《電路理論》PPT課件

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1、電 路 基 礎(chǔ)電 阻 電 路 的 等 效 變 換 2.1 引言 2.2 電路的等效變換 2.3 電阻串聯(lián)和并聯(lián) 2.4 電阻的 Y形連接和形連接等效變換 2.5 恒壓源和恒流源的串聯(lián)和并聯(lián) 2.6 電壓源和電流源的等效變換 2.7 輸入電阻 電 路 基 礎(chǔ)電 阻 電 路 的 等 效 變 換l 了 解 電 路 的 等 效 變 換 、 電 阻 的 串 聯(lián) 和 并 聯(lián) 概 念 ； l 理 解 和 掌 握 電 阻 的 Y形 連 接 和 連 接 的 等 效 變 換 方 法 ；l 了 解 電 壓 源 、 電 流 源 的 串 聯(lián) 和 并 聯(lián) ；l 理 解 和 掌 握 實 際 電 源 的 兩 種 模 型 及

2、其 等 效 變 換 方 法 ；l 掌 握 計 算 輸 入 電 阻 方 法 。 電 路 基 礎(chǔ)由 線 性 無 源 元 件 ， 線 性 受 控 源 ， 獨 立 電 源 組 成 的 電 路 稱 為線 性 電 路 。本 章 介 紹 的 線 性 電 路分 析 方 法 主 要 是 電 路的 等 效 變 換 法 。若 構(gòu) 成 線 性 電 路 的 無 源 元 件 為 線 性 電 阻 ， 則 稱 為 (線 性 )電阻 電 路 。電 路 中 電 源 的 電 壓 或 電 流 ， 可 以 是 直 流 ， 也 可 以 隨 時 間 按某 種 規(guī) 律 變 化 。 若 是 直 流 ， 則 稱 為 直 流 電 路 。電 阻 串

3、 并 聯(lián) 等 效 變 換電 阻 Y-連 接 等 效 變 換 電 壓 源 與 電 流 源 等 效 變 換 電 路 基 礎(chǔ)關(guān) 于 等 效 的 概 念 ：有 時 我 們 只 對 電 路 的 某 一 部 分 感 興 趣 ， 或 者 為 了 簡 化 一 個 復雜 電 路 的 計 算 ， 只 將 感 興 趣 的 部 分 保 留 ， 其 余 部 分 用 等 效 電路 代 替 ， 條 件 是 ， 未 被 替 代 部 分 的 電 壓 和 電 流 均 應 保 持 不 變 。 電 壓 和 電 流 保 持 不 變 的 部 分 僅 限 于 等 效 電 路 以 外 ， 這 就 是“ 對 外 等 效 ” 的 概 念 。 a

4、u R4uS -i +b-+ R3 R1R2R5R auRuS -i +b-+ Req等 效 電 路電 路 的 等 效 變 換 是 指 對 外 部 特 性 等效 ， 對 內(nèi) 不 等 效 。 電 路 基 礎(chǔ) 電 路 基 礎(chǔ) 如 果 電 路 中 由 兩 個 或 者 更 多 個 電 阻 一 個 接 一 個的 順 序 相 聯(lián) ， 并 且 這 些 電 阻 中 通 過 同 一 個 電 流 ， 則這 樣 的 連 接 就 稱 為 電 阻 的 串 聯(lián) 。I+- R1R2R nU 電 路 基 礎(chǔ)i i+-+- 電 路 基 礎(chǔ)電 阻 的 串 聯(lián)i+- uRRiRu eqkkk 電 路 基 礎(chǔ)電 阻 的 串 聯(lián)nk

