《電路原理》學(xué)習(xí)指導(dǎo).ppt

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《電路原理》助學(xué)型教學(xué)課件參考材料：《電路》第五版邱關(guān)源主編上海理工大學(xué)電工電子教研室,《電路原理》助學(xué)型教學(xué)課件,1.教學(xué)大綱2.教學(xué)重點(diǎn)3.電路仿真4.綜合例題5.模擬試題,《電路原理》課程教學(xué)大綱（修訂稿）,英文譯名：ElectricCircuits適用專(zhuān)業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化、電子信息科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器、光信息科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)分?jǐn)?shù)：4總學(xué)時(shí)數(shù)：64,總目錄,一、本課程教學(xué)目的和任務(wù),本課程是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其目的和任務(wù)：是通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生建立電路的概念，獲得電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)。為電路設(shè)計(jì)及后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)及應(yīng)用打好基礎(chǔ)。,二、本課程的基本要求,1．掌握電路的基本概念和直流電路的一般分析方法。,2．掌握正弦交流電路的分析及含互感電路的分析；了解非正弦周期電流電路的分析。,3．掌握一階動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析，了解二階電路的時(shí)域分析。,4．掌握線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析。,5．了解非線性電路的分析方法。,三、本課程與其他課程的關(guān)系（前修課程要求等）,前修課程是：《高等數(shù)學(xué)》，《物理學(xué)》，《工程數(shù)學(xué)》。該課程是《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《信號(hào)與系統(tǒng)》、《自動(dòng)控制理論》等電類(lèi)技術(shù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。,總目錄,四、課程內(nèi)容（重點(diǎn)及必須掌握內(nèi)容、章節(jié)加*號(hào)或另做說(shuō)明；文字多請(qǐng)另加紙）,第一章電路模型和電路定律,理解電路概念、電路模型、電路的組成和作用；理解基本物理量。掌握電流、電壓參考方向的含義。掌握基爾霍夫定律。掌握電源模型、受控源模型、電阻元件的伏安關(guān)系。,第二章電阻電路的等效變換,掌握用等效的方法分析直流電阻電路。掌握用電源模型等效的方法分析電路。掌握輸入電阻的計(jì)算方法。,第三章電阻電路的一般分析,了解電路圖的概念。理解電路一般分析方法的含義。掌握用支路電流法、網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法分析直流電阻電路。,第四章電路定理,掌握用疊加定理、戴維南定理、最大功率傳輸定理分析含有受控源的直流電阻電路。了解諾頓定理。,總目錄,第六章儲(chǔ)能元件,掌握電容元件、電感元件的伏安關(guān)系。,第七章一階電路和二階電路的時(shí)域分析,了解電路的過(guò)渡過(guò)程、暫態(tài)、換路概念。理解響應(yīng)的初始值、穩(wěn)態(tài)值、時(shí)間常數(shù)概念；理解電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)概念。掌握用三要素法分析一階電路。了解用經(jīng)典方法分析二階電路。了解一階電路的階躍響應(yīng)、沖擊響應(yīng)。,第八章相量法,掌握正弦量的相量表示法、相量的運(yùn)算、元件伏安特性和電路定律的相量形式。,第九章正弦穩(wěn)態(tài)電路分析,掌握用相量法（相量圖）分析穩(wěn)態(tài)正弦交流電路。掌握功率的計(jì)算方法。理解提高功率因數(shù)的意義。了解復(fù)功率的計(jì)算和最大功率傳輸?shù)挠?jì)算。,第十章含有耦合電感的電路,掌握用相量法分析含耦合電感電路的一般方法。理解同名端的含義。了解空心變壓器和理想變壓器的概念。,總目錄,第十一章電路的頻率響應(yīng),掌握電路諧振的條件。了解諧振電路的特點(diǎn)。,第十二章三相電路,掌握三相對(duì)稱(chēng)電源的線電壓和相電壓的關(guān)系。掌握對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)三相交流電路的分析方法。掌握三相電路中功率的計(jì)算。了解三相電路的測(cè)量。