第四章(分解方法及单口网络).ppt

1、4-1,第四章 分解方法与单口网络,供教师参考的意见,习题课,1 单口网络（one-port）的VCR,2 两种等效,模型的化简 叠加方法使复杂激励电路问题简单激励电路问题 分解方法使复杂结构电路问题简单结构电路问题,3 戴维南定理,N,N大网络,N1，N2被分解出的单口网络,1 单口网络（0ne-Port）的VCR,4-2,因而： （a ）可以孤立出单口，而用外施电源法求它的VCR; （b ）求解单口(例如N2)内各电压、电流时，其外部 (例如N1)可用适当的电路代替分解(partition) 方法的依据。,单口网络的描述方式：,（a ）详尽的电路图； （b ）VCR（表现为特性曲线或数学公

2、式）； （c ）等效电路。,VCR只取决于单口本身的性质，与外接电路无关。 如同10的电阻元件，其VCR总是u=10i一样。,4-3,试求电路中虚线方框部分的VCR。,虚线方框部分所示 的单口，其VCR与外电 路无关，不论N为何物， 均可以其他电路代替以 求出VCR。选择外施电 流源i 最方便。,解,此即为u，i的关系式。呈现出 u=A+Bi 的形式。其特性曲线为一直线。,提问: 如果外施电源u或电阻R， 是否可求出VCR？,2 两种等效,4-4,求解N2时，N1可用适当的、当然是更简单的电路 代替，使人想起等效概念。,直觉上，对N2来说，接N1和N1没有区别， N1和N1就是等效的。但有两种

3、可能：,（1）基于工作点相同的等效 置换（substitution）,（2）基于VCR相同的等效 一般所称的等效（equivalence）,（1）基于工作点相同的等效置换（substitution）,4-5,u = 6V i =1A,u = 6V i =1A,N1和N1 仅对6电阻而言是等效的。,若N2换为4或其他电阻，N1和N1并非是等效的。,（1）基于工作点相同的等效置换（substitution）,4-6,只有在了解u和i的数值后才能作“置换” 基于工作点相同的等效置换定理,续,工作点为： u = 6V i =1A,（2）基于VCR相同的等效 一般所称的等效（equivalence）,4

4、-7,N2,i =1A u = 6V,i =2.54/10=1A u = 6V,N1和N1对于任何N2都是等效的。,作出 N1，N1 的VCR曲线， 可知它们是重叠的基于VCR相同的等效。,N1,4-8,（3）如何求得置换电路和等效电路？,脱离原电路，谈不上求置换电路。,等效电路是独立存在的。如何从N1找出等效的N1?,N1中的电流源电流为N1中电压源电压/串联电阻； 并联的电阻即N1中的串联电阻。（教材4-5）,在VCR相同的基础上求得等效电路。,4-9,（4）置换和等效概念的运用分解方法,试用分解方法求解i1和u2,解,（1） 求i1时，希望N1能用简单电路代替。如果能知道 u=V或i=A

5、，就可以实现；求u2时也有类似希望。,4-10,试用分解方法求解i1和u2 （续）,解,u、i 既要满足N1 的VCR，又要满足N2的VCR。,（2）,用12V电压源置换N1，可求得i1=0.4A,用1A电流源置换N2，可求得u2=12V,N1的VCR是 u=28+16i ， 与N1等效的电路必须也具有同样 的VCR，等效电路如图示：,4-11,求上题N1和N2的等效电路,解,同理可得N2的等效电路。,3 戴维南定理,4-12,（1）如何求单口的等效电路？,（2）戴维南定理,（a）外施电源法VCR等效电路 基本法则，一步法,（b）戴维南定理和诺顿定理 导出方法、二步法、便于使用,由基本法则可得

6、出一些现成的等效规律、 公式 供直接使用。（教材4-5、4-6、4-7） Thevenin Theorem属其中之一。,4-13,戴维南定理的表述,其中,N0N中所有独立源置零但保留所有受控源后的单口,4-14,戴维南定理的导出过程,=,+,外施电流源i，求u。,由叠加原理得,u = uoc+u= uocRoi,戴维南定理表述了有关线性含源单口的三方面内容,即若端口u、i为非关联方向，则,(b) 等效电路的一般形式,(c) VCR曲线的一般形式,4-15,试求RL=0.4、0.6和1时的电流 i。,解,4-16,利用戴维南定理， 求出对RL的等效电路。,（1）求uoc,断开RL后，运用网孔 电

