电工电子技术ppt讲解

下一页,总目录,章目录,返回,上一页,第,1,章 电路分析基础,1.1,电路元件,1.4,叠加定理,1.5,等效电源定理,1.3,电路,中电位的概念及计算,1.2,基尔霍夫定律,本章要求,:,1.,理解电压与电流参考方向的意义；,2.,了解电源的有载工作、开路与短路状态，,理解电功率和额定值的意义；,3.,理解电路的基本定律并能正确应用；,4.,会计算电路中各点的电位；,5,.,掌握常用电路分析方法,.,第,1,章 电路分析基础,1.1,电路元件,(1),实现电能的传输、分配与转换,(2),实现信号的传递与处理,放大器,扬声器,话筒,电路的作用：,电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成,。,由电源,、负载、中间环节、电线等组成,。,发电机,升压,变压器,降压,变压器,电灯,、,电动机,、,电炉,.,输电线,电路的,组成部分：,电源,:,提供,电能的装置,负载,:,取用,电能的装置,中间环节：,传递、分,配和控制电能的作用,发电机,升压,变压器,降压,变压器,开关,.,输电线,电灯,电动机电炉,.,直流电源,直流电源,:,提供能源,信号处理：,放大、调谐、检波等,负载,信号源,:,提供信息,电路的,组成部分：,放大器,扬声器,话筒,电源或信号源的电压或电流称为,激励,，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为,响应,。,电路模型,:,手电筒的电路模型,为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，即忽略次要因素,用反映它们主要物理性质的理想元件,或其组合来代替实际电路中的器件，,这样将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。,例：手电筒,I,R,+,R,s,U,S,S,+,U,电池,导线,灯泡,开关,手电筒由电池、灯,泡、开关和筒体组成。,理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。,1.1.1,电压和电流的参考方向,物理中对基本物理量规定的方向,1.,电路基本物理量的实际方向,物理量,实 际 方 向,电流,I,正电荷运动的方向,电动势,E,(,电位升高的方向,),电压,U,(,电位降低的方向,),高电位,低电位,单 位,kA,、,A,、,mA,、,A,低电位,高电位,kV,、,V,、,mV,、,V,kV,、,V,、,mV,、,V,(2).,参考方向的表示方法,电流：,U,ab,双下标,电压：,(1).,参考方向,I,U,S,+,_,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,I,ab,双下标,2.,电路基本物理量的参考方向,a,R,b,箭 标,a,b,R,I,正负极性,+,a,b,U,U,+,_,实际方向与参考方向,一致,，电流,(,或电压,),值为,正值,；,实际方向与参考方向,相反,，电流,(,或电压,),值为,负值,。,(3).,实际方向与,参考方向的关系,注意：,在参考方向选定后，电流,(,或电压,),值才有,正负,之分。,若,I,= 5A,，,则电流从,a,流向,b,；,例：,若,I,= 5A,，则电流从,b,流向,a,。,a,b,R,I,a,b,R,U,+,若,U,= 5V,，则电压的实际方向从,a,指向,b,；,若,U,= 5V,，则电压的实际方向从,b,指向,a,。,3.,欧姆定律,U,、,I,参考方向相同时，,U,、,I,参考方向相反时，,R,U,+,I,R,U,+,I,表达式中有两套正负号：,式前的正负号由,U,、,I,参考方向的关系确定；,U,、,I,值本身的正负则说明实际方向与参考,方向之间的关系。,通常取,U,、,I,参考方向相同，称为关联参考方向，反之为非关联参考方向。,U,=,I R,U,= ,IR,解：,对图,(a),有,U,=,IR,例：,应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻,R,。,对图,(b),有,U,= ,IR,R,U,6V,+,2A,R,+,U,6V,I,(a),(b),I,2A,1.,电阻元件的定义,:,描述消耗电能的性质,根据欧姆定律,:,即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系,线性电阻,表明电能全部消耗在电阻上，转换为,热能散发，所以电阻元件是无源元件,、,耗能元件,电阻的能量,R,u,+,_,1. 