,第十三章非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜,掌握周期信號(hào)的有效值、平均功率的計(jì)算。了解平均值、非正弦周期電流電路的分析方法。,第十四章線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析,了解拉普拉斯變換、反變換的定義與方法。掌握拉普拉斯變換反變換的求解方法，掌握用拉普拉斯變換法分析線性電路。了解網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)。,第十六章二端口網(wǎng)絡(luò),了解二端口的方程和參數(shù)。,總目錄,第十七章非線性電路,了解非線性電阻、電容、電感元件；了解非線性電路的小信號(hào)分析法。,五、其它（如習(xí)題或作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、上機(jī)、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容和要求，根據(jù)安排按序遍寫(xiě)）,1．實(shí)驗(yàn)：為了加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)獨(dú)立開(kāi)課。,2．本課程各章均安排習(xí)題作為課外作業(yè)，并安排4-6學(xué)時(shí)的習(xí)題課,六、選用教材及主要參考書(shū)（寫(xiě)明名稱(chēng)、編著者、出版社、出版時(shí)間）,1、教材,《電路》（第五版）原著：邱關(guān)源；修訂：羅先覺(jué)。高等教育出版社，2006年5月,2、參考書(shū),《電路分析基礎(chǔ)》李瀚蓀主編（第四版）高等教育出版社《電路》(美)JamesW.Nilsson,SusanA.Riedel著,周玉坤等譯電子工業(yè)出版社2005年9月,總目錄,教學(xué)重點(diǎn),第一章電路模型和電路定理第二章電阻電路的等效變換第三章電阻電路的一般分析第四章電路定理第六章儲(chǔ)能元件第七章一階電路和二階電路的時(shí)域分析第八章相量法第九章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第十章含有耦合電感的電路第十一章電路的頻率響應(yīng)第十二章三相電路第十三章非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜第十四章線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析第十六章二端口網(wǎng)絡(luò)第十七章非線性電路,總目錄,第一章電路模型和電路定理,一、電壓和電流的參考方向,電壓和電流是電路分析的基本物理量，所謂參考方向是一種假想方向（又稱(chēng)正方向），其作用是和電壓、電流計(jì)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)一起確定其實(shí)際方向。在求解電路時(shí),必須首先確定電壓和電流的參考方向。我們將某一元件的電壓、電流參考方向取一致稱(chēng)關(guān)聯(lián)參考方向；不一致為非關(guān)聯(lián)參考方向。,二、元件的伏安特性,元件的伏安特性是表示元件本身的電壓和電流約束關(guān)系。是電路分析中基本依據(jù)之一。應(yīng)熟練掌握電阻元件、獨(dú)立電源、受控電源的電壓和電流關(guān)系。,總目錄,本章目錄,三、基爾霍夫定律,它描述了支路電流之間或支路電壓之間的約束關(guān)系；與元件的伏安特性構(gòu)成了兩類(lèi)約束關(guān)系。簡(jiǎn)稱(chēng)為VCR.?；鶢柣舴蚨芍桓南嗷ミB接有關(guān)，與元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)。,基爾霍夫電流定律（KCL）：在集總電路中，假設(shè)了各支路電流的參考方向后，在任一瞬時(shí)，電路中任一結(jié)點(diǎn)電流代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表達(dá)式,∑i=0。KCL也適用于電路中的任一閉合面。,2.基爾霍夫電壓定律（KVL）：在集總電路中，假設(shè)了各支路電壓的參考方向后，在任一瞬時(shí)，沿任一回路，所有支路電壓代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表達(dá)式,∑u=0KVL也適用于虛擬回路,總目錄,本章目錄,四、電功率的計(jì)算,1、當(dāng)指定了參考方向后，一個(gè)元件（或一段電路）的電功率用P=UI計(jì)算。,2、功率為代數(shù)量，其數(shù)值的正、負(fù)表示相應(yīng)的元件（或電路）功率的性質(zhì)，即該元件是吸收功率還是發(fā)出功率。,3、功率計(jì)算的正、負(fù)號(hào)確定及其意義：,當(dāng)關(guān)聯(lián)參考方向P=UI當(dāng)非關(guān)聯(lián)參考方向P=-UI計(jì)算其結(jié)果P＞0表示吸收功率P＜0表示發(fā)出功率,總目錄,本章目錄,五、獨(dú)立電源屬于有源元件，是二端元件，在電路中起激勵(lì)作用。