电路分析第4章分解法及单口网络n.课件.ppt

1、1作业作业：P-127 练习题：练习题：46P-133 练习题：练习题：48P-142 练习题：练习题：415P-156 习题：习题： 430将多个激励或复杂激励电路化为简单激励电路进行求解。将多个激励或复杂激励电路化为简单激励电路进行求解。最简单的子网络为二端网络，或称单口网络。最简单的子网络为二端网络，或称单口网络。介绍无源和含源单口网络的等效变换。介绍无源和含源单口网络的等效变换。既适用于线性电路也适用于非线性电路。既适用于线性电路也适用于非线性电路。将线性含源单口网络化简为最简单的电压源或电流源。将线性含源单口网络化简为最简单的电压源或电流源。由元件的由元件的VCR，有，有R+ USi

2、u11 + 0iuUSUS/Ru = USu = R i将二者联立，有将二者联立，有端钮上的电压端钮上的电压 u 和电流和电流 i 应同时满足网络应同时满足网络 N1 和和 N2，用曲线相交法用曲线相交法可得相同结果可得相同结果(1) 把给定的网络把给定的网络N分解为两个单口网络分解为两个单口网络 N1和和N2 ；(2) 分别求单口分别求单口 (One Port) 网络网络 N1、N2 的的VCR (4-2 )；(3) 联立联立VCR，求单口网络端钮上的电压，求单口网络端钮上的电压 u 和电流和电流 i ；(4) 分别求单口网络分别求单口网络N1、N2中的电压和电流中的电压和电流 (4-4 )

3、 。 N1N2i+u11 将多个激励或复杂激励电将多个激励或复杂激励电路化为简单激励电路进行求解。路化为简单激励电路进行求解。1. 列电路的方程，求列电路的方程，求 u、i 关系；关系；2. 端钮上加电流源，求输入端电压，得到端钮上加电流源，求输入端电压，得到 u、i 关系；关系；3. 端钮上加电压源，求输入端电流，得到端钮上加电压源，求输入端电流，得到 u、i 关系。关系。求图示电路的求图示电路的VCRVCR。（1）列电路）列电路KVL方程：方程：U = = R2 I + ( I IS ) R1 US= = R2R1UISI US (2) 外加电流源外加电流源(I)，求输入端电压：，求输入端

4、电压：(3) 外加电压源外加电压源(U)，求输入端电流：，求输入端电流： U1 = IR2+UU = U1 IR2 = IR1 ISR1 US IR2I (R1+R2) + ISR1 = US UU = = = = R2R1UISI US IR2R1UISI US U1)(S1S1IIRUU S11S1UIRRIU R1电流电流 如果一个网络如果一个网络N由两个子网络由两个子网络N1和和N2组成，且已求得：组成，且已求得： u = ，i =，可用一个电压值为可用一个电压值为 的电压源或用一个电流值的电压源或用一个电流值为为 的电流源置换的电流源置换 N2 或或 N1，置换后对，置换后对 N1

5、或或 N2 没有影响。没有影响。 N1N2+u = i = N1+i = N1+u = 求图示电路中各支路电流。求图示电路中各支路电流。I3 = 2.7 1.8 = 0.9A2 9V+I12 2 I2I43 2 I5I32 9V+I12 4 I2I32 9V+I1I134A7 . 23/4291 IA8 . 142412 IIA45. 021354 III方法：从右至左合并电阻，方法：从右至左合并电阻， 从左至右分流。从左至右分流。将将3电阻用电流源置换电阻用电流源置换求图示电路中各支路电流。求图示电路中各支路电流。2 9V+I12 2 I2I43 2 I5I3I3 = 2.7 1.8 = 0

6、.9AA7 . 29 . 021491 IA8 . 19 . 021492 IA45. 021354 III2 9V+I12 2 I2I42 I5I3叠加原理：已知已知 N 的的VCR为为 u = i + 2，用置换定理求，用置换定理求 i1。： 求左边部分的求左边部分的VCRu = 7.5 ( i1 i ) + 15u = 3i + 6代入代入 u = i + 2i = 1 Au = 3 Vi1 = 0.6 A15V N+i7.5 i15 +u51ui 155 . 755 . 7 iuu155 . 75 . 2 iu得得15V +i7.5 i15 +u3V +A6 . 05351 ui：如果

