第二章 电路的分析方法

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第2章章 电路的分析方法电路的分析方法下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页URRRU2111 URRRU2122 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电阻混联电路： 既有电阻串联又有电阻并联的电路。 对于电阻混联电路， 可以应用等效的概念， 逐次求出各串、 并联部分的等效电路， 从而最终将其简化成一个无分支的等效电路。

2、 求下图求下图 (a)所示电路中所示电路中a、 b两端的两端的等效电阻等效电阻 分为三步： 设电位点； 画直观图；利用串、 并联方法求等效电阻。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(d)3 2 ba(c)ba4 2 6 2 解解 按三步处理法逐步化简，可得图 (b)、 (c)、 (d)， 由此可得： Rab=2+3=5下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例求求: Rab , Rcd等效电阻针对端口而言等效电阻针对端口而言6 6 1515 5 5 5 5 d dc cb ba a12615/)55(abR45/)515(cdRb b6 6 5 5 1

3、515 5 5 a ad dc c6 6 1515 5 5 5 5 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页多级放大电路多级放大电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页P2口的结构口的结构 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页多个多个LEDLED驱动如下图：驱动如下图：并口直接驱动并口直接驱动 经缓冲器驱动经缓冲器驱动下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 驱动驱动LEDLED数码管数码管公共电阻限流公共电阻限流 各路分别限流各路分别限流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ROCBADROC

4、BADBCAROD下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Y- ROCBADBCARODbcRaRcRba下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页bCRaRcRba下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页)/()/()/(bcabcacacaabbccbcabcabbaRRRRRRRRRRRRRRRCbCRaRcRba下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页baccbbacaaaccbbabccccbbaabRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRa cabcabbccaccabcababbcbcabcabcaab

5、aRRRRRRRRRRRRRRRRRR Y Y a等效变换等效变换bcRaRcRb下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页bcRaRcRba下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：12由图：由图：R12=2.68 12CD12下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 284484cabcabcaaba RRRRRR 184444b R 284448c R下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 52) 1(5)24() 1(5)24( RA A 2 .I下一页下一页总目录总目录 章目录章目

6、录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页开关断开：开关断开：0开关合上：开关合上：1S1S2S3S4I(A)U(V)0000012允许开路允许开路100061211001012111013121111无穷大无穷大12不允许短路不允许短路IS112VU+_2 S2S3S44 3 +_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页l电压源的功率电压源的功率电压、电流参考方向非关联；电压、电流参考方向非关联；+_iu+_iuPS 电流（正电荷电流（正电荷 ）由低电）由低电位向高电位移动，外力

7、克服电场力作位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率。功，电源发出功率。 iuPS发出功率，起电源作用发出功率，起电源作用物理意义：物理意义：+_iu+_电压、电流参考方向关联电压、电流参考方向关联；物理意义：物理意义：电场力做功，电源吸收功率电场力做功，电源吸收功率 iuPS吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载SuSu下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例 计算图示电路各元件的功率计算图示电路各元件的功率解解发出发出吸收吸收吸收吸收满足满足：P（发发）P（吸吸）5Ri+_+_10V5V-+RuA155RuiRW1011010iuPSVW5155iuPSVW51

8、52 RiPR510Ru下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页- OSCRUIS 电压源电压源下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电压源电压源外特性曲线外特性曲线U0 = EIs = O I/AU/V电压源电压源U = E R0 I理想电压源理想电压源电电压压源源 R0E 理想电压理想电压源电路源电路I IbEUR0RL+_+_aERLIbU+_+_a当当 R0 = 0 时，时， U = E ，是一定值，则是一定值，则I 是任意的是任意的,由负载电阻和由负载电阻和 U 确定，这样的确定，这样的电源称为电源称为理想电压源或恒压源理想电压源或恒压源。下一页