電壓源的電壓與電流源的電流由電源本身決定與電源外的其它電路無(wú)關(guān)。,1、理想電壓源。其兩端電壓總能保持一定或一定的時(shí)間函數(shù)，且電壓值大小與流過(guò)它的電流值無(wú)關(guān)。,2、理想電流源。其輸出電流總能保持一定或一定的時(shí)間函數(shù)，且電流值大小與外部電路及它的兩端電壓值無(wú)關(guān)。,總目錄,本章目錄,六、受控電源,又稱(chēng)非獨(dú)立電源，是為電子器件中所發(fā)生的物理現(xiàn)象提出的一種理想化的模型，為四端元件。受控電源兩端電壓或電流受另一支路電壓或電流控制。分四種類(lèi)型：電壓控制型電壓源（VCVS），電壓控制型電流源（VCCS），電流控制型電壓源（CCVS），電流控制型電流源（CCCS）。,第二章電阻電路的等效變換,、電路的等效變換概念,為分析、計(jì)算電路，將網(wǎng)絡(luò)的某一部分進(jìn)行某種變換后，用一個(gè)與其不同的電路替代，且替代前后網(wǎng)絡(luò)的其它部分電壓、電流保持不變。這種方法稱(chēng)為電路的等效變換。等效變換的核心是“對(duì)外等效”。,二、電阻的串聯(lián)和并聯(lián),1.電阻的串聯(lián)：其等效電阻為各個(gè)串聯(lián)電阻之和；且大于任一個(gè)串聯(lián)電阻。電阻串聯(lián)可以作為分壓電路；電阻值大的分得電壓大。,2.電阻的并聯(lián)：其等效電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和；且小于任一個(gè)并聯(lián)電阻。電阻并聯(lián)可以作為分流電路，電阻值小的分得電流大。,本章目錄,總目錄,三、含源支路的的等效變換,理想電源的串、并聯(lián),1）、理想電壓源的串聯(lián)：當(dāng)n個(gè)理想電壓源串聯(lián)時(shí)，其可用一個(gè)理想電壓源es等效替代，且有,es=,2）、理想電壓源的并聯(lián)：根據(jù)KVL定律，僅當(dāng)理想電壓源的電壓相等及極性一致時(shí)才能夠并聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講可用任一個(gè)理想電壓源作為其等效電路。,一個(gè)理想電壓源與一條A支路并聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講，其等效電路可以將A支路去掉；不影響外電路的計(jì)算結(jié)果。如圖所示,總目錄,本章目錄,3）、理想電流源的并聯(lián)：當(dāng)n個(gè)理想電流源并聯(lián)時(shí)，其可用一個(gè)理想電流源is等效替代，且有,is=,4）、理想電流源的串聯(lián)：根據(jù)KCL定律，僅當(dāng)理想電流源的電流相等及極性一致時(shí)才能夠串聯(lián)，且可用任一個(gè)理想電流源作為其等效電路。,一個(gè)理想電流源與一條B支路串聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講，其等效電路可以將B支路去掉；不影響外電路的計(jì)算結(jié)果。如圖所示,總目錄,本章目錄,2、實(shí)際電源模型的等效變換,,,實(shí)際電源的等效變換的目的是為了簡(jiǎn)化電路。等效是對(duì)外電路而言的。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Is=Us/Rs,Us=IsRs,Is,I,U,Rs,U,I,Us,+,_,Rs,總目錄,本章目錄,四、無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻Ri,1、輸入電阻定義：Ri=u/iu、i為端口電壓、電流，且關(guān)聯(lián)參考方向。,2、求法：,方法一：用串、并聯(lián)電阻法或Y-△等效變換法直接求得輸入電阻。,方法二：外施電壓法。根據(jù)定義計(jì)算，即在端口假想加電壓源（也可電流源），計(jì)算其端口電流（電壓）后，列出比值求得輸入電阻Ri。,總目錄,本章目錄,第三章電阻電路的一般分析,、電阻電路的一般方法,該方法不要求改變電路的結(jié)構(gòu)，選擇一組合適的變量，據(jù)KCL、KVL和VCR建立該組變量的獨(dú)立方程組。,二、支路電流法,以支路電流為電路變量，根據(jù)KCL、KVL定律列電路方程求解。若設(shè)電路有n個(gè)結(jié)點(diǎn)、b條支路，則根據(jù)KCL列（n-1）個(gè)獨(dú)立方程；根據(jù)KVL列（b-n+1）個(gè)獨(dú)立方程。,三、網(wǎng)孔電流法,只適用于平面電路。網(wǎng)孔電流是一種假想的沿著網(wǎng)孔邊緣流動(dòng)的電流。網(wǎng)孔電流法是以網(wǎng)孔電流為電路變量，根據(jù)KVL定律列電路方程求解。網(wǎng)孔方程可采用規(guī)則化的方法列寫(xiě)。,對(duì)于獨(dú)立網(wǎng)孔中含有無(wú)伴獨(dú)立電流源和無(wú)伴受控電流源是列寫(xiě)網(wǎng)孔方程的難點(diǎn)。一般有二種處理方法：1）若電流源只經(jīng)過(guò)本網(wǎng)孔，可將電流源Is作為本網(wǎng)孔電流。