电路原理 第五版 ppt 第四章

*,*,*,BUCT,3. 1,电路的图,3. 3,支路电流法,3. 5,结点电压法,3. 4,回路电流法,3. 2,KCL,和,KVL,的独立方程数,第三章 电阻电路的一般分析,1,对于只有一个独立结点的电路的结点电压方程，又称为弥尔曼定理。,a,b, .,+,+,+,+,u,s1,u,s2,u,n-1,u,n,R,1,R,2,R,n-1,R,n,(G,K,),u,n1,= (G,K,u,sk,),例如：当,K=4,时， 有：,（G,1,+G,2,+G,3,+G,4,）,u,n,1,=,u,s,1,G,1,+,u,s,2,G,2,+,u,s,3,G,3,+,u,s,4,G,4,2,练习,：,+,20V,8A,3,+,5,u,o,2,试用弥尔曼定理计算,u,0,。,3,1,+,+,u,n1,40,136V,+,_,8,10,2,50V,练习：,试求,:,u,n1,解：,应用结点电压法（弥尔曼定理）有：,4,支路法、回路法和结点法的比较：,(2),对于非平面电路，选独立回路不容易，而独立结点较容易。,(3),回路法、结点法易于编程。目前用计算机分析网络,(,电网，集成电路设计等,),采用结点法较多。,支路法,回路法,结点法,KCL,方程,KVL,方程,n,-1,b,-(,n,-1),0,0,n,-1,方程总数,b,-(,n,-1),n,-1,b,-(,n,-1),b,(1),方程数的比较,5,第四章 电路定理,(,Circuit Theorems,),4.1,叠加定理,(,Superposition Theorem,),4.3,替代定理,(,Substitution Theorem,),4.2,戴维宁定理和诺顿定理,(,Thevenin,-Norton Theorem,),4.4,特勒根定理,(,Tellegens,Theorem,),4.5,互易定理,(,Reciprocity Theorem,),4.6,对偶原理,(,Dual Principle,),6,4.1,叠加定理,(,Superposition Theorem,),+,U,S,I,S,R,1,+,R,2,U,例,已知,:,R,1,、,R,2,、,U,S,、,I,S,，求：,U,？,解：,列结点电压方程,7,叠加定理,:,在线性电路中，任一支路（或元件）的电流,(,或电压,),等于该电路中各个独立电源单独作用时，在该支路（或元件）产生的电流,(,或电压,),的叠加,(,代数和,),。,叠加定理的基本思想是,“,化整为零,”,。,8,当一个电源单独作用时，其余电源不作用，就意味着取零值。即对电压源看作短路，而对电流源看作开路。,三个电源共同作用,=,u,s,1,单独作用,u,s,2,单独作用,+,u,s,3,单独作用,+,例如下图：,R,1,u,s1,R,2,u,s2,R,3,u,s3,i,1,i,2,i,3,+,+,+,R,1,u,s1,R,2,R,3,i,1,i,2,i,3,+,R,1,R,2,u,s2,R,3,i,1,i,2,i,3,+,R,1,R,2,R,3,u,s3,i,1,i,2,i,3,+,i,1,=,i,1,+,i,1,+,i,1,i,3,=,i,3,+,i,3,+,i,3,i,2,=,i,2,+,i,2,+,i,2,9,注意,:,1.,叠加定理只适用于,线性电路,。,2.,一个,(,独立）电源作用（一次），其余电源不作用；,电压源为零,短路,(,short circuit,),电流源为零,开路,(,open circuit,),3.,功率不能叠加；,4.,u,i,叠加时,要注意各分量的,方向,；,5.,含受控源的电路亦可用叠加定理，但只有独立电源进行叠加，,受控源应,始终,保留,。,10,3.,功率不能叠加,；,？,说明：,当电流,i,1,流,过电阻,R,时，功率为,p,1,= R,i,1,2,当电流,i,2,流,过电阻,R,时，功率为,p,2,= R,i,2,2,若电流,i,1,+,i,2,流,过电阻,R,时，吸收的功率为,p,3,= R,（,i,1,+,i,2,）,2,= R,i,1,2,+,R,i,2,2,+2R,i,1,i,2,p,1,+ p,2,（,功率与激励不是线性关系）,11,例,1.,求图中电压,u,。