电工 第二章.ppt
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1、第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法电路的分析方法可以归为三大类:电路的分析方法可以归为三大类:1、等效电路分析法、等效电路分析法3、电阻电路的性质、电阻电路的性质不论是哪种方法,分析电路时都不论是哪种方法,分析电路时都要依据两类约束方程要依据两类约束方程:2、电阻电路的一般分析法、电阻电路的一般分析法 所谓电路的分析方法,实际上就是使用怎样所谓电路的分析方法,实际上就是使用怎样的方法去求解电路中的电压、电流和功率。的方法去求解电路中的电压、电流和功率。局部的约束方程局部的约束方程 整体的约束方程整体的约束方程1/30/20231(c)替代定理替代定理电阻电路的性质电阻电路的性质(a)叠
2、加原理叠加原理(b)戴维宁定理戴维宁定理1/30/20232(c)结点电压法结点电压法电阻电路的一般分析法电阻电路的一般分析法(a)支路电流法支路电流法(b)网孔电流法网孔电流法1/30/20233 其目的就是把一个复杂电路等效为单回路,然其目的就是把一个复杂电路等效为单回路,然后进行求解。后进行求解。等效电路分析法等效电路分析法I+-+6V4V2 3 6 4 1 1 I+-2 6V4 1 4V+-I+-4 8V d)戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理a)电阻的串并联电阻的串并联b)电阻的电阻的Y-变换变换c)电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换二二端端网网络络UOCR0其方
3、法有:其方法有:1/30/202342-1 电阻的串并联等效变换电阻的串并联等效变换2.1.1、电阻的串联、电阻的串联注意分压公式的使用:注意分压公式的使用:R=R1+R2+R3=RUR1R2R3I+-+-U1RIU-+流过同一电流的电阻称为串联。流过同一电流的电阻称为串联。1/30/20235注意分流公式的使用注意分流公式的使用2.1.2、电阻的并联、电阻的并联电阻两端为同一电压。电阻两端为同一电压。R1R2U+-II1I2RU+-IG=G1+G21/30/20236例题例题求图示电路的电流求图示电路的电流I。R12R22R73R56R61R34+U3V-IR44R121+U3V-R73R5
4、6R61R342IR73R34562R121+-I3V+I3VR1.5-I=3/1.5=2A1/30/20237例题例题求图示电路的电流求图示电路的电流I。ER1R2R3R4I解:解:1/30/20238例题例题Ui1R1R2R3R6R5R4Uo23R1R2R5R4UoUi100UiR1R2R4501已知:Ui=10v,R1=R2=R3=R6=50R4=R5=100求:U1,U2,U3衰减器设计一个1/5衰减器?1/30/20239例题例题求图示电路的电流求图示电路的电流I。ER1R2R3R4IR5ER1R2R3R4IR51/30/202310例题例题求图示电路的电流求图示电路的电流I。ER1
5、R2R3R4IR5ER1R2R3R4IR51/30/2023112-2 电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换I1I2I3R23R12R31123I1I2I3R2R1R3123 如果要使两个内部结构不同两个如果要使两个内部结构不同两个网络等效,则其端口上的伏安关系完网络等效,则其端口上的伏安关系完全相同。如上图所示。全相同。如上图所示。(a)三角形联接三角形联接(b)星形联接星形联接1/30/202312从而得出:从而得出:电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换Y1/30/202313 Y电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电
6、阻的星形联接和三角形联接的等效变换1/30/202314电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换特别当特别当 R1=R2=R3=RY;R12=R23=R31=R时时 如果如果 Y 用电导表示,用电导表示,可写可写为:为:R=3RY;RY=1/3 R;星变角用电导,星变角用电导,角变星电阻用,角变星电阻用,分子两项乘,分子两项乘,分母三项和。分母三项和。1/30/202315 在使用本方法时,应注意,变换在使用本方法时,应注意,变换后的电路应尽量减少并联运算,而多后的电路应尽量减少并联运算,而多一些串联运算。一些串联运算。下面我们看一个例题下面我们看一个例题电阻的
7、星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换1/30/202316例题例题:求图示电路的电流求图示电路的电流I。解:解:R=6/6+2=5 I=10/5=2AI10V+-45448电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换I10V+-454482121/30/202317例题例题:求图示电路的电流求图示电路的电流I。I+-+6V4V2 3 6 4 1 I=?下面我们讲解求解电路的另外一种方法下面我们讲解求解电路的另外一种方法。电阻的星形联接和三角形联接的等效变换电阻的星形联接和三角形联接的等效变换1/30/202318例题例题:求图示电路的电
8、流求图示电路的电流I。I+-+6V4V2 3 6 4 1 I=?下面我们讲解求解电路的另下面我们讲解求解电路的另外一种解题方法。外一种解题方法。2-3 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1/30/2023193 3性质:性质:性质:性质: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2.3.1、电压源、电压源 如果一个二端元件在任一时刻,在任何如果一个二端元件在任一时刻,在任何如果一个二端元件在任一时刻,在任何如果一个二端元件在任一时刻,在任何 电电电电路中,其端电压总能保持为某一给定的时间函数,而路中,其端电压总能保
