《[电子教案(版本)]电工电子技术基础及技能训练单元2.课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[电子教案(版本)]电工电子技术基础及技能训练单元2.课件.ppt（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、全国高职高专院校规划教材精品与示范系列简单电路就是可以利用电阻串、并联方法简单电路就是可以利用电阻串、并联方法进行分析的电路。应用这种方法对电路进进行分析的电路。应用这种方法对电路进行分析时，先利用电阻串、并联公式求出行分析时，先利用电阻串、并联公式求出该电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出该电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出总电流，最后利用分压公式或分流公式计总电流，最后利用分压公式或分流公式计算出各个电阻的电压或电流。算出各个电阻的电压或电流。IR1+UR2RnRI+U+U1+U2+UnnRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻2.1.11、电阻的串联分压公式分压公
2、式URRIRUkkk两个电阻串联时两个电阻串联时URRRU2111URRRU2122R1I+UR2+U1+U2n个电阻并联可等效为一个电阻个电阻并联可等效为一个电阻nRRRR111121I1 I2 InR1I+UR2RnRI+U2、电阻的并联分流公式分流公式两个电阻并联时两个电阻并联时IRRRUIkkkIRRRI2121IRRRI2112I1 I2R1I+UR2例例 求图所示电路中求图所示电路中ab两端和两端和cd两端的等效电阻。已知两端的等效电阻。已知 .5,15,64321RRRR解解 求电阻串并联电路等效电阻的关键在于识别各电求电阻串并联电路等效电阻的关键在于识别各电阻的串并联关系。为此
3、我阻的串并联关系。为此我1们可以在开口的两端加一个们可以在开口的两端加一个电源来产生电压和电流。再根据电流或电压是否相同电源来产生电压和电流。再根据电流或电压是否相同来判断电阻的串联或并联。求图电路来判断电阻的串联或并联。求图电路ab两端的等效电两端的等效电阻时，在阻时，在ab两端加一个电压源如图（两端加一个电压源如图（b）所示，由于所示，由于cd端是断开的则该两条支路的电流为零可省去，得到图端是断开的则该两条支路的电流为零可省去，得到图（c）电路。由此可确定电路。由此可确定R3与与R4串联，其等效电阻为串联，其等效电阻为: : 104334RRR从图（从图（d）可确定可确定R2与与R34并联
4、其等效电阻为：并联其等效电阻为：6342342234RRRRR从图（从图（e）可确定可确定R1与与R234串联，由此可得串联，由此可得ab两端等效两端等效电阻电阻 ：12)66(2341RRRab以上计算过程为：以上计算过程为： 12)/(4321RRRRRab同理在同理在cd两端加一个电压源时两端加一个电压源时R1的电流为零，故的电流为零，故R1对对cd两点间等效电阻无影响，则：两点间等效电阻无影响，则： 4)/(423RRRRcd 在电路计算时，如果能将串联与并联的电在电路计算时，如果能将串联与并联的电阻简化为一个等效电阻，那么会使计算过程大阻简化为一个等效电阻，那么会使计算过程大大简化，
5、但在有的电路中电阻与电阻之间的联大简化，但在有的电路中电阻与电阻之间的联接既不是串联也不是并联，就不能简单的用一接既不是串联也不是并联，就不能简单的用一个电阻来等效。如电阻的星型联接和三角形联个电阻来等效。如电阻的星型联接和三角形联接就不能用简单的电阻串联、并联来简化，因接就不能用简单的电阻串联、并联来简化，因此我们可以用下面的方法简化。此我们可以用下面的方法简化。 2.1.2 电阻星形连接与三角形连接的等效变换电阻星形连接与三角形连接的等效变换1、Y联接的电阻可以等效变换成联接的电阻可以等效变换成D D形联接的电阻，形联接的电阻，D D形形联接的电联接的电阻也可以等效变换成为阻也可以等效变换
