徐树英电工学海南大学教学课件12new

1、第第1章章 直流电路直流电路urrru2111 urrru2122 irrri2121 irrri2112 21111 rrr 例题例题1：求图中电路的等效电阻求图中电路的等效电阻rab为（为（ ）。）。ab861446ccd44d8bc1a（a）4 （b）5（c）6rcd=2rcb= 8/（rcd+6）= 4rab =1+ rcb = 5b例题例题2：求图示电路中的等效电阻为（求图示电路中的等效电阻为（ ）。）。i+8v2444+8vabccab24c44（a）1（b）2（c）3电路的等效电阻电路的等效电阻r =4/（2+4/ 4）= 2c例子例子3 3 已知已知e1=70v, e2=45v

2、, r1=20 , r2=5, r3=6，要求计算各支路电流？要求计算各支路电流？j步骤步骤1 1 审题。审题。j步骤步骤2 2 为列写为列写kcl,kvlkcl,kvl方程，必须选定所方程，必须选定所求电量的正方向。求电量的正方向。j步骤步骤3 3 按照按照kclkcl，列写节点电流方程。，列写节点电流方程。j步骤步骤4 4 按按kvl,kvl,列写回路电压方程。列写回路电压方程。j步骤步骤5 5 代入已知数据，可联立求解得。代入已知数据，可联立求解得。abab二、关于方程独立性的讨论二、关于方程独立性的讨论保证列写方程独立的规律是保证列写方程独立的规律是：l（1 1）列写列写kclkcl电

3、流方程时，只要包含一个电流方程时，只要包含一个新的支路电流，该方程就是独立的。新的支路电流，该方程就是独立的。l（2 2）凡是按照网孔列出的凡是按照网孔列出的kvlkvl电压方程都电压方程都是独立的。是独立的。例子4l e1=5v, e2=4v, e3=8v, r1=2, r2=r3=10，（1）求各支路电流（）求各支路电流（2）验证电源产生的电功）验证电源产生的电功率等于电阻消耗的电功率率等于电阻消耗的电功率。i1i2i3-例5 恒压源恒压源e=6v,e=6v,恒流源恒流源i is s=9a,=9a,电阻电阻r r1 1=1, =1, r r2 2=2 =2 ，r r3 3=2=2，要求计算

4、三个支路的电，要求计算三个支路的电流及恒流源的端电压流及恒流源的端电压u us .s .i1i2i3电桥平衡电桥平衡:当当r1 r4= r2r3时时,ig=0。 支路数支路数b =4，且恒流，且恒流源支路的电流已知，源支路的电流已知，未知支路电流为未知支路电流为3个。个。i1= 2a， i2= 3a， i3=6a 例例7：试求各支路电流。试求各支路电流。对结点对结点 a： i1 + i2 i3 = 7对回路对回路1：12i1 6i2 = 42对回路对回路2：3i3 + 12i1 42 = 0bai2i342v+i112 6 7a3 cd12 由于恒流源的电压由于恒流源的电压未知，所以在选取回未

5、知，所以在选取回路时不含此支路。路时不含此支路。 定义定义 多个多个独立电源独立电源同时作用于同时作用于线性电路线性电路时，每一支路中的时，每一支路中的电电流或电压流或电压，都可以看成是每一独立电源单独作用于电路时，都可以看成是每一独立电源单独作用于电路时在该支路中所产生的电流或电压的在该支路中所产生的电流或电压的代数和代数和。 步骤步骤 把含有若干电源的复杂电路分解为若干个恒压源或恒流把含有若干电源的复杂电路分解为若干个恒压源或恒流源单独作用的分电路；（某电源单独作用时，其他电源置源单独作用的分电路；（某电源单独作用时，其他电源置零，即恒压源短路，恒流源开路，内阻保留）零，即恒压源短路，恒流

