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文档简介
1.电路的组成2.电路的基本物理量3.电路的基本元件4.电路的工作状态5.电路的基本定律及分析方法知识点1.认识电路和电路中的元件
2.掌握电压、电流、电位、功率的概念和它们的测量方法3.了解电路不同工作状态的特性目标知识目标:1.掌握电路的基本分析方法2.会测量电路中的基本物理量。能力目标:案例导入
在日常生活中,有各种各样的电路,它们的作用各不相同。
如图所示的手电筒电路就是一个最简单的直流电路,它由两节干电池、一个开关、一个灯泡和若干导线组成。
当开关闭合时,灯泡发光。当开关断开时,灯泡熄灭要怎么解释这种现象,又怎么计算发光时消耗的电能呢?电路组成1电路中的基本物理量2基本电路元件—电阻、电容、电感3电压源和电流源4电路的三种工作状态5主要内容电路中的基本定律及电路的分析方法6电路的分析方法71.1电路组成1.1.1电路的组成与功能1.电路:
由电气设备和元器件按一定方式连接起来并提供电流流通的路径。2.电路的组成:
1)电源:对外提供电能的装置如电池、发电机等。
2)负载:取用电能的装置如灯泡、电动机、电炉等。
3)中间环节:连接电源和负载并为电流提供通路的装置如导线、开关、接触器、保护装置等。灯泡电池开关手电筒电路3.电路的作用
1)进行能量的传输、转换和分配。
尽可能地减少能量损耗以提高效率升压变压器用电设备电力系统电路
输电线等发电机降压变压器中间环节
2)信号的传递与处理。
信号传递快速、准确、不失真放大电路话筒扬声器1.1.2电路模型
由一个或几个具有单一电磁特性的理想电路元件所组成的电路。理想电路元件:
电阻元件、电容元件、电感元件和电源元件等。通常把理想电路元件简称为元件,将电路模型简称为电路灯泡电池开关SRS+US—R1.2电路中的基本物理量1.2.1电流1.定义:
带电粒子定向移动形成电流。
单位时间内流过导体截面的电荷量称为电流强度,简称电流。2.分类:
1)直流电流(DC):大小和方向都不随时间的变化而变化电流强度用I表示
2)交流电流(AC):大小和方向均随时间的变化而变化电流强度用i表示3.单位:安培,简称安,SI符号为A。1A表示1秒内通过导体横截面的电荷量为1库伦。常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA)、千安(kA)。1A=103mA=106μA1kA=103A4.方向:(1)实际方向:一般指正电荷定向移动的方向。用“
”表示(2)参考方向:事先任意假设的一个电流方向。用“
”表示电流的参考方向可以任意假设电流的实际方向是客观存在的电流的实际方向不因其参考方向选择的不同而改变参考方向II
>0实际方向I<0参考方向I实际方向解:图(a)中,I>0,电流的实际方向与参考方向相同,实际由a流向b,大小为2A。图(b)中,I<0,电流的实际方向与参考方向相反,实际由a流向b,大小为2A。例:电路上电流的参考方向已选定,指出各电流的实际方向。1.2.2电压1.定义:单位正电荷从a点移到b点时电场力所做的功称为ab两点间的电压。2.分类:1)直流电压U:大小和方向都不随时间的变化而变化
2)交流电压u:大小和方向均随时间的变化而变化
3.单位:伏特,简称伏,SI符号为V。当电场力将1库伦的正电荷由a点移动到b点所做的功为1焦耳时,a、b两点间的电压为1V。常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)。1V=103mV=106μV1kV=103V4.方向:1)实际方向:正电荷在电场中受电场力作用移动的方向。2)参考方向:事先任意假设的一个电压方向。“+”表示参考方向的高电位端,“-”表示参考方向的低电位端;用箭头表示;用双下标表示:Uab表示电压参考方向从“a”点指向“b”点
U>0——实际方向与参考方向相同