6、成为Y联接的电阻，但变换是有条件的，这联接的电阻，但变换是有条件的，这个等效变换的条件是：个等效变换的条件是：变换前后三个对应端变换前后三个对应端a、b、c流入（或流入（或流出）的电流流出）的电流Ia、Ib、Ic必须对应相等；必须对应相等；对应端之间的电压对应端之间的电压Uab、Ubc、Uca也必须对应相等。也必须对应相等。也就是说即等效变换前后电也就是说即等效变换前后电路的外部性能保持不变，如下图所示。路的外部性能保持不变，如下图所示。D DY电阻由电阻由Y联接等效变换成联接等效变换成D D联接时电阻为：联接时电阻为：baccbbacaaaccbbabccaccbbaabRRRRRRRRRR
7、RRRRRRRRRRRRRR其公式可记为：其公式可记为： 型不相邻电阻型电阻两两乘积之和YYR D当当Y型联接的三个电阻相等时，即型联接的三个电阻相等时，即YcbaRRRRYRR3D则则2 2、 YD D电阻由电阻由D D联接等效变换成联接等效变换成联接时电阻为：联接时电阻为：cabcabbccaccabcababbcbcabcabcaabaRRRRRRRRRRRRRRRRRR其公式可记为：其公式可记为： 形电阻之和形相邻电阻乘积DDYR当当D D形联接的三个电阻相等时，即形联接的三个电阻相等时，即 DRRRRcabcabY型联接也称为型联接也称为T形联接，形联接，D D形联接也称为形联接也称
8、为形联接，如形联接，如图下所示图下所示DRRY31则则,4,22,30,104321RRRRVURs22,605 例题例题 如下图所示电路中，已知，求电流I。 解解 这是一个电桥电路，既含有这是一个电桥电路，既含有D D形联接又含有形联接又含有Y Y形联形联接，因此等效变换方案很多，现将接，因此等效变换方案很多，现将R R1 1、R R2 2、R R5 5组成的组成的D D形联接等效变换成形联接等效变换成Y Y形联接，如图（形联接，如图（b b）所示，得所示，得1860301060303603010301066030106010521525212152151RRRRRRRRRRRRRRRRRR
9、cba再用串、并联方法求出等效电阻再用串、并联方法求出等效电阻Rbd)/()(34RRRRRRcabbd11221846)2218)(46(3则总电流则总电流 AARUIbds211221 1、电压源、电压源2.1.3电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换2.7实际电源的电压源模型可以用一个内阻实际电源的电压源模型可以用一个内阻R R0 0和电压源和电压源U US S的的串联来表示如图串联来表示如图2.8（a）所示。所示。 RRUIs0IRUUs02.82 2、电流源、电流源2.9实际电源的电流源模型可以用一个内阻实际电源的电流源模型可以用一个内阻R0与电流源的与电流源的I IS
10、 S并联来表示如图并联来表示如图2.10(a)所示。所示。 0RUIIs2.103 3、电压源模型与电流源模型的等效变换、电压源模型与电流源模型的等效变换 注意：电压源模型和电流源模型在对同一外部电路注意：电压源模型和电流源模型在对同一外部电路而言相互之间可以等效变换。变换后保持输出电压而言相互之间可以等效变换。变换后保持输出电压和输出电流不变如图和输出电流不变如图2.2.1111所示所示 。 等效变换的条件为：等效变换的条件为： 0RUIssssIRU02.11特别要指出：电压源模型与电流源模型在等效变换时特别要指出：电压源模型与电流源模型在等效变换时US与与IS的方向必须保持一致。即电流源
11、流出电流的一的方向必须保持一致。即电流源流出电流的一端与电压源的正极性端相对应。端与电压源的正极性端相对应。在电压源与电流源作等效变换时还应注意：在电压源与电流源作等效变换时还应注意：（1 1）电压源模型与电流源模型的等效关系只是对相同）电压源模型与电流源模型的等效关系只是对相同的外部电路而言，其内部并不等效。如图的外部电路而言，其内部并不等效。如图2.8（a）中可中可见，在开路状态下电压源既不产生功率，内阻也不消耗见，在开路状态下电压源既不产生功率，内阻也不消耗功率。而在图功率。而在图2.10（a）中，开路状态下电流源则产生中，开路状态下电流源则产生功率，并且全部为内阻所消耗。功率，并且全部
12、为内阻所消耗。（2）电压源与电流源之间不能相互等效变换，这是）电压源与电流源之间不能相互等效变换，这是因为电压源内阻因为电压源内阻R0=0，若能等效变换，则短路电流若能等效变换，则短路电流IS=US/R0=，这是没有意义的。同样，电流源内阻这是没有意义的。同样，电流源内阻R0= ，若能等效变换则开路电压若能等效变换则开路电压US=R0IS= ，这也这也是没有意义的。是没有意义的。（3）任何与电压源并联的两端元件不影响其电压）任何与电压源并联的两端元件不影响其电压源电压的大小，在分析电路时可以舍去；任何与源电压的大小，在分析电路时可以舍去；任何与电流源串联的两端元件不影响其电流源电流的大电流源串