6、源开路，内阻保留） 在原复杂电路和各分电路中标出电流的参考方向；在原复杂电路和各分电路中标出电流的参考方向； 计算各电源单独作用时的各分电路中的电流；计算各电源单独作用时的各分电路中的电流； 电流叠加，计算原复杂电路的待求电流。电流叠加，计算原复杂电路的待求电流。12iii 11.11 叠加原理叠加原理 实例实例1i1i定义定义 多个多个独立电源独立电源同时作用于同时作用于线性电路线性电路时，每一支路中的时，每一支路中的电流或电压电流或电压，都可以看成是每一独立电源单独作用于电，都可以看成是每一独立电源单独作用于电路时在该支路中所产生的电流或电压的路时在该支路中所产生的电流或电压的代数和代数和

7、。2121rreii sirrri2121 s21221111irrrrreiii sirrri2112 s21121irrrrre 当某一独立源单独作用时，其它独立源的参数都当某一独立源单独作用时，其它独立源的参数都应置为零，即电压源代之以短路，电流源代之以开应置为零，即电压源代之以短路，电流源代之以开路路.12112112111211 ) (riririirip a1a5510322 rreiv5v5122s riua5 . 0a5 . 0a1 222 iii所所以以a5 . 01555s3232 irrris.v. v220 552 5ui rv5 . 72.5v5vsss uuu若若

8、e1 增加增加 n 倍，各电流也会增加倍，各电流也会增加 n 倍。倍。 可见：可见：r2+ e1r3i2i3r1i11. 网络网络(network)1) 概念概念rbau1r1r2+-isi网网络络 nri_+网络网络网络注重其外特性，电路注重于内部特性。网络注重其外特性，电路注重于内部特性。(也称作子系统，也称作子系统，subsystem)复杂一些的电路复杂一些的电路2) 网络分类网络分类 按网络性质按网络性质线性、非线性线性、非线性有源有源 按网络与外界按网络与外界的联结方式的联结方式二端二端三端三端四端四端(二端口网络二端口网络)i1i1i1i1(单端口网络单端口网络)i2(na)、(n

9、p)无源无源i2 网络名称网络名称不含独立源网络不含独立源网络(passive)含独立源网络含独立源网络(active)有源有源无源无源线性线性非线性非线性二端网络二端网络三端网络三端网络四端网络四端网络2. 等效的概念等效的概念结论：伏安特性相同的电路对外电路来说是等伏安特性相同的电路对外电路来说是等效的效的电路上的等效电路上的等效等效等效?有源二端网络有源二端网络戴维南定理的证明戴维南定理的证明l 我们用一个理想电流源替代负载我们用一个理想电流源替代负载,不会改变原不会改变原有源二端网络各支路的电流和电压。有源二端网络各支路的电流和电压。=+网络中独立源全部置零网络中独立源全部置零电流源置

10、电流源置0 0有源二端网有源二端网络络有源二端网有源二端网络络有源二端网有源二端网络络无源二端网无源二端网络络再利用叠加原理再利用叠加原理最后得到最后得到 u=u+u”u=e-i r0l应用步骤 1.移开待求电流的支路，得一有源二端网络；计算此有源二端网络在待求支路两端的开路电压uoab 2.将有源二端网络内独立电源置零，计算输出电阻rab ； 3.画出等效电压源，接上移开的支路，计算待求电流。注意：注意：“等效等效”是指对端口外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。支路的电压、电流不变。有源二端网络有源二端网络等

11、效电源等效电源a5 . 2a4420402121 rreei 221210rrrrr，所以所以a2a13230303 rrei例例16:r0=u0/isc11ns+_11u0r0iscu0+- 有某一有源二端网络有某一有源二端网络a，测得开路电压为，测得开路电压为18v，当，当输出端接一输出端接一9电阻时，通过的电流为电阻时，通过的电流为1.8a。现将这二端。现将这二端网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。ai818a解：（解：（1）根据根据将二端网络将二端网络a等效成电等效成电压源：压源：+er0或或+r0ee=18v例例17：有某一有源