U<0——实际方向与参考方向相反Uab=-Uba例:如图,电路上电压的参考方向已选定,指出各电压的实际方向解:图(a)中,U>0,电压的实际方向与参考方向相同实际由a指向b,大小为10V。图(b)中,U<0,电压的实际方向与参考方向相反实际由b指向a,大小为10V。1.2.3电位1.定义:在电路中任选一点为参考点O,电场力将单位正电荷从电路中某点移到参考点所做的功称为该点的电位。2.表示方法:某点的电位用注有该点字母的“单下标”的电位符号V表示如A点电位就用VA表示。根据定义可知VA=UAO
3.参考点(零电位点):参考点本身的电位为零,即VO=0。若电路是为了安全而接地的,则常以大地为零电位体,接地点就是零电位点,是确定电路中其他各点的参考点。接地在电路中用“⊥”表示。4.单位:电位实质上就是电压,所以单位也是伏特。5.电位与电压的关系(以O点为参考点)A点的电位VA=UAOB点的电位VB=UBO
UAB是电场力将单位正电荷从A点移到B点所做的功,即UAB=UAO+UOB=UAO+(-UBO)=UAO-UBO=VA-VB
电路中A点到B点的电压等于A点电位与B点电位的差值。两点间电压=两点间的电位差UAB=VA-VB注意:
参考点是可以任意选定的,但是一经选定,电路中的其他各点的电位也就确定了。选择的参考点不同,电路中各点的电位也会不同,但任意两点的电位差即电压是不变的。一个电路中只能选一个参考点,但可以根据分析问题的方便决定选择哪个做参考点。例:如图所示电路中,已知UAC=5V,UBC=2V,若分别以A和B作参考点,求A、B、C的电位及UBA。解:(1)以A为参考点,
VA=0V
VC=VA-UAC=0-5=-5V
VB=UBC+VC=2+(-5)=-3V
UBA=VB-VA=(-3)-0=-3V(2)以B为参考点,VB=0V
VC=VB-UBC=0-2=-2V
VA=UAC+VC=5+(-2)=3V
UBA=VB-VA=0-3=-3V1.2.4电动势1.定义:电源力将单位正电荷从电源的负极移到电源的正极所做的功称为电源的电动势。2.表示方法:直流电路中的电动势用E表示,交流电路中用e表示。3.单位:电动势单位也是伏特。4.方向:电动势的实际方向在电源内部从电源的负极指向正极,也就是电位升高的方向(即由低电位点指向高电位点)。
5.电动势与电压电动势电压电源内部电源外部电源力克服电场力把正电荷从低电位推到高电位的正极所做的功电场力克服负载中的阻力推动正电荷从高电位移到低电位所做的功其他形式能量转换为电能电能转换为其他形式能量1.2.5电功率1.定义:电场力在单位时间内所做的功或者电路在单位时间内消耗的能量。2.分类:1)直流功率:P
2)交流功率:p3.单位功率的单位是瓦特,简称瓦,SI符号为W常见的功率单位还有千瓦(KW)和毫瓦(mW)。1W=103mW1kW=103W4.计算:关联参考方向:设电流与电压的参考方向一致非关联参考方向:设电流与电压的参考方向不一致关联参考方向RU+-I非关联参考方向RU+-IabUIabUI关联参考方向
P=UI非关联参考方向
P=—UI若P>0:电路吸收(或消耗)电能——负载若P<0:电路释放(或提供)电能——电源例:图中所标的是各元件电压、电流的参考方向。求各元件功率,并判断它是负载还是电源。关联参考方向P=UI
=10×2=20WP>0,吸收电能——负载关联参考方向P=UI=10×(-2)=-20WP<0,释放电能——电源非关联参考方向P=-UI
=-(-10)×2=20WP>0,吸收电能——负载非关联参考方向P=-UI=-10×2=-20WP<0,释放电能——电源5.电能
1)定义:在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量,用W表示。
2)计算:用电设备功率为P,使用时间为t,则该设备消耗的电能为W=Pt=UIt