1. 2,电阻元件,2.,电阻元件的功率和能量,:,电阻元件的功率,1.1.3,电感元件,用来反映存储,磁场能量,的理想元件。,1.,物理意义,u,+,-,电流通过,一匝,线圈产生,(,磁通,),电流通过,N,匝,线圈产生,(,磁链,),电感,:,( H,、,mH),线性电感,:,L,为常数,;,非线性电感,:,L,不为常数,线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。,S,线圈横截面积（,m,2,）,l,线圈长度（,m,）,N,线圈匝数,介质的磁导率（,H/m,）,L,电感元件的符号,自感电动势：,2,自感电动势方向的判定,(1),自感电动势的参考方向,规定,:,自感电动势的参考方向,与电流参考方向相同,或与磁通的参考,方向符合,右手螺旋定则。,+,-,e,L,+,-,(2),自感电动势瞬时极性的判别,e,L,u,+,-,+,-, 0,0,0,e,L,实,-,+,e,L,与参考方向相同,e,L,具有阻碍电流变化的性质,(3) 电感元件储能,根据基尔霍夫定律可得：,将上式两边同乘上,i,，并积分，则得：,磁场能,即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。,1.1.4,电容元件,是实际电容器或电路中具有电容效应元件的理想模型，是反映物体存,储电荷能力,的理想元件。,电容：,电容器极板上的电荷量,q,与极板间电压,u,之比称为电容元件的电容，即,当电压,u,变化时，在电路中产生电流,:,u,i,C,+,_,电容元件,q,q,电容元件储能,根据：,将上式两边同乘上,u,，并积分，则得：,电场能,即电容将电能转换为,电场能储,存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。,1.,理想电压源（恒压源）,例,1,：,(2),输出电,压是一定值。,对直流电压，有,U,U,S,。,(3),恒压源中的电流由外电路决定。,特点,:,(1),内阻,R,0,= 0,U,S,I,+,_,U,+,_,设,U,S,= 10 V,，接上,R,L,后，恒压源对外输出电流。,R,L,当,R,L,= 1,时，,U,= 10 V,，,I,= 10A,当,R,L,= 10,时，,U,= 10 V,，,I,= 1A,U,S,外特性曲线,伏安特性曲线,I,U,O,电压恒定，电,流随负载变化,理想电压源和理想电流源,2.,理想电流源（恒流源,),例,1,：,(2),输出电,流是一定值，恒等于电流,I,S,；,(3),恒流源两端的电压,U,由外电路决定。,特点,:,(1),内阻,R,0,= ,；,设,I,S,= 10 A,，接上,R,L,后，恒流源对外输出电压。,R,L,当,R,L,= 1,时，,I,= 10A,，,U,= 10 V,当,R,L,= 10,时，,I,= 10A,，,U,= 100V,外特性曲线,/,伏安特性曲线,I,U,I,S,O,I,I,S,U,+,_,电流恒定，电压随负载变化。,独立电源：,指电压源的电压或电流源的电流不受,外电路的控制而独立存在的电源。,受控源的特点：,当控制电压或电流消失或等于零时，,受控源的电压或电流也将为零。,受控电源：,指电压源的电压或电流源的电流受电路中,其它部分的电流或电压控制的电源。,对含有受控源的线性电路，可用独立源的电路分析方法进行分析和计算 ，但要考虑受控的特性。,应用：用于晶体管电路的分析。,理想受控源,U,1,+,_,U,1,U,2,I,2,I,1,=0,(a)VCVS,+,-,+,-,I,1,(b)CCVS,+,_,U,1,=0,U,2,I,2,I,1,+,-,+,-,四种理想受控电源的模型,(c) VCCS,g,U,1,U,1,U,2,I,2,I,1,=0,+,-,+,-,(d) CCCS,I,1,U,1,=0,U,2,I,2,I,1,+,-,+,-,电压控制电压源,电流控制电压源,电压控制电流源,电流控制电流源,1.1.6,元件的功率,1.,元件电压,和流过的电流为关联参考方向时,P,= UI,2.,元件电压,和流过的电流为非关联参考方向时,P = UI,3,.,电源与负载的判别,(,元件属性的判别,),：,(1),根据,U,、,I,的,实际方向判别,电源：,U,、,I,实际方向相反，即电流从“,+”,端流出，,（发出功率）,；,负载：,U,、,I,实际方向相同，即电流从“,-,”,端流出。,（吸收功率）,。