2）設(shè)無(wú)伴電流源兩端電壓為Us，將其看成電壓源列寫(xiě)方程。然后要加補(bǔ)充方程：是關(guān)于網(wǎng)孔電流與無(wú)伴電流源關(guān)系。,總目錄,本章目錄,四、結(jié)點(diǎn)電壓法,適用于結(jié)點(diǎn)數(shù)較少的電路。它是以結(jié)點(diǎn)電壓為電路變量，根據(jù)KCL定律列電路方程求解。結(jié)點(diǎn)電壓方程可采用規(guī)則化的方法列寫(xiě)。,含有無(wú)伴獨(dú)立電壓源和無(wú)伴受控電壓源是列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電壓方程的難點(diǎn)。一般有二種處理方法：1）選擇合適的參考點(diǎn)，使無(wú)伴電壓源變?yōu)橐阎Y(jié)點(diǎn)電壓。2）設(shè)無(wú)伴電壓源流出電流為Is，將其看成電流源列寫(xiě)方程。然后要加補(bǔ)充方程：是關(guān)于結(jié)點(diǎn)電壓與無(wú)伴電壓源關(guān)系。,總目錄,本章目錄,第四章電路定理,、疊加定理,1.內(nèi)容：在線性電路中，任一支路的電流或電壓，等于每一獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)在該支路所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。,2.說(shuō)明：1）該定理只適用于線性電路；,2）計(jì)算元件的功率時(shí)不可應(yīng)用疊加的方法；,3）在各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，不作用的電壓源短路，不作用的電流源開(kāi)路。,二、戴維寧定理,一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效替代；電壓源的電壓等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓uoc，而電阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)的去源(理想電壓源短路、理想電流源開(kāi)路）后的輸入電阻Req。,總目錄,本章目錄,三、替代定理,對(duì)于給定的任意一個(gè)電路，若已知某一支路電壓為uk、電流為ik；那么這條支路就可以用一個(gè)電壓等于uk的獨(dú)立電壓源，或者用一個(gè)電流等于ik的獨(dú)立電流源，或用R=uk/ik電阻來(lái)替代，替代后電路中電壓和電流均保持原有值。,四、最大功率傳輸定理,如果含源二端網(wǎng)絡(luò)外接可調(diào)電阻R，當(dāng)R=Req時(shí)，電阻R可以從二端網(wǎng)絡(luò)獲得最大功率，該最大功率,Pmax=,/4Req,u,,,,總目錄,本章目錄,第六章儲(chǔ)能元件,一、電容元件,1、線性電容：C=u/q（u、q參考方向如圖）,2、伏安特性：,ic=,C,,（ic、uc關(guān)聯(lián)參考方向）,所以稱(chēng)電容元件為動(dòng)態(tài)元件。,3、電容元件儲(chǔ)存電場(chǎng)能量計(jì)算式為,Wc=,,C,總目錄,本章目錄,二、電感元件,1、線性電感：L=Ψ/i（Ψ、i參考方向符合右手螺旋法則）,2、伏安特性：,,uL=L,,（i、uL關(guān)聯(lián)參考方向）,所以稱(chēng)電感元件為動(dòng)態(tài)元件。,3、電感元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量計(jì)算式為,wL=,,L,,總目錄,本章目錄,第七章一階電路和二階電路的時(shí)域分析,一、動(dòng)態(tài)電路的方程,含有動(dòng)態(tài)元件的電路稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電路。動(dòng)態(tài)電路的特征是電路出現(xiàn)換路時(shí)，將出現(xiàn)過(guò)渡過(guò)程。一階電路通常含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件，可以列寫(xiě)電壓或電流的一階微分方程來(lái)描述。二階電路通常含有二個(gè)動(dòng)態(tài)元件，可以列寫(xiě)電壓或電流的二階微分方程來(lái)描述。,二、一階動(dòng)態(tài)電路的分析方法,1、經(jīng)典法：以電容電壓或電感電流為變量，根據(jù)KCL、KVL、VCR對(duì)電路列寫(xiě)微分方程，然后求解。,2、三要素法：激勵(lì)是直流，其響應(yīng),,總目錄,本章目錄,其中，,,是電路變量的初始值；,,是電路變量換路后的穩(wěn)態(tài)值；,,是電路的時(shí)間常數(shù),（,,,=ReqC或,,=L/Req）,三、二階動(dòng)態(tài)電路的分析方法,經(jīng)典法：以電容電壓或電感電流為電路變量，根據(jù)KVL、KCL、VCR對(duì)電路列寫(xiě)二階微分方程，然后求解。,總目錄,本章目錄,分析動(dòng)態(tài)可以采用復(fù)頻域分析法，這將在第十四章介紹。,四、名詞解釋,,,,,,,1.