3)单位:单位为焦耳,简称焦。SI符号位J。若功率单位是“千瓦”,时间单位是“小时”,电能的单位就是“千瓦•时”。1度电=1千瓦•时=1kW·h=1000×3600=3.6×106J1.3基本电路元件—电阻、电容、电感案例
单相异步电动机属于感性负载,它常用于功率不大的电动工具(如电钻、搅拌器等)和众多的家用电器(如洗衣机、电风扇、抽油烟机等)。右图是吊扇的电气原理图。其中,LA、LB分别是单相异步电动机(M)的工作绕组、起动绕组;电容C是起动电容,它与起动绕组LB串联;S是开关;电感L是调速电抗器。
1.3.1电阻元件1.定义:物体对电子运动呈现的阻碍作用称为该物体的电阻。2.文字符号:R
3.图形符号:4.单位:
欧姆,简称欧。SI符号为Ω常见的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)等1kΩ=103Ω1MΩ=103kΩ=106Ω5.常见电阻膜式(碳膜、金属膜、金属氧化膜)电阻碳膜:四色环、土黄色或是其他、黑膜、温度系数大金属膜:五色环、蓝色、亮白膜、温度系数小线绕电阻器结构:用金属电阻丝绕制在陶瓷或其它绝缘材料的骨架上,表面涂以保护漆或玻璃釉。优点:阻值精确(5
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)、功率范围大、工作稳定可靠、噪声小、耐热性能好。(主要用于精密和大功率场合)。6.伏安特性当电压与电流为关联参考方向时当电压与电流为非关联方向时,反映了电阻元件本身所具有的规律,也就是电阻元件对其电压、电流的约束关系,即伏安关系。V-A特性曲线广义电阻:在任一时刻t,一个二端元件的电压u和电流i两者之间的关系可由u-i平面上的一条曲线确定,则此二端元件称为电阻元件。线性元件非线性元件U=RIi=f(u)7.电导:
电阻元件的倒数,用字母G表示单位:西门子,简称西SI符号S电导是反映材料导电能力的一个参数。欧姆定律也可以表示为I=GU(U、I为关联参考方向)或I=-GU(U、I为非关联参考方向)解:U、I关联:U、I′非关联:或I′=-I=-0.5mA电压U>0,实际方向与参考方向相同;电流I>0,实际方向与参考方向相同;电流I′<0,实际方向与参考方向相反。例:已知R=100kΩ,U=50V,求电流I和I′,并写出电压U及电流I、I′的实际方向。8.电阻的功率
电阻元件上U与I为关联参考方向时,元件吸收的功率为
电阻元件上U与I为非关联参考方向,元件吸收的功率为P恒大于等于零。电阻元件只能从电路中吸收电能,是耗能元件。例:判断一个1000Ω、5W的金属膜电阻能否接到220V电源上?解:电阻吸收的功率为
但这个电阻按设计仅能承受5W的功率,所以会引起电阻烧毁,不能接到220V的电源上。1.3.2电容元件1.定义:电容(器)是能储存电场能量的元件。电容(量)是指在给定电位差下电压极板所能容纳的电荷量2.文字符号:
3.图形符号:4.单位:电容的单位是法拉,简称法,SI符号为F常用的电容单位还有微法(μF),皮法(pF)1F=106μF=1012pF
5.常见电容瓷介电容器电解电容器5.常见电容涤纶电容器空气可变电容器贴片电容器5.常见电容金属化纸介电容器纸介电容器6.库伏特性关联参考方向:当——电容充电
当——电容放电
隔直通交
非关联参考方向:qu0电容两端电压不能跃变7.电容的功率电压电流为关联参考方向时,电容元件的瞬时功率为p>0时,表明电容从电路中吸收电能,电容充电;p<0时,表明电容向电路发出电能,电容放电。8.电容的电能注意:实际工作电压不能超过其额定电压,否则,电压过大,介质就会被击穿,电容器就会损坏。电容元件并不消耗能量,因此,电容元件是一种储能元件。例:已知100μF的电容两端所加电压u(t)=10Sin100tV,u、i为关联参考方向,试求电流i(t)的表达式。
解:1.3.3电感元件1.定义:电感是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。在一个线圈中,通过一定数量的变化电流,线圈产生感应电动势大小的能力就称为线圈的电感量,简称电感。2.文字符号:L3.图形符号:
电感带磁芯连续可调电感磁芯电感磁芯有间隙电感带固定抽头电感4.单位:电感的单位是亨利,简称亨,SI符号为H常用的电感单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)1mH=10-3H1μH=10-6H5.常见电感6.韦安特性磁链Ψ=NΦ(磁通Φ,线圈匝数N)关联参考方向:
任意时刻电感电压为有限值,电感电流不能跃变。非关联参考方向:ψi07.电感的功率电压电流为关联参考方向时,电感元件的瞬时功率为p>0时,表明电感从电路吸收电能,储存磁场能量,电感充电p<0时,表明电感向电路发出电能,释放磁场能量,电感放电8.电感的电能注意实际工作电流不能超过其额定电流,否则,电流过大,线圈会发热烧毁。电感元件并不消耗能量,是一种储能元件。例:电感L=1H,电流i=10e-0.5tmA,求:(1)电感上电压表达式,(2)当t=0时的电感电压,(3)t=0时的磁场能量(关联参考方向)解:电源:向电路提供能量或信号的设备。分类:1)电压源:电源电压不随其外电路而变化电流源:电源电流不随其外电路而变化2)独立电源:能不受其它电流或电压的控制,独立的为电路提供能量的电源,简称独立源。受控电源:受电路中其它部分的电压或电流的控制的电源,简称受控源,又称非独立电源。3)直流电源:干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源等交流电源:交流发电机、正弦交流电源、交流稳压电源等。1.4电压源和电流源1.4.1理想电源1.理想电压源:
端电压总可以按照给定的规律变化而与通过它的电流无关,简称电压源。
分类:直流电压源(a、c)交流电压源(b)特点:1)无论它的外电路如何变化,它两端的输出电压为固定值US,或为一固定的时间函数us(t)。2)通过电压源的电流及功率由外电路确定,输出电压不随外电路变化。直流电压源的伏安特性u
0IUsUs+-IRU2.理想电流源
电流源发出的电流总可以按照给定的规律变化而与其端电压无关。简称电流源。分类:
直流电流源交流电流源特点:1)无论它的外电路如何变化,它的输出电流为恒定值IS,或为一固定的时间函数iS(t)。2)电流源的端电压及功率由外电路确定,输出电流不随外电路变化。直流电流源的伏安特性u0iIR+-
UIsIs1.4.2实际电源
1.实际电压源
U=US–RSI
IRSU+_US+_RLUSRS实际电压源实际电压源理想电压源伏安特性曲线US+_伏安特性曲线内阻RS越小,越接近于理想电压源的伏安特性UUSI理想电压源O2.实际电流源内阻R’S越大,越接近于理想电流源的伏安特性IRL
ISR’S
US
R’SU+_
ISUOIIS理想电流源ISR’S实际电流源理想电流源实际电流源伏安特性曲线1.5.1电路的断路工作状态:电源与负载没有构成闭合路径时的状态,也称开路状态。电路特征:
I=0U=0P=0+U-
IS+US-RSRL1.5电路的三种工作状态1.5.2电路的短路工作状态:
电源未经负载而直接通过导线接成闭合路径的状态。电路特征:
U=
0P=0+U-I+US-RSRLS1.5.2电路的短路工作状态:当开关S闭合时,电源与负载构成闭合通路时的状态。U=IRL=US–IRSP=UI=USI–I2RS+
U-S+
US-RSRL
I电路特征:电气设备的额定值1.定义:
电气设备长期、安全工作条件下的最高限值。2.种类:额定电流——IN
额定电压——UN额定功率——PN3.工作状态(1)满载——I=IN(经济合理、安全可靠)(2)超载(过载)——I>IN(设备易损坏)(3)轻载(欠载)——I<IN(浪费)4.额定值≠实际值
造成原因某电动机的参数380V——额定电压UN8.6A——额定电流IN4kW——额定功率PN50HZ——额定频率fN受外界影响——如电压波动、工作条件、环境温度负载变化时,电流、功率通常不一定处于额定工作状态1.6.1欧姆定律
