第三章直流电阻电路的基本定理ppt课件

Click to edit Master title,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Slide,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2010/9/19,Slide,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Slide,*,第三章 直流电阻电路的基本定理,2024/11/26,Slide,1,本章制作：赵胜颖,制作日期：,2015.2.15,Slide,2,2024/11/26,第三章 直流电阻电路的基本定理,3.1,线性叠加定理,3.2,替代定理,3.3,戴维南定理和诺顿定理,学习内容,：,Slide,3,2024/11/26,学习要求,：,掌握线性叠加定理、齐次定理的概念与实际应用方法；,熟悉替代定理的概念与应用；,掌握戴维南定理、诺顿定理的基本电路形式及两者之间的相互转换，利用电源变换简化电路的求解方式，复杂电路（或网络）的戴维南（或诺顿）电路的等效方法；,掌握最大功率的传输定理，注意利用戴维南（或诺顿）方式求解，电源的最大输出功率。,第三章 直流电阻电路的基本定理,1,、线性叠加定理,Slide,4,2024/11/26,3.1,线性叠加定理,线性电路：,由独立源和线性元件组成的电路称为线性电路,。,叠加定理是线性电路的重要定理之一,叠加定理：,在线性电路中，任一支路电流,(,或电压,),都是电路中各个独立电源单独作用时，在该支路产生的电流,(,或电压,),的代数和。,单独作用：一个电源作用，其余电源不作用,不作用,的,电压源,（,u,s,=0),短路,电流源,(,i,s,=0),开路,Slide,5,2024/11/26,3.1,线性叠加定理,举例证明定理,=,+,证明：,3.1,线性叠加定理,Slide,6,2024/11/26,用结点法求电路中的,i,和,u,求得：,i,和,u,分别是,i,S,和,u,S,的线性组合,（,1,）,3.1,线性叠加定理,Slide,7,2024/11/26,与式（,1,）一致,u,S,单独作用时：,i,S,单独作用时：,3.1,线性叠加定理,Slide,8,2024/11/26,上述结论可推广应用于具有,n,个结点、,b,条支路、,g,个电压源和,h,个电流源的线性电路，其第,k,条支路的电压和电流响应为,式中，所有独立源的系数均为与电路结构、元件参数有关的常数。,例,1,求图中电压,u,。,+,10V,4,A,6,+,4,u,解,:,4,A,6,+,4,u,(2)4,A,电流源单独作用，,10,V,电压源短路,u,=,-,4,2.4=,-,9.6V,共同作用：,u,=,u,+,u,=4+(,-,9.6)=,-,5.6V,(1)10,V,电压源单独作用，,4,A,电流源开路,u,=4V,+,10V,6,+,4,u,4.,含受控源电路亦可用叠加，但受控源应始终保留。,2.,功率不能叠加,(,功率为电源的二次函数,),。,小结,:,1.,叠加定理只适用于线性电路的电流、电压计算。,电压源为零,短路。,电流源为零,开路。,u,，,i,叠加时要注意各分量的方向。,3.,也可以把电源分组叠加,(,每个电源只能作用一次,),R,1,R,2,u,s2,i,1,+,u,s1,+,i,s,R,1,R,2,u,s2,i,1,+,R,1,R,2,i,1,u,s1,+,i,s,=,+,3.1,线性叠加定理,解,:,例,2:,求电压,U,s,。,+,10V,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,(1)10,V,电压源单独作用：,10V,+,6,I,1,+,10,I,1,4,+,U,s,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+U,1,(2)4,A,电流源单独作用：,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+,U,1,”,共同作用：,U,s,=,U,s,+,U,s,=,-,6+25.6=19.6V,U,s,=,-,10,I,1,+U,1,=,-,10,I,1,+,4,I,1,=,-,10,1+41=,-,6V,10V,+,6,I,1,+,10,I,1,4,+,U,s,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+,U,1,”,=,-,10(,-,1.6)+9.6=25.6V,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,+,U,1,3.1,线性叠加定理,Slide,13,2024/11/26,例,3,用叠加定理求图,3.2,（,P54),所示电路中的电流,i,。,解,：首先画出各独立源单独作用时的电路图,3.2,，标出各电流分量的参考方向如下图所示。,由图,(a),、,(b),、,(c),分别求得各电流分量为：,所以,Slide,14,2024/11/26,3.1,线性叠加定理,例,4,电路如图,3.3(P55),，用叠加原理计算电流源的端电压,u,。,。,解,：,各独立源单独作用时的电路如图,(b),(c),所示,。,电流源单独作用时在电流源两端产生的电压为：,电压源单独作用时在电流源两端产生的电压为电阻,R,3,，,R,4,电压的代数和。,、,3.1,线性叠加定理,Slide,15,2024/11/26,所以,3.1,线性叠加定理,2.,齐次定理,当一个激励源（独立电压源或独立电流源）作用于线性电路，其任意支路的响应（电压或电流）与该激励源成正比。,Slide,16,2024/11/26,R,u,s,r,R,k,u,s,k,r,例,5,：,已知：,u,s,=10V,，,R,1,=R,3,=R,5,=R,6,=5,，,R,2,=R,4,=10,，试求各支路电流。