《電路原理》PPT課件

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1、電工基礎(chǔ) ： 用 支 路 電 流 法 ， 求 圖 所 示 電 路 中 各 支 路 電 流 。對 節(jié) 點 1 0 321 III對 節(jié) 點 2 0543 III對 節(jié) 點 3 0652 III對 回 路 1 3628 43 II對 回 路 2 08412 352 III對 回 路 3 2442 54 II Smmmmm22m11m 22Smm2222121 11Sm1m212111 . . uiRiRiR uiRiRiR uiRiRiR 由 獨 立 電 壓 源 和 線 性 電 阻 構(gòu) 成 電 路 的 回 路 電 流方 程 很 有 規(guī) 律 。 可 理 解 為 各 回 路 電 流 在 某 回 路 全

2、部 電 阻 上 產(chǎn) 生 電 壓 降 的 代 數(shù) 和 ， 等 于 該 回 路 全 部電 壓 源 電 壓 升 的 代 數(shù) 和 。 根 據(jù) 以 上 總 結(jié) 的 規(guī) 律 和對 電 路 圖 的 觀 察 ， 就 能 直 接 列 出 回 路 方 程 。 此 時回 路 電 流 方 程 的 一 般 形 式 為 Rkj(kj)稱 為 回 路 k 與 回 路 j 的 ， 它 們 是 兩回 路 公 共 電 阻 的 正 值 或 負 值 。 當(dāng) 兩 回 路 電 流 以 相 同 方向 流 過 互 電 阻 時 取 正 號 ； 反 之 則 取 負 號 。 uS11、 uS22、 uSmm分 別 為 各 回 路 中 全 部 電

3、壓 源 電 位升 的 代 數(shù) 和 。 沿 繞 行 方 向 經(jīng) 過 電 壓 源 時 ， 若 電 位 升 高取 正 號 ； 反 之 則 取 負 號 。 Rii , i = 1,2,m, 稱 為 回 路 的 ， 它 們 分 別是 各 回 路 內(nèi) 全 部 電 阻 的 總 和 ， 它 們 總 為 正 值 。 Smmmmm22m11m 22Smm2222121 11Sm1m212111 . . uiRiRiR uiRiRiR uiRiRiR ： 1 選 獨 立 回 路 ， 在 電 路 圖 上 標(biāo) 明 各 回 路 電 流及 其 參 考 方 向 。 若 選 網(wǎng) 孔 電 流 為 回 路 電 流 ， 且 均選 順

4、 時 針 (或 反 時 針 )方 向 為 回 路 電 流 方 向 ， 則 所 有互 電 阻 均 取 負 號 ； 2 用 觀 察 法 直 接 列 出 各 回 路 電 流 方 程 ； 3 求 解 回 路 電 流 方 程 ， 得 到 各 回 路 電 流 ； 4 根 據(jù) 支 路 電 流 與 回 路 電 流 的 線 性 組 合 關(guān) 系 ，求 得 各 支 路 電 流 。 5 用 VCR方 程 ， 求 得 各 支 路 電 壓 。 用 回 路 電 流 法 求 圖 示 電 路 各 支 路 電 流 。 1.選 定 網(wǎng) 孔 為 獨 立 回 路 。 回 路 電 流 方 向 如 圖 所 示 。 2.用 觀 察 法 列

5、出 網(wǎng) 孔 方 程 ： 1862)212( 321 iii 12186)362(2 321 iii 625)163(6 321 iii 19106 66112 1225 321 321 321 iii iii iii整 理 為 : A,3 A,2 A,1 321 iii 解 得 ： 134 iii 215 iii 236 iii A4 A3 A1 方 法 1. 只 允 許 一 條 回 路通 過 恒 流 源 ， 該 回 路 電流 就 是 恒 流 源 電 流 。 Il1= 2A， Il2= 1A， Il3=6A 例 ： 試 用 回 路 電 流 法 求 各 支 路 電 流 。對 回 路 1： 18I

6、l1 6Il2 = 42對 回 路 2： 6Il2 6Il1= -UXba I2 I342V+ I112 6 7A 3cd1 2 3+UX對 回 路 3： 3Il3 = UXIl3 Il2 = 7I1= 2A， I2= 3A， I3=6A R1R 2R3R4 R5iS R612 3 （ 1） 先 將 受 控 源 作 為 獨 立 電 源 處 理 ；（ 2） 再 將 控 制 量 用 回 路 電 流 表 示 。 iS1 uSiS2R1i1 i2 i3i4 i5R2 R5R3R4 +_1 32 (2) 列KCL方程：i1+i2=iS1+iS2-i2+i4+i3=0把 支 路 電 流 用 節(jié) 點 電 壓