在电阻电路中,当电压与电流为关联参考方向时,电流的大小与电阻两端的电压成正比,与电阻值成反比。1.6电路中的基本定律及电路的分析方法非关联参考方向时,表达式为例:已知I1=2A,I2=-4A,I3=-1A,R1=R2=3Ω,R3=2Ω。求电路的Uao、Ubo、Uco。解:R1、R2的电压电流是关联参考方向
所以Uao=I1R1=2×3=6(V)Ubo=I2R2=-4×3=-12(V)R3的电压电流是非关联参考方向,
所以Uco=-I3R3=-(-1)×2=2(V)
一段有源支路的欧姆定律的实质就是求电路中的两点间的电压。“走路法”写UAB:1)选一条从A到B最简单的途径,要求途径中经过的元件个数最少;2)列写UAB的表达式,UAB等于途中经过的电源电压和电阻电压的和(如果电源从正到负或路径与电阻电流方向相同取正,相反取负)。UAB=IR1-US1内电路是指电源内部的电路
(发电机内的线圈、干电池内的溶液等)
外电路是指电源外部的电路
(负载、开关、导线等)
全电路是指一个闭合电路,分为内电路和外电路。全电路欧姆定律:闭合电路的电流与电源的电动势成正比,与内、外电路的电阻之和成反比。例:已知E=12V,R0=0.5Ω,R=10Ω。当开关K合上后,试求:1)电流表电流I、电阻R两端的电压U、电源内阻的电压U0;2)R=0Ω时的I、U、U0;3)R=∞时的I、U、U0。
解:(1)R=10Ω时:例:已知E=12V,R0=0.5Ω,R=10Ω。当开关K合上后,试求:1)电流表电流I、电阻R两端的电压U、电源内阻的电压U0;2)R=0Ω时的I、U、U0;3)R=∞时的I、U、U0。解:2)R=0Ω时,外电路处于短路状态因电源内阻一般比较小,当负载电阻等于零时,通过电源的电流很大,这时电源很容易损坏,应该避免。例:已知E=12V,R0=0.5Ω,R=10Ω。当开关K合上后,试求:1)电流表电流I、电阻R两端的电压U、电源内阻的电压U0;2)R=0Ω时的I、U、U0;3)R=∞时的I、U、U0。解:(3)R=∞时,外电路处于开路状态1.6.2基尔霍夫定律电路名词支路:每一段不分支的电路节点:三条或三条以上支路的连接点回路:电路中任一闭合路径网孔:内部不包含其他支路的回路abU2R1R3R2+_U1+_支路:ac、ab、bc、ad、bd、cd共6条(ad、ac、cd含有电源,称为有源支路;ab、bc、bd中没有电源,称为无源支路)节点:a、b、c、d共4个回路:abda、bcdb、acba、abcda、acbda、acdba、acda共7个网孔:abda、bcdb、acba共3个用来描述电路中各部分电压和各部分电流间关系的定律,是分析计算电路的基础。
基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电压定律(KVL)它们与构成电路的元件性质无关,仅与电路的连接方式有关。基尔霍夫定律1.基尔霍夫电流定律(KCL)内容:对任意结点,在任一瞬间,流入结点的电流之和等于流出结点的电流之和。
I入=I出
I1+I2=I3或者:在任一瞬间,流入一个节点的
电流的代数和恒等于零。
I=0(流入为正,流出为负)I1+I2-I3=0I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2a1.基尔霍夫电流定律(KCL)推广:KCL可以扩展应用到电路中任一假设的封闭面。用虚线框对电路作一封闭面,根据各电流的参考方向,列出KCL方程,则有
I1+I2=I3即:在任一时刻,流出一封闭面的电流之和等于流入该封闭面的电流之和。(封闭面也称为广义节点)封闭面广义节点
∑I入=∑I出
I=0IRU3+_U2+_U1+_RRR
I=?广义节点节点①
i1+i3-i4=0节点②
i2+i4+is=0节点③
-i1-i2-i3-is=0封闭面④
i1+i2+i3+is=0①②③④
Us1+-R1
Us2+-R2
