电工电子技术基础课件第2章.ppt

1、教教 学学 目目 标标第第2 2章章 电路的基本分析方法教学目标电路的基本分析方法教学目标 1.理解电阻串联和并联，掌握电阻电路的等效变换。2.掌握电源两种模型及其等效变换。3.掌握支路电流法分析方法，熟练应用支路电流法分析电阻电路。4.掌握分析电阻电路基本定理：叠加定理和戴维南定理。5.熟练应用叠加定理和戴维南定理分析电路。第一节第一节 电阻等效变换电阻等效变换第二节第二节 电源等效变换电源等效变换第三节第三节 支路电流法支路电流法第四节第四节 叠加定理叠加定理 第五节第五节 戴维宁定理戴维宁定理第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电

2、路的基本分析方法电路的基本分析方法思政引例思政引例非淡泊无以明志，非宁静无以致远。非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法“做事没技巧，吃力不讨好”说明要提高做事效率，必须采取巧妙的方法。现代飞机战术技术水平在迅速发展，需要装配大量先进综合航电系统，如各种航空仪器仪表、导航雷达设备、智能通信设备、飞行控制系统、火力控制系统等，这些设备运行好坏，直接关系到能否完成复杂飞行和作战任务并保证飞行安全。机载电子设备每一个系统都包含许多复杂电路，但是无论系统多么复杂，其基本分析和计算方法都源于基尔霍夫定律和欧姆定律，如支路电流法、

3、等效变换法、叠加定理和戴维宁定理。下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换2.1 电阻等效变换电阻等效变换把若干个电阻依次首尾相接地连接起来，称为电阻串联把若干个电阻依次首尾相接地连接起来，称为电阻串联下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换电阻串联电阻串联下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换把若干个电阻两端分别连接在两个结点上，称为电阻并联把若干个电阻两端分别连接在两个结点上，称为电阻并联下一页上一页节首

4、页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换电阻并联电阻并联下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换下一页上一页节首页章目录电阻混联电阻混联第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换下一页上一页节首页章目录电阻混联电阻混联第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电阻等效变换电阻等效变换第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换2.2 电源等效变换电源等效变换电压源与电流源等效变换电压源与电流源等效变换 指变

5、换前后，对任一负载来说，在这两个电源分别激励时都应得到相同的响应，当电压指变换前后，对任一负载来说，在这两个电源分别激励时都应得到相同的响应，当电压源变换为电流源，或者反过来，电流源变换为电压源之后，源变换为电流源，或者反过来，电流源变换为电压源之后，负载上的电流和电压的方向和大负载上的电流和电压的方向和大小均保持与变换前完全相同小均保持与变换前完全相同。电源等效对电源以外的电路（负载电阻电源等效对电源以外的电路（负载电阻RL）是等效的，称为）是等效的，称为对外等效对外等效。下一页上一页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换

6、下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换等效前后电压源电动势方向与电流源短路电流方向应保持一致。等效前后电压源电动势方向与电流源短路电流方向应保持一致。SL0UUUIRS00UUUURRLS0IUIIR根据对外等效原则根据对外等效原

7、则,有有LLIIUU 令令000IURRR则则SS0UUIR或或SS0IUI RLR下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换 2.当电流源模型等效变换为电压源模型时，当电流源模型等效变换为电压源模型时，3.等效前后电压源电动势（开路电压）方向与电流源电激流（短路电流）方向应保持一致等效前后电压源电动势（开路电压）方向与电流源电激流（短路电流）方向应保持一致，电阻，电阻应相等。应相等。1.当电压源模型等效变换为电流源模型时，当电压源模型等效变换为电流源模型时，结论结论SS0UUIRSS0IUI R下一页上一页节首页章目录第第2 2章章

8、 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换 已知图已知图(a)中，中，US1=6V，US2=6.5V，R1=R2=1，求，求a、b两端的等效电压源模型及其参两端的等效电压源模型及其参数。数。例题例题 先将电压源模型等效变换为电流源模型，如图先将电压源模型等效变换为电流源模

