电路基础分析-电子教案-何碧贵模块二

电路基础分析,主编 何碧贵中国水利水电出版社,电路分析基础,模块二,模块二 测量分析线性电路,教学要求 1、掌握串联分压电路和并联分流电路。2、掌握电阻的星形联接和三角形联接相互转换的方法和原理。 3、理解叠加定理，戴维南定理和最大功率传输定理。4、掌握叠加定理，戴维南定理和最大功率传输定理的运用。5、掌握节点分析法。,任务一 测量分析串、并、混联电阻及其等效,电阻串联电路如图2.1-1,图2.1-1 串联电路图,如果当只如图所示有两个电阻相串联的情况，有,+,-,U,+,+,2.1.1 电阻的串联,1、电阻串联电路中，总电压U按电阻大小成正比分配；电阻值越大，分配到的电压越大。2、等效电阻为各串联电阻之和。3、等效电阻上消耗的功率等于每个串联电阻消耗功率之和。电阻值越大，消耗的功率越大,2.1.2 电阻的并联,（a）两个电阻并联 (b) n个电阻并联图2.1-3 并联电路图,电阻并联电路如图2.1-3所示,当只有两个电阻相并联的分流公式为：,n 个电阻并联 的等效总电阻的倒数等于个支路电阻倒数之和 ，即,并联电阻所分得的电流和其电阻值成反比，即电阻越大分得的电流越小,2.1.3电阻的混联,电阻电路中既有串联又有并联的连接方式称为电阻的串并联,也称为混联。如图2.1-5所示,图2.1-5 电阻的混联,任务二 测量分析三角形、星形电阻电路,星形电阻电路a)和三角形电阻电路b),转换公式：,1、三角形联接等效变换为星形联接的公式为,2、星形联接等效变换为三角形联接的公式为,（2.1-1）,（2.2-2）,支路电流法是以支路电流作为电路的变量，亦即未知量，直接应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，列出与支路电流数目相等的独立节点电流方程和独立回路电压方程，然后联立解出各支路的电流的一种方法。从而进一步求出其他待求量。,任务三 测量分析支路电流,方法和步骤： （1）根据电路的支路数m，确定待求的电流，选定并在电路图上标出各支路电流的参考方向，作为列写电路方程的依据。 （2）根据基尔霍夫电流定律列出独立节点方程。（若电路有n个节点，就能列出n-1个独立节点方程）。 （3）根据基尔霍夫电压定律列出独立回路方程。（电路的独立回路数就是网孔数）。 （4）将独立方程联立求解，得到各支路电流。如果支路电流的值为正，则表示实际电流方向与参考方向相同。 （5）根据电路的要求，求出其他待求量。,例2.3-1 试用支路电流法求图2.3-1电路中各支路电流。,图2.3-1 例2.3-1图,任务四 测量分析网孔电流,网孔电流法是以网孔电流作为电路的变量，亦即未知量，应用基尔霍夫电压定律列网孔电压方程，然后联立解出网孔电流的一种方法。从而进一步求出其他待求量。 网孔电流是一个假想沿着各自网孔内循环流动的电流，在实际电路中是不存在的，然而它是一个非常有用的用于计算的量。,从网络直接列写网孔电流方程的规则为 自电阻本网孔的网孔电流 +互电阻相邻网孔的网孔电流= 本网孔电压源的代数和网孔电流的步骤为： 1、确定网孔，并设定网孔电流绕行方向。 2、列出网孔电流为未知量的网孔电压方程。 3、解方程求回路电流。 4、根据网孔电流再求其他的待求量。,例2.4-1 用网孔电流法求图2.4-2所示电路中各支路电流。,图2.4-2 例2.4-1图,任务五 测量分析节点电压,对于节点较少而网孔较多的电路，用支路电流法和网孔电流法都比较麻烦，方程过多，不易求解。在这种情况下，如果选取节点电压作为独立变量，可使计算简便得多节点电压法,从网络直接列写节点方程的规则为：自电导本节点的节点电压 +互电导相邻节点的节点电压= 流入本节点电流源电流的代数和,用节点分析法分析网络的步骤可归纳为 （1） 选定参考节点； （2） 列节点电压方程，并联立求解出节点电压； （3）根据节点电压求出支路电压或其他响应；,例2.5-1 电路如图2.5-2所示，已知IS1= 9A, IS 3=6A, G1=1S, G2=2S, G3=1S。试用节点分析法求电路中的电流 I 。,图2.5-2 例2.5-1电路图,任务六 叠加定理,叠加定理的内容是：在线性电路中，如果有两个或两个以上的独立电源（电压源或电路源）共同作用时，则任意支路的电流或电压，应等于电路中各个独立电源单独作用时，在该支路上产生的电压或电流的代数和。 所谓独立电源单独作用，是指电路中仅一个独立电源作用而其他电源都取零值，电压源单独作用时，电流源作开路处理，而电流源单独作用时，电压源作短路处理。,应用叠加定理时应注意以下几点： 1、叠加定理仅适用于线性电路，不能用于非线性电路。 2、对电流和电压的叠加时要注意其参考方向。 3、叠加定理不能直接用来计算功率。 4、所谓电源单独作用，是指独立电源作用时其他独立电源取零值，取零值的电压源用短路线代替，而取零值的电流源用开路代替。（注：叠加定理不局限于独立电源逐个单独作用后再叠加，也可以将电路中的独立电源分成几组，然后按组分别计算叠加）。 5、受控源由于不是激励，应保留不变。,例2.6-1 在如图2.6-1（a）所示的电路中，已知US=12U，IS=6A，试用叠加定理求支路电流I 。,图2.6-1 例2.6-1电路图,任务七 戴维南定理及其应用,戴维南定理：任意一个线性有源二端网络(或电路)N，如图2.7-1（a）所示，可用一个理想电压源及和一个线性电阻串联的电路等效，如图2.7-1（b）所示，其中理想电压源的电压等于该二端网络N输出端的开路电压Uoc, 如图2.7-1（c）所示，串联电阻R0等于将该二端网络N 内所有理想源置零（电压源看成短路，电流源看成开路）时从网络两端看进去的电阻，如图2.7-1（d）所示。,2.7.1 戴维南定理分析,图2.7-1 戴维南定理,(a) (b),(c) (d),例2.7-1 图2.7-2（a）所示电路中，已知US=12V, IS = 4A, R1= R3=6, R2=3,试求电路a、b端的戴维南等效电路。,(a) (b) (c),图2.7-2 例2.6-1电路图,2.7.2最大功率传输定理,在测量、电子和信息系统中，常常遇到电阻负载怎样才能从电源获得最大功率的问题，即最大功率传输问题。,图2.7-3最大功率传输问题,在图2.7-3中，负载电阻RL吸收的功率为,当RL=0 或RL=时，P=0，所以RL为(0，)区间中的某个值时可获得最大功率，即,可得：,因此，“在负载电阻RL与信号源内阻R0相等的条件下，负载电阻RL可获得最大功率”这就是最大