9、下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。 IUISORLIISU+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页S1I12AU+_2SS2S3S44S3SS1S2S3S4U(V) I(A)1111012允许短路允许短路011161200111012000113120000无穷大无穷大12不允许开路不允许开路开关断开：开关断开：0开关合上：开关合上：1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极可由稳流电子设备产生，如晶体管的集

10、电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电子被激发产生一定值的电流等。子被激发产生一定值的电流等。实际电流源的产生：实际电流源的产生：l 电流源的功率电流源的功率u+_SuiP电压、电流的参考方向非关联电压、电流的参考方向非关联；发出功率，起电源作用发出功率，起电源作用SuiP 电压、电流的参考方向关联电压、电流的参考方向关联；u+_吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载SuiP SiSi下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例计算图示电路各元件的功率计算图示电路各元件的功率解解发出发出吸收吸收满足满足：P（发）（发）P（吸）（

11、吸）u2Ai+_5V-+A2SiiV5uW10522uiPSAW10)2(55iuPSV下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 AUU12V5 练习练习 电路如图所示，试求 (1) 电阻两端的电压； (2) 1 A电流源两端的电压及功率。 解解 (1)由于5电阻与1A电流源相串， 因此流过5电阻的电流就是1A 而与2V电压源无关，即 =51=5V (2)1A电流源两端的电压包括5 电阻上的电压和2V电压源，因此U=U1+2=5+2=7V P=-17=-7W (提供)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电流源电流源外特性曲线外特性曲线U0 = IS R

12、0IS O I/AU/V理理想想电电流流源源电电流流源源将式将式 U = E R0 I 两边两边边同除以边同除以 R0，则得，则得 R0U R0E = I = IS I R0U 即即 IS = + I当当 R0 = 时，时，I 恒等于恒等于 IS 是一定值，而其两端电压是一定值，而其两端电压 U 是任意的，由负载电阻是任意的，由负载电阻和和 IS 确定，这样的电源称确定，这样的电源称为为理想电流源或恒流源理想电流源或恒流源。理想理想电流电流源电源电路路R0IURL+IS R0U 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0S0RUIUGIIS 电流源电流源下一页下一页总目录总目

13、录 章目录章目录返回返回上一页上一页1、 理想电压源的串联理想电压源的串联uS= uSk ( 注意参考方向注意参考方向)uS2+_+_uS1+_uS+_ usIIus1+_+_us2并联条件并联条件:电压相同、且实电压相同、且实际极性相同的电压源才能际极性相同的电压源才能并联，并联，21sssuuu2、 理想电压源的并联理想电压源的并联us= us1 =us2任意波形的电压源任意波形的电压源都可串联。都可串联。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3、 理想电流源的并联理想电流源的并联（ 注意参考方向）注意参考方向）串联条件串联条件：电流相同的：电流相同的理想电流源才能串联

14、理想电流源才能串联,并并且方向要一致。且方向要一致。iS1iS2iSkiS, 12iiiiiisssssksk4、 理想电流源的串联理想电流源的串联iSiS1iS2is= is1 =is2任意波形的电任意波形的电流源都可并联。流源都可并联。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页iS任意i+_uusi+_任意+uius+_uisi+_u5、 理想电压源、电流源与其他元件的串并联理想电压源、电流源与其他元件的串并联下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例3:例例2:例例1:usisususisisususR例例4:isRis下一页下一页总目录总目录 章目录

15、章目录返回返回上一页上一页us1is2is1us2is例例5:is2is1us2isus2is=is2-is1is=is2-is1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源模型的等效变换电源模型的等效变换 电压源的外特性和电流源的外特性是相同的。电压源的外特性和电流源的外特性是相同的。因此两种模型相互间可以等效变换。因此两种模型相互间可以等效变换。I IbEUR0RL+_+_aE= IS R0内阻改并联内阻改并联IURLR0+IS R0U U0 = IS R0IS O I/AU/V电电流流源源IS = ER0内阻改串联内阻改串联 U0 = EO I/AU/V电电压压源源0S

