大学-电路分析-第五版-课件-ppt-第4章.ppt
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- 大学 电路 分析 第五 课件 ppt
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1、第四章第四章 电路定理电路定理叠加定理叠加定理替代定理替代定理戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理最大功率传输定理最大功率传输定理*特勒根定理特勒根定理*互易定理互易定理 线性电路:由独立电源和线性电阻元件线性电路:由独立电源和线性电阻元件( (线性电线性电阻、阻、 线性受控源等线性受控源等) )组成的电路。组成的电路。 线性电路特点:(线性电路特点:(1 1)叠加性;()叠加性;(2 2)齐次性;)齐次性; (3 3)对易性。)对易性。 电路分析:给定电路结构、独立电源和其它元电路分析:给定电路结构、独立电源和其它元件件 的特性、求解电路中所有元件的电的特性、求解电路中所有元件的电流流
2、和电压和电压 在线性电路中,任一支路的在线性电路中,任一支路的电流或电压(响应电流或电压(响应) )可以看成是电路中每一个独立可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流( (或或电压电压) )的代数和。的代数和。1 1. . 叠加定理叠加定理 叠加定理叠加定理2 .2 .定理的证明定理的证明应用结点法:应用结点法:(G2+G3)un1=G2us2+G3us3+iS1下 页上 页返 回G1is1G2us2G3us3i2i3+1321323332221GGiGGuGGGuGuSSSn或表示为:或表示为:)3(1)2(1)1(13322
3、111 nnnSsSnuuuuauaiau支路电流为:支路电流为:)3(3)2(3) 1 (33213333232232233313 )()()(iiiGGiGuGGGGuGGGGGuuiSSSSn)3(2)2(2)1(23322113212323232232232212 )()(iiiububibGGiGGGuGGuGGGGGuuiSSSSSSSn下 页上 页G1is1G2us2G3us3i2i3+1返 回三个电源共同作用三个电源共同作用is1单独作用单独作用= =下 页上 页+us2单独作用单独作用us3单独作用单独作用+G1G3us3+)3(2i)3(3iG1G3)2(3i)2(2ius
4、2+G1is1G2us2G3us3i2i3+) 1(2i) 1 (3iG1is1G2G3返 回结点电压和支路电流均为各电源的一次结点电压和支路电流均为各电源的一次函数,函数,均可看成各独立电源单独作用时,均可看成各独立电源单独作用时,产生的响应之叠加。产生的响应之叠加。 3. 3. 几点说明几点说明叠加定理只适用于线性电路。叠加定理只适用于线性电路。一个电源作用,其余电源为零一个电源作用,其余电源为零电压源为零电压源为零 短路。短路。电流源为零电流源为零 开路。开路。下 页上 页结论返 回功率不能叠加功率不能叠加( (功率为电压和电流的乘积,为功率为电压和电流的乘积,为电源的二次函数电源的二次
5、函数) )。 u, i叠加时要注意各分量的参考方向。叠加时要注意各分量的参考方向。含受控源含受控源( (线性线性) )电路亦可用叠加,但受控源应电路亦可用叠加,但受控源应始终保留。始终保留。下 页上 页4. 4. 叠加定理的应用叠加定理的应用求电压源的电流及功率求电压源的电流及功率例例142A70V1052+I解解画出分电路图画出分电路图返 回2A电流源作用,电桥平衡:电流源作用,电桥平衡:0)1(I70V电压源作用:电压源作用:A157/7014/70)2(IA15)2()1(III下 页上 页I (1)42A1052470V1052+I (2)两个简单电路两个简单电路1050W1570P应
6、用叠加定理使计算简化应用叠加定理使计算简化返 回例例2计算电压计算电压u3A电流源作用:电流源作用:下 页上 页解解u12V2A13A366V画出分电路图画出分电路图u(2)i (2)12V2A1366V13A36u(1)V93) 13/6()1(u其余电源作用:其余电源作用:A2)36/()126()2(iV81266)2()2( iuV1789)2() 1 (uuu返 回 叠加方式是任意的,可以一次一个独立叠加方式是任意的,可以一次一个独立源单独作用,也可以一次几个独立源同时作用,源单独作用,也可以一次几个独立源同时作用,取决于使分析计算简便。取决于使分析计算简便。下 页上 页注意例例3计
