电路分析基础电路等效及电路定理_精品文档.ppt

1、电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理1齐次定理与叠加定理齐次定理与叠加定理电路等效电路等效无源单口网络的等效电路无源单口网络的等效电路含源单口网络的等效电路含源单口网络的等效电路计算机辅助分析计算机辅助分析第三章第三章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理2教学目标教学目标知识：知识：建建立立并并深深刻刻理理解解线线性性电电路路、无无源源单单口口网网络络、含含源源单单口口网网络络、电电路路等等效效等等概概念念。深深刻刻理理解解线线性性电电路路的的线线性性齐次性特性。齐次性特性。深深刻刻理

2、理解解叠叠加加定定理理、戴戴维维南南定定理理、诺诺顿顿定定理理和和最最大大功功率率传传输输定定理理的的理理论论依依据据，熟熟练练掌掌握握叠叠加加定定理理、戴戴维维南南定定理理、诺诺顿顿定定理理和和最最大大功功率率传传输输定定理理在在电电路路分分析析中中的的应应用用方方法法和和分分析过程。析过程。学学习习并并掌掌握握应应用用EWBEWB软软件件进进行行电电路仿真和测试的方法。路仿真和测试的方法。能力：能力：根根据据给给定定电电路路问问题题合合理理选选择择适适用用的的定定理理，并并应应用用这这些些定定理理对对电电路路进进行行正正确确分析和求解。分析和求解。正正确确绘绘制制运运用用电电路路定定理理或

3、或等等效效方方法法分分析电路过程中的各种变换电路。析电路过程中的各种变换电路。设设计计精精确确的的电电路路参参数数和和电电路路变变量量的的测测试方案并进行测试。试方案并进行测试。利利用用EWBEWB软软件件熟熟练练地地对对给给定定电电路路进进行仿真和测试。行仿真和测试。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理3问题提出：问题提出：扩音器系音器系统 等效问题？等效问题？功率匹配问题？功率匹配问题？电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理4I1I2I3I4解解:设设I4=1AI3=1.1AI2=2.1AuBD=22VI1=1.31AI

4、=3.41AU=33.02VuAD=26.2V=3.63416I2=2.1B=7.632A引例：求图示线性电路中的电流引例：求图示线性电路中的电流I2。3.1 齐次定理与叠加定理齐次定理与叠加定理电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理52、意义：、意义：反映线性电路的反映线性电路的齐次性齐次性（比例性比例性）。）。注意：注意：1）线性电路：由线性元件和独立电源组成的电路。）线性电路：由线性元件和独立电源组成的电路。2）激励：电路的输入，即独立电源的电压或电流。）激励：电路的输入，即独立电源的电压或电流。3）响应：由激励引起的电路输出（电压或电流）。）响应：由激

5、励引起的电路输出（电压或电流）。1、定理：、定理：在在线性电路线性电路中，当中，当激励激励增大增大K倍时，其倍时，其响应响应也相也相应增大应增大K倍。倍。3.1.1 齐次定理齐次定理电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理6UsIsR1R2+=引例：引例：求图示电路的电压求图示电路的电压U和电流和电流I。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理73.1.2 叠加定理叠加定理2、意义：、意义：反映线性电路的反映线性电路的叠加性叠加性。1、定理：、定理：在在线性电路线性电路中，任一条支路电流或电压等于中，任一条支路电流或电压等于各个独

6、立电源单独作用时在该支路所产生的电流或电压各个独立电源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和的代数和。也可表述为：在线性电路中，也可表述为：在线性电路中，多个激励多个激励作用于电路作用于电路产生的响应产生的响应y(t)等于各个激励等于各个激励xm(t)单独作用于电路的响单独作用于电路的响应的代数和。数学表达式如下：应的代数和。数学表达式如下：电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理8注意：注意：电压源短路；电压源短路；电流源开路；电流源开路；受控源保留。受控源保留。2、叠加时注意代数和的意义叠加时注意代数和的意义:若响应分量与原响应方向一致取正号，反之取负

7、。若响应分量与原响应方向一致取正号，反之取负。3、叠加定理只能叠加定理只能适用线性电路支路电流或电压适用线性电路支路电流或电压的的计算，计算，不能计算功率不能计算功率。1、一个独立电源作用，其余独立电源置零：一个独立电源作用，其余独立电源置零：4、叠加方法可使多个激励或复杂激励电路的求解问题化叠加方法可使多个激励或复杂激励电路的求解问题化为单一激励电路的求解问题。只适用于线性电路。为单一激励电路的求解问题。只适用于线性电路。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理91、28V电压源单独作用时电压源单独作用时：2、2A电流源单独作用时电流源单独作用时：3、所有电源

8、作用时所有电源作用时：例例1 1：用叠加定理求图示电路中用叠加定理求图示电路中u u和和i i。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理10解解：根据叠加定理，有根据叠加定理，有代入已知条件，有代入已知条件，有解得解得若若Us=0,Is=10A时：时：例例2：图示电路，已知：图示电路，已知：U Us s=1V,I=1V,Is s=1A=1A时时：U U2 2=0=0；U Us s=10V,I=10V,Is s=0=0时：时：U U2 2=1V=1V；求求:U Us s=0,I=0,Is s=10A=10A时：时：U U2 2=?=?此例是对线性电路的齐次性和叠加