7、两个单口网络：如果两个单口网络 N1 和和N2 端口上电压、端口上电压、 电流关系完全相同，则电流关系完全相同，则 N1 和和 N2 等效。等效。 i1 +u1i2 +u2若若 N1 和和 N2 端口上满足端口上满足 u1 = u2 、i1 = i2 ，则两个单口网络则两个单口网络 N1 和和 N2 等效。等效。 R =Rknk=1G =Gknk=1利用串并联公式化简利用串并联公式化简N0R2121RRRRR RS +uSRSSSRuRS +iS RSRSiSSSSRui RS不变不变RS不变不变uS = iS RS通常电源可以用电压源或电流源表示，通常电源可以用电压源或电流源表示，这两种电源

8、模型之间可进行等效变换。这两种电源模型之间可进行等效变换。 对于含源支路的串、并、混联电路的两端来说，对于含源支路的串、并、混联电路的两端来说，总可以化简为一个电压源与电阻串联的组合，或者总可以化简为一个电压源与电阻串联的组合，或者是一个电流源与电阻并联的组合。是一个电流源与电阻并联的组合。R +USRISN戴维南定理戴维南定理诺顿定理诺顿定理如果如果US1US2，违背违背KVL无解无解 + +US1US2 +USUS=US1=US2与电压源并联与电压源并联的元件称为多的元件称为多余元件，多余余元件，多余元件可开路。元件可开路。 +RSUS +US多余元件多余元件可以开路可以开路与电流源串联与

9、电流源串联的元件称为多的元件称为多余元件，多余余元件，多余元件可短路。元件可短路。 如果如果 IS1 IS2，违背违背KCL无解无解IS1IS2IS=IS1=IS2ISISISR多余元件多余元件可以短路可以短路10 I10 I在两电源端钮上加相同的负载电阻在两电源端钮上加相同的负载电阻 R = 10 ，求负载电流求负载电流 I 和电源提供的功率和电源提供的功率P。 +10V5 IA3210510 IA32 IIW320321010 IPA3221055 IW34023210210 IP2A5 IA342 IIW340234525 IP求图示电路输入电阻求图示电路输入电阻Ri。 含受控源电路不能

10、用电含受控源电路不能用电 阻串、并联公式化简阻串、并联公式化简 I10.99I1R3=100kR4R2R125 100 10kRiU +(25 + 100) I1 100I2 = U 100I1+ (100 + 10000 + 100000) I2 100000 I3= 0代入代入 I3 = 0.99I1，得，得UUI38525001101001101001009910012511010010001 351101385251i IURU = 125I1 90I1 = 35I1I10.99I1R3=100kR4R2R125 100 10kI199kI125 100 10k100k +I125 1

11、00 110k0.9I190I1 +I125 100 U +351i IUR化简电路化简电路U = 500I + 2000I + 10 = 1500I + 10U = 1.5kI + 10I1k1k + +10V0.5IU500II1k1k + +10VU + +10V1.5kI +U 由线性电阻，由线性电阻，线性受控源线性受控源和独立源组成的线性和独立源组成的线性单口网络单口网络 N，就其端口来看，可等效为一个电压源，就其端口来看，可等效为一个电压源与电阻串联的支路。电压源的电压等于该网络与电阻串联的支路。电压源的电压等于该网络 N 的的开路电压开路电压 UOC，其串联电阻为该网络中所有独立

