应用

基尔霍夫定律(KCL、KVL)列

方程组求解的方法为支路电流法。

对右图电路:

支路数:

b=3结点数:

n=2,回路数=3,单孔回路(网孔)=2,用支路电流法时,需要列出b=3个程。

由KCL:

对结点a列出结点电流方程:

I1+I2–I3=0------------

(1)

对结点b列出结点电流方程:

-I1-I2+I3=0----------

(2)

显然,这两个方程不是相互独立的,只能使用其中任意一个。

还需要补充3-(2-1)=2个回路电压方程,一般来说,对于n个结点的电路,可以列出n-1个独立的结点电流方程,还需要补充b-(n-1)个回路电压方程。

由KVL:

对回路1列出回路电压方程:

I1R1+I3R3=E1------(3)

对回路2列出回路电压方程:

I2R2+I3R3=E2------(4)

对回路3列出回路电压方程:

I1R1-I2R2=E1-E2--(5)

显然,这三个方程不是相互独立的,只能使用其中的两个。

为了保证列出的回路电压方程相互独立,通常可选取网孔,正好等于两个。

将方程1(或2)与方程3、4连立求解,即可求出个支路电流。

一般来说,若选取网孔,可以列出b-(n-1)个独立的回路电压方程,加上n-1个独立的结点电流方程,正好是支路电流法需要的b个方程。

二.支路电流法的解题步骤:

1.在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路标出回路循行方向。

2.应用KCL对结点列出(n-1)个独立的结点电流方程。

3.应用KVL对回路列出b-(n-1)个独立的回路电压方程(通常可取网孔列出)。

4.联立求解b个方程,求出各支路电流。

例1:

试求检流计中的电流IG。

解:

(1)应用KCL列(n-1)个结点电流方程

对结点a:

I1–I2–IG=0

对结点b:

I3–I4+IG=0

对结点c:

I2+I4–I=0

(2)应用KVL选网孔列回路电压方程

对网孔abda:

IGRG–I3R3+I1R1=0

对网孔acba:

I2R2–I4R4–IGRG=0

对网孔bcdb:

I4R4+I3R3=E

(3)联立解出IG

例2:

试求各支路电流。

 

解:

本电路含有一个恒流源。

恒流源的电流已知,但恒流源两端的电压未知。

应用支路电流法分析电路时,若遇到电路中含有恒流源的情况,有两种处理方法。

第一种方法:

设电路中有N条支路含有恒流源,就会少N个未知电流,所需的方程数量也可以减少N个。

如果在选取独立回路时,有意不包含恒流源支路,刚好就可以少列N个KVL方程。

第二种方法:

按正常方法选取回路,把恒流源两端的电压设为未知。

所以,有一个恒流源就少一个未知电流,但又多出一个未知电压,未知量的数目不变,方程数也不变。

方法1:

支路数b=4,但恒流源支路的电流已知,则未知电流只有3个,只需要列出3个方程。

(1)应用KCL列结点电流方程

对结点a:

I1+I2–I3=–7

(2)应用KVL列回路电压方程

对回路1:

12I1–6I2=42

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > IT计算机 > 电脑基础知识

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1