,(2),根据,U,、,I,的,参考方向判别,将电流,I,和电压,U,代入上述式中,P, 0,，,负载,；,P, 0,，,电源,。,1.,电压源和电流源,电压源模型,由上图电路可得,:,U,=,U,S, IR,0,若,R,0,= 0,理想电压源,:,U,U,S,U,0,=,E,电压源的外特性,I,U,I,R,L,R,0,+,-,U,S,U,+,理想电压源和内阻,R,0,串联的电源的电路模型。,若,R,0,R,L,，,I,I,S,，可近似认为是理想电流源。,电流源,电流源模型,R,0,U,R,0,U,I,S,+,开关闭合,接通电源与负载。,特征,:,2.,电源的三种状态,电流的大小由负载决定。,负载端电压,:,U,=,IR,或,U,=,U,S,IR,o,在电源有内阻时，,I,U,。,UI,=,U,S,I,I,R,o,P,=,P,S,P,负载,取用,功率,电源,产生,功率,内阻,消耗,功率,电源输出的功率由负载决定。,负载大小的概念,:,负载增加指负载取用的,电流和功率增加,(,电压一定,),。,I,R,0,R,+,-,U,S,U,+,-,I,(1),有载,电气设备的额定值,额定值,:,电气设备在正常运行时的规定使用值,电气设备的三种运行状态,欠载,(,轻载,),：,I I,N,，,P I,N,，,P P,N,(,设备易损坏,),额定工作状态：,I = I,N,，,P = P,N,(,经济合理安全可靠,),1.,额定值反映电气设备的使用安全性；,2.,额定值表示电气设备的使用能力。,例：,灯泡：,U,N,=,220V,，,P,N,=,60W,电阻：,R,N,=,100,，,P,N,=,1 W,特征,:,开关 断开,(2,),开路（空载）,I =,0,电源端电压,(,开路电压,),负载功率,U,= U,0,= U,S,P,=,0,开路处的电流等于零；,I,= 0,开路处的电压,U,视电路情况而定。,电路中某处断开时的特征,:,I,+,U,有,源,电,路,I,R,o,R,+,-,U,S,U,0,+,-,电源外部端子被短接,(3,),短路,特征:,电源端电压,负载功率,电源产生的能量全被内阻消耗掉,短路电流（很大）,U,=,0,P,S,=,P = I,R,0,P,=,0,短路处的电压等于零；,U,= 0,短路处的电流,I,视电路情况而定。,电路中某处短路时的特征,:,I,+,U,有,源,电,路,I,R,0,R,+,-,U,S,U,0,+,-,3.,电压源与电流源的等效变换,由图,a,：,U,=,U,S,IR,0,由图,b,：,U,=,（,I,S,I,）,R,0,=,I,S,R,0,IR,0,I,R,L,R,0,+,U,S,U,+,电压源,a,等效变换条件,:,U,S,=,I,S,R,0,R,L,R,0,U,R,0,U,I,S,I,+,电流源,b,等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。,理想电压源与理想电流源之间无等效关系,。,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,R,L,= ,时，,电压源的内阻,R,0,中不损耗功率，,而电流源的内阻,R,0,中则损耗功率。,R,0,+,U,S,a,b,I,S,R,0,a,b,R,0,+,U,S,a,b,I,S,R,0,a,b,例,1:,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。,(,补充电阻串并联知识,）,解,:,8V,+,2,2,V,+,2,I,(d),2,由图,(d),可得,6V,3,+,+,12V,2A,6,1,1,2,I,(a),2A,3,1,2,2V,+,I,2A,6,1,(b),4A,2,2,2,2V,+,I,(c),例,2:,求下列各电路的等效电源,解:,+,a,b,U,2,5V,(a),+,+,a,b,U,5V,(c),+,a,+,-,2V,5V,U,+,-,b,2,(c),+,(b),a,U,5A,2,3,b,+,(a),a,+,5V,3,2,U,+,a,5A,b,U,3,(b),+,1. 2,基尔霍夫定律,支路,(branch),：,电路中的每一个分支。,一条支路流过一个电流，称为支路电流。,节点,(node),：,三条或三条以上支路的联接点。,回路,(loop),：,由支路组成的闭合路径。,网孔,(mesh),：,内部不含支路的回路。