零輸入響應(yīng)：電路中沒(méi)有獨(dú)立電源作用，僅由動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的響應(yīng)稱(chēng)為零輸入響應(yīng)。,2.零狀態(tài)響應(yīng)：當(dāng)電路的初始儲(chǔ)能為零時(shí)，由電路中的獨(dú)立電源所產(chǎn)生的響應(yīng)稱(chēng)為零狀態(tài)響應(yīng)。,總目錄,本章目錄,3.全響應(yīng)：當(dāng)電路的初始狀態(tài)不為零且有獨(dú)立電源作用時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)稱(chēng)為全響應(yīng)。,4.一階電路的階躍響應(yīng)：初始狀態(tài)為零的電路在單位階躍電源作用下的響應(yīng)稱(chēng)為階躍響應(yīng)。階躍響應(yīng)是一種零狀態(tài)響應(yīng)，其對(duì)應(yīng)的電路中只有一個(gè)單位階躍電源。求解方法可以按照一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。階躍響應(yīng)常用s（t）表示。,5.一階電路的沖激響應(yīng)：初始狀態(tài)為零的電路在單位沖激電源作用下的響應(yīng)稱(chēng)為沖激響應(yīng)。由于沖激函數(shù)是階躍函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，則沖激響應(yīng)為階躍響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)。在求得電路的階躍響應(yīng)后再求一階導(dǎo)數(shù)就可求出沖激響應(yīng)。沖激響應(yīng)常用h（t）表示。,第八章相量法,、正弦量,1、正弦量的表達(dá)式,,,為振幅，,,為角頻率，,,為初相，三者稱(chēng)為正弦量的三要素。,2、相位差：兩個(gè)同頻率的正弦量相位之差，是初相之差。,3、周期函數(shù)的有效值,,正弦量的電壓、電流有效值與最大值之間關(guān)系為,,倍；,即,,總目錄,本章目錄,二、正弦量的相量表示法,1、正弦量用復(fù)數(shù)表示稱(chēng)為正弦量的相量。2、相量與正弦量?jī)烧呤菍?duì)應(yīng)關(guān)系。3、相量分為有效值相量和最大值相量。4、相量可以用相量圖來(lái)表示。,三、電路定理的相量形式,1、KCL、KVL定律的相量形式,,；,,2、電路元件VCR的相量形式,電阻元件：,,；電阻上的電壓和電流同相位。,電感元件：,,電感上的電壓超前電流,,,。,；,電容元件：,,；,電容上的電壓滯后電流,。,總目錄,本章目錄,,例：,,有效值相量,,最大值相量,第九章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析,、阻抗和導(dǎo)納,1、阻抗定義：,,其中，,,為阻抗模。,,為阻抗角（其大小由ω和R、L、C參數(shù)決定）；,,,0，負(fù)載性,質(zhì)是感性；,,,0，負(fù)載性質(zhì)是容性；,,=0，負(fù)載性質(zhì)是純電阻。,2、導(dǎo)納,,,總目錄,本章目錄,二、相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路,步驟：1、將已知的正弦量用相量表示。,2、電路的元件用阻抗表示。,3、根據(jù)直流穩(wěn)態(tài)電路的分析方法分析電路，但計(jì)算是復(fù)數(shù)運(yùn)算。,三、相量圖,1、畫(huà)相量圖一般不必畫(huà)出坐標(biāo)軸，而是取某一相量作為參考相量（設(shè)初相為零）代替坐標(biāo)軸的正實(shí)軸。選參考相量的原則是使電路的每一相量均能以參考相量為“基準(zhǔn)”而作出。,2、相量圖的主要目的是反映電路中電壓、電流間的相位關(guān)系。是分析正弦穩(wěn)態(tài)電路的輔助手段。,四、正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率,1、瞬時(shí)功率,,,,、,為關(guān)聯(lián)參考方向,總目錄,本章目錄,2、有功功率,,單位：瓦（W）,3、無(wú)功功率,,單位：乏（Var）,4、視在功率,,單位：伏安（VA）,5、復(fù)功率,,,單位：伏安（VA）,總目錄,本章目錄,注意：有功功率守恒，無(wú)功功率守恒，復(fù)功率守恒。但是視在功率不守恒。,第十章含有耦合電感的電路,、互感電路的分析,互感現(xiàn)象及互感磁鏈,某個(gè)線圈中的電流所產(chǎn)生的磁通除穿過(guò)本線圈外，還與其它線圈相交鏈，,稱(chēng)之為“互感”現(xiàn)象。,2.同名端,同名端是一種標(biāo)記法。其含義是：當(dāng)兩個(gè)線圈的電流均從同名端流進(jìn)（或,流出）時(shí)，自感磁鏈和相應(yīng)的互感磁鏈相互加強(qiáng)。,3.互感元件的電壓方程,總目錄,本章目錄,,,說(shuō)明：自感電壓與電流關(guān)聯(lián)參考方向自感電壓為正；互感電壓的正、負(fù)取決于同名端,如果電流i1和i2分別從同名端流入，則互感電壓為正，反之，為負(fù)。,4.