13、联的两端元件不影响其电流源电流的大小，在分析时同样也可以舍去，（但在计算由电小，在分析时同样也可以舍去，（但在计算由电源提供的总电流、总电压和总功率时，两端元件源提供的总电流、总电压和总功率时，两端元件不能舍去），如图不能舍去），如图2.12所示。所示。2.12例例 求下图（求下图（a）所示电路中电流所示电路中电流i。解解 图（图（a）电路可简化为图（电路可简化为图（d）形式，简化过形式，简化过程如图（程如图（b）、（）、（c）、（）、（d）所示，由简化后的所示，由简化后的电路可求电流为：电路可求电流为：Ai5 . 0721492.2.1支路电流法支路电流法计算复杂电路的各种方法中，支路电流法
14、是最基本计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的。的。 在分析时它是以在分析时它是以支路电流支路电流作为求解对象，应用作为求解对象，应用基尔霍夫定律分别对节点和网孔列写基尔霍夫定律分别对节点和网孔列写KCL方程和方程和KVL方程从而联立方程组进行求解。方程从而联立方程组进行求解。如图如图2.15所示为一复杂所示为一复杂线性电阻电路，假定线性电阻电路，假定各电阻和电源电压值各电阻和电源电压值为已知，求个支路电为已知，求个支路电流，流， 2.15根据根据KCL可对可对3个节点列写个节点列写3个个KCL方程：方程： 节点节点A A：05321IIII从这些方程中可以看出任何一个方程可由其余两个
15、从这些方程中可以看出任何一个方程可由其余两个方程相加减得到，因而它们并不是相互独立的。故方程相加减得到，因而它们并不是相互独立的。故可得出结论：对具有可得出结论：对具有3个节点的电路只能列写出个节点的电路只能列写出2个个独立的独立的KCL方程，因此只能有方程，因此只能有2个个独立节点独立节点，余下的，余下的一个称为一个称为非独立节点非独立节点，独立节点独立节点的选取是任意的的选取是任意的 。0431III节点节点B B：0542III节点节点C C：推而广之，对具有推而广之，对具有n个节点的电路，只能有且一定有个节点的电路，只能有且一定有（n-1）个独立节点，也只能是一定能列写（个独立节点，也
16、只能是一定能列写（n-1）个个独立的独立的KCL方程。方程。 为了求解出为了求解出5个支路电流，显然两个方程是不行的，个支路电流，显然两个方程是不行的，还需补充还需补充3个独立方程，借助于个独立方程，借助于KVL就可建立所需的就可建立所需的方程。实践证明：对于线性电阻电路列写的方程。实践证明：对于线性电阻电路列写的KVL独立独立方程的个数正好等于网孔的个数，因此只要对方程的个数正好等于网孔的个数，因此只要对3个网个网孔列写孔列写KVL方程即可。方程即可。如图如图2.15所示按顺时针方向绕行可得：所示按顺时针方向绕行可得：网孔网孔1： 313311ssUUIRIR网孔网孔2： 3445533sU
17、IRIRIR网孔网孔3： 22255sUIRIR取取KCLKCL方程中的任意两项再与方程中的任意两项再与KVLKVL方程联立求解，即可得出方程联立求解，即可得出5个个支路电流。支路电流。 支路电流法的步骤可归纳如下：支路电流法的步骤可归纳如下：(1)在给定电路图中设定各支路电流的参考方向。在给定电路图中设定各支路电流的参考方向。(2)选择（选择（n-1）个独立节点，列写（个独立节点，列写（n-1）个独立个独立KCL方程。方程。(3)选网孔为独立回路，并设其绕行方向，列写出各网孔的选网孔为独立回路，并设其绕行方向，列写出各网孔的KVL.(4)联立求解上述独立方程，得出各支路电流。联立求解上述独立
18、方程，得出各支路电流。例例 求下图所示电路中各支路电流。求下图所示电路中各支路电流。 解解:（1 1）假定各支路电流的参考方向）假定各支路电流的参考方向 （2 2）该电路只有）该电路只有2 2个节点，故只能列写一个个节点，故只能列写一个KCLKCL独独立方程，选节点立方程，选节点A A为独立节点，则节点为独立节点，则节点A A： 0321III（3 3）按顺时针方向列写出）按顺时针方向列写出2 2个网孔的个网孔的KVLKVL独立方程独立方程2332213311ssUIRIRUIRIR（4 4）联立上面三个方程代入数据得）联立上面三个方程代入数据得 902021102003231321IIIII