5、kp1 電 路 基 礎(chǔ)例 ： 圖 (a)所 示 電路 為 雙 電 源 直 流 分壓 電 路 。 試 求 電 位器 滑 動 端 移 動 時 ，a點 電 位 Va的 變 化范 圍 。 解 ： 將 兩 個 電 位 用 兩 個 電 壓 源 替 代 ， 得 到 圖 (b)所 示電 路 。 當 電 位 器 滑 動 端 移 到 最 下 端 時 ， a點 的 電 位 為 V10V12V24k1k10k1 k1V12cda UV當 電 位 器 滑 動 端 移 到 最 上 端 時 ， a點 的 電 位 為 V10V12V24k1k10k1 k1k10V12bda UV當 電 位 器 滑 動 端 由 下 向 上 逐

6、 漸 移 動 時 ， a點 的 電 位 將 從-10V到 +10V間 連 續(xù) 變 化 。 電 路 基 礎(chǔ) 如 果 電 路 中 由 兩 個 或 者 更 多 個 電 阻 一 個 接一 個 的 順 序 相 聯(lián) ， 并 且 這 些 電 阻 中 通 過 同 一 個電 流 ， 則 這 樣 的 連 接 就 稱 為 電 阻 的 串 聯(lián) 。 I+- R1R2RnU按 KVL, 有 u=u 1+u2 +un =(R1+R2 + + Rn)i =Reqi 稱 Req為 串 聯(lián) 電 阻 的 等 效 電 阻 。 圖 (a)與 (b)中ui關(guān) 系 完 全 相 同 ， 稱 為 等 效 變 換 。 n k=1其 中 Req=

7、 u / i = R1+R2 + + Rn = Rki i+-+- 電 路 基 礎(chǔ)上 式 表 明 ：各 串 聯(lián) 電 阻 上 的 電 壓 與 其 電 阻 值 成 正 比 。串 聯(lián) 各 電 阻 上 的 電 壓 為 ：i+- uRRiRu eqkkk 上 式 表 明 ： n個 串 聯(lián) 電 阻 吸 收 的 總 功 率 等 于 等 效 電 阻 吸 收 的 功 率 。nk kp1 電 路 基 礎(chǔ)例 ： 圖 (a)所 示 電路 為 雙 電 源 直 流 分壓 電 路 。 試 求 電 位器 滑 動 端 移 動 時 ，a點 電 位 Va的 變 化范 圍 。 解 ： 將 兩 個 電 位 用 兩 個 電 壓 源 替

8、代 ， 得 到 圖 (b)所 示電 路 。 當 電 位 器 滑 動 端 移 到 最 下 端 時 ， a點 的 電 位 為 V10V12V24k1k10k1 k1V12cda UV當 電 位 器 滑 動 端 移 到 最 上 端 時 ， a點 的 電 位 為 V10V12V24k1k10k1 k1k10V12bda UV當 電 位 器 滑 動 端 由 下 向 上 逐 漸 移 動 時 ， a點 的 電 位 將 從-10V到 +10V間 連 續(xù) 變 化 。 電 路 基 礎(chǔ) 如 果 電 路 中 有 兩 個 或 更 多 個 電 阻 聯(lián) 接 在 兩 個 公共 的 結(jié) 點 之 間 ， 則 這 樣 的 聯(lián) 接

9、法 就 稱 為 電 阻 的 并 聯(lián) 在 各 個 并 聯(lián) 支 路 （ 電 阻 ） 上 受 到 同 一 電 壓 。 并 聯(lián) 的 負 載 電 阻 愈 多 （ 負 載 增 加 ） ， 則 總 電 阻愈 小 ， 電 路 中 總 電 流 和 總 功 率 也 就 愈 大 。 但 是 每 個負 載 的 電 流 和 功 率 卻 沒 有 變 動 （ 嚴 格 地 講 ， 基 本 上不 變 ） 。 +-U 1R 2R 3R 電 路 基 礎(chǔ) +- i +- 電 路 基 礎(chǔ)keqkkeqeq RRRGRG ,1,1 neq RRRR 1111 21 電 路 基 礎(chǔ)電 阻 的 并 聯(lián) +- iGGuGi eqkkk 電 路