12、源，其串联电阻为该网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻为零值时的入端等效电阻 R0。R0 +uOCN线性含源线性含源线性或非线性线性或非线性R0 +uOCN +uOCN0R0ia N负负载载+ub Ni+uab电流源电流源 i 作用作用u = i R0N中独立源作用中独立源作用Ni+uabu = uOCbR0i +ua +ubaNu = uOC iR0R0 +uOC i +uab负负载载R0 +uOC i +uab适用于求解适用于求解线性网络线性网络中某一支路的电流或电压。中某一支路的电流或电压。（1）将欲求支路的电路元件去掉）将欲求支路的电路元件去掉, 其余部分作为含源其余部分作为含源 单

13、口网络单口网络N；（2）求有源单口网络）求有源单口网络N的开路电压的开路电压 UOC；（3）将含源单口网络）将含源单口网络N 除源除源, 使其成为无源单口网络使其成为无源单口网络 N0，求等效电阻，求等效电阻R0；（4）将原支路接在戴维南等效电路上将原支路接在戴维南等效电路上, 求电量求电量 I (U ) 。除除源源用戴维南定理求图示电路中的用戴维南定理求图示电路中的 I。 UOC = 4 4+ 24 3 /(3+6) = 24 VR0 = 3 6/(3+6)+4 = 6A32624 I24V4AI6 3 4 2 +UOC24V4A6 3 4 +6 3 4 R02 I +24V6 2 开路开路

14、 求图示电路中的电流求图示电路中的电流 I3。受控源电流为零受控源电流为零 开路开路UOC = 6 2 = 12 V18 9 +6A4AUOC6 +2AUOC9 +6AUOC4A0.9I315 6 6 I33 6A 4A0.9I315 6 6 I39 开路时，开路时，I3 = 0A24618191OC U网络中的独立源为零值，端钮上加电压求入端电流。网络中的独立源为零值，端钮上加电压求入端电流。 ISC = 0.9ISC + 6 4ISC = 20 A18 9 +U0.9II3 I3 +12V0.6 网络中的开路电压网络中的开路电压 UOC 除以短路电流除以短路电流 ISC。 9 6A4A0.

15、9ISC18 I3ISC1899 . 0UUII 6 . 00 IUR6 . 02012SCOC0 IURA3106 . 03123 I61 . 0UI +用戴维南定理求图中用戴维南定理求图中 A、B 两点的电压两点的电压 UAB。10 5 10 5 9V3A10 0.5AAB0.5A+10 5 10 5 +9V3A10 AB+AB+9V5 5 10 10 +30VI1I215 I1 + 9 30 = 015 I2 9 = 0 I2 = 0.6A I1 = 1.4AUOC = UAB = 5 I1 +10 I2 = 1.45 +100.6 = 13V10 5 5 +9V3A10 ABUAB =

16、 13 + 0.520/3 = 16.33V 0.5AR0+20/3 AB+13VR0 = RAB = 10 /5 + 10 /5 = 20 /3 10 a 用戴维南定理计算图示电路中电压用戴维南定理计算图示电路中电压 U。R0 = 6 +6V6 b6A2A15 U+解：解：(1) 求求UOCUOC = 66+ 6 = 42V(2) 求求R0(3) 求求UUOC= E R0+15 U+abUOCa+6V6 b6A2A+cd36V2 + -ab2 3 6 + - ab3 6V 求下列电路的戴维南等效电路。求下列电路的戴维南等效电路。Uoc=Uab=VaVbR0 = 2/2 +3/6 = 3 69

17、12= 36 36 = 6V 由线性电阻、线性受控源和独立源组成的线性单口由线性电阻、线性受控源和独立源组成的线性单口网络网络 N，就其端口来看，可以等效为一个电流源与电阻，就其端口来看，可以等效为一个电流源与电阻并联的组合。电流源的电流等于网络并联的组合。电流源的电流等于网络N的短路电流的短路电流 iSC；电阻等于网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻。电阻等于网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻。NN0R0iSCNiS = iSCR = R0RiS用诺顿定理求图示电路中电流用诺顿定理求图示电路中电流 I。 ISC = I1 I2 = 9 4 = 5 AR0 = (1+3) / (4+2)