7、 表 示 ： S2S1n2n1n1 iiR uuRu 21 0 432 RuRuuRuu n2n3n2n2n1 -i3+i5=-iS2 253 SS iR uuRuu n3n3n2 (1) 選定參考節(jié)點，標(biāo)明其余n-1個獨立節(jié)點的電壓 整理得：S2S1n2n1 )( )( iiuRuRR 221 111 011111 3324322 nuRuRRRuR nn1 )(令 G k=1/Rk， k=1, 2, 3, 4, 5上式簡記為：G11un1+G12un2 G13un3 = iSn1 5533 111 RuiuRRuR S S2n3n2 )()(G21un1+G22un2 G23un3 = i

8、Sn2G31un1+G32un2 G33un3 = iSn3 標(biāo) 準(zhǔn) 形 式 的 節(jié) 點電 壓 方 程等 效 電流 源 由 獨 立 電 流 源 和 線 性 電 阻 構(gòu) 成 電 路 的 節(jié) 點 方程 ， 其 系 數(shù) 很 有 規(guī) 律 ， 可 以 用 觀 察 法 直 接 寫 出 節(jié)點 方 程 。 由 獨 立 電 流 源 和 線 性 電 阻 構(gòu) 成 的 具 有 n個 節(jié) 點的 連 通 電 路 ， 其 節(jié) 點 方 程 的 一 般 形 式 為 ： )1(1(S1)1)(1(22)1(11)1( 22S1)1(2222121 11S1)1(1212111 . nnnnnnn nn nn iuGuGuG iu

9、GuGuG iuGuGuG G11、 G22， ， 稱 為 節(jié) 點 的 自 電 導(dǎo) ， 它 們 分別 是 各 節(jié) 點 連 接 的 所 有 電 導(dǎo) 的 總 和 ， 總 為 正 值 . Gij (ij) 稱 為 節(jié) 點 i 和 j 的 互 電 導(dǎo) , 是 節(jié) 點 i 和 j間 電 導(dǎo) 總 和 的 負 值 . iS11、 iS22、 iS33是 流 入 該 節(jié) 點 全 部 電 流 源 電 流的 代 數(shù) 和 。 )1(1(S1)1)(1(22)1(11)1( 22S1)1(2222121 11S1)1(1212111 . nnnnnnn nn nn iuGuGuG iuGuGuG iuGuGuG ：

10、1 選 定 電 路 中 某 一 節(jié) 點 為 參 考 節(jié) 點 ， 用 接 地符 號 表 示 。 標(biāo) 出 各 節(jié) 點 電 壓 ， 其 參 考 方 向 總 是 獨立 節(jié) 點 為 “ + ”， 參 考 結(jié) 點 為 “ ” ； 2 用 觀 察 法 列 出 (n-1) 個 獨 立 節(jié) 點 方 程 ； 3 求 解 節(jié) 點 電 壓 方 程 ， 得 到 各 節(jié) 點 電 壓 ； 4 選 定 支 路 電 流 和 支 路 電 壓 的 參 考 方 向 ， 用節(jié) 點 電 壓 計 算 各 支 路 電 流 和 支 路 電 壓 。 節(jié) 點 電 壓 方 程設(shè) ： Ub = 0 V 節(jié) 點 電 壓 為 U， 參考 方 向 從 a

11、指 向 b。根 據(jù) KCL對 節(jié) 點 a 列 方 程 ： baE2+I2 IS I3E1+I1 R1 R2 R3 +U SIREREURRR 2211321 )111( R IREU S1 R IREU 1 Sab V18 V3161121 71242 A2 A1218421242 ab1 UI A3 A618 6 ab2 UI A6 3183ab3 UI Uab 則 21 2S1S2211ab 11 RR IIREREU V24V3121 27330250 1 ab11 RUEI A13A22450 A18A324302 ab22 RUEI 1565151101101101 51510110

12、15151 BA BA UU UU 13083 305 BA BA UU UU ,111S1 Ruii n ,2 2s22 R uui n ,3 3S213 R uuui nn ,4 214 R uui nn 525S5 Ruii n 3352543143 3322124314321 )111()11( )11()1111( RuiuRRRuRR RuRuiuRRuRRRR SSnn SSSnn 試 列 寫 節(jié) 點 電 壓 方程 . 寫 出 各 支 路 電 流 . n=3. 參 考 節(jié) 點如 圖 所 示 . 用 觀 察 法直 接 列 方 程 .則 1S1 uun 某一支路含有電壓源 33S5S