7、算电压计算电压u、电流电流i。解解画出分电路图画出分电路图u(1)10V2i(1)12i(1)*受控源始终保留受控源始终保留u10V2i1i25Au(2)2i (2)i (2)125A返 回 ) 12/()210()1()1(iiV6321)1()1()1()1(iiiuA2)1(i10V电源作用:电源作用:下 页上 页u(1)10V2i(1)12i(1)5A电源作用:电源作用: 02)5(12)2()2()2(iiiA1)2(iV2) 1(22)2()2(iuV826uA1) 1(2iu(2)2i (2)i (2)125A返 回5.5.齐性原理齐性原理下 页上 页线性电路中,所有激励线性电路
8、中,所有激励( (独立源独立源) )都增大都增大( (或减或减小小) )同样的倍数,则电路中响应同样的倍数,则电路中响应( (电压或电流电压或电流) )也增也增大大( (或减小或减小) )同样的倍数。同样的倍数。当激励只有一个时,则响应与激励成正比。当激励只有一个时,则响应与激励成正比。具有可加性具有可加性。注意返 回iR1R1R1R2RL+usR2R2例例采用倒推法:采用倒推法: i=1A则则求电流求电流 iRL=2 R1=1 R2=1 us=51V,+2V2A+3V+8V+21V+us=34V3A8A21A5A13Ai =1AA5 . 113451 ssssiuuiuuii即即解解下 页上
9、 页返 回 替代定理替代定理 对于给定的任意一个电路,若某一支路电对于给定的任意一个电路,若某一支路电压为压为uk、电流为、电流为ik,那么这条支路就可以用一个,那么这条支路就可以用一个电压等于电压等于uk的独立电压源,或者用一个电流等于的独立电压源,或者用一个电流等于ik的独立电流源,或用的独立电流源,或用R=uk/ik的电阻来替代,替的电阻来替代,替代后电路中全部电压和电流均保持原有值代后电路中全部电压和电流均保持原有值( (解答解答唯一唯一) )。 1. 1.替代定理替代定理下 页上 页返 回支支路路 k ik+uk+uk下 页上 页ik+ukR=uk/ikik返 回Aik+uk支支路路
10、 k A+uk证毕证毕! 2. 2. 定理的证明定理的证明下 页上 页ukukAik+uk支支路路k +uk返 回 戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理工程实际中,常常碰到只需研究某一支路的电工程实际中,常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说,电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说,电路的其余部分就成为一个有源二端网络,可等效变路的其余部分就成为一个有源二端网络,可等效变换为较简单的含源支路换为较简单的含源支路( (电压源与电阻串联或电流电压源与电阻串联或电流源与源与电阻并联支路电阻并联支路), ), 使分析和计算简化。戴维宁使分析和计算简化。戴维宁定理和
11、诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算定理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。方法。下 页上 页返 回 二端网络:具有两个出线端的部分电路。二端网络:具有两个出线端的部分电路。 无源二端网络(一端口):二端网络中没有电源。无源二端网络(一端口):二端网络中没有电源。 有源二端网络(一端口)有源二端网络(一端口) :二端网络中含有电源。:二端网络中含有电源。1 1、戴维宁定理、戴维宁定理任何一个线性含源一端口网络(二端网络),任何一个线性含源一端口网络(二端网络),对外电路来说,总可以用一个电压源和电阻的串对外电路来说,总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换;此电压源的电压等于外
12、电路联组合来等效置换;此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压断开时端口处的开路电压uoc,而电阻等于端口的,而电阻等于端口的输入电阻(或等效电阻输入电阻(或等效电阻Req)。)。下 页上 页abiu+-AiabReqUoc+-u+-返 回2.2.定理的证明定理的证明+替代替代叠加叠加A中中独独立立源源置置零零下 页上 页abi+uNAuab+Aocuu iRueq abi+uNuabi+AReq返 回iRuuuueqoc 下 页上 页i+uNabReqUoc+-返 回3.3.定理的应用定理的应用(1 1)开路电压)开路电压Uoc 的计算的计算 等效电阻为将一端口网络内部独立电源全等效电