,I,3,I,1,I,2,U,S,2,U,S,1,b,a,R,3,+,-,R,2,+,-,R,1,1,2,3,例,1,：,支路：,ab,、,bc,、,ca,、,（共,6,条）,回路：,abda,、,abca,、,adbca ,（共,7,个）,节点,：,a,、,b,、,c,、,d,(,共,4,个）,网孔：,abd,、,abc,、,bcd,（共,3,个）,a,d,b,c,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,2,I,4,I,G,I,1,I,3,I,基尔霍夫电流定律,(,KCL,定律,),1,定律,或,:,入,=,出,在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流，即,电流的代数和为零,。,实质,:,电流连续性的体现。,即,: ,= 0,I,1,I,2,I,3,b,a,+,-,U,S,2,R,2,+,-,R,3,R,1,U,S,1,如节点,a,：,或,I,1,+,I,2,=,I,3,I,1,+,I,2,I,3,= 0,基尔霍夫电流定律,（,KCL,）,反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,2,推广,I,=?,例,:,广义节点,I,= 0,I,A,+,I,B,+,I,C,= 0,A,B,C,I,A,I,B,I,C,2,+,_,+,_,I,5,1,1,5,6V,12V,在任一瞬间，沿任一回路循行方向一周，回路中各段电压的代数和恒等于零。,基尔霍夫电压定律（,KVL,定律,),1,KVL,定律,即：,U,= 0,对回路,1,：,对回路,2,：,或,U,S,1,=,I,1,R,1,+,I,3,R,3,或,I,2,R,2,+,I,3,R,3,=,U,S,2,I,1,R,1,+,I,3,R,3,U,S,1,= 0,I,2,R,2,+,I,3,R,3,U,S,2,= 0,I,1,I,2,I,3,b,a,+,-,U,S2,R,2,+,-,R,3,R,1,U,S,1,1,2,基尔霍夫电压定律,（,KVL,）,反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。,1,列方程前,标注,回路循行方向；,或,U,S,2,=,U,BE,+,I,2,R,2,U,= 0,I,2,R,2,U,S,2,+,U,BE,= 0,2,应用,U,= 0,列方程时,，,项前符号的确定：,规定与,循行方向一致,取正号，反之则取负号。,3.,开口电压可按回路处理,注意：,1,对回路,1,：,U,S,1,U,BE,E,+,B,+,R,1,+,U,S,2,R,2,I,2,_,例,2,：,对网孔,abda,：,对网孔,acba,：,对网孔,bcdb,：,R,6,I,6,R,6,I,3,R,3,+,I,1,R,1,= 0,I,2,R,2,I,4,R,4,I,6,R,6,= 0,I,4,R,4,+,I,3,R,3,E,= 0,应用,U,= 0,列方程,a,d,b,c,E,+,R,3,R,4,R,1,R,2,I,2,I,4,I,6,I,1,I,3,I,基尔霍夫定律的应用,1.,支路电流法：,以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（,KCL,、,KVL,）列方程组求解。,对上图电路,支,路数：,b,=3,， 节点数：,n,=2,1,2,U,S,2,U,S,1,b,a,+,-,R,2,+,-,R,3,R,1,I,1,I,3,I,2,3,回路数,= 3,， 单孔回路（网孔）,=2,若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程,(1),在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。,(2),应用,KCL,对节点列出,(,n,1 ),个独立的节点电流,方程。,(3),应用,KVL,对回路列出,b,(,n,1 ),个独立的回路,电压方程（,通常可取,网孔,列出,）,。,(4),联立求解,b,个方程，求出各支路电流。,U,S,2,U,S,1,b,a,+,-,R,2,+,-,R,3,R,1,I,1,I,3,I,2,对节点,a,：,例,1,：,1,2,I,1,+,I,2,I,3,=0,对网孔,1,：,对网孔,2,：,I,1,R,1,+,I,3,R,3,=,U,S,1,I,2,R,2,+,I,3,R,3,=,U,S,2,支路电流法的解题步骤,:,(1),应用,KCL,列,(,n,-1),个节点电流方程,因支路数,b,=6,，,所以要列,6,个方程。