9、型，如图(b)IS1=US1/R1=6AIS2=US2/R2=6.5A解解其中其中下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换R0=R1R2=0.5 IS=IS1+IS2=12.5 AUS=R0IS=6.25 Va、b两端的等效电压源模型及其参数两端的等效电压源模型及其参数 R0=0.5 下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换注意注意 1.1.理想电压源理想电压源 (恒压源恒压源)同理想电流源同理想电流源(恒流源恒流源)之间不能等效变换。之间不能等效变换。2.2.由于理想电

10、压源两端的电压恒定不变，与理想电压源并联的元件由于理想电压源两端的电压恒定不变，与理想电压源并联的元件(电阻、电流源等电阻、电流源等)对外电对外电路中其他元件的工作状态不产生影响，在简化电路时可把它们去掉。路中其他元件的工作状态不产生影响，在简化电路时可把它们去掉。下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换 3.由于理想电流源支路的电流恒定不变，与理想电流源串联在同一支路中的元件由于理想电流源支路的电流恒定不变，与理想电流源串联在同一支路中的元件(电阻、电电阻、电压源等压源等)的存在与否对外电路也毫无影响，在简化电路时可以用一根短接线

11、代替。的存在与否对外电路也毫无影响，在简化电路时可以用一根短接线代替。下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 电源等效变换电源等效变换如图2.2.11所示，计算电路中流过2 电阻的电流I。以电路中各支路的电流（简称支路电流以电路中各支路的电流（简称支路电流

12、)作为变量，利用基尔霍夫的电流定律和电压定律列作为变量，利用基尔霍夫的电流定律和电压定律列方程方程,然后求解列出的联立方程，获得各支路电流的值。然后求解列出的联立方程，获得各支路电流的值。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法支支路数路数3 3网孔数网孔数2 22.3 2.3 支路电流法支路电流法支路电流法支路电流法回路数回路数3 3结点数结点数2 2下一页上一页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电

13、流法下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法求图示电路各支路电流。求图示电路各支路电流。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。行方向。1I3I2I引例引例III2.先利用先利用基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律对电路的结点列方程。对电路的结点列方程。结点结点a I1+I2I3=0 I1I2

14、+I3=0结点结点b 这这2个方程是个方程是不独立不独立的，可以证明，对于一个具有的，可以证明，对于一个具有n个结点的电路，利用基尔霍夫电流定律只个结点的电路，利用基尔霍夫电流定律只能列出能列出(n-1)个独立方程。个独立方程。III下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法3.再利用再利用基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律对电路中的回路列回路电压方程。对电路中的回路列回路电压方程。R1I1R2I2=US1 US2 回路回路II回路回路III回路回路IR2I2+R3I3=US2R1I1+R3I3=US1 在在3个方程中，只有个方程中，只有2

15、个独立方程。一般选个独立方程。一般选网孔网孔作为独立回路，网孔的数目就等于总的独立作为独立回路，网孔的数目就等于总的独立回路数。回路数。1I3I2IIIIIII下一页上一页节首页章目录 5.方程总数等于支路总数，也就是所要求的变量数，方程组方程总数等于支路总数，也就是所要求的变量数，方程组有唯一的解。解方程组，可得到各支路电流有唯一的解。解方程组，可得到各支路电流I1、I2和和I3。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法 4.选取独立结点电流方程和独立回路电压方程组成联列方程组。选取独立结点电流方程和独立回路电压方程组成联列方程组。I1+I2 I3=0 R1

16、I1 R2I2=US1 US2R2I2+R3I3=US21I3I2IIIIIIIS123S231122331()URRURIR RR RR RS13S2132122331()URURRIR RR RR RS12S213122331URURIR RR RR R下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 支路电流法支路电流法支路电流法的解题步骤：支路电流法的解题步骤：（1）确定支路数）确定支路数b，选定各支路电流的参考方向，并标于图中。，选定各支路电流的参考方向，并标于图中。（2）确定结点数）确定结点数n，根据基尔霍夫电流定律，列写，根据基尔霍夫电流定律，列写(n

17、 1)个独立的结点电流方程。个独立的结点电流方程。（3）根据基尔霍夫电压定律，列写独立的回路电压方程。在列写方程前，必须先设定回路绕）根据基尔霍夫电压定律，列写独立的回路电压方程。在列写方程前，必须先设定回路绕行方向。对于平面网络，可针对所有行方向。对于平面网络，可针对所有网孔网孔（即独立回路）列回路电压方程，独立电压方程的（即独立回路）列回路电压方程，独立电压方程的数目正好等于数目正好等于b(n 1)个。个。（4）由第）由第2、3步列出的步列出的b个独立方程组成一联立方程组，并解这联立方程组，求出各支路电个独立方程组成一联立方程组，并解这联立方程组，求出各支路电流。流。下一页上一页节首页章目