10、 基 礎(chǔ)例 ： 圖 中 R1=30 ， R2=15 ，IS=18A， 試 求 I1， I2和 U。 解 ： 并 聯(lián) 等 效 電 阻 101530 1530 21 21 RR RRR有 ARUI ARUI VRIU S 1215180 630180 180101822 11 電 路 基 礎(chǔ)例 :計 算 圖 中 電 阻 并 聯(lián) 電 路 的 等 效 電 阻 。解 :等 效 電 阻 為 R， 即1 2 31 1 1 1 1 1 1 1.3530 15 0.8R R R R 1 0.74 0.81.35R K K K 阻 值 相 差 很 大 的 兩 個 電 阻 串 聯(lián) ， 小 電 阻 的 分 壓 作 用

11、常 可 忽 略 不 計 ；阻 值 相 差 很 大 的 兩 個 電 阻 并 聯(lián) ， 大 電 阻 的 分 流 作 用常 可 忽 略 不 計 。 130R K 215R K 30.8R 當 等 效 電 阻 估 算 為 。 3R, 3231 RRRR 電 路 基 礎(chǔ) 1243 2431243 )(/ RRRR RRRRRRRReq i+- 電 路 基 礎(chǔ)例 : 計 算 圖 （ a） 中 各 支 路 的 電 流 。解 : I 818V I2I1 I4I3 83 6I5（ a）I 418V 2 （ b）圖 （ a） 等 效 為 圖 （ b）則 AI 32418 利 用 分 流 公 式 求 出 各 支 路

12、電 流AIII 5.12121 AI 2363 63 AI 1363 34 再 由 節(jié) 點 電 流 方 程 0531 III AIII 5.025.1315 得 電 路 基 礎(chǔ)例 : 計 算 圖 （ a） 所 示 電 路 中 a，b兩 點 的 電 位 Va和 Vb的 值 。 30 ba 204V 46 8c（ a） 30 a 204V 4c （ b）通 過 電 阻 等 效 變 換 的 方 法將 圖 （ a） 中 的 電 路 化 簡為 圖 （ b） 的 形 式 。解 : VUV aca 242044304 再 由 圖 （ a） 利 用 分 壓 公 式 算 出VVV ab 162448 848 8

13、 電 路 基 礎(chǔ)例 求 電 路 的 等 效 電 阻 R，電 流 I和 I5 ?解 1/ )1( 2112 RRR 2918)21(6 )21(6 )/( )3( 34653456 RRRR A25.13 )5( RUI (d) RIU 3V I12(b) R34I R12U R5R6R7 I51163 23V I12(c) R 3456I R12U R7I7 13 23V 2/ )2( 4334 RRR 5.169)21(3 )21(3)/( )4( 3456127 RRRR A133 )6( 77 RUI A311612 12 125634 6345 IRRR RRI A112 712 II

14、I(7)據(jù) KCL有(8)據(jù) 分 流 公 式 有 (a) R4R3I R2R1U R5R6R7 I52216 43 43V 電 路 基 礎(chǔ)思 考 題1.設 計 分 壓 器 。+- 10V +- +-+- 2V 5V8V已 知 為 1k ， 試 確 定及 的 值 。 2.設 計 多 量 程 的 伏 特 表 。如 圖 ， 表 頭 相 當 于 一 個電 阻 1k ， 滿 幅電 流 （ 最 大 允 許 電 流 ） 50A。 100V+ - 10V1V K+ -, 電 路 基 礎(chǔ) 電 路 基 礎(chǔ)cU S +R3 R4R1 R2R5RS 一 種 具 有 橋 形 結(jié) 構(gòu) 的 電 路 , 是 測 量 中 常