9、持为某一给定的时间函数,而路中,其端电压总能保持为某一给定的时间函数,而路中,其端电压总能保持为某一给定的时间函数,而与通过它的电流无关。与通过它的电流无关。与通过它的电流无关。与通过它的电流无关。2 2符号:符号:符号:符号:+-U US SE E+-u uS Se e1 1定义:定义:定义:定义:(2 2)流过)流过)流过)流过usus的电流与外电路有关。的电流与外电路有关。的电流与外电路有关。的电流与外电路有关。(1 1)usus与外电路无关;与外电路无关;与外电路无关;与外电路无关;1/30/202320注意式中注意式中u与与i为关联方向为关联方向4电源的外特性电源的外特性(1)理想电
10、压源的外特性)理想电压源的外特性(2)有内阻时的外特性)有内阻时的外特性0uSi5功率功率p=ui=0吸收功率吸收功率0释放功率释放功率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1/30/2023212.3.2、电流源、电流源如果一个二端元件在如果一个二端元件在任一时刻任一时刻,任何电路,任何电路中,其流过元件的电流总能保持中,其流过元件的电流总能保持 为某一为某一给定的给定的时间函数时间函数而与其两端的电压无关。而与其两端的电压无关。1定义:定义:2符号:符号:ISIs称为电流源的电激流称为电流源的电激流3性质:性质:电压源与电流
11、源及其等效变换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电压源与电流源及其等效变换(1)Is与外电路无关;与外电路无关;(2)u与外电路有关。与外电路有关。1/30/2023225功率:功率:4外特性:外特性:(1)理想电流源的外特性)理想电流源的外特性(2)有内阻时的外特性)有内阻时的外特性0uSi注意式中注意式中u与与i为关联方向为关联方向p=ui=0吸收功率吸收功率0释放功率释放功率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1/30/2023232.3.32.3.3、理想电压源与电流源的串并联、理想电压源与电流源的串
12、并联、理想电压源与电流源的串并联、理想电压源与电流源的串并联1电压源的串联电压源的串联+-UI+-US1US2US3+-UIUS+-US=US1 US2 US3注意电源的极性注意电源的极性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1/30/2023242电压源的并联电压源的并联只有电压源的电压相等时才成立。只有电压源的电压相等时才成立。+-US1US2+-US3电流源的串联电流源的串联只有电流源的电流相等时才成立。只有电流源的电流相等时才成立。ISIS1IS2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电压源与电流源及其等效
13、变换电压源与电流源及其等效变换1/30/2023254电流源的并联电流源的并联+-UIIS1IS2+UIISIS=IS1+IS2注意电流源的极性注意电流源的极性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1/30/2023265电流源和电压源的串联电流源和电压源的串联+-UI+-US1US2IS3+-UIIS3+-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等效为电流源等效为电流源+-UI+-IS3网络网络1/30/2023276电流源和电压源的并联电流源和电压源的并联+-U
14、IIS1US+-+UIUS+-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等效为电压源等效为电压源+-UIUS+-网络网络1/30/2023282.3.4、电压源与电流源的等效变换、电压源与电流源的等效变换R0+-UIISUS=R0IS IS=US/R0 R0+-UI+-US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使用注意事项:使用注意事项:(1)理想电源不能变换。)理想电源不能变换。(2)注意参考方向。)注意参考方向。(3)串联时变为电压源,并联时变为电流源。串联时变为
15、电压源,并联时变为电流源。(4)只对外部等效,对内不等效。只对外部等效,对内不等效。1/30/202329 例:求图示电路中的例:求图示电路中的I。3 3 2 6 4 1 6V2A4V+-I解:解:3 2 6 4 1 6V2A4V+-I3 2 6 4 1 2A4V+-I2A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1/30/2023303 2 6 4 1 2A4V+-I2A2 2 4 1 4V+-I4A2 4 1 4V+-I+-2 8V4 1 4V+-I+-4 8V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电压源与电流源及
16、其等效变换电压源与电流源及其等效变换1/30/2023314 4 1 I2A1A2 1 I3A1 I+-2 6VI=2A4 1 4V+-I+-4 8V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解题规则:并联变为电流源;串联变为电压源。解题规则:并联变为电流源;串联变为电压源。1/30/202332 例:求图示电路中的例:求图示电路中的U。+-1 5 4 4 10V5V15V5V5A+-U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1/30/202333+-1 5 4 4 1
17、0V5V15V5V5A+-U+-4 4 15V5V5A+-U+-4 4 20V5A+-U4 4 5A5A+-U2 5A5A+-UU=0V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1/30/2023344 4 1 I2A1A2 1 I3A1 I+-2 6V4 1 4V+-I+-4 8V2-4 戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理诺顿定理诺顿定理戴维宁定理戴维宁定理1/30/202335戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1 I+-2 6V+-2 6VUOC=6V2 Req=2 戴维宁定理