,(2),应用,KVL,选网孔列回路电压方程,(3),联立解出,I,G,支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。,#,例,2,：,a,d,b,c,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,2,I,4,I,G,I,1,I,3,I,对节点,a,：,I,1,I,2,I,G,= 0,对网孔,abda,：,I,G,R,G,I,3,R,3,+,I,1,R,1,= 0,对节点,b,：,I,3,I,4,+,I,G,= 0,对节点,c,：,I,2,+,I,4,I,= 0,对网孔,acba,：,I,2,R,2,I,4,R,4,I,G,R,G,= 0,对网孔,bcdb,：,I,4,R,4,+,I,3,R,3,=,U,S,试求检流计中的电流,I,G,。,R,G,2.,节点电压法,节点电压的概念：,任选电路中某一节点为零电位参考点,(,用,表示,),，其他各节点对参考点的电压为未知量，称为节点电压。,节点电压的参考方向从节点指向参考节点。,节点电压法适用于支路数较多，节点数较少的电路。,节点电压法：,以节点电压为未知量，列方程求解。,在求出节点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路的电流或电压。,U,S,b,a,I,2,I,3,+,I,1,R,1,R,2,I,S,R,3,在左图电路中只含有两个节点，若设,b,为参考节点，则电路中只有一个未知的节点电压。,2,个节点的,电压方程的推导：,设：,U,b,= 0 V,节点,a,电压为,U,，参考方向从,a,指向,b,。,2.,应用欧姆定律求各支路电流 ：,1.,用,KCL,对节点,a,列方程：,I,1,I,2,+,I,S,I,3,= 0,U,S,1,+,I,1,R,1,U,+,b,a,I,2,I,S,I,3,U,S,1,+,I,1,R,1,R,2,R,3,+,U,将各电流代入,KCL,方程则有：,整理得：,2,个节点的节点电压方程的推导：,即节点电压为：,若上述电路中只有多个电压源支路，而无电流源支路，节点电压为：,R,R,+,3,2,1,2,1,1,1,1,R,R,U,S2,R,U,S1,U,+,+,=,即,注意：,(1),上述两式仅适用于两个节点的电路。,(2),分母是各支路电导之和,恒为正值；,分子中各项可以为正，也可以可负。,当电压源,U,S,与节点电压的参考方向相同时取正号，,反之则取负号，而与各支路电流的参考方向无关。,电流源,I,S,流入节点取为正，否则取为负。,弥尔曼,定理,例,1,：,b,a,I,2,I,3,42V,+,I,1,12,6,7,A,3,试求各支路电流。,解：,求节点电压,U,ab,应用欧姆定律求各电流,例,2:,试求图所示电路中电压,U,2,。,2,+,-,4,3,8V,U,2,a,b,解：,由节点电压法公式得：,解得,U,2,= 6V,电位：,通常设参考点的电位为零,那么,电路中某点至参考点的电压为该点的电位，,记为“,U,X,”,。,1.3.1,电位的概念,电位的计算步骤,:,1,任选电路中某一点为参考点，即其电位为零；,2,标出各支路的电流参考方向并计算；,3,计算各点至参考点间的电压即为各点的电位,。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高；,某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,1.3,电路中电位的概念及计算,1.3.2,举例,求图示电路中各点的电位,:,U,a,、,U,b,、,U,c,、,U,d,。,解：,设,a,为参考点， 即,U,a,=0V,U,b,=U,ba,=,106=,60V,U,c,=U,ca,= 420 = 80 V,U,d,=,U,da,= 65 = 30 V,设,b,为参考点，即,U,b,=0V,U,a,=,U,ab,=106 = 60 V,U,c,=,U,cb,=,U,S,1,= 140 V,U,d,=,U,db,=,U,S,2,= 90 V,b,a,c,20,4A,6,10A,U,S,2,90V,U,S,1,140V,5,6A,d,U,ab,=,106 = 60 V,U,cb,=,U,S,1,= 140 V,U,db,=,U,S,2,= 90 V,U,ab,=,106 = 60 V,U,cb,=,U,S,1,= 140 V,U,db,=,U,S,2,= 90 V,结论：,(1),电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；,(2),但电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，,即与零电位参考点的选取无关。