is
Us3+-
R3
R4i1i2i3i42.基尔霍夫电压定律(KVL)内容:对电路中的任一回路,沿任意绕行方向转一周,电路各段电压的代数和等于零。
即
∑U=0
–US1+I1R1+I3R3=0
–I3R3–I2R2+US2=0
–US1+I1R1–I2R2+US2=0I1I2I3R3US1+_US2_+R1R22.基尔霍夫电压定律(KVL)推广:一个不闭合电路开口处的电压降Uab等于由a到b路径上全部电压降的代数和。Uab=I1R1+US1–US2+I2R23.独立方程式
KCL方程:a:I1+I2=I3
b:I3=I1+I2
KVL方程:
:–US1+I1R1+I3R3=0
:–I3R3–I2R2+US2=0
:–US1+I1R1–I2R2+US2=0
I1I2I3R3US1+_US2_+R1R21ab1个独立电流方程2个独立电压方程
电路中有N个节点,B个支路独立节点电流方程:(N-1)个独立的回路电压方程:B-(N-1)个(网孔的个数)例:如图所示,已知I1=25mA,I5=12mA,I6=50mA,电阻都是10Ω,求其余各电阻中的电流及电源电压。解:KCL:a:I6=I1+I2得I2=25mAd:I2=I5+I3得I3=13mAb:I1+I5=I4得I4=37mAKVL:I2R2+I3R3-U=0得U=I2R2+I3R3=280mV1.7电路的分析方法1.7.1电阻的串并联及其等效变换二端网络:若由多个元件组成的电路整体只有两个端钮与外电路相连,则称为二端网络或单口网络。等效网络:若两个二端网络内部结构和参数完全不同,但端纽具有相同的伏安关系,则称这两个二端网络为等效网络。“等效”是指“对外等效”。1.电阻的串联串联:两个或两个以上电阻首尾相联,中间没有分支。
特点:1)根据KCL,流过各电阻的电流相等2)根据KVL,外加电压等于各电阻上电压之和
U=U1+U2+U3=IR1+IR2+IR3=I(R1+R2+R3)=IR3)电源供给的功率等于各电阻消耗的功率之和P=UI=U1I+U2I+U3I=I2R1+I2R2+I2R3
=I2(R1+R2+R3)=I2RR1U1UR2U2I+–++–R3U3+––电阻串联的等效电阻等于各个电阻之和R=R1+R2+R3当R1、R2…Rn串联时,总的等效电阻:R1U1UR2U2I+–++–R3U3+––
两端口间的电压U一定时,串联电阻越多,电流越小,所以串联电阻可以“限流”。URI+–其中R1U1UR2U2I+–++–R3U3+––可得串联电路的分压公式例:假设有一个表头,内阻g=1000Ω,满偏电流g=100μA。要把它改装成量程是3V的电压表,应该串联多大的电阻?解:电表指针满偏时它两端的电压
Ug=IgRg=0.1V,分压电阻R必须分担UR=3-0.1=2.9V串联电阻中电压与电阻成正比,即:Ig+RGRg–2.电阻的并联并联:两个或两个以上电阻的首尾两端分别连接在两个节点上。
特点:1)各电阻两端的电压相等;2)总电流等于各电阻中电流之和;R1UI+–3)电源供给的功率等于各电阻消耗的功率之和。I1R2I2R3I3并联电阻的等效电阻的倒数等于各电阻的倒数之和
电阻并联后的等效电阻比原来的每一个电阻都小;两端口间的电压U一定时,并联电阻越多,总的电阻就越小,电源提供的电流就越大,功率也越大。R1UI+–I1R2I2R3I3电阻并联的等效电导等于各电导之和R1、R2…Rn并联时,+RUI–其中可得R1UI+–I1R2I2R3I3并联电路的分流公式例:某万用表直流电流测量的表头满偏值Ig=40μA,内阻Rg=18kΩ。试计算欲使量程扩大为1mA时的分流电阻Ra。解:根据分流公式可得:当电流表工作在1mA量程时:I=1mA,Ig=40μA,Rg=18kΩIa=I-Ig=960μA,代入(1)式可得Ra=0.75kΩ3.电阻的混联电阻混联电路:串联和并联电阻组合成的二端电阻网络。R2aR4R3bR1R2aR4R3bR1R4R3R2电阻混联的等效电阻1.观察法2.