含有耦合電感電路的計(jì)算,分析的關(guān)鍵是在電感電壓中計(jì)入互感電壓，并注意極性。,網(wǎng)絡(luò)分析法：列寫(xiě)網(wǎng)孔電流或結(jié)點(diǎn)電壓方程，但要計(jì)入互感電壓。,直接“去耦”法：適用于耦合電感中有公共端的電路。,當(dāng)電路中的互感元件有一個(gè)公共連接點(diǎn)時(shí)有兩種情況，一種是同名端連在一起，如圖（a）所示，則去耦等效電路為圖（b）所示。另一種是異名端連在一起，如圖（c）所示。其去耦等效電路為圖（d）。,總目錄,本章目錄,二、空心變壓器,心子為非鐵磁材料的變壓器稱(chēng)為空心變壓器，其電路模型由互感元件構(gòu)成。分析方法可用分析互感元件的方法，即用網(wǎng)孔法列寫(xiě)方程。,三、理想變壓器,電路模型如圖，,特性方程,,,注：特性方程的正、負(fù)號(hào)是在如圖參考方向下成立。,總目錄,本章目錄,第十一章電路的頻率響應(yīng),、頻率響應(yīng),電路和系統(tǒng)的工作狀態(tài)跟隨頻率變化的現(xiàn)象，稱(chēng)為電路和系統(tǒng)的頻率特性，又稱(chēng)頻率響應(yīng)。在電子技術(shù)的應(yīng)用中，頻率響應(yīng)是電路的重要指標(biāo)參數(shù)。,二、RLC串聯(lián)諧振,1、定義：當(dāng)R、L、C串聯(lián)電路中出現(xiàn)端口電壓與電流同相位或等效阻抗為一純電阻時(shí)稱(chēng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振。,2、條件,,,3、特點(diǎn),（1）電路的阻抗最小，電流最大。（2）電路上端口電壓等于電阻電壓。,（3）,,總目錄,本章目錄,4、頻率響應(yīng)：,,,為品質(zhì)因數(shù)，,,三、RLC并聯(lián)諧振,定義：當(dāng)G、L、C并聯(lián)，其端口電壓與電流同相位時(shí)稱(chēng)并聯(lián)諧振。,2.條件,,；,,3.特點(diǎn),（1）電路的阻抗最大。（2）電路上端口電流等于電阻的電流。,（3）,,總目錄,本章目錄,第十二章三相電路,、對(duì)稱(chēng)三相電源,幅值相同、頻率相同、相位依次滯后120度的三相電源稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)電源。三相電源彼此聯(lián)成星形或三角形。以接成星型為例,線電壓：是相線（俗稱(chēng)火線）之間的電壓，有，,,相電壓：是相線與中線之間的電壓，有，,,總目錄,本章目錄,二、對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的電路分析,對(duì)于三相對(duì)稱(chēng)電源接三個(gè)相同負(fù)載稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。,1.負(fù)載的星形接法：線電流等于相電流；,,,，,也可以根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，計(jì)算其中一相，推算其它兩相電流。,2.負(fù)載的三角形接法：相電流,,線電流,,，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性推算其它線電流。,三、三相電路的功率,1.三相電路的功率計(jì)算,總目錄,本章目錄,相電流,有功功率,,無(wú)功功率,,,視在功率,,若對(duì)稱(chēng)負(fù)載,,,,2.三相電路有功功率的測(cè)量,對(duì)稱(chēng)三相電路中，可用一只瓦特表測(cè)得一相消耗的有功功率，三倍就是三相電路的功率。,當(dāng)三相電路為三線制聯(lián)接時(shí)，無(wú)論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否，負(fù)載消耗的有功功率可用兩瓦特表來(lái)測(cè)量。,總目錄,本章目錄,(有功功率守恒),(無(wú)功功率守恒),第十三章非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜,、周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù),,二、有效值和平均功率,有效值,,設(shè)支路電壓u和電流i關(guān)聯(lián)參考方向，且,,總目錄,本章目錄,,則，求得支路吸收的平均功率為,,三、非正弦周期電流電路的諧波分析法,將已知非正弦周期電源展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)。,2.根據(jù)線性電路的疊加定理，分別計(jì)算各個(gè)頻率的正弦電源單獨(dú)作用下在電路中產(chǎn)生的同頻率正弦電流分量和電壓分量；,3.將所得分量按時(shí)域形式疊加。,總目錄,本章目錄,第十四章線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析,、拉普拉斯變換,1.定義：對(duì)定義在,,上的函數(shù),,，其拉普拉斯變換與拉普拉斯反,變換分別為,,；,,,稱(chēng)為,,的象函數(shù)，,,稱(chēng)為,,原函數(shù)。