13、阻为将一端口网络内部独立电源全部置零部置零( (电压源短路,电流源开路电压源短路,电流源开路) )后,所得无源后,所得无源一端口网络的输入电阻。常用下列方法计算:一端口网络的输入电阻。常用下列方法计算:(2 2)等效电阻的计算)等效电阻的计算 戴维宁等效电路中电压源电压等于将外电戴维宁等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压路断开时的开路电压Uoc,电压源方向与所求开,电压源方向与所求开路电压方向有关。计算路电压方向有关。计算Uoc的方法视电路形式选的方法视电路形式选择前面学过的任意方法,使易于计算。择前面学过的任意方法,使易于计算。下 页上 页返 回2 23 3方法更有一般性。方法更
14、有一般性。当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联和和Y互换的方法计算等效电阻;互换的方法计算等效电阻;开路电压,短路电流法。开路电压,短路电流法。外加电源法(加电压求电流或加电流求电压);外加电源法(加电压求电流或加电流求电压);iuReq scoceqiuR 下 页上 页uabi+NReqiabReqUoc+-u+-abui+NReq返 回 外电路可以是任意的线性或非线性电路,外电路外电路可以是任意的线性或非线性电路,外电路发生改变时,含源一端口网络的等效电路不变发生改变时,含源一端口网络的等效电路不变( (伏伏- -安特性等效安特性等效) )。 当
15、一端口内部含有受控源时,控制电路与受控当一端口内部含有受控源时,控制电路与受控源必须包含在被化简的同一部分电路中。源必须包含在被化简的同一部分电路中。下 页上 页注意注意例例1 计算计算Rx分别为分别为1 1.2、5.2时的电流时的电流IIRxab+10V4664解解断开断开Rx支路,将剩余支路,将剩余一端口网络化为戴维一端口网络化为戴维宁等效电路:宁等效电路:求等效电阻求等效电阻ReqReq=4/6+6/4=4.8 Rx =1.2时时,I= Uoc /(Req + Rx) =0.333ARx =5.2时时,I= Uoc /(Req + Rx) =0.2A下 页上 页Uoc = U1 - U2
16、 = -104/(4+6)+10 6/(4+6) = 6-4=2V求开路电压求开路电压b+10V4664+-UocIabUoc+RxReq+ U1 -+ U2-b4664+-Uoc返 回求电压求电压Uo例例2解解求开路电压求开路电压UocUoc=6I+3II=9/9=1AUoc=9V求等效电阻求等效电阻Req方法方法1 1:加压求流:加压求流下 页上 页336I+9V+U0+6I36I+9V+U0C+6I36I+U+6IIo独立源置零独立源置零U=6I+3I=9II=Io6/(6+3)=(2/3)IoU =9 (2/3)I0=6IoReq = U /Io=6 返 回方法方法2 2:开路电压、短
17、路电流:开路电压、短路电流(Uoc=9V)6 I1 +3I=96I+3I=0I=0Isc=I1=9/6=1.5AReq = Uoc / Isc =9/1.5=6 独立源保留独立源保留下 页上 页36I+9V+6IIscI1U0+-+-69V3等效电路等效电路V333690U返 回 计算含受控源电路的等效电阻是用外加计算含受控源电路的等效电阻是用外加电源法还是开路、短路法,要具体问题具体分析,电源法还是开路、短路法,要具体问题具体分析,以计算简便为好。以计算简便为好。下 页上 页注意注意返 回已知开关已知开关S例例41 A 2A2 V 4V 求开关求开关S打向打向3,电压,电压U等于多少。等于多
18、少。解解V4A 2ocScUi2eqRV1141)52(U下 页上 页AV5U+S1321A线性线性含源含源网络网络+-5U+1A24V+返 回任何一个含源线性一端口电路,对外电路来说,任何一个含源线性一端口电路,对外电路来说,可以用一个电流源和电阻的并联组合来等效置换;可以用一个电流源和电阻的并联组合来等效置换;电流源的电流等于该一端口的短路电流,电阻等电流源的电流等于该一端口的短路电流,电阻等于该一端口的输入电阻。于该一端口的输入电阻。 诺顿定理诺顿定理一般情况,诺顿等效电路可由戴维宁等效电路一般情况,诺顿等效电路可由戴维宁等效电路经电源等效变换得到。诺顿等效电路可采用与戴维经电源等效变换
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