,解,:,(1),10V,电压源单独作用时，4,A,电流源开路；,u,=,4V,(2),4A,电流源单独作用,时,，,10V,电压源短路；,u,=,4,2.4 =,9.6V,共同作用,：,u,=,u,+,u,= 4 + (,9.6) =,5.6V,+,10V,4,A,6,+,4,u,4,A,6,+,4,u,+,10V,6,+,4,u,12,求图示电路中,5,电阻,的电压,U,及功率,P,。,+ ,10A,5,15,20V,+ ,U,20V,+ ,5,15,2,4,+ ,U,2,4,解：,20V,电压源单独作用时，,U,U,= 20,5+15,5,=5V,电流源不作用,应相当于开路,例,2.,13,求图示电路中,5,电阻,的电压,U,及功率,P,。,+ ,10A,5,15,20V,+ ,U,2,4,解：,例,2.,再计算,10A,电流源单独作用在,5,电阻上所产生的电压,U,10,5+15,15, 5 = 37.5V,U,=,U,=,U,U,+,= 5 37.5 = 32.5V,电压源不,作用应相,当于短路,P,=,5,(32.5),2,= 221.25W,10A,5,15,+,U,2,4,14,练习题,（,practice problem,),：,+,20V,8A,3,+,5,u,o,2,试用叠加定理计算图中,u,0,。,答案（,Answer,),：,12V,试问上图中的电压源是发出功率还是吸收功率？为多少？,15,工程实际中，常遇到,只需研究某一支路的情况,。这时，可将除需保留的支路外的其余部分的电路,(,通常为二端网络,),等效变换为较简单的含源支路,(,电压源与电阻串联或电流源与电阻并联支路,),可大大方便我们的分析和计算,。,4.2,戴维宁定理和诺顿定理,(,Thevenin,-Norton Theorem,),R,3,R,1,R,5,R,4,R,2,i,R,a,b,+,u,s,N,S,a,b,i,u,R,L,i,a,b,R,i,U,oc,+,-,u,R,L,16,戴维宁定理,:,（,1883,年，法国电报工程师,M.Leon,Thevenin,）,任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源,(,U,oc,),和一个电阻,R,i,的串联组合来等效置换。（,此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压，而电阻等于一端口中全部独立电源置零后的端口等效电阻,）。,N,S,a,b,i,u,R,L,i=0,a,b,u,OC,N,S,N,O,a,b,R,i,i,a,b,R,i,U,oc,+,-,u,R,L,N,S,-,含源,二端网络；,N,O,-,除源,二端网络,17,说明：,2,、,等效电阻的计算方法：,当二端网络内部,不含受控源时,可采用电阻串并联的方法计算,。,1,、,独立电源置零：,是指：对电压源短路处理，电流源开路处理,。,18,用戴维宁定理计算图示电路中电压,U,。,U,=,30V,R,i,= 6,解：,(1),求,U,oc,U,oc,= 66,+,6,=,42V,(2),求,R,i,(3),求,U,a,例,1.,U,oc,R,i,+,15,U,+,a,b,6,42V,+,6V,6,b,6,A,15,U,+,U,oc,a,6,b,+,R,i,19,例,2.,+,u,s1,R,1,+,u,s2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,2,i,3,已知,：,u,s1,=,u,s2,=,40V,，,R,1,=4,，,R,2,=,R,6,= 2,，,R,3,=5,，,R,4,=10,，,R,5,=8,，,求,：通过,R,3,的电流,i,3,。