13、2543143 )111()11( RuiuRRRuRR nn 方法1.取恒壓源一端為參考節(jié)點, 此時另一節(jié)點電壓為已知，只對其它節(jié)點列節(jié)點方程. 33S22S2n431n432 11111 RuRuiuRRuRRR S 某一支路含有恒壓源 33S5S2n5431n43 )111()11( RuiuRRRuRR 方法2.設(shè)恒壓源電流為IS, 把此支路的恒壓源當(dāng)作電流源列寫方程.最后用節(jié)點電壓補寫恒壓源支路的電壓.補 寫 方 程 1S1 uun （ 1） 先 將 受 控 源 作 為 獨 立 電 源 處 理 ；（ 2） 再 將 控 制 量 用 回 路 電 流 表 示 。 電 路 如 圖 所 示 。

14、 已 知 g = 2S， 求 結(jié) 點 電 壓 和 受 控 電 流 源 發(fā) 出 的 功 率 。 ： 當(dāng) 電 路 中 存 在 受 控 電 壓 源 時 ， 應(yīng) 增 加 電 壓 源 電流 變 量 i 來 建 立 節(jié) 點 電 壓 方 程 。 iguuu uuu iuu 232 321 21 2 03 62補 充 方 程 )(5.05.0 32431 uuuuu 代 入 g = 2S, 求 解 可 得u1 = 4V, u2 = 3V, u3 = 5V, i = 1A。W30325)( 23 guup受 控 電 流 源 發(fā) 出 的 功 率 為 各 種 方 法 回 顧 系 統(tǒng) 分 析 求 解 電 路 的 方

15、法 就 是 利 用 KCL、KVL和 VCR建 立 一 組 電 路 方 程 ， 并 求 解 得 到 電 壓和 電 流 。 目 前 我 們 已 經(jīng) 學(xué) 習(xí) 了 支 路 電 流 法 、 回 路分 析 法 ， 節(jié) 點 電 壓 法 。利 用 KCL列方 程 數(shù) 利 用 KVL列方 程 數(shù) 方 程 總 數(shù)支 路 電 流 法 n-1 b-n+1 b回 路 電 流 法 0 b-n+1 b-n+1節(jié) 點 電 壓 法 n-1 0 n-1 由 于 分 析 電 路 有 多 種 方 法 ， 就 某 個 具 體 電 路 而言 ， 采 用 某 個 方 法 可 能 比 另 外 一 個 方 法 好 。 在 分析 電 路 時

16、， 就 有 選 擇 分 析 方 法 的 問 題 。 選 擇 分 析 方 法 時 通 常 考 慮 的 因 素 有 : (1)聯(lián) 立 方程 數(shù) 目 少 ； (2)列 寫 方 程 比 較 容 易 ； (3)所 求 解 的 電壓 電 流 就 是 方 程 變 量 ； (4)個 人 喜 歡 并 熟 悉 的 某 種方 法 。 任 意 線 性 和 非 線 性 ， 時 變 和 時 不 變 網(wǎng) 絡(luò) ， 在存 在 唯 一 解 的 條 件 下 ， 若 某 支 路 電 壓 或 支 路 電 流已 知 ， 那 么 該 支 路 就 可 以 用 一 獨 立 的 電 壓 源 或 電流 源 替 代 電 壓 源 等 于 該 支 路

17、電 壓 ， 替 代 后 并 不 影響 網(wǎng) 絡(luò) 中 其 余 部 分 的 電 流 ， 電 壓 。C DC、D間斷路 C、D間短路 試 求 圖 (a)示 電 路 在 I=2A時 ， 20V電 壓 源 發(fā) 出 的 功 率 。 ： 用 2A電 流 源 替 代 圖 (a)電 路 中 的 電 阻 Rx和 單 口網(wǎng) 絡(luò) N 2， 得 到 圖 (b)電 路 。 (a)(b) 2 2024 2 21 I II求 得 A41 I20V電 壓 源 發(fā) 出 的 功 率 為 80W420 P列 出 回 路 電 流 方 程 電 路 如 圖 。 (l)已 知 I5=1A， 求 各 支 路 電 流 和 電 壓 源 電 壓 US

18、。 (2)若 已 知 US=120V， 再 求 各 支 路 電 流 。 (1) 由 后 向 前 推 算 ： V80105 A8 A410127 A4 A3412 21S 321532 54354 IIU IIIIII IIIII 1A3A4A4A8A80V 1A3A4A4A8A80V(2) 當(dāng) US=120V時 ， 它 是 原 來 電 壓 80V的 1.5倍 ， 根據(jù) 線 性 電 路 齊 次 性 可 以 斷 言 ， 該 電 路 中 各 電 壓 和電 流 均 增 加 到 1.5倍 ， 即 A5.115.1 A5.435.1 6A45.1 A1285.154 321 II III 120V12 6