19、II经计算得出经计算得出I I1 1=10A,I=10A,I2 2=-5A,I=-5A,I3 3=5A.=5A.其中其中I I2 2为负值，说明为负值，说明假定的方向与实际方向相反。假定的方向与实际方向相反。 2.2.2节点电压法节点电压法 以节点电压为求解对象的电路分析方法称为以节点电压为求解对象的电路分析方法称为节点节点电压法。电压法。在任意复杂结构的电路中总会有在任意复杂结构的电路中总会有n个节点，个节点，取其中一个节点作为参考节点，其它各节点与参考点取其中一个节点作为参考节点，其它各节点与参考点之间的电压就称为之间的电压就称为节点电压。节点电压。所以，在有所以，在有n个节点的个节点的电
20、路中，一定有（电路中，一定有（n-1）个节点电压。个节点电压。注意：注意：如果在一个电路中有两个节点，那么取其中如果在一个电路中有两个节点，那么取其中一个为参考节点，其节点电压只有一个。只有两个一个为参考节点，其节点电压只有一个。只有两个节点的电压分析方法是节点电压法中的特例，节点的电压分析方法是节点电压法中的特例，称之称之为弥尔曼定理。为弥尔曼定理。两个节点的电路可以看作是许多条两个节点的电路可以看作是许多条支路的并联电路。支路的并联电路。 如图2.17所示：111RUUISAB222RUUISAB33RUIABSII4,111RIUUSAB,222RIUUSAB,33RIUAB,4IIS式
21、式2.232.17对节点对节点A应用应用KCL可得：可得：0321SIIII将式将式2.5.1代入式代入式2.5.2方程中方程中: : 式式2.24032211SABSABSABIRURUURUU经整理后得：经整理后得： 3212211111RRRIRURUUSSSABRIRUUss1式式2.25例例 如右图所示，求如右图所示，求1 电阻流过的电流电阻流过的电流I。 解解 设设0为参考点，先计为参考点，先计算节点电压算节点电压U UAOAO，然后应然后应用欧姆定律可得用欧姆定律可得1 电阻电阻上的电流上的电流I。 节点电压为节点电压为 ：VVUA98492141212114826240所以所以
22、 ：AARUIIRUAA98198,002.3.1叠加定理叠加定理其内容可表达为：其内容可表达为：在线性电路中，多个电源（电压源和在线性电路中，多个电源（电压源和电流源）共同作用在任一条支路上所产生的电压或电流电流源）共同作用在任一条支路上所产生的电压或电流等于这些电源分别单独作用在该支路上所产生的电压或等于这些电源分别单独作用在该支路上所产生的电压或电流的代数和。电流的代数和。在应用叠加定理时我们必须注意到：在应用叠加定理时我们必须注意到：（1）应用叠加定理时，应保持电路结构及元件参数）应用叠加定理时，应保持电路结构及元件参数 不不变。当一个电源单独作用时，其它电源应视为零值，即变。当一个电
23、源单独作用时，其它电源应视为零值，即电压源短路，电流源开路，但均应保留其内阻。电压源短路，电流源开路，但均应保留其内阻。（2）叠加定理只适用于线性电路。）叠加定理只适用于线性电路。（3）最后叠加时，必须要认清各个电源单独作用时，）最后叠加时，必须要认清各个电源单独作用时，在各条支路所产生的电压、电流的分量是否与各条支路在各条支路所产生的电压、电流的分量是否与各条支路上原电压，电流的参考方向一致。一致时各分量取正，上原电压，电流的参考方向一致。一致时各分量取正，反之取负，最后叠加时应为代数和。反之取负，最后叠加时应为代数和。（4）叠加定理只能用来分析电路的电压和电流，不能）叠加定理只能用来分析电
24、路的电压和电流，不能用来计算电路中的功率，因为功率与电压或电流之间用来计算电路中的功率，因为功率与电压或电流之间不是线性关系。不是线性关系。例例 如图如图2.19所示，求电路中的电流所示，求电路中的电流IL。 解解 图图2.19（a）所示电路中有两个电源，当电流源单独作用时电所示电路中有两个电源，当电流源单独作用时电压源视为短路，如图压源视为短路，如图2.19（b）所示可知：所示可知：AIL5 . 01555图图2.19 例例2.7 图图当电压源单独作用时，电流源视为开路，如图当电压源单独作用时，电流源视为开路，如图2.19（c）所示，可知：所示，可知：AIL3 . 0553 叠加后得叠加后得
