电工基础第3版

1、电工基础书名：电工基础第3版 ISBN： 978-7-111-11454-3作者：陈菊红出版社：机械工业出版社本书配有电子课件电工基础第四章第四章 线性网络的基本定理线性网络的基本定理本章重点：本章重点： 叠加定理叠加定理 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理电工基础第四章第四章 线性网络的基本定理线性网络的基本定理主要内容：主要内容： 第一节第一节 叠加定理叠加定理 第二节第二节 替代定理替代定理 第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 第四节第四节 最大功率传输定理最大功率传输定理 本章小结本章小结电工基础第一节第一节 叠加定理叠加定理 一、叠加定理内容一、叠加定理内容

2、 在线性电路中，任一支路中的电流（或电在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）都是电路中各独立电源单独作用时在该支压）都是电路中各独立电源单独作用时在该支路中产生的电流（或电压）之代数和，这就是路中产生的电流（或电压）之代数和，这就是叠加定理。叠加定理。电工基础第一节第一节 叠加定理叠加定理叠加定理示图：叠加定理示图：电工基础第一节第一节 叠加定理叠加定理 二、应用叠加定理的注意事项二、应用叠加定理的注意事项 1.叠加定理仅适用于线性电路，不适用于非线性电路。叠加定理仅适用于线性电路，不适用于非线性电路。 2.在各个独立电源分别单独作用时，对那些暂不起作用的独立电源都应视在各个独立电源分别单独

3、作用时，对那些暂不起作用的独立电源都应视 为零值，即电压源用短路代替，电流源用开路代替，而其它元件的联接方为零值，即电压源用短路代替，电流源用开路代替，而其它元件的联接方 式都不应有变动。式都不应有变动。 3.各个电源单独作用下响应的参考方向应选择为与原电路中对应响应的参考方各个电源单独作用下响应的参考方向应选择为与原电路中对应响应的参考方向向 相同，在叠加时应把各部分响应的代数值代入。相同，在叠加时应把各部分响应的代数值代入。 4.叠加定理只能用来计算线性电路的电压或电流，而不能用来计算功率。叠加定理只能用来计算线性电路的电压或电流，而不能用来计算功率。 5.叠加定理被用于含有受控源的电路时

4、，所谓电源的单独作用只是对独立叠加定理被用于含有受控源的电路时，所谓电源的单独作用只是对独立 电源而言。电源而言。电工基础第二节第二节 替代定理替代定理一、替代定理内容一、替代定理内容 线性或非线性的任意网络中，若已知第 k 条支路的电流为 ik ，端电压为 uk ，则该支路可用以下三种元件中的任意一种来替代:（ 1 ）电压值为 uk 的电压源（ 2 ）电流值为 ik 的电流源（ 3 ）阻值为 uk/ik 的电阻。替换后，电路其余各支路电压、电流将保持不变。这就是替代定理。也称置换定理。电工基础第二节第二节 替代定理替代定理替代定理示图替代定理示图已知I1=2A，则可将I1支路用一个大小为2A

5、的电流源来替代。电工基础第二节第二节 替代定理替代定理 二、应用替代定理的注意事项二、应用替代定理的注意事项 1.替代不是等效变换，被等效变换的支路在外电路参数变化时，等效电路的参数不会变，而被替代支路在外电路参数变化时，被替代支路的电流、电压是会发生变化的。 2.替代定理不仅可以用于线性电路，还可以用 于非线性电路。 电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 具有两个端钮与外电路相连接的网络，不论其具有两个端钮与外电路相连接的网络，不论其内部结构如何，都称为内部结构如何，都称为二端网络，二端网络，也称为也称为一端口一端口网络。网络。 根据网络内部是否含有根据网络内部是否

6、含有独立电源独立电源，二端网络可，二端网络可分为分为有源二端网络有源二端网络和和无源二端网络。无源二端网络。电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 二端网络的表示符号二端网络的表示符号： 电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理一、无源线性二端网络的等效电阻一、无源线性二端网络的等效电阻1. 任何一个无源线性二端网络，其端电压与端钮电流间任何一个无源线性二端网络，其端电压与端钮电流间总是线性关系，它们的比值是一个常数。总是线性关系，它们的比值是一个常数。因此，一个无源因此，一个无源线性二端网络总可以用一个线性二端网络总可以用一个等效电阻等效电阻 R