等电位法步骤:1)找节点,标符号;电位相等,符号相同;2)沿一支路,画出电阻,标出节点;如所选支路不能包含所有的节点,则必须再联通一条支路,把未包含的节点包含其中;3)将未连接的电阻连接在相应的节点之间4)检查是否有遗漏的电阻并进行计算ccaR2R3Rab=?R2R1bR3R4aabR4caR1accR1R4a1.7.2电源的等效变换IRSUUS+_RIR
ISR’SU
R’SUIU实际电源
US=RSISRS=R’S实际电压源模型实际电流源模型U=US-RSISI=IS-U/R’SU=ISR’S-IR’S注意:1)理想电压源内阻为0,理想电流源内阻为∞,它们之间不能进行等效变换;2)等效变换只是对外电路等效,而电源的内部是不等效的3)电路中需要分析计算的支路不能变换,否则变换后的结果就不是原来所要计算的值。电源的等效变换例:电路如图中所示,利用电源的等效变换计算I的大小。解:III例:电路如图中所示,利用电源的等效变换计算I的大小。解:III例:电路如图中所示,利用电源的等效变换计算I的大小。解:III例:电路如图中所示,利用电源的等效变换计算I的大小。解:II1.7.3支路电流法:以支路电流为未知量,利用KCL和KVL列出独立的节点电流方程和独立的回路电压方程,联立方程求出各支路电流,然后根据电路的基本关系求出其它未知量。#1:#2:#3:3条支路;2个节点;3个回路;2个网孔KCL方程:a:b:独立方程只有1个KVL方程:独立方程只有2个计算步骤:1)确定电路的支路、节点和独立回路数,选定各支路电流的参考方向;2)列(n-1)个节点KCL方程;3)补(网孔)KVL方程。4)联立求解出待求的各支路电流,然后求其他未知量。I3I2I1
R3
Us2+
-R2
Us1+-R1ABW=83RW=32RW=21R=V2S2U=V14S1UI1+I2+I3=0-2I1+8I3=-143I2-8I3-2=0I1=3AI2=-2AI3=-1A1.方法一:
在列写含有电流源的回路电压方程时,必须注意计入电流源的端电压,在设定了该电流源的端电压参考方向后,以此作为电路的一个变量。这样,由于新增加了一个电路变量,应该补充一个约束关系,这个约束关系就是该电流源的电流已知。2.方法二:避开含有理想电流源的支路,列出KVL方程支路中含有理想电流源的情况
解:方法一:对节点1列KCL方程:对网孔①②列KCL方程:补充一个约束关系:用支路电流法求如图电路中各支路电流。方法二:I1I21支路数:b=3节点数:n=2支路电流未知数少一个节点1:外层回路:用支路电流法求如图电路中各支路电流。支路电流法的优缺点优点:思路清晰,方法简单
支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据KCL、KVL、欧姆定律列方程,就能得出结果。缺点:电路中支路数多时,所需方程的个数较多,求解不方便。手算时,适合于支路数较少的电路。
叠加定理:当线性电路中有几个独立电源共同作用时,各支路的电流(或电压)等于各个独立电源单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的代数和。线性电路:由线性元件和独立源组成的电路。单独作用:当某一独立源单独作用时,其
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