,借助电位的概念可以简化电路作图,b,c,a,20,4A,6,10A,U,S,2,90V,U,S,1,140V,5,6A,d,+90V,20,5,+140V,6,c,d,#,例,1:,图示电路，计算开关,S,断开和闭合时,A,点,的电位,U,A,解,: (1),当开关,S,断开时,(2),当开关闭合时,电路,如图（,b,）,电流,I,2,= 0,，,电位,U,A,= 0V,。,电流,I,1,=,I,2,= 0,，,电位,U,A,= 6V,。,电流在闭合,路径中流通,2K,A,+,I,1,2k,I,2,6V,(b),2k,+6V,A,2k,S,I,2,I,1,(a),1.4,叠加原理,叠加原理：,对于,线性电路,，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流,/,电压的代数和。,原电路,+,U,S,R,1,R,2,(a),I,S,I,1,I,2,I,S,单独作用,R,1,R,2,(c),I,1,I,2,+,I,S,U,S,单独作用,=,+,U,S,R,1,R,2,(b),I,1,I,2,叠加原理,由图,(c),，当,I,S,单独作用时,同理,：,I,2,=,I,2,+,I,2,由图,(b),，当,U,S,单独作用时,原电路,+,U,S,R,1,R,2,(a),I,S,I,1,I,2,I,S,单独作用,R,1,R,2,(c),I,1,I,2,+,I,S,U,S,单独作用,=,+,U,S,R,1,R,2,(b),I,1,I,2,根据叠加原理,叠加原理,只适用于线性电路,。,电源单独作用,的处理：,U,S,= 0,，,即将,U,S,短路,；,I,s,=0,，,即将,I,s,开路,。,线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，,但,功率,P,不能用叠加原理计算,。例：,注意事项：,各独立源单独作用时，受控源均应保留。并且控制量的参考方向改变时，受控源的电压或电流的参考方向也要相应改变。,解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。,若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方,向,相反,时，叠加时相应项前要,带负号,。,例,1,：,电路如图，已知,U,S,=,10V,、,I,S,=1A,，,R,1,=,10,R,2,= R,3,=,5,，试用叠加原理求流过,R,2,的电流,I,2,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,。,(b),U,S,单独作用,将,I,S,断开,(c),I,S,单独作用,将,E,短接,解：由图,( b),U,S,(a),+,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,+,U,S,R,3,R,2,R,1,I,2,+,U,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,例,1,：,电路如图，已知,E =,10V,、,I,S,=1A,，,R,1,=,10,R,2,= R,3,=,5,，试用叠加原理求流过,R,2,的电流,I,2,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,S,。,(b),U,S,单独作用,(c),I,S,单独作用,(a),+,U,S,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,+,U,S,R,3,R,2,R,1,I,2,+,U,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,解：由图,(c),#,例,2,：,试求电流,I,1,。,2,I,1,+,_,10V,I,1,+,3A,2,1,I,2,a,解：用叠加原理,2,I,1,+,_,10V,I,1,+,2,1,2,I,1,+,_,I,1,3A,2,1,电压源作用：,2,I,1,+,I,1,+2,I,1,=,10,I,1,=,2A,电流源作用：,对大回路,：,2,I,1,+,(3,+,I,1,),1+2,I,1,=,0,I,1,= ,0.6A,I,1,= I,1,+,I,1,=,2,0.6=1. 