7、eq 来代替，该等来代替，该等效电阻也称为网络的输入电阻。效电阻也称为网络的输入电阻。电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理2.无源线性二端网络等效电阻的求解无源线性二端网络等效电阻的求解（ 1 ）直接利用电阻的串、并联或）直接利用电阻的串、并联或 Y- 等效变换逐步化简的等效变换逐步化简的 方方法。这种方法适用于电路结构和元件参数已知的情况。法。这种方法适用于电路结构和元件参数已知的情况。（ 2 ）外加电源法适用于结构和元件参数不清楚的网络和含）外加电源法适用于结构和元件参数不清楚的网络和含有受控源的无源线性二端网络。有受控源的无源线性二端网络。电工基础第三节第三节

8、戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 二、戴维南定理内容二、戴维南定理内容 任何一个有源线性二端网络，对外电路来说，可以用任何一个有源线性二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源与一个电阻相串联组合的电路模型来等效。一个电压源与一个电阻相串联组合的电路模型来等效。该电压源的电压等于有源二端网络的该电压源的电压等于有源二端网络的开路电压开路电压 UocUoc ；电；电阻等于将有源二端网络转变为无源二端网络后的阻等于将有源二端网络转变为无源二端网络后的等效电等效电阻阻ReqReq 。电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理三、戴维南定理应用三、戴维南定理应用 应用戴维南定

9、理分析电路中某一支路应用戴维南定理分析电路中某一支路(或某段电路或某段电路) 时，可先时，可先 将该支路从电路中断开移去，电路剩余部分是一有源二端网络，将该支路从电路中断开移去，电路剩余部分是一有源二端网络， 用戴维南定理求出其等效电路，然后接上待求支路，即可解得待用戴维南定理求出其等效电路，然后接上待求支路，即可解得待 求量。关键是求开路电压求量。关键是求开路电压 Uoc Uoc 和等效电阻和等效电阻 ReqReq 。 电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理【例 4-1 】求图示二端网络的戴维南等效电路求图示二端网络的戴维南等效电路。I I电工基础第三节第三节 戴维南

10、定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理解：在图示电路的端纽电流端纽电流I=0时时求出的U Uabab即为开路即为开路电压电压 U Uococ ，则 U Uococ=(-5+1=(-5+110+10)V=15V10+10)V=15V 将有源网络中的所有独立电源 置零，则得 可得到右图所示的戴维南等效电路。R Reqeq =10 =10电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理【例 4-2 】用戴维南定理求图示电路中的电流戴维南定理求图示电路中的电流I. + +2V2V - -2 2 3A3A 4 4 I I 6 6电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理解解

11、:（ 1 ）由下图求开路电压Uoc(注意图中I=0的条件) Uoc= (2+32)V=8V + +2V2V - -2 2 3A3A 4 4I=0 +I=0 + Uoc Uoc - -电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理（ 2 ）将有源二端网络变为无源二端网络（即电压源短 路，电流源开路），得到 R Reqeq= 2= 2（ 3 ）画出戴维南等效电路并与待 求支路 6 相联接，得到右图 所示的简单电路，可得 + +8V8V - -2 2 I I 6 61AI628电工基础第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 四、诺顿定理内容四、诺顿定理内容 任何一个有

12、源线性二端网络，对外电路来说，可以用一个任何一个有源线性二端网络，对外电路来说，可以用一个 电流源与一个电阻并联组合的电路模型来等效电流源与一个电阻并联组合的电路模型来等效。该电流源的该电流源的 电流等于有源二端网络的电流等于有源二端网络的短路电流短路电流 Isc ；并联电阻等于将有；并联电阻等于将有 源二端网络转变为无源二端网络后的源二端网络转变为无源二端网络后的等效电阻等效电阻 Req 。电工基础 对于戴维南定理和诺顿定理应注意以下几点:(1)戴维南定理和诺顿定理只要求被等效的有源二端网络是线性的，而该二端网络所连接的外电路可以是任意网络(线性或非线性、有源或无源) ，但被等效的有源二端网

13、络与外电路之间不能有控制和被控制关系。(2)在求戴维南等效电路或诺顿等效电路中的电阻 Req 时，应将有源二端网络中的所有独立源置零，而受控源应保留不变。(3)当 Req 0 和 Req 时，有源二端网络既有戴维南等效电路又有诺顿等效电路。第三节第三节 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理电工基础第四节第四节 最大功率传输定理最大功率传输定理 在电子技术中，常常要求负载从给定信号源获得最大功率，这就是最大功率传输问题。 当RL= Req 时， PL 为最大。即：当负载电阻等于电源内阻时，负载可获得最大功率，这就是最大功率传输定理最大功率传输定理。电工基础第四节第四节 最大功率传输定理最大功率传输定理 负载获得最大功率的工作状态，也称为负载获得最大功率的工作状态，也称为 “匹配匹配”状态状态。此时，负载上的最大功率为：此时，负载上的最大功率为：eqOCRUP42max电工基础第四节第四节 最大功率传输定理最大功率传输定理注意： 1.最大功率匹