,總目錄,本章目錄,2.常用拉普拉斯變換對(duì),L,L,L,L,L,L,,；,；,；,；,；,,,,,,,,3.拉普拉斯反變換的部分分式展開(kāi),線性電路分析時(shí)，所得結(jié)果的象函數(shù)一般是S的有理分式。有理分式在化為真分式后，可用部分分式展開(kāi)的方法求拉普拉斯反變換。S的有理真分式可寫(xiě)為,,總目錄,本章目錄,1）、當(dāng),,的根為單根（包括單重共軛復(fù)根）時(shí)，,,可寫(xiě)為,,則,,其中,,或,,，,,為,,對(duì)S的一階導(dǎo)數(shù)。,總目錄,本章目錄,2）、當(dāng),,=0的根有n階重根,,其中,,,總目錄,本章目錄,二、運(yùn)算電路的分析方法,1、KCL、KVL運(yùn)算形式,,，,,2、電路元件的運(yùn)算模型,電阻元件,電感元件,總目錄,本章目錄,,,電容元件,3、運(yùn)算法步驟,1）、求出換路前，,,。,2）、作出運(yùn)算電路。即各元件均用其運(yùn)算模型表示，支路電壓、電流用象函數(shù)表示。,3）、可用直流電路分析方法求出待求量的象函數(shù)，并展開(kāi)成部分分式。,4）、求出待求量的原函數(shù)。,總目錄,本章目錄,三、網(wǎng)絡(luò)函數(shù),1、定義：網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是網(wǎng)絡(luò)的零狀態(tài)響應(yīng)的象函數(shù)與單一激勵(lì)的象函數(shù)之比。網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H（S）取決于網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，而與網(wǎng)絡(luò)的輸入無(wú)關(guān)。,2、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的分類(lèi)：驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗（導(dǎo)納），轉(zhuǎn)移阻抗（導(dǎo)納），電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)、電流轉(zhuǎn)移函數(shù)。,總目錄,本章目錄,第十六章二端口網(wǎng)絡(luò),、二端口的定義：,如圖所示，是四端元件，并且在同一端口上，從端鈕流入電流等于從另一個(gè)端鈕流出電流。,二、二端口特性方程,二端口的端口特性由關(guān)于端口四個(gè)變量,,（,）,的兩個(gè)方程來(lái),描述，在上述四個(gè)端口變量中任取兩個(gè)為自變量，另外兩個(gè)為因變量構(gòu)成的兩個(gè)方程，是二端口網(wǎng)絡(luò)的一組端口特性方程。,總目錄,本章目錄,Z參數(shù)方程：,,Y參數(shù)方程：,,H參數(shù)方程：,,T參數(shù)方程：,,總目錄,本章目錄,三、參數(shù)的意義與求取方法,1、參數(shù)的物理意義是通過(guò)參數(shù)方程來(lái)求得，以Z參數(shù)為例，由Z參數(shù)方程,,令,,可得,,的物理含義表達(dá)式為,,,；,以上兩式表明,,對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)在端口2-2’開(kāi)路、端口1-1’加電源,,時(shí),端口,1-1’的入端阻抗、兩端口之間的轉(zhuǎn)移阻抗。,總目錄,本章目錄,2.參數(shù)的求取方法,1）、由參數(shù)的物理含義求參數(shù)。如前述,,的求取，可將網(wǎng)絡(luò)2-2’端口開(kāi)路,1-1’,端口加上電壓源,,,求得此時(shí),,與,,用,,的表達(dá)式,就可按參數(shù)物理含義,求得,,2)、列寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)方程求參數(shù)。對(duì)于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，特別是T型、π型網(wǎng)絡(luò)，可直接列寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)方程或網(wǎng)孔方程，經(jīng)過(guò)一定的變換，直接得到二端口網(wǎng)絡(luò)的一組參數(shù)方程。,總目錄,本章目錄,第十七章非線性電路,、非線性電路,電路中含有非線性元件稱(chēng)非線性電路。非線性元件指元件的參數(shù)隨電壓或電流而變化，即電路元件的參數(shù)與電壓或電流有關(guān)。非線性元件有非線性電阻、非線性電感、非線性電容。,二、非線性電路的分析,由于非線性元件的參數(shù)不等于常數(shù)，所以分析時(shí)不能用疊加定理和齊性定理。分析線性電路的基本理論依據(jù)依然是基爾霍夫定律。,工程中研究非線性電路常采用小信號(hào)分析法與分段線性化。,總目錄,本章目錄,電路仿真,直流電路仿真單相交流電路仿真三相電路仿真一階電路仿真二階電路仿真含有耦合電感的電路仿真非正弦周期電路仿真,總目錄,直流電路仿真,1.