4A,1.5,等效电源定理,二端网络的概念：,二端网络：,具有两个出线端的,部分电路,。,无源二端网络：,二端网络中没有电源。,有源二端网络：,二端网络中含有电源。,b,a,U,S,+,R,1,R,2,I,S,R,3,b,a,U,S,+,R,1,R,2,I,S,R,3,R,4,无源二端网络,有源二端网络,a,b,R,a,b,无源二端网络,+,_,U,S,R,0,a,b,电压源,（戴维宁定理）,电流源,（诺顿定理）,a,b,有源二端网络,a,b,I,S,R,0,无源二端网络可化简为一个电阻,有源二端网络可化简为一个电源,戴维宁定理,任何一个有源二端,线性,网络都可以用一个电压为,U,S,的理想电压源和内阻,R,0,串联的电源来等效代替。,有源,二端,网络,R,L,a,b,+,U,I,a,b,I,U,S,R,0,+,_,R,L,+,U,等效电压源的内阻,R,0,等于有源二端网络中所有电源均除去（,理想电压源短路，理想电流源开路,）后所得到的无源二端网络,a,、,b,两端之间的等效电阻。,等效电压源的电压,U,S,就是有源二端网络的开路,即将,负载断开后,a,、,b,两端之间的电压,U,0,。,等效电源,例,1,：,电路如图，已知,U,S,1,=40V,，,U,S,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,U,S,1,I,1,U,S,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,U,S,R,0,+,_,R,3,I,3,a,b,注意：“等效”是指对端口外等效,即用等效电源替代原来的二端网络后，,待求支路的电压、电流不变。,有源二端网络,等效电源,解：,(1),断开待求支路求等效电压源的电压,U,S,例,1,：,电路如图，已知,U,S,1,=40V,，,U,S,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,U,S,1,I,1,U,S,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,U,S,1,I,U,S,2,+,R,1,+,a,b,+,U,0,U,S,也可用节点电压法、叠加原理等其它方法求。,U,S,=,U,0,=,U,S,2,+ I,R,2,= 20V +2.5,4,V= 30V,或：,U,S,=,U,0,=,U,S,1, I,R,1,= 40V 2.5,4,V,= 30V,解：,(2),求等效电源的内阻,R,0,除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）,例,1,：,电路如图，已知,U,S,1,=40V,，,U,S,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,U,S,1,I,1,U,S,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,R,1,a,b,R,0,从,a,、,b,两端看进去，,R,1,和,R,2,并联,求内阻,R,0,时，关键要弄清从,a,、,b,两端看进去时各电阻之间的串并联关系。,解：,(3),画出等效电路求电流,I,3,U,S,1,I,1,U,S,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,U,S,R,0,+,_,R,3,a,b,I,3,例,1,：,电路如图，已知,U,S,1,=40V,，,U,S,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,#,例,2,：,已知：,R,1,=5,、,R,2,=5 ,R,3,=10 ,、,R,4,=5 ,U,S,=12V,、,R,G,=10 ,试用戴维宁定理求检流计中的电流,I,G,。,有源二端网络,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,G,R,G,a,b,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,G,R,G,解,: (1),求开路电压,U,0,U,S,U,0,+,a,b,+,R,3,R,4,R,1,R,2,I,1,I,2,U,S,=,U,o,=,I,1,R,2, I,2,R,4,= 1.2,5V0.8,5 V,= 2V,或：,U,S,=,U,o,=,I,2,R,3, I,1,R,1,= 0.8,10V1.2,5,V,= 2V,(2),求等效电源的内阻,R,0,R,0,a,b,R,3,R,4,R,1,R,2,从,a,、,b,看进去，,R,1,和,R,2,并联，,R,3,和,R,4,并联，然后再串联。