9、性的充分应用此例是对线性电路的齐次性和叠加性的充分应用电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理11 1、10V电压源单独作用时电压源单独作用时：2、3A电流源单独作用时电流源单独作用时，有，有3、所有电源作用时所有电源作用时：例例3：用叠加定理求图示电路中电流用叠加定理求图示电路中电流I I。使用叠加定理分析电路时的步骤参使用叠加定理分析电路时的步骤参见教材见教材P59 电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理12课程小结：课程小结：深刻理解线性电路的线性齐次性和叠加性特性；深刻理解线性电路的线性齐次性和叠加性特性；熟练掌握叠加定

10、理；熟练掌握叠加定理；能够正确绘制运用叠加定理分析电路过程中的各能够正确绘制运用叠加定理分析电路过程中的各种变换电路。种变换电路。课堂练习：课堂练习：P61页页 T3-1课后习题：课后习题：P98页页 P3-2、P3-53.1 齐次定理与叠加定理齐次定理与叠加定理电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理133.2 电路等效的一般概念电路等效的一般概念二端网络：二端网络：由元件相连接组成、与外由元件相连接组成、与外电路只有两个端钮连接的网络整体。电路只有两个端钮连接的网络整体。单口网络：单口网络：当强调二端网络的端口特性，当强调二端网络的端口特性，而忽略网络内部情

11、况时，又称二端网络为而忽略网络内部情况时，又称二端网络为单口网络，简称为单口网络，简称为单口单口。端口特性：端口特性：端口端口电压与电流的关系，表示为方电压与电流的关系，表示为方程程（简称为（简称为VCR方程）方程）或或伏安特性伏安特性曲线的形式。曲线的形式。明确的网络：明确的网络：当网络内的元件与网络外的某些变量无当网络内的元件与网络外的某些变量无任何能通过电或非电方式联系时，则称这样的网络为任何能通过电或非电方式联系时，则称这样的网络为明确的。明确的。网络的几个名词：网络的几个名词：本书所讨论的单口网络均为明确的单口网络。本书所讨论的单口网络均为明确的单口网络。电路分析基础电路分析基础第第

12、3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理14描述单口网络的方式：描述单口网络的方式：1）详尽的电路模型；）详尽的电路模型；2）端口特性。）端口特性。3）等效电路：）等效电路：根据单口的端口特性根据单口的端口特性得到的电路。得到的电路。单口网络的分类：单口网络的分类：1）含源单口网络：）含源单口网络：单口内含有单口内含有独立电源。独立电源。2）无源单口网络：）无源单口网络：单口内只含单口内只含有电阻元件、受控源。有电阻元件、受控源。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理15 如果两个单口网络如果两个单口网络的的端口端口VCR完全完全相同相同，或它们的伏安特性

13、曲线在，或它们的伏安特性曲线在u-i平平面上面上完全重叠完全重叠，则称这两个单口网络是，则称这两个单口网络是等效等效的。的。一般来说，等效的两个单口网络内一般来说，等效的两个单口网络内部部可以具有完全不同的可以具有完全不同的结构和参数结构和参数，但对但对任一外电路任一外电路来说，它们却具有完全来说，它们却具有完全相同的影响，没有丝毫差别。相同的影响，没有丝毫差别。(a)(b)(R=21k)等效条件：对外等效，对内不等效。等效条件：对外等效，对内不等效。等效的定义：等效的定义：电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理16 1）所有电阻流过同一电流；所有电阻流过同一

14、电流；串联：串联：多个电阻顺序相连，流过同一电流的连接方式。多个电阻顺序相连，流过同一电流的连接方式。(a)(b)2）等效电阻等效电阻:3）所有电阻消耗的总功率所有电阻消耗的总功率:4）电阻分压公式：电阻分压公式：（一）纯电阻单口网络的等效电路（一）纯电阻单口网络的等效电路一、电阻串联及等效变换一、电阻串联及等效变换3.3 无源单口网络的等效电路无源单口网络的等效电路特点：特点：电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理17 特点：特点：1）所有电阻施加同一电压；所有电阻施加同一电压；(a)(b)2）等效电导等效电导:3）所有电阻消耗的总功率所有电阻消耗的总功率:

15、4）电阻分流公式：电阻分流公式：二、电阻并联及等效变换二、电阻并联及等效变换并联：并联：多个电阻首端相连、末端相连，施加同一电压的连接方式多个电阻首端相连、末端相连，施加同一电压的连接方式。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理18 例：例：求等效电阻求等效电阻R。7k 三、电阻混联及等效变换三、电阻混联及等效变换混联：混联：多个电阻部分串联、部分并联的连接方式。多个电阻部分串联、部分并联的连接方式。电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理19(a)星形连接（星形连接（T形、形、Y形）形）(b)三角形连接（三角形连接（形、形、形

16、）形）四、四、T型网络和型网络和形网络的等效变换形网络的等效变换电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理20惠斯登电桥电路惠斯登电桥电路 R1、R2、R3连接方式？连接方式？R4、R5、R6连接方式？连接方式？电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理21R2R3R31R23R12R1由等效概念由等效概念,有有2、从星形连接变换为三角形连接、从星形连接变换为三角形连接变换式：变换式：Y-变换的等效条件为：变换的等效条件为：电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理22 变换式：变换式：R2R3R31R23R12R13、从三角形连接变换为星形连接、从三角形连接变换为星形连接-Y变换的等效条件为：变换的等效条件为：电路分析基础电路分析基础第第3章章 电路等效及电路定理电路等效及电路定理235204 解得：解得：i=2Ai1=0.6A解解:将三角形连接变换为星形连接将三角形连接变换为星形连接:举例：图示电路，举例：图示电路，求求i1、i2。=20 =4 =5 i2=-1A,u32=14V 电路分析基础