,解：,1,）确定被求支路,ab,两端,的开路电压,U,oc,a,b,U,oc,=,U,ab,=,u,s2,+,R,2,i,=,u,s2,+,R,2,(,u,s1,u,s2,)/(,R,1,+,R,2,),=40V,i,2,）求,ab,两端等效电阻,R,ab,有源二端网络除源后（即：电压源短路）,R,i,=,R,ab,=,R,4,/,（,R,5,+,R,6,）,+,R,1,/,R,2,=,6.33,i,3,=,U,oc,/(,R,i,+ R,3,),=,40/11.33=3.53A,i,3,a,b,R,i,U,oc,+,-,u,3,R,3,戴维宁等效电路,20,已知电路如图所示，试计算,R,x,分别为,1.2,、,5.2,时所流过的电流,I,。,解：,保留,R,x,支路，,将其余二端网络化为戴维宁等效电路；,a,b,+,10V,4,6,6,+,U,2,4,+,U,1,I,R,x,R,x,I,a,b,U,oc,+,R,i,例,3.,I,R,x,a,b,+,10V,4,6,6,4,21,(1),求开路电压,U,oc,=,U,1,+,U,2,=,-,10,4/(4+6)+10 6/(4+6),=,-,4+6=2V,a,b,+,10V,4,6,6,+,U,2,4,+,U,1,+,-,U,oc,(2),求等效电阻,R,i,R,i,=4/6+6/4=4.8,(3),R,x,=,1.2,时，,I,=,U,oc,/(,R,i,+,R,x,),=,0.333A,R,x,=,5.2,时，,I,=,U,oc,/(,R,i,+,R,x,),=0.2A,I,a,b,U,oc,+,R,x,R,i,R,i,a,b,4,6,6,4,22,9V,2A,10,6,10,3V,a,b,U,oc,= 9 + 2,6 + 3 = 6V,试求图示电路的,戴维宁等效电路,。,a,b,U,oc,+,R,i,R,i,=,R,ab,=10+6=16,23,作 业,P104,4-2 4,版, P107 4-2 5,版,P106 4-8 4,版, P108 4-9(a) 5,版,24,例,3.,求电压,U,s,。,(1),10V,电压源单独作用：,(2),4A,电流源单独作用：,解,:,U,s,=,-,10,I,1,+ 4,I,1,=,-,10,1+4=,-,6V,U,s,=,-,10,I,1,+2.4,4,=,-,10 (,-,1.6)+9.6=25.6V,共同作用：,U,s,=,U,s,+,U,s,=,-,6 + 25.6 = 19.6V,+,10V,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,+,10V,6,I,1,+,U,s,+,10,I,1,4,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,含有受控源的电路,25,练习题,（,practice problem,),：,试用叠加定理计算,u,x,+,10V,2A,20,u,x,4,0.1,u,x,解：,+,10V,20,u,x,4,0.1,u,x,1,、仅电压源作用时,u,x,= 2.5V,0.1,u,x,2A,20,u,x,4,2,、电流源单独作用时,u,x,= 10V,答案（,Answer,),：,12.5V,26,齐性定理,（,homogeneity property,),:,线性电路中，,所有,激励,(,独立源,),都增大,(,或减小,),同样的倍数，则电路中响应,(,电压或电流,),也增大,(,或减小,),同样的倍数。,数学表达式为：,f (,kx,) = k f(x),当激励只有一个时，则响应必与激励成正比。,例,4.,解,:,采用倒推（退）法：设,i,=1A,。,则,求电流,i,。,R,L,=2,R,1,=1,R,2,=1,u,s,=51V,i,+,2V,+,3V,+,8V,+,21V,+,u,s,=34V,3A,5A,13A,R,1,R,1,R,1,R,2,R,L,+,u,s,R,2,R,2,i,=,1A,2A,8A,21A,习题：,P104,4-5 4,版,P108,4-6 ,5,版,27,