12、二端网络有某一有源二端网络a，测得开路电压为，测得开路电压为18v，当，当输出端接一输出端接一9电阻时，通过的电流为电阻时，通过的电流为1.8a。现将这二端。现将这二端网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。+er0或或+r0e1.8a1.8a99（2）求等效电源的内阻）求等效电源的内阻r0 1108 . 1188 . 1900rer（3）求输出电流及输出功率）求输出电流及输出功率+er08i8a1ab先用结点电压法求先用结点电压法求uabvrreuab91818800 er08i8a1例例18：有某一有源二端网络有某一有源二端网络a，测得开

13、路电压为，测得开路电压为18v，当，当输出端接一输出端接一9电阻时，通过的电流为电阻时，通过的电流为1.8a。现将这二端。现将这二端网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。网络连接成如图电路，求它的输出电流及输出功率。arueiab180 abvrreuab4 . 51818800 arueiab6 . 280 wiirep17)(0 wiriiep04.40)(0 例例19： 求图示电路中求图示电路中r获得最大功率的阻值及最大功率。获得最大功率的阻值及最大功率。已知：已知：r1=20， r2=5， us=140v ， is=15a。解：解：（1）把）把r支路当成求解支路，把剩下的有源二

14、支路当成求解支路，把剩下的有源二端网络利用戴维宁定理等效成电压源形式。端网络利用戴维宁定理等效成电压源形式。+usr1rr2isise+usr1r2+r0abab开路电压开路电压uab ：ir1ir2ir1 + is = ir2ir1 r1 + ir2 r2 = us 解得：解得： ir1 =2.6a，ir2 =17.6auab = ir2 r2 =88ve=88vr1r2ab例例20：求图示电路中求图示电路中r获得最大功率的阻值及最大功获得最大功率的阻值及最大功率。已知：率。已知：r1=20， r2=5， us=140v ，is=15a。（2）求等效电阻）求等效电阻r0r0 = r1/ r2

15、=4 e+r0r（3）求电阻和最大功率）求电阻和最大功率rrrepr20 当当r=4 ，功率最大。，功率最大。wpr484444882max 例21解（1）求iscisc（12/（2+1）/22a222222求图示电路的诺顿等效电路？求图示电路的诺顿等效电路？l(2)求r0 串并联r02222l(3)诺顿等效电路3222三、求某一支路的响应（例二）已知：r1=20 、 r2=30 r3=30 、 r4=20 u=10v求：当 r5=10 时，i5=?r1r3+_r2r4r5ui5r5i5r1r3+_r2r4u等效电路有源二端有源二端网络网络r5i5r1r3+_r2r4uabusrs+_r5ab

16、i5戴维南等效电路abosuu rs =rab第一步：求开端电压uabov2434212rrrurrruuuudbadabo第二步：求输入电阻 rabuabor1r3+_r2r4uabcdcrabr1r3r2r4abd4321/rrrrrab=2030 +3020=24 24srv2suusrs+_r5abi5r5i5r1r3+_r2r4uab戴维南等效电路a059. 01024255rruiss例216382051010求：电流i?10105例三：已知图示网络的伏安关系为u=2000i+10，并且is=2ma，求网络n的戴维南等效电路。等效变换的注意事项等效变换的注意事项(1) “等效等效”

17、是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外等效（等效互换前后对外伏伏-安特性一致），对内不等效。安特性一致），对内不等效。时时例如：例如： r0=无穷大无穷大isarobuabi rlae+-biuabrorlro中不消耗能量中不消耗能量ro中则消耗能量中则消耗能量0iieuuabab对内不等效对内不等效对外等效对外等效(2) 注意转换前后注意转换前后 e 与与 is 的方向。的方向。ae+-biroe+-biroaisarobiaisrobi(3) 恒压源和恒流源不能等效互换。恒压源和恒流源不能等效互换。abiuabisae+-bi0ereios（不存在不存在） (4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。流源并电阻两者之间均可等效变换。ro和和 ro 不一定是电源内阻。不一定是电源内阻。关于解题方法选择的一些建议 需要求解全部或多数支路电流时需要求解全部或多数支路电流时支路电支路电流法流法 电路结构不太复杂，电源数目又较少时电路结构不太复杂，电源数目又较少时叠加原理叠加原理 只要求解某