电路分析（第4版）课件刘良成 第3、4章 电路基本定理即应用、动态电路

电路分析（第4版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子电气基础课程系列教材电路基本定理即应用第三章叠加定理和齐性定理01一、叠加定理和齐性定理叠加定理的内容：在线性电路中，任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。用公式表示为叠加定理01一、叠加定理和齐性定理叠加定理01使用叠加定理时应注意以下几点：(1)叠加定理只适用于线性电路，不适用于非线性电路。(2)在使用叠加定理计算电路时，应画出各分电路。在分电路中，所有电阻都不予改动，受控源保留，不作用的电压源代之以短路，不作用的电流源代之以开路。(3)叠加时各分电路中的电压和电流的参考方向一般取与原电路中相同的方向。取和时，应注意各分量前的“+”“-”号。(4)叠加定理不适用于计算功率。这是因为功率是电压和电流的乘积，是电压或电流的二次函数。一、叠加定理和齐性定理齐性定理02齐性定理：在线性电路中，当所有激励或输入(电压源和电流源)都同样增大或缩小K倍(K为实常数)时，响应或输出(电压和电流)也将同样增大或缩小K倍。一、叠加定理和齐性定理齐性定理02一、叠加定理和齐性定理齐性定理02替代定理02二、替代定理替代定理：在任意线性和非线性、定常和时变电路中，如果第k条支路的电压uk和电流ik为己知，只要该支路和电路的其他支路之间无耦合，那么该支路可以用一个电压等于uk的电压源或一个电流等于ik的电流源替代，替代后电路中全部的电压和电流均保持不变。替代定理的应用很广泛。二、替代定理戴维南定理和诺顿定理03三、戴维南定理和诺顿定理戴维南定理01戴维南定理：线性含源一端口A，如图3-9(a)所示。对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来替代，如图3-9(b)所示。此电压源的电压等于该一端口A的开路电压Uoc，如图3-9(c)所示。电阻等于一端口A中所有独立电源置零后所得无源一端口P的等效电阻Req，如图3-9(d)所示。三、戴维南定理和诺顿定理戴维南定理01上述电压源和电阻的串联组合称为戴维南等效电路，等效电路中的电阻称为戴维南等效电阻。当一端口用戴维南等效电路替代后，端口以外的电路(简称外电路)中的电压和电流均保持不变，即等效是对外电路而言的。三、戴维南定理和诺顿定理戴维南定理01三、戴维南定理和诺顿定理戴维南定理01应用戴维南定理时必须注意：戴维南定理是在叠加定理的基础上得出的，所以戴维南定理只适用于线性电路。使用时的基本步骤如下：(1)先求含源一端口的开路电压Uoc，要画出相应的电路，标明开路电压的极性。(2)求戴维南等效电阻Roq，也必须画出相应的电路，按照前面求等效电阻的方法求得。(3)画出含源一端口的戴维南等效电路。注意：等效电压源的极性应与所求Uoc的极性一致。三、戴维南定理和诺顿定理诺顿定理02上述电流源和电导的并联组合称为诺顿等效电路，其中等效电路中的电导也称为诺顿等效电导，它与戴维南等效电阻互为倒数。三、戴维南定理和诺顿定理诺顿定理02当含源一端口内部含受控源时，在它的内部独立电源置零后，所得无源网络的等效电阻或戴维南等效电阻有可能为零或为无穷大。当Req=0时，戴维南等效电路成为一个电压源，此时对应的诺顿等效电路不存在。当Req=∞时，诺顿等效电路成为一个电流源，此时对应的戴维南等效电路不存在。一般情况下，线性且含受控源的含源一端口网络，且端口的电压或电流不作为内部受控源的控制量时，戴维南等效电路和诺顿等效电路同时存在。最大功率传输定理04四、最大功率传输定理四、最大功率传输定理四、最大功率传输定理在匹配工作状态下，对等效电源来讲，其传输效率η=50%，即电源发出的功率一半被负载所吸收，另一半被电源内阻消耗掉了。对网络A内部的电源来讲其效率并非50%。因此，只有在小功率的电子电路中，实现最大传输功率才有现实意义；而在大功率的电力系统中，实现最大功率传输，如此低的传输效率是不允许的。特勒根定理05五、特勒根定理五、特勒根定理五、特勒根定理从上面的证明可以看出：特勒根定理只涉及到电路的连接性质，而与各支路的内容无关。因此特勒根定理对任何集总电路都适用。这个定理实质上是功率守恒的体现，它表示任何一个电路的全部支路所吸收的功率之和恒等于零。在使用特勒根定理时，要注意各支路电压和电流采用关联参考方向。五、特勒根定理五、特勒根定理五、特勒根定理互易定理06六、互易定理六、互易定理六、互易定理对偶原理07七、对偶原理七、对偶原理七、对偶原理对偶原理：若N和

