电工学-电子技术(-第七版-秦增煌)课件-第2章

下一页总目录章目录返回上一页第2章电路的分析方法2.1电阻串并联联接的等效变换2.2电阻星型联结与三角型联结的等效变换2.3电源的两种模型及其等效变换2.4支路电流法2.5结点电压法2.6叠加原理2.7戴维宁定理与诺顿定理2.8受控源电路的分析2.9非线性电阻电路的分析下一页总目录章目录返回上一页本章要求：1.掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。2.了解实际电源的两种模型及其等效变换。3.了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路的图解分析法。第2章电路的分析方法下一页总目录章目录返回上一页2.1电阻串并联联接的等效变换2.1.1电阻的串联特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：URRRU2111URRRU2122R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中通过同一电流；应用：降压、限流、调节电压等。下一页总目录章目录返回上一页2.1.2电阻的并联两电阻并联时的分流公式：IRRRI2121IRRRI211221111RRR(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点:(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)各电阻两端的电压相同；应用：分流、调节电流等。下一页总目录章目录返回上一页例题(2-1)：•如图复联电路，R1=10,R2=5,R3=2,R4=3,电压U=125V,试求电流I1。•解:(1)R3、R4串联,•(2)R2与R34并联,等效为：R234=R2R34/(R2+R34)=2.5R1R2R3R4I1UR34R1I1UR34R2R234R34=R3+R4=2+3=5•(3)总电阻R可看成时R1与R234的串联,R=R1+R234=10+2.5=12.5RI1U•(4)电流I1=U/R=125/12.5=10A下一页总目录章目录返回上一页2.2电阻星形联结与三角形联结的等换RO电阻形联结Y-等效变换电阻Y形联结ROCBADCADBIaIbIcbcRaRcRbaacbRcaRbcRabIaIbIc下一页总目录章目录返回上一页2.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换等效变换的条件：对应端流入或流出的电流(Ia、Ib、Ic)一一相等，对应端间的电压(Uab、Ubc、Uca)也一一相等。经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba下一页总目录章目录返回上一页2.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换据此可推出两者的关系)//()//()//(bcabcacabaabbccbbacaabbaRRRRRRRRRRRRRRR条件等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba下一页总目录章目录返回上一页2.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换baccbbacaaaccbbabccccbbaabRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRacabcabbccaccabcababbcbcabcabcaabaRRRRRRRRRRRRRRRRRRYYa等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRb下一页总目录章目录返回上一页将Y形联接等效变换为形联结时若Ra=Rb=Rc=RY时，有Rab=Rbc=Rca=R=3RY；将形联接等效变换为Y形联结时若Rab=Rbc=Rca=R时，有Ra=Rb=Rc=RY=R/32.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRba下一页总目录章目录返回上一页例1：对图示电路求总电阻R12R1221222111由图：R12=2.68R12CD12110.40.40.82R1210.82.41.412122.684下一页总目录章目录返回上一页例2：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻I1–+45RaRbRc12VabcdΩΩ284484cabcabcaabaRRRRRRΩΩ184444bRΩΩ284448cR下一页总目录章目录返回上一页例2：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：I1–+45Ra2Rb1Rc212VabcdΩΩΩ52)1(5)24()1(5)24(RAA2.15121524151I下一页总目录章目录返回上一页2.3电源的两种模型及其等效变换2.3.1电压源(voltagesource)电压源模型由上图电路可得:U=E–IR0若R0=0理想电压源:UEU0=E电压源的外特性IUIRLR0+-EU+–电压源是由电动势E和内阻R0串联的电源的电路模型。OSREI若R0RL，UE，可近似认为是理想电压源。理想电压源O电压源下一页总目录章目录返回上一页UIRO+-E+_IUE电压源模型伏安特性Ro越大斜率越大oIREU下一页总目录章目录返回上一页R0+-EUIRLU0U0=EIREI0s开路时：I=0U=U0=E短路时：U=0I=REIs0下一页总目录章目录返回上一页理想电压源（恒压源）例1：(2)输出电压是一定值，恒等于电动势。对直流电压，有UE。(3)恒压源中的电流由外电路决定。特点:(1)内阻R0=0IE+_U+_设E=10V，接上RL后，恒压源对外输出电流。RL当RL=1时，U=10V，I=10A当RL=10时，U=10V，I=1A外特性曲线IUEO电压恒定，电流随负载变化下一页总目录章目录返回上一页特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即UabE；（2）电源中的电流由外电路决定。