,解：,(3),画出等效电路求检流计中的电流,I,G,U,S,R,0,+,_,R,G,a,b,I,G,a,b,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,G,R,G,1.5.2.,诺顿定理,任何一个有源二端,线性,网络都可以用一个电流为,I,S,的理想电流源和内阻,R,0,并联的电源来等效代替。,等效电源的内阻,R,0,等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络,a,、,b,两端之间的等效电阻。,等效电源的电流,I,S,就是有源二端网络的短路电流，,即将,a,、,b,两端短接后其中的电流,。,等效电源,R,0,R,L,a,b,+,U,I,I,S,有源,二端,网络,R,L,a,b,+,U,I,例,1,：,已知：,R,1,=5,、,R,2,=5 ,R,3,=10 ,、,R,4,=5 ,U,S,=12V,、,R,G,=10 ,试用诺顿定理求检流计中的电流,I,G,。,有源二端网络,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,G,R,G,a,b,U,S,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,G,R,G,解,:,(1),求短路电流,I,S,R,=(,R,1,/,R,3,),+(,R,2,/,R,4,),= 5. 8,因,a,、,b,两点短接，所以对电源,E,而言，,R,1,和,R,3,并联，,R,2,和,R,4,并联，然后再串联。,U,S,a,b,+,R,3,R,4,R,1,R,2,I,1,I,4,I,S,I,3,I,2,I,I,S,=,I,1, I,2,=1. 38 A,1.035A=0. 345A,或：,I,S,=,I,4, I,3,(2),求等效电源的内阻,R,0,R,0,a,b,R,3,R,4,R,1,R,2,R,0,=(,R,1,/,R,2,),+(,R,3,/,R,4,),= 5. 8,(3),画出等效电路求检流计中的电流,I,G,R,0,a,b,I,S,R,G,I,G,1.5.2.,等效电阻,R,0,的求解方法,1.测量法：,（,1,）测量开路电压和短路电流可以计算得出内阻值。,R,L,I,U,N,A,I,S,U,o,N,A,N,A,V,A,（,2,）如果有源二端网络不允许直接短接，则可先测出开路电压,U,o,，再在网络输出端接入适当的负载电阻,R,L,，如右图所示。测量,R,L,两端的电压,U,，则有,#,例,3:,应用戴维宁定理，试求图,(a),所示电路中的电流,I,2,。,b,（,b,）求开路电压,U,O,a,b,R,1,6,U,S,6V,I,1,+,-,R,2,4,U,0,0.9,I,1,a,b,U,S,6V,+,-,R,1,6,I,1,R,2,=40,R,3,4,I,3,I,2,0.9,I,1,a,（,a,）,解,: (1),求开路电压,U,0,由,(b),图 可知,所以,，,U,0,=,U,S,= 6V,(2),求短路电流,I,S,+,-,U,S,6V,I,1,R,1,6,R,2,4,0.9,I,1,I,S,b,a,（,c,）求短路电流,I,S,由图（,c,）根据欧姆定律,+,-,U,0,6V,R,2,40,R,0,60,b,a,I,2,（,d,）求开路电压,U,O,(3),求等效内阻,R,0,(4),求电流,I,2,由图（,d,），根据全电路欧姆定律,+,-,U,S,6V,I,1,R,1,6,R,2,4,0.9,I,1,I,S,b,a,（,c,）求短路电流,I,S,注意，含受控源的电路用等效电源定理进行分析时，不能将受控源和它的控制量分割在两个网络中，二者必须在同一个网络内。,例,4:,今测的某一信号源的开路电压,U,OC,=0.5V,，当接上负载电阻,R,L,=6k,时,输出电压,U,=0.3V,，试求该信号源的等效内阻。,解,:,由公式可得,即该信号源的等效内阻为,4k,。,2.,定义法（外加电压法）：,按照定理中的定义，将含源二端网络内部的独立源去掉，外加电源，求端口上电压与电流比值,N,P,i,u,定义法,求等效电路的,R,o,-,+,