18、戴维宁定理4 1 4V+-I+-4 8V1/30/2023362.4.1、戴维宁定理、戴维宁定理(法国电报工程师,(法国电报工程师,1883年发表的论著)年发表的论著)图中:图中:Uoc为开路电压,为开路电压,R0为除源后的等效电阻。为除源后的等效电阻。有源二有源二端网络端网络UIUIR0UOC+-1定义:任何一个含源单口网络,对定义:任何一个含源单口网络,对外电路外电路来来 说总可以用一个说总可以用一个电压源和一电阻的串联电压源和一电阻的串联 支路来等效,这就是戴维宁定理。支路来等效,这就是戴维宁定理。戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/
19、2023372Uoc和和R0的求法的求法(1)Uoc的求法(开路电压)。的求法(开路电压)。3 3 2 6 4 1 6V2A4V+-I3 3 2 6 4 6V2A4V+-I+-UOC戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理注意:必须去掉待求支路。注意:必须去掉待求支路。1/30/2023383 3 2 6 4 6V2A4V+-I+-UOC(2)R0的求法:的求法:a)串并联串并联3 3 2 6 4 6V2A4V+-I+-UOC3 3 2 6 4 6V4V+-I+-UOCR=(6/3+2)/4=2除源除源除源的原则:电压源短路;除源的原则:电压源短路;电流
20、源开路;电流源开路;电源内阻不变。电源内阻不变。戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202339b b)外设电压源求电流,然后求其外设电压源求电流,然后求其外设电压源求电流,然后求其外设电压源求电流,然后求其U/I=RU/I=R0 03 3 2 6 4+-UOCUI戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/2023403 3 2 6 4+-UOCc)外设电流源求电压,外设电流源求电压,然后求其然后求其U/I=R0IU+-戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺
21、顿定理1/30/202341注意:注意:a、b、c是除源后,再求等效电阻;是除源后,再求等效电阻;d是不除源,求等效电阻。是不除源,求等效电阻。d)求短路电流求短路电流Isc则则R0=Uoc/Isc3 3 2 6 4 6V2A4V+-I+-UOCISC+-UOCR0ISC戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202342电路如图所示,试求电流电路如图所示,试求电流I。例题:例题:4 6 2AI+-18V解:解:4 2A+-18V+-UOCUOC=4218=10V(1)求开路电压)求开路电压负载开路等效电路负载开路等效电路除源后的等效电路除源后
22、的等效电路4+-UOCR0=4(2)求等效电阻)求等效电阻R0戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/2023434 6 I+-10V等效电路等效电路I=-1A(3)画出)画出等效电路等效电路R0=4(2)求等效电阻)求等效电阻R0电路如图所示,试求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:4 6 2AI+-18V解:解:UOC=4218=10V(1)求开路电压)求开路电压也可以用电源等效变换也可以用电源等效变换法求得。法求得。戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202344电路如图所示,试
23、求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:4 6 2AI+-18V解:解:4 6 2AI4.5A4 6 2.5AI4 6 I+-10vI=-1A戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202345电路如图所示,试求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:+-2223I2A4V2V解:解:+-223UOC2A4V2VUOC=2戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202346223RO电路如图所示,试求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:解:解:+-2223I2A4V2V/2戴维宁定理
24、与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202347电路如图所示,试求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:解:解:+-2223I2A4V2V4 IvI=1A戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/2023483对外等效,对内不等效对外等效,对内不等效4 6 2AI+-18V4 6 I+-10V例例如如4 2A+-18V4+-10V戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/202349(1)对于复杂的电路可多次使用戴维宁定理。对于复杂的电路可多次使用戴维
25、宁定理。注注 意意解题步骤:解题步骤:1、在求戴维宁等效电路之前,应先去掉待求支路。、在求戴维宁等效电路之前,应先去掉待求支路。2、求开路电压、求开路电压UOC。3、求等效电阻、求等效电阻R0。4、画出戴维宁等效电路。、画出戴维宁等效电路。5、求出待求的物理量。、求出待求的物理量。(2)等效的电路图一定要画出来。等效的电路图一定要画出来。R0RI+-UOC戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1/30/2023503 3 2 6 4 1 6V2A4V+-I电路如图所示,试求电路电路如图所示,试求电路I。例题:例题:解:解:3 3 2 6 4 6V2A4
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