18、 = 2.4 1.6212A134I1.6 I5A2.4 2134212A134ISCI2I1A9123131 IA4122422 IA356 . 14 . 24 . 2 I求图示电路的诺顿等效电路。求图示电路的诺顿等效电路。(6+3) I1 3 ISC = 9 3I1+ 3ISC = 6 I 代入代入 I = I1 ISC有有 3I1 3ISC = 0I1 = ISCI1 = ISC = 1.5 AI = 06 3 6 I+9V+IISC6 3 6 I+9V+I列网孔列网孔KVL方程方程开路电压比短路电流开路电压比短路电流 UOC = 6I + 3I = 9I = 9 V独立源为零值，外加独

19、立源为零值，外加 电压源电压源 U，求电流，求电流 I。U = 6I + 3I = 9I = 6I6 3 6 I+I+UI6 3 6 I+9V+I+UOC65 . 19SCOC0 IUR60 IURIII96636 A1639 IISC = 1.5 A+6V6 ab 求下列电路的诺顿等效电路。求下列电路的诺顿等效电路。6A2AISC = 6 + 6/6 = 7AR0= 6 6 ab7A(2) 求有源单口网络求有源单口网络N的开路电压的开路电压 UOC 或短路电流或短路电流 ISC ;任意线性有源单口网络可以用恒压源任意线性有源单口网络可以用恒压源E串电阻串电阻R来等效代替来等效代替;任意线性有

20、源单口网络可以用恒流源任意线性有源单口网络可以用恒流源 IS 并电阻并电阻R来等效代替。来等效代替。(1) 将欲求支路的电路元件去掉将欲求支路的电路元件去掉, 其余部分作为有源单口网络其余部分作为有源单口网络N;(3) 将将 N 除源除源, 使其成为无源单口网络使其成为无源单口网络 N0, 求等效电阻求等效电阻R0 ;(4) 将原支路接在戴维南将原支路接在戴维南(诺顿诺顿)等效电路上等效电路上, 求电量求电量 I (U ) 。(1) 求求 uOC、iSC 可用所学过的所有方法：如节点分析法、网孔可用所学过的所有方法：如节点分析法、网孔 分析法、叠加原理、支路电流法、分压分析法、叠加原理、支路电

21、流法、分压/分流公式等等。分流公式等等。 (2) 求求 R0 的方法的方法 单口网络中所有独立源为零值，用串并联公式化简；单口网络中所有独立源为零值，用串并联公式化简； 单口网络中所有独立源为零值，端钮上加电压源单口网络中所有独立源为零值，端钮上加电压源 u (或电流源或电流源 i )，求入端电流，求入端电流 i (或端钮电压或端钮电压 u)； 开路电压比短路电流开路电压比短路电流 (3) 含受控源电路的分析方法含受控源电路的分析方法 控制量和被控制量要在同一部分。控制量和被控制量要在同一部分。 求等效电阻时要计入受控源的作用，独立源为零值时，求等效电阻时要计入受控源的作用，独立源为零值时，

22、受控源要保留。受控源要保留。求求 R0 时只能用外加电源法和开路电压时只能用外加电源法和开路电压-短路电流法。短路电流法。iuR 0SCOC0iuR 一个含源单口网络总可以化简成戴维南或诺顿等效电路。一个含源单口网络总可以化简成戴维南或诺顿等效电路。 R0+ RL 2RL = 0若若 UOC、R0不变，不变，RL可变可变p有一个极大值有一个极大值RLp0i+UOCR0RLL0OCRRui 2L0L2OCL2)(RRRuRip 0)()(2)(dd4L0L0L2L02OCL RRRRRRRuRp02OCmax4Rup 由分子由分子 = 0，得，得 电路如图示，求电路如图示，求RX = ? 时获得最大功率，时获得最大功率，Pmax = ?RX = 3 时获得最大功率时获得最大功率R0 = 3UOC = 3 5 + 10 = 5 VW122534)5(4202OCmax RuPRX+20V43513+10V5A+20V43513+10V5AUOC+43513R0要求：做每一题时：要求：做每一题时： 1. 画电路图；画电路图； 2. 写清分析过程。写清分析过程。