电工电子技术基础课件：电路的基本分析方法

电工电子技术基础

电路的基本分析方法教学目标电路的基本分析方法－教学目标

1.理解电阻串联和并联，掌握电阻电路的等效变换。2.掌握电源两种模型及其等效变换。3.掌握支路电流法分析方法，熟练应用支路电流法分析电阻电路。4.掌握分析电阻电路基本定理：叠加定理和戴维南定理。5.熟练应用叠加定理和戴维南定理分析电路。电工电子技术基础第一节电阻等效变换第二节电源等效变换第三节支路电流法第四节叠加定理第五节戴维宁定理本章目录电路的基本分析方法

电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法思政引例非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

“做事没技巧，吃力不讨好”说明要提高做事效率，必须采取巧妙的方法。现代飞机战术技术水平在迅速发展，需要装配大量先进综合航电系统，如各种航空仪器仪表、导航雷达设备、智能通信设备、飞行控制系统、火力控制系统等，这些设备运行好坏，直接关系到能否完成复杂飞行和作战任务并保证飞行安全。机载电子设备每一个系统都包含许多复杂电路，但是无论系统多么复杂，其基本分析和计算方法都源于基尔霍夫定律和欧姆定律，如支路电流法、等效变换法、叠加定理和戴维宁定理。电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电阻等效变换2.1电阻等效变换把若干个电阻依次首尾相接地连接起来，称为电阻串联电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电阻等效变换电阻串联电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电阻等效变换把若干个电阻两端分别连接在两个结点上，称为电阻并联电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电阻等效变换电阻并联电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电阻等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电阻混联电路的基本分析方法

——电阻等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电阻混联电路的基本分析方法

——电阻等效变换电工电子技术基础电路的基本分析方法

——电源等效变换2.2电源等效变换电压源与电流源等效变换

指变换前后，对任一负载来说，在这两个电源分别激励时都应得到相同的响应，当电压源变换为电流源，或者反过来，电流源变换为电压源之后，负载上的电流和电压的方向和大小均保持与变换前完全相同。

电源等效对电源以外的电路（负载电阻RL）是等效的，称为对外等效。下一页上一页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

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——电源等效变换电工电子技术基础等效前后电压源电动势方向与电流源短路电流方向应保持一致。根据对外等效原则,有令则或下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础2.当电流源模型等效变换为电压源模型时，3.等效前后电压源电动势（开路电压）方向与电流源电激流（短路电流）方向应保持一致，电阻应相等。1.当电压源模型等效变换为电流源模型时，结论下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

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——电源等效变换电工电子技术基础

已知图(a)中，US1=6V，US2=6.5V，R1=R2=1Ω，求a、b两端的等效电压源模型及其参数。[例题]

先将电压源模型等效变换为电流源模型，如图(b)IS1=US1/R1=6AIS2=US2/R2=6.5A[解]其中下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础R0=R1∥R2=0.5ΩIS=IS1+IS2=12.5AUS=R0IS=6.25Va、b两端的等效电压源模型及其参数

R0=0.5Ω下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础注意1.理想电压源(恒压源)同理想电流源(恒流源)之间不能等效变换。2.由于理想电压源两端的电压恒定不变，与理想电压源并联的元件(电阻、电流源等)对外电路中其他元件的工作状态不产生影响，在简化电路时可把它们去掉。下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础3.由于理想电流源支路的电流恒定不变，与理想电流源串联在同一支路中的元件(电阻、电压源等)的存在与否对外电路也毫无影响，在简化电路时可以用一根短接线代替。下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——电源等效变换电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

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——电源等效变换如图2.2.11所示，计算电路中流过2Ω电阻的电流I。电工电子技术基础

以电路中各支路的电流（简称支路电流)作为变量，利用基尔霍夫的电流定律和电压定律列方程,然后求解列出的联立方程，获得各支路电流的值。电路的基本分析方法

——支路电流法支路数3网孔数22.3支路电流法支路电流法回路数3结点数2下一页上一页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——支路电流法电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——支路电流法电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

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——支路电流法电工电子技术基础电路的基本分析方法

——支路电流法求图示电路各支路电流。1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。[引例]2.先利用基尔霍夫电流定律对电路的结点列方程。结点a

I1+I2－I3=0－I1－I2+I3=0结点b

这2个方程是不独立的，可以证明，对于一个具有n个结点的电路，利用基尔霍夫电流定律只能列出(n-1)个独立方程。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础电路的基本分析方法

——支路电流法3.再利用基尔霍夫电压定律对电路中的回路列回路电压方程。R1I1－R2I2=US1－US2

回路II回路III回路IR2I2+R3I3=US2R1I1+R3I3=US1

在3个方程中，只有2个独立方程。一般选网孔作为独立回路，网孔的数目就等于总的独立回路数。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础5.方程总数等于支路总数，也就是所要求的变量数，方程组有唯一的解。解方程组，可得到各支路电流I1、I2和I3。电路的基本分析方法