25、 ：AAIIILL2 . 0) 3 . 05 . 0 ( 二端网络二端网络：任何具有两个端点与外电路相连接的网：任何具有两个端点与外电路相连接的网络，不管其内部结构如何，都称之为络，不管其内部结构如何，都称之为二端网络二端网络。 二端网络二端网络 无源二端网络（如图无源二端网络（如图2.2.21a)21a) 有源二端网络（如图有源二端网络（如图2.2.21b)21b) 2.3.2戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理NoImage2.21 +U0C RLab有源二端网络IRLabIR0+U+U任何一个线性有源二端网络，对其外部电任何一个线性有源二端网络，对其外部电路而言，都可以用一个电压源和
26、电阻串联的电路而言，都可以用一个电压源和电阻串联的电路来等效代替。电压源的电压等于线性有源二路来等效代替。电压源的电压等于线性有源二端网络的开路电压端网络的开路电压UOC，串联电阻等于把线性串联电阻等于把线性有源二端网络中的电源置零后的输入电阻有源二端网络中的电源置零后的输入电阻Ro，这就是这就是。(a) 电路(b) 求开路电压的电路3+ 24V663 I3+ 24V662A+UOC2A例：用戴维南定理求图示电路的电流例：用戴维南定理求图示电路的电流I。解：解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压所示。由图可求得开路电压UOC为：
27、为：V181262466632OCU636Ro(c) 求串联电阻的电路(2)将图将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源二端网络如图二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻所示，由图可求得等效电阻Ro为：为：63366663oR I 18V63(d) 图(a)的等效电路 +UOC Ro(3)根据根据UOC和和Ro画出戴维南等效电路并接上待求画出戴维南等效电路并接上待求支路，得图支路，得图(a)的等效电路，如图的等效电路，如图(d)所示，由图所示，由图可求得可求得I为：为：A23618IISCRLab有源二端网络IRLabIR0+U+U任何
28、一个线性有源二端网络，对其外部电任何一个线性有源二端网络，对其外部电路而言，都可用一个电流源和电阻的并联电路路而言，都可用一个电流源和电阻的并联电路来等效代替。电流源的电流等于线性有源二端来等效代替。电流源的电流等于线性有源二端网络端钮间的短路电流网络端钮间的短路电流ISC；并联电阻等于把线并联电阻等于把线性有源二端网络中的电源置零后的输入电阻性有源二端网络中的电源置零后的输入电阻Ro，这就是这就是。例：用诺顿定理求图示电路的电流例：用诺顿定理求图示电路的电流I。解：解：(1) 将待求支路短路，如图将待求支路短路，如图(b)所示。由图所示。由图可求得短路电流可求得短路电流ISC为：为： +US
29、1 ISCR1R2+ US2(b) +US1 IR1R2+ US2(a)140V140V90V90V2052056R3A255902014022S11SSCRURUI(2)将图将图(b)中的恒压源短路，得无源二端中的恒压源短路，得无源二端网络如图网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻所示，由图可求得等效电阻Ro为：为：(c)R1R2R0205452052021210RRRRR(3)根据根据ISC和和Ro画出诺顿等效电路画出诺顿等效电路并接上待求支路，得图并接上待求支路，得图(a)的等效的等效电路，如图电路，如图(d)所示，由图可求得所示，由图可求得I为：为：ISCR3IR0(d)4625AA1025644S300IRRRI应用应用戴维南定理和诺顿定理时应注意以下几点：戴维南定理和诺顿定理时应注意以下几点：（1 1）有源二端网络必须是线性的。而外电路可以）有源二端网络必须是线性的。而外电路可以是线性的也可以是非线性的。是线性的也可以是非线性的。（2 2）戴维南等效电路中电压源的极性要与有源二戴维南等效电路中电压源的极性要与有源二端网络开路电压端网络开路电压UOC的极性保持一致。的极性保持一致。（3 3）诺顿等效电路中电流源的方向要与有源二端诺顿等效电路中电流源的方向要与有源二端网络短路电流网络短路电流ISC的方向相反。的方向相反。