7、流法，只涉及及两个网 孔。所得代数方程为,试求RL=0.4、0.6和1时的电流 i。(续),4-17,（2）求Ro,电压源置零，即用 短路线代替电压源，可得,计算上题RL的功率， 并问RL取何值时获得的功率最大？,解,4-18,（1）,此为使p为最大的条件最大功率传递定理,上题 Ro=06， 故 RL=Ro=0.6时 RL所得功率为最大。,（2）,（3）,习题课,习题1,答案,含源线性单口网络N外接电阻R为12时，i=2A； R短路时，i=5A。当R=24，i应为 A. 4A B. 2.5A C. 1.25A D. 1A （ ）,4-19,习题1 答案,4-20,解,结合两个已知条件解得 uo

8、c=40V Ro=8,故得R=24时，i=1.25A,由,习题课,习题2,答案,所示单口网络受控源参数r=1, ab端的戴维南等效 两个参数为 A . 40V, 5 B. 30V, 14/6 C. 40V, 4 D. 4(10i)V, 8/6 （ ）,4-21,习题2 答案,4-22,解,uoc=10A(4)=40V ( i=0),（注意对单口而言 uab、i为非关联参方向）,将10A电流源置零，外施电流源i, 得uab=(4+1)i+ ri=(5+1)i=4i,原电路ab端短路后， 可得,当短路时，即u=0时,或根据戴维南定理,注意： （1）用外施电源法时，原电路中电源置零，受控源保留； （

9、2）用开路，短路法时，原电路中电源、受控源均保留。,习题课,习题3,答案,图所示电路中，u为 A. 8V B. 6V C. 18V D. 24V （ ）,4-23,4-24,习题3 答案,解,最简便方法是把电流源8A与电阻1的并联电路 等效为电压源8V与电阻1的串联电路。由分压关系 得,4-25,习题课,习题4,已知N的VCR为u=1+0.8i，试求各支路电流。,答案,4-26,习题4 答案,解,提问：N用0.5A电流源置换，是否可行？,由N的VCR可得串联等效电路的元件为： 1V电压源与0.8电阻。,N用1.4V电压源置换后，可得,虚线方框部分等效电路为 u=uocRoi ， 可求得 uoc

10、=2V, Ro=1.2,解得,4-27,习题课,*习题5,设N为含源线性电阻双口网络，试仿照戴维南定理 的导出过程求出N的VCR为,说明各参数的意义。,4-28,1. 元件、单口乃至双口的VCR只取决于其本身， 与外电路无关 一个在教学过程中易被忽视而并不难 被理解的要点！窗户纸一捅就破，但不捅不破！ 这一要点贯穿全章。例如戴维南定理的基础就在于此。 外施电源法高于戴维南定理，我们常注意后者而 忽视前者。前者是电路分析中重要的法则，后者只是 由前者演化(运用了叠加原理)而来、易于操作的方法。在对含受控源电路求戴维南电阻时有时仍不得不动用前者(请参阅第4版学习指导P.135，该书不只是一本题解而

11、已！)。电子电路中输入电阻的概念也来自前者。请注意学习指导有关习题4-1、4-2、4-3和4-7的叙述。但从使用角度，后者无疑可列为重点内容。,4-29,3. 戴维南定理有多种证明方法，可能以本教材采用的方法最能体现定理的本质。教案特包含该证明，讲授费时不多而会有收效。三方面内容的结论，实际上是三位一体的，分开强调一下也许是有好处的。 务请随时注意u、i的参考方向关联与否。,2. 4-2中说明：（1）分解方法；（2）从VCR等效电路。体现在两个例题上。关键在于 首先分清等效与置换。,4-28,4. 习题课有四题可供使用。一题供选用。 题1 是三结论中（a）的运用。 题2：在教案中 未涉及受控源问题，因而本题特别重要。采用选择 题，可突出