16、REI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源模型的等效变换电源模型的等效变换I IbEUR0RL+_+_aE = IS R0内阻改并联内阻改并联IURLR0+IS R0U IS = ER0内阻改串联内阻改串联电压源与电流源模型的等效变换关系仅对电压源与电流源模型的等效变换关系仅对外电路而言，至于电源内部则是不相等的。外电路而言，至于电源内部则是不相等的。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0SRUIS OSRUIS电压源电压源电流源电流源下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 注意事项：注意事项：下一页下一页总目录总目录 章目

17、录章目录返回返回上一页上一页解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例 22 用电源用电源等效变换方法求图示电等效变换方法求图示电路中路中 I3。+_+_I390 V140 V20 5 6 解解 4 I36 25 A4 I36 20 7 A5 18 AA10A256443 I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A1A22228 I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页

18、上一页例例4： 解：解：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A10A110111 RUIA6A22102S1 IIIaIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)由图

19、由图(a)可得：可得：A4A4A2S1R IIIA2A51031R3 RUI理想电压源中的电流理想电压源中的电流A6A)4(A2R1R3U1 III理想电流源两端的电压理想电流源两端的电压V10V22V61S2S2IS IRRIIRUUaIRISbI1R1(c)aIR1RIS+_U1b(b)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页各个电阻所消耗的功率分别是：各个电阻所消耗的功率分别是：W36=61=22RIPRW16=41=22111）（RRIRPW8=22=22S22IRPRW20=25=22333RRIRP两者平衡：两者平衡：-(60+20)W+(36+16+8+20)W

20、=0(3)由图可知，本例中理想电压源与理想电流源由图可知，本例中理想电压源与理想电流源 的参考电压与电流都是非关联参考方向：的参考电压与电流都是非关联参考方向：11110 660WUUPU I SS S10 220WIIPU I 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 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。I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 例例3：试求各支路电

21、流。试求各支路电流。对回路对回路1：12I1 6I2 - 42=0对回路对回路2：6I2 + UX = 0baI2I342V+I112 6 7A3 cd123+UX对回路对回路3：UX + 3I3 = 0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 当不需求当不需求a、c和和b、d间的电流时，间的电流时，(a、c)( b、d)可分别看成一个结点。可分别看成一个结点。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页结点电压方程的推导：结点电压方程的推导：设：

22、设：Vb = 0 V 结点电压为结点电压为 U，参，参考方向从考方向从 a 指向指向 b。111RIEU 因因为为111RUEI 所所以以2. 应用欧姆定律求各支路电流应用欧姆定律求各支路电流 ：111RUEI 222RUEI 33RUI 1. 用用KCL对结点对结点 a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3211RUIRUERUE S23212211111RRRIREREUS RIREUS1 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页R

23、IREU1Sab V18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页212S1S2211ab11RRIIREREU V24V312127330250 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1ab11RUEI A13A22450 A18A324302ab22 RUEI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页54212S1S2211ab111RRRRIIREREU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5

24、15A1VI 5A2VI 10AB3VVI 10B4VI 1565B5VI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2121RREII SIRRRI2121 S21221111IRRRRREIII SIRRRI2112 S21121IRRRRRE 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页22112S1RIRIEIII S212211 IRRRRREI S211212 IRRRRREI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页12112112111211 ) (RIRIRIIRIP 下

25、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A1A5510322 RREIV5V5122S RIU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A5 . 0A5 . 0A1 222 III所所以以A5 . 01555S3232 IRRRIV5 . 2V55 . 022S RIUV5 . 72.5V5VSSS UUU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例3计算电压计算电压u3A电流源作用：电流源作用：解解u2A1366V画出分电路图画出分电路图u(2)i (2)12V2A1366V13A36

26、u(1)其余电源作用：其余电源作用：V93) 13/6()1(uA2)36/()126()2(iV81266)2()2( iuV1789)2()1(uuu12V1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页若若 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+ E1R3I2I3R1I1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页已知当 =12A时I=21A，求将 除去后I为多少？将将 除去后除去后I为为21-3=18A下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一