19、 6 4.5A .5A 2121 RREII S IRR RI 21 21 S21 221111 IRRRRR EIII S IRR RI 21 12 S21 121 IRRRRR E 12112112111211 ) ( RIRIRIIRIP 解 A1A5510322 RR EI V5V5132S RIU A5.0A5.0A1 222 III所 以 A5.01555S32 32 IRR RI V5.2V55.022S RIU V5.72.5V5VSSS UUU 電 路 如 圖 (a)所 示 。 已 知 r=2， 試 用 疊 加 定 理求 電 流 i 和 電 壓 u 。 ： 畫 出 12V獨

20、立 電 壓 源 和 6A獨 立 電 流 源 單 獨 作用 的 電 路 如 圖 (b)和 (c)所 示 。 (注 意 在 每 個 電 路 內(nèi) 均保 留 受 控 源 .)由 圖 (b)電 路 ， 列 出 KVL方 程 03122 iii求 得 ： V63,A2 iui 由 圖 (c)電 路 ， 列 出 KVL方 程 : 0)6(32 iii求 得 : 最 后 得 到 ： 15V96 1A32 uuu iii V9)6(3A3 iui A5.2A44 204021 21 RR EEI 221 210 RR RRR，所 以 求 U0 3 36 I+9V +U0ab+ 6I abUoc +Ri 3 U0

21、-+(1) 求 開 路 電 壓 Uoc Uoc=6I+3II=9/9=1AU oc=9V36 I+9V +Uocab+ 6I (2) 求 等 效 電 阻 Ri方 法 一 ： 外 加 電 壓 源 法 U0=6I+3I=9II=I06/(6+3)=(2/3)I0U0 =9 (2/3)I0=6I0R i = U0 /I0=6 36 I +U0ab+ 6I I0 (3) 等 效 電 路 abUoc +Ri 3 U0-+69V V393630 U方 法 二 ： 開 路 電 壓 、 短 路 電 流 (Uoc=9V)6 I1 +3I=9I=（ -6I） /3=-2II=0Isc=I1=9/6=1.5ARi

22、= Uoc / Isc =9/1.5=6 36 I+9V Iscab+ 6II1 A2A1323030 oc3 RRUI A2.1A5512211 RR EI A8.0A51012432 RR EIR 0abR3 R4R1 R2 8.5 43 4321 210 RR RRRR RRR所 以 A126.0A108. 5 2G0G RR EI 最大功率傳輸定理一個含源線性一端口電路，當(dāng)所接負載不同時，一端口電路傳輸給負載的功率就不同，討論負載為何值時能從電路獲取最大功率，及最大功率的值是多少的問題是有工程意義的。A i +u負載iUoc +u+Req RL應(yīng)用戴維南定理 2)( Leq ocL R

23、R uRP 0)( )(2)( 422 Leq LeqLLeqoc RR RRRRRuP最大功率匹配條件對P求導(dǎo)： A07 . 2A8.512 REI A38 . 1A07 . 25101031 31 IRRRI A035 . 12142 III A126 . 0 A345 . 0108. 5 8.5 SG0 0G IRR RI 網(wǎng) 絡(luò) 具 有 互 易 性 : 激 勵 與 響 應(yīng) 可 以 互 換 位 置互 易 定 理 三 種 形 式 :11 22+_US1 I2 +_US211 22I1UIUI 2S11S2 11 22I S1 +_U2 11 22 IS2+_U1IUIU 2S11S2 UU

24、II SS 2112 11 22IS1 I2 11 22 +_U1 +_U2 I1=I2=0.780求 I1和 I2。 已 知 E=6V， R1=R4=R5=1， R2=R3=2， =5。 分別 應(yīng) 用 節(jié) 點 電 位 法 和 回 路 電 流 法 求 各 支 路 電 流 。 1.用 節(jié) 點 電 位 法 求 解 ， 參 考 點 O如 圖 選 取 。o 61121121 0211212121 5 321 3211 UUU UUU UU補 充 方 程 ： 32 UUU V4 V12V8 V20321UUUU o各 支 路 電 流 為 ： A1416 131 UUI V4 V12V8 V20321UU

25、UUA6 2 212 UUI A22 323 UUI A12134 UI A8125 UI A20546 III 2.用 回 路 電 流 法 求 解 ， 回 路 電 流 如 圖 選 取 。 0)211(2 5)2(12- 622)221( 321 21 321 lll ll lll III UII III補 充 方 程 ： )(2 31 ll IIU V4 A12A20A14321UIIIlllIl1 Il2Il3 各 支 路 電 流 為 ：A1411 lII A6212 ll III A2313 ll III A1234 lII A8235 ll III A2026 lIIIl1 Il2Il3 V4 A12A20A14321UIIIlll 謝 謝