18、录2.4 2.4 叠加定理叠加定理电路结构和参数如图所示，试求电路结构和参数如图所示，试求R3支路的电流。支路的电流。2S3332323R IUI=+=I+IR+RR+R分析分析 采用支路电流法来解题。采用支路电流法来解题。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理解上述联列方程，得解上述联列方程，得 引例引例 解解 根据题意，有根据题意，有I1=IS (KCL)结点结点a:(KVL)网孔网孔I:I1+I2-I3=0R2I2+I3R3=U下一页上一页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理U单独作用IS单独作用2 S32323R IU

19、I=+R+RR+R3I 3I 由此可见，两个独立电源由此可见，两个独立电源U和和IS同时作用于电路时所产生的电流之和同时作用于电路时所产生的电流之和I3等于每个独立电源等于每个独立电源分别单独作用时所产生的电流的代数和。分别单独作用时所产生的电流的代数和。下一页上一页节首页章目录 线性电路线性电路中，如果含有多个中，如果含有多个独立电源独立电源共同作用时，在电路的任一支路中产生的电共同作用时，在电路的任一支路中产生的电流流(或电压或电压)等于各个电源等于各个电源分别单独分别单独作用时在该支路所产生的电流作用时在该支路所产生的电流(或电压或电压)的的代数和代数和。第第2 2章章 电路的基本分析方

20、法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理叠加定理叠加定理 叠加定理解题步骤叠加定理解题步骤 1.1.分别计算各个独立电源单独作用时产生的支路电流或支路电压分别计算各个独立电源单独作用时产生的支路电流或支路电压;2.2.把原电路分解为各个独立电源分别单独作用的电路模型，并标出各电流、电压的参考方向把原电路分解为各个独立电源分别单独作用的电路模型，并标出各电流、电压的参考方向;3.3.求多个独立电源共同作用原电路的待求量。求多个独立电源共同作用原电路的待求量。下一页上一页节首页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理下一页上一页节首页章目录第第

21、2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理(1)(1)叠加定理只适用于叠加定理只适用于线性电路中电流和电压线性电路中电流和电压的计算。的计算。不能用来计算功率不能用来计算功率。因为电功率与电流和电。因为电功率与电流和电压不是线性关系。压不是线性关系。(2)(2)某独立电源单独作用时，其余各独立电源均应去掉，也就是令其余电源的值为零某独立电源单独作用时，其余各独立电源均应去掉，也就是令其余电源的值为零:理想电压源短理想电压源短路，理想电流源开路。路，理想电流源开路。(3)(3)叠加叠

22、加(求代数和求代数和)时以原电路中电流时以原电路中电流(或电压或电压)的参考方向为准。的参考方向为准。若某个独立电源单独作用时产生若某个独立电源单独作用时产生的电流的电流(或电压或电压)的参考方向与原电路中电流的参考方向与原电路中电流(或电压或电压)的参考方向一致，则该量取正号，否则为负。的参考方向一致，则该量取正号，否则为负。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理注意注意下一页上一页节首页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理S121010AA1+23UI=R+R(1)10V理想电压源单独作用理想电压源

23、单独作用用叠加定理求图用叠加定理求图(a)所示电路中的电流所示电路中的电流I。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理 例题例题 解解电压源单独作用电压源单独作用下一页上一页节首页章目录根据叠加定理，有根据叠加定理，有(2)2A理想电流源单独作用时理想电流源单独作用时第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法叠加定理叠加定理104()A2A33 IIIS212242AA123IIRRR 下一页上一页节首页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 叠加定理叠加定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析

24、方法电路的基本分析方法 叠加定理叠加定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 叠加定理叠加定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 叠加定理叠加定理2.5 戴维宁定理戴维宁定理 复杂电路中有时只需要计算其中某一条支路的响应，此时可以将这条支路划出，而把其余部分看复杂电路中有时只需要计算其中某一条支路的响应，此时可以将这条支路划出，而把其余部分看作一个有源二端网络。作一个有源二端网络。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理有源二端网络有源二端网络 无源二端网络无源二端网络具有两个出线