27、页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A5 . 2A4420402121 RREEI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 221210RRRRR，所以所以下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2A13230303 RREI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页R0=U0/ISC(a)NSRIU+-+(c)R+ EUNSI+-E=U0

28、0 III 叠加原理叠加原理11NSISC+_11U0R0ISCU0+- +RNS+ EEIU+-(b)E +UIRN0R0+-(d)IR+_ER0U+-( e)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2 . 1A5512211 RREIA8 . 0A51012432 RREIR0abR3R4R1R2 8 . 5434321210RRRRRRRRR，所以所以下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A126. 0A108 . 52G0G RREI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

29、页如果需要对温度、压力或形变等进行检测，可采用图所示的电桥信号放大如果需要对温度、压力或形变等进行检测，可采用图所示的电桥信号放大电路。图中电桥的一个臂（或几个臂）是由传感器电阻构成的。电路。图中电桥的一个臂（或几个臂）是由传感器电阻构成的。当传感器的阻值没有变化时，即当传感器的阻值没有变化时，即R=0时，电桥平衡，电路输出电压时，电桥平衡，电路输出电压uo=0；当传感器因温度、压力或其他变化而使传感元件的电阻值发生变化时当传感器因温度、压力或其他变化而使传感元件的电阻值发生变化时(用用R表示表示)，电桥就失去平衡，变化量变成了电信号而产生输出电压，电桥就失去平衡，变化量变成了电信号而产生输出

30、电压uo，输，输出电压出电压uo一般很小，需要经过放大器进行放大。一般很小，需要经过放大器进行放大。 电桥信号放大电路电桥信号放大电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页汽车电喷发动机中，用来测量进气量的进气压力传感器就是由压敏电阻和汽车电喷发动机中，用来测量进气量的进气压力传感器就是由压敏电阻和集成运放制成的。集成运放制成的。 当进气管真空度（压力）发生变化时，桥式电路失去当进气管真空度（压力）发生变化时，桥式电路失去平衡，输出电压，压力越大输出电压越高。输出电压经运算放大器放大后平衡，输出电压，压力越大输出电压越高。输出电压经运算放大器放大后向向ECU提供一个提供一个

31、05伏的电压信号。伏的电压信号。进气压力传感器信号放大电路进气压力传感器信号放大电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：电路如图所示：（1）求UAB（2）当AB之间接一只1 V016/1616/1622022 ABU流过流过 电阻的电流为电阻的电流为0。V12ABU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页求等效电阻求等效电阻RAB6 . 82516/16/2 ABRUABRABAI25. 116 . 812 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页最大功率传输定理最大功率传输定理一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一个含源线性

32、一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。值是多少的问题是有工程意义的。i+uA负负载载应用戴维宁定理应用戴维宁定理iUoc+ReqRL下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RL P0P max eqLRR eqocRuP4 2max最大功率匹配条件最大功率匹配条件对对P求导：求导：2)( LeqocLRRuRP0)()(2)(422LeqLeqLLeqocRRRRRRRuP下一页下一页总目

33、录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例RL为何值时能获得最大功率，并求最大功率为何值时能获得最大功率，并求最大功率下 页上 页解解返 回下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0) 1(93618IIIAI5 . 103) 1(913IIuocVuoc67393/6eqR7 eqLRRWRuPeqoc794 2max下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A07 . 2A8 . 512 REI A38 . 1A07 . 2510103131 IRRRI A035 . 12142 III下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A126 . 0 A345 . 0108 . 58 . 5 SG00G IRRRI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例2求电流求电流I求短路电流求短路电流IscI1 =12/2=6A I2=(24+12)/10=3.6AIsc=-I1-I2=- 3.6-6=-9.6A解解求等效电阻求等效电阻ReqReq =10/2=1.67 诺顿等效电路诺顿等效电路: :应用分应用分流公式流公式I =2.83A12V210+24V4I+Isc12V210+24