,R,1,R,3,R,5,R,2,R,6,+,u,s,R,4,i,5,i,4,i,3,i,2,i,1,A,B,D,C,3.1,线性叠加定理,解：利用齐次定理（倒退法）,Slide,17,2024/11/26,由于,同理可得到各支路的实际电流,3.1,线性叠加定理,Slide,18,2024/11/26,R,u,s,1,r,1,R,u,s,2,r,2,r,1,+,r,2,u,s,1,u,s,2,R,R,k,1,u,s,1,k,1,r,1,R,k,2,u,s,2,k,2,r,2,线性,k,2,u,s,2,k,1,r,1,+,k,2,r,2,R,k,1,u,s,1,u,s,1,u,s,2,r,R,k u,s,1,k u,s,2,k r,R,齐性,3.1,线性叠加定理,可加性：,若线性电路中有多个激励源作用，由叠加定理和齐次定理的结合应用，不难得到这样的结论：线性电路中，当全部激励源同时增大到,K,倍，其电路中任何处的响应也增大到,K,倍。,Slide,19,2024/11/26,例,6,：,图,3.4,所示线性无源网络,N,，,已知当,u,S,=1V,，,i,S,=2A,时，,u=-1V,；,当,u,S,=2V,，,i,S,=-1A,时，,u=5.5V.,试求当,u,S,=-1V,，,i,S,=-2A,时，,R,上的电压,u,。,解：,根据叠加定理和线性电路的齐次性，电压,u,可表示为,3.1,线性叠加定理,代入已知数据，可得到,:,Slide,20,2024/11/26,求解后得,:,因此，当,u,S,=-1V,，,i,S,=-2A,时,3.2,替代定理,Slide,21,2024/11/26,任意一个线性电路，其中第,k,条支路的电压已知为,u,k,（,电流为,i,k,），那么就可以用一个电压等于,u,k,的理想电压源（,电流等于,i,k,的 独立电流源,）来替代该支路，替代前后电路中各处电压和电流均保持不变。,A,i,k,+,u,k,支,路,k,A,+,u,k,i,k,A,3.2,替代定理,Slide,22,2024/11/26,替代定理证明：,A,i,k,+,u,k,支,路,k,A,B,u,k,u,k,A,i,k,+,u,k,支,路,k,+,+,A,C,B,+,u,k,A,i,k,+,u,k,A,B,AC,等电位,第,k,条支路也可用,i,k,替代，留课后思考。,3.2,替代定理,Slide,23,2024/11/26,例,7,：,+,20V,4,V,6,+,4,u,+,-,8,i,1,i,2,i,3,用节点法可求出,i,1,=2A,i,2,=1A,i,3,=1A,u,=8V,+,20V,4,V,6,4,+,-,8V,i,1,i,2,i,3,+,-,用,8V,电压源替代,8,所在支路后，求得：,i,1,=2A,i,3,=1A,i,2,=1A,3.2,替代定理,Slide,24,2024/11/26,用,1A,电流源替代,8,所在支路，求得：,+,20V,4,V,6,+,4,u,+,-,i,1,i,2,i,3,1A,i,2,i,3,u,=8V,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,25,2024/11/26,名词介绍,端口,有源端口,N,a,b,i,i,无源端口,P,a,b,i,i,A,a,b,i,i,P,I,+,_,U,等效,R,=,U,/,I,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,26,2024/11/26,A,a,b,i,i,等效,有源端口网络,2,3V,+,-,+,6V,4,4,+,u,-,I,+,u,-,I,U,=3+2,I,对外电路等效,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,27,2024/11/26,1,、,戴维南定理,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，可以用一个独立电压源,U,o,和电阻,R,i,的串联组合来等效替代；其中电压,U,o,等于端口开路电压，电阻,R,i,等于端口中所有独立电源置零后端口的入端等效电阻。,A,a,b,a,b,R,i,U,o,+,-,证明,:,u,=,U,oc,(,外电路开路时,a,、,b,间开路电压,),u,=,-,R,i,i,得,u,=,u,+,u,=,U,oc,-,R,i,i,证明,a,b,A,i,+,u,替代,a,b,A,i,+,u,N,i,U,oc,+,u,N,a,b,+,R,i,电流源,i,为零,a,b,A,+,u,+,网络,A,中独立源全部置零,a,b,P,i,+,u,R,i,=,叠加,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,29,2024/11/26,例,8,：,用戴维,南,定理求图,3.10(a),（,P59,）,所示电路中的电流,I,。,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,30,2024/11/26,解：,利用戴维宁等效定理将,ab,端口左边电路等效为电压源,u,OC,串联电阻,R,O,，,如图,(b),所示。,利用节点电压发求,u,OC,，,如图,(c),所示，标出节点电压,。,列节点电压方程,：,解得：,再由图,(d),求得戴维宁等效电阻,所以,：,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,31,2024/11/26,例,9,：,(,含受控源电路）,用戴维,南,定理求,图,3.11,（,P60,）,电路中,电阻,R,3,中的电流,。,移去,R,3,后得二端网络的开路电压,u,O,，如图,(b),所示。,由,KVL,：,得：,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,32,2024/11/26,二端网络的开路电压：,移去独立电压源，并将其两端短路，,如,图,(c),所示。图中：,由图,(c),得二端网络的等效内阻为：,当将,接至,两端，其中的电流即为：,3.3,戴维南定理和诺顿定理,Slide,33,2024/11/26,2,、诺顿定理,任何一个含独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电导的并联来等效替代；其中电流源的电流等于该一端口的短路电流，而电阻等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电导。,A,a,b,a,b,G,i,I,sc,诺顿等效电路可由戴维南等效电路