15、用 的 一 種 電 橋電 路 , 其 中 的 電 阻 既 非 串 聯(lián) 又 非 并 聯(lián) ， 既 有 Y形 連 接 ， 也有 形 連 接 。 電 路 基 礎(chǔ)三 角 形 連 接形 連 接形 連 接1.電 阻 的 形 連 接 . . . . . . . . . . . . .電 阻 的 三 角 形 聯(lián) 接 :將 三 個 電 阻首 尾 相 連 ， 形 成 一 個 三 角 形 ， 三 角 形 的 三 個 頂 點 分 別 與 外 電路 的 三 個 結(jié) 點 相 連 。 電 路 基 礎(chǔ)星 形 連 接Y形 連 接T形 連 接2.電 阻 的 Y形 連 接 . . . . . . . . . . .電 阻 的 星 形

16、 聯(lián) 接 :將 三 個 電 阻 的 一 端 連 在 一 起 ， 另 一 端 分 別 與 外 電路 的 三 個 結(jié) 點 相 連 。 電 路 基 礎(chǔ) i1 R1 R3 R2 i3 i2 i1 i31 i12 R31 R23 R12 i3 i23 i2 設 對 應 端 子 間 的 電 壓 u12 , u23 , u31 相 同 ， 如 3.電 阻 的 Y形 連 接 與 形 連 接 的 等 效 變換 . . . . . . . . ,則 Y形 與 形 連 接 互 為 等 效 。i1= , i2= , i3= 321 iii 電 路 基 礎(chǔ) 對 Y形 : u12 =R1i1-R2i2 , u23 =R2

17、i2-R3i3 , i1+i2+i3 =0 (1) 對 形 :Y形 連 接 與 形 連 接 的 等 效 變 換 i1 R1 R3 R2 i3 i2 i1 i31 i12 R31 R23 R12 i3 i23 i2 . . . . . . . . 1 12 31 2 23 12 3 31 23, , ,i i i i i i i i i (2)31 23 31 2312 121 2 312 31 23 12 31 23, ,u u u uu ui i iR R R R R R 電 路 基 礎(chǔ)對 照 上 式 和 (2)式Y(jié)形 連 接 與 形 連 接 的 等 效 變 換聯(lián) 立 求 解 (1)式 得

18、31 23 31 2312 121 2 312 31 23 12 31 23, ,u u u uu ui i iR R R R R R 電 路 基 礎(chǔ)Y形 連 接 與 形 連 接 的 等 效 變 換312312RRR 2 133221 1 133221 3 133221 R RRRRRR R RRRRRR R RRRRRR 321RRR 312312 3123 312312 2312 312312 1231 RRR RR RRR RR RRR RR 電 路 基 礎(chǔ)Y形 電 阻 形 相 鄰 電 阻 的 乘 積形 電 阻 之 和若 R1=R2=R3=RY，則 R 12=R23=R31=R，R =

19、3RY形 電 阻 Y形 鄰 電 阻 兩 兩 乘 積 之 和Y形 不 相 鄰 電 阻 Y形 連 接 與 形 連 接 的 等 效 變 換 電 路 基 礎(chǔ) 8.0122 22 2R 684.2 1)14.0/()24.0(8.012R R3 R2 R40.810.4 2 1 412 3 5 0.4 122.684 0.8112 1.42.40.81120.884 例 2-2 求 總 電 阻 R12解 法 一 R12 2 12 21 412 3 51將 內(nèi) 的 形等 效 為 Y形 ：1 3 4 4.0122 12 3R 4.0122 124R再 由 串 并 等 效 法 ， 求 得 1 電 路 基 礎(chǔ)

20、684.21684.112R 122.684 例 2-2 求 總 電 阻 R12解 法 二 R12 2 12 21 412 3 513將 以 為 公 共 點 的 Y形 等 效為 形 ： R14R51 R45 451 4 21412 8 42 22211214R 42 222112 45R 81 22211251R 3442 24aR 5414 14bR 81 512 34 54RaRb81 512 1532Rc 15325434 cR 1.684112 Rd 684.11532/8dR 形 不 相 鄰 電 阻形 電 阻 兩 兩 乘 積 之 和形 電 阻 YY 電 路 基 礎(chǔ)作 業(yè) ： P46-47 2-1 2-4(d)(f)