互为对偶，用对偶量替换后，则在网络N中成立的一切定理、定律和方法，在

中均成立，反之亦然。应用对偶原理后可省去不必要的重复推导。如果得出了某一电路的电路方程，则其对偶电路的电路方程就可由对偶定理直接写出。注意：“对偶”和“等效”是两个不同的概念，不可混淆。电路分析（第4版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子电气基础课程系列教材动态电路第四章动态电路的基本概念和换路定则01一、动态电路的基本概念和换路定则动态电路的一一个重要特征是存在着过渡过程，所谓过渡过程是指电路从一种稳定工作状态转变到另一种稳定工作状态之间的瞬态过程。发生过渡过程的原因有两个：①电路中存在动态元件，由于动态元件中的储能是不能突变的，因而引起过渡过程。②电路的结构或元件参数发生变化(例如电路中电源或无源元件的断开或接入，信号的突然注入等)，而迫使电路的工作状态发生变化。动态电路的基本概念01一、动态电路的基本概念和换路定则分析动态电路过渡过程的基本方法是经典法：根据KVL、KCL和元件的VCR建立描述电路的微分方程，以及确定换路后的初始条件，然后求解微分方程，从而得到电路所求变量(电压或电流)。由于这种方法是在时域中进行的，所以又称时域分析法。动态电路的基本概念01一、动态电路的基本概念和换路定则换路定则与初始值的确定02一、动态电路的基本概念和换路定则换路定则与初始值的确定02一、动态电路的基本概念和换路定则换路定则与初始值的确定02一、动态电路的基本概念和换路定则换路定则与初始值的确定02一阶电路的分析02二、一阶电路的分析1.RC电路的零输入响应RC和RL电路的零输入响应01二、一阶电路的分析RC和RL电路的零输入响应011.RC电路的零输入响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零输入响应011.RC电路的零输入响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零输入响应012.RL电路的零输入响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零输入响应012.RL电路的零输入响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零输入响应012.RL电路的零输入响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应021.RC电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应021.RC电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应021.RC电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应021.RC电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应022.RL电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应022.RL电路的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应023.正弦激励下的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应023.正弦激励下的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应023.正弦激励下的零状态响应二、一阶电路的分析RC和RL电路的零状态响应023.正弦激励下的零状态响应二、一阶电路的分析全响应03二、一阶电路的分析全响应03二、一阶电路的分析三要素法04阶电路的分析03三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析阶电路的零输入响应01三、阶电路的分析二阶电路的零状态响应与全响应02阶跃响应与冲激响应04四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃函数与冲激函数01四、阶跃响应与冲激响应阶跃响应02电路对于单位阶跃函数输入的零状态响应称为单位阶跃响应，用s(t)表示。阶跃响应的求法与在直流激励下的零状态响应相同。如果电路的输入是幅度为A的阶跃函数，则根据零状态响应的比例性可知电路的零状态响应为As(t)。由于时不变电路的电路参数不随时间变化，则在延迟的单位阶跃信号作用下的响应为s(t-t0)。这一性质称为时不变性(或定常性)。四、阶跃响应与冲激响应冲激响应03电路在单