——支路电流法4.选取独立结点电流方程和独立回路电压方程组成联列方程组。

I1+I2－I3=0

R1I1－R2I2=US1－US2R2I2+R3I3=US2下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础电路的基本分析方法

——支路电流法支路电流法的解题步骤：（1）确定支路数b，选定各支路电流的参考方向，并标于图中。（2）确定结点数n，根据基尔霍夫电流定律，列写(n－1)个独立的结点电流方程。（3）根据基尔霍夫电压定律，列写独立的回路电压方程。在列写方程前，必须先设定回路绕行方向。对于平面网络，可针对所有网孔（即独立回路）列回路电压方程，独立电压方程的数目正好等于[b－(n－1)]个。（4）由第2、3步列出的b个独立方程组成一联立方程组，并解这联立方程组，求出各支路电流。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础2.4叠加定理

电路结构和参数如图所示，试求R3支路的电流。分析采用支路电流法来解题。电路的基本分析方法——叠加定理解上述联列方程，得[引例][解]根据题意，有I1=IS(KCL)结点a:(KVL)网孔I:I1+I2

-I3=0R2I2+I3R3=U下一页上一页章目录电工电子技术基础电路的基本分析方法——叠加定理U单独作用IS单独作用

由此可见，两个独立电源U和IS同时作用于电路时所产生的电流之和I3等于每个独立电源分别单独作用时所产生的电流的代数和。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础

线性电路中，如果含有多个独立电源共同作用时，在电路的任一支路中产生的电流(或电压)等于各个电源分别单独作用时在该支路所产生的电流(或电压)的代数和。电路的基本分析方法——叠加定理叠加定理叠加定理解题步骤1.分别计算各个独立电源单独作用时产生的支路电流或支路电压;2.把原电路分解为各个独立电源分别单独作用的电路模型，并标出各电流、电压的参考方向;3.求多个独立电源共同作用原电路的待求量。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——叠加定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——叠加定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——叠加定理电工电子技术基础(1)叠加定理只适用于线性电路中电流和电压的计算。不能用来计算功率。因为电功率与电流和电压不是线性关系。(2)某独立电源单独作用时，其余各独立电源均应去掉，也就是令其余电源的值为零:理想电压源短路，理想电流源开路。(3)叠加(求代数和)时以原电路中电流(或电压)的参考方向为准。若某个独立电源单独作用时产生的电流(或电压)的参考方向与原电路中电流(或电压)的参考方向一致，则该量取正号，否则为负。电路的基本分析方法——叠加定理注意下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——叠加定理电工电子技术基础(1)10V理想电压源单独作用用叠加定理求图(a)所示电路中的电流I。电路的基本分析方法——叠加定理[例题][解]电压源单独作用下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础根据叠加定理，有(2)2A理想电流源单独作用时电路的基本分析方法——叠加定理下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——叠加定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——叠加定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——叠加定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法

——叠加定理电工电子技术基础2.5戴维宁定理

复杂电路中有时只需要计算其中某一条支路的响应，此时可以将这条支路划出，而把其余部分看作一个有源二端网络。

电路的基本分析方法——戴维宁定理有源二端网络无源二端网络具有两个出线端的内含独立电源的电路不含独立电源的二端网络下一页上一页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——戴维宁定理电工电子技术基础

任何一个线性有源二端网络对外电路的作用都可以用一个理想电压源US和内阻R0的串联组合来等效代替。R0

该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻US的极性与开路电压UOC的极性一致电路的基本分析方法——戴维宁定理戴维宁定理US

有源二端网络的开路电压UOC恒流源开路恒压源短路下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——戴维宁定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——戴维宁定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——戴维宁定理电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录电路的基本分析方法——戴维宁定理电工电子技术基础在下图所示的电路中，求I4及Uab。电路的基本分析方法——戴维宁定理[例题]分析：首先应把被求支路以外的电路用US和R0的串联组合代替，而US=UOC，要先求出开路电压UOC和等效内电阻R0。下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础根据弥尔曼定理，有运用电阻并联公式，得电路的基本分析方法——戴维宁定理下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础根据戴维宁定理，可得原电路的戴维宁等效电路。电路的基本分析方法——戴维宁定理根据戴维宁等效电路，求得下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础

任一线性有源二端网络可等效为一理想电流源为IS和内电阻为R0相并联的实际电流源。

电压源可等效为电流源，所以，如果将一个有源二端网络等效为一个电流源，这就是诺顿定理。电路的基本分析方法——戴维宁定理诺顿定理

IS：该有源二端网络两端点的短路电流;R0：该二端网络中所有独立电源不作用时的无源二端网络的输入端电阻。同戴维宁定理下一页上一页节首页章目录电工电子技术基础分别用戴维宁定理和诺顿定理求图示电路中的电流I3。电路的基本分析方法——戴维宁定理[例题][解](1)利用戴维宁定理求I3

对R3支路而言，电路的戴维宁等效电路如右图所示。下一页上一页