下一页总目录章目录返回上一页恒压源中的电流由外电路决定设:E=10VIE+_abUab2R1当R1R2同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：下一页总目录章目录返回上一页REI恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性中变化的是：_____________I_________________会引起I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向+_I恒压源特性小结EUababR下一页总目录章目录返回上一页2.3.2电流源(currentsource)0SRUIIIRLU0=ISR0电流源的外特性IU理想电流源OIS电流源是由电流IS和内阻R0并联的电源的电路模型。由上图电路可得:若R0=理想电流源:IIS若R0RL，IIS，可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型R0UR0UIS+－下一页总目录章目录返回上一页电流源模型ISROabUabI+_IsUabI外特性RORO越大特性越陡oabSRUII下一页总目录章目录返回上一页0UIIsU=IsR0IsRLIUR0开路时：I=0U=U0=IsR0短路时：U=0I=Is下一页总目录章目录返回上一页理想电流源（恒流源)例1：(2)输出电流是一定值，恒等于电流IS；(3)恒流源两端的电压U由外电路决定。特点:(1)内阻R0=；设IS=10A，接上RL后，恒流源对外输出电流。RL当RL=1时，I=10A，U=10V当RL=10时，I=10A，U=100V外特性曲线IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。下一页总目录章目录返回上一页特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；（2）输出电压由外电路决定。下一页总目录章目录返回上一页恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10时，U=10VR=1时，U=1V则:例下一页总目录章目录返回上一页恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向RIUsab理想恒流源两端可否被短路？abIUabIsR下一页总目录章目录返回上一页电压源中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IER_+abUab=?Is原则：Is不能变，E不能变。EIRUab电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压下一页总目录章目录返回上一页2.3.3两种电源之间的等效变换U0U0=EIREI0s0UIIsU=IsR0下一页总目录章目录返回上一页由图a：U=E－IR0由图b：U=ISR0–IR0IRLR0+–EU+–电压源等效变换条件:E=ISR00SREIRLR0UR0UISI+–电流源下一页总目录章目录返回上一页②等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。③理想电压源与理想电流源之间无等效关系。①电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。注意事项：例：当RL=时，电压源的内阻R0中不损耗功率，而电流源的内阻R0中则损耗功率。④任何一个电动势E和某个电阻R串联的电路，都可化为一个电流为IS和这个电阻并联的电路。R0+–EabISR0abR0–+EabISR0ab下一页总目录章目录返回上一页2.3.4电源等效变换法（1）分析电路结构，搞清联接关系；（2）根据需要进行电源等效变换；（3）元件合并化简：电压源串联合并，电流源并联合并，电阻串并联合并；（4）重复（2）、（3）；（5）成为简单电路，用欧姆定律或分流公式求解。下一页总目录章目录返回上一页例1:求下列各电路的等效电源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+下一页总目录章目录返回上一页例2:试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电阻中的电流。A1A22228I解:–8V+–22V+2I(d)2由图(d)可得6V3+–+–12V2A6112I(a)2A3122V+–I2A61(b)4A2222V+–I(c)下一页总目录章目录返回上一页例3：解：统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中1电阻中的电流。2+-+-6V4VI2A34612A362AI4211AI4211A24A下一页总目录章目录返回上一页A2A3122I解：I4211A24A1I421A28V+-I411A42AI213A下一页总目录章目录返回上一页例4:电路如图。U1＝10V，IS＝2A，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，R＝1Ω。(1)求电阻R中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS；(3)分析功率平衡。解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：A10A110111RUIA6A22102S1IIIaIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)下一页总目录章目录返回上一页(2)由图(a)可得：A4A4A2S1R－－－IIIA2A51031R3RUI理想电压源中的电流A6A)4(A2R1R3U1－－－III理想电流源两端的电压V10V22V61S2S2ISIRRIIRUUaIRISbI1R1(c)aIR1RIS+_U1b(b)下一页总目录章目录返回上一页各个电阻所消耗的功率分别是：W36=6×1==2