25、端的内含独立电源的电路具有两个出线端的内含独立电源的电路不含独立电源的二端网络不含独立电源的二端网络下一页上一页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理 任何一个线性有源二端网络对外电路的作用都可以任何一个线性有源二端网络对外电路的作用都可以用一个理想电压源用一个理想电压源US和内阻和内阻R0的串联组合来等效代替。的串联组合来等效代替。R0 该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻US的极性与开路电压的极性与开路电压UOC的极性一致的极性一致第第2 2章章

26、电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理 US 有源二端网络的有源二端网络的开路电压开路电压UOC恒流源开路恒流源开路恒压源短路恒压源短路下一页上一页节首页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理在下图所示的电路中

27、，求在下图所示的电路中，求I4及及Uab。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理例题例题分析分析：首先应把被求支路以外的电路用：首先应把被求支路以外的电路用US和和R0的串联组合代替，而的串联组合代替，而US=UOC，要先求出开路电，要先求出开路电压压UOC和等效内电阻和等效内电阻R0。下一页上一页节首页章目录根据弥尔曼定理，有根据弥尔曼定理，有S1S212123111OCUU+RRU=+RRR01231111R=+RRR运用电阻并联公式，得运用电阻并联公式，得第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录根据

28、戴维宁定理，可得原电路的戴维宁等效电路。根据戴维宁定理，可得原电路的戴维宁等效电路。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理根据戴维宁等效电路，求得根据戴维宁等效电路，求得 01231111R=+RRR0RS404UIRRS4ab04U RURRS1S212S123111UUU+RR=+RRR下一页上一页节首页章目录 任一线性有源二端网络可等效为一理想电流源为任一线性有源二端网络可等效为一理想电流源为IS和内电阻为和内电阻为R0相并联的实际电流源。相并联的实际电流源。电压源可等效为电流源，所以，如果将一个有源二端网络等效为一个电流源，这就是电压源可等效为电流源，

29、所以，如果将一个有源二端网络等效为一个电流源，这就是诺顿定诺顿定理理。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理诺顿定理诺顿定理 IS：该有源二端网络两端点的短路电流：该有源二端网络两端点的短路电流;R0：该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻。：该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻。同戴维宁定理同戴维宁定理下一页上一页节首页章目录分别用戴维宁定理和诺顿定理求图示电路中的电流分别用戴维宁定理和诺顿定理求图示电路中的电流I3。第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理 例题例题 解解(1)利用戴

30、维宁定理求利用戴维宁定理求I3 对对R3支路而言，电路的戴维宁等效电路如右图所示。支路而言，电路的戴维宁等效电路如右图所示。下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理(3 26)V12V 电流源支路的电阻不起作用电流源支路的电阻不起作用 013RR OC30312 A1A39UIRR戴维宁等效电路戴维宁等效电路OCab1 SSUUR IU下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法戴维宁定理戴维宁定理(2)利用诺顿定理求利用诺顿定理求I3 对对R3支路而言，电路的诺顿等效电路如右图所支路而言，电路的诺顿等效电

31、路如右图所示。示。SS0S16(2)A4A3UIIIR013RR03S0334A1A39RIIRR下一页上一页节首页章目录下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录第第2 2章章 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 戴维宁定理戴维宁定理下一页上一页节首页章目录戴维宁定理戴维宁定理戴维宁，Leon Charles Thevenin(1857-1926)法国电报工程师。戴维宁定理于1883年发表在法国科学院刊物上，证明带有普遍性，实际上它适用于当时未知的其他情况。五十余年后定理对偶形式由美国贝尔电话实验室工程师E.L.Norton提出，即诺顿定理。下一页上一页节首页章目录小结1.电阻等效变换2.电压流与电流源等效变换3.支路电流法以支路电流为待求未知量，应用KCL、KVL列出与支路个数相同方程构成方程组，然后联立求出各支路电流。4.叠加定理线性电路中，当多个电源作用时，则任意一支路电流或电压，可看作由各个电源单独作用时在该支路中产生电流或电压代数和。5.戴维宁定理开路电压+独立源均置零等效电阻。