圖示電路中,求出R1、R2、R3、R4所在各支路電流。（注：所有圖中電阻單位為Ω,電感單位為H,電容單位為F）,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：I(R1)=1A,I(R2)=0.5A,I(R3)=2A,I(R4)=-0.5A,總目錄,本章目錄,2.圖示電路中,求出節(jié)點(diǎn)電壓及R1、R2、R3、R4、R5所在各支路電流(電阻單位為歐姆)。,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：節(jié)點(diǎn)電壓分別為：Un1=V(R4:2)=9V,Un2=V(R5:2)=10V各支路電流分別為：I(R1)=2A,I(R2)=-1A,I(R3)=I(R4)=-3A,I(R5)=-2A,總目錄,本章目錄,3.已知圖示電路中RL可變，求RL為何值時(shí)它吸收的功率為最大，此時(shí)最大功率為多少(圖中電阻的單位是歐姆)？,仿真結(jié)果：RL=50Ω時(shí)吸收的功率為最大，此時(shí)最大功率為12.5W。,總目錄,本章目錄,單相交流電路仿真,1．RL串聯(lián)的正弦交流電路中，電流源f=50hz，Im=10A,觀察電感及電阻的電壓波形并指出相位關(guān)系。,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：如圖所示可知電感上的電壓相位超前電阻電壓相位90。,總目錄,本章目錄,2．有一RC串并聯(lián)選頻電路如圖所示，輸入正弦交流電壓u的幅值不變?yōu)?V，改變輸入信號(hào)的頻率，求電路輸出電壓的幅頻特性曲線。,uo,仿真結(jié)果：f=1.5849Mhz時(shí)，輸出電壓最大值為0.33V。,總目錄,本章目錄,3．RLC串聯(lián)電路中,輸入正弦交流電壓u的幅值不變?yōu)?V，改變輸入信號(hào)的頻率，求電路中電流的幅頻特性曲線。(電感的單位H，電阻的單位Ω）,仿真結(jié)果：f=1.5849Khz時(shí)，電流有效值最大（約為0.77V）。,總目錄,本章目錄,4．RLC并聯(lián)電路中,輸入電流源的幅值不變?yōu)?V，改變輸入信號(hào)的頻率，求電路中電源端電壓的幅頻特性曲線。,仿真結(jié)果：f=1.5849Khz時(shí)，電壓有效值最大（約為0.77V）。,總目錄,本章目錄,5．在圖(a)RL串聯(lián)電路中,電感上初始電流為零，電流源為圖(b)所示的波形信號(hào),求電感和電阻上的輸出電壓波形。,圖(a),圖(b),總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：電感上電壓與電流的變化率成正比，電阻上的電壓與電流成正比。,總目錄,本章目錄,三相電路仿真,1．圖示的三相三線電路中，電源相電壓幅值為220V,f=50hz。,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)（R1=R2=R3=10Ω），仿真三相負(fù)載電流，求出負(fù)載中點(diǎn)的電壓。,仿真結(jié)果：當(dāng)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)三相負(fù)載電流對(duì)稱(chēng)。負(fù)載中點(diǎn)電壓為零。,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,2．圖示的三相三線電路中，電源相電壓幅值為220V,f=50hz。當(dāng)負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)（R1=20Ω，R2=R3=10Ω），仿真三相負(fù)載電流，求出負(fù)載中點(diǎn)的電壓。,仿真結(jié)果：當(dāng)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)三相負(fù)載電流不對(duì)稱(chēng)。負(fù)載中點(diǎn)電壓不為零（幅值為44V）。,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,一階電路仿真,1．在圖（a）所示的RC串聯(lián)電路中，電容C原未充電，所加的電壓源信號(hào)波形如圖（b）所示,觀察電容上的電壓波形及電流波形（電阻的單位Ω）。,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：當(dāng)輸入電壓發(fā)生躍變時(shí)（t=2s,t=3s時(shí)），電容上電壓不發(fā)生躍變，而電容上的電流會(huì)發(fā)生躍變。,總目錄,本章目錄,2．有一微分電路如圖（a）所示，輸入信號(hào)為一矩形脈沖如圖（b）所示，觀察在改變電容參數(shù)下輸出信號(hào)的波形。（電容分別取值為0.1F,0.5F,0.9F）,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：三根輸出信號(hào)波形分別代表電容分別取值為0.1F,0.5F,0.9F時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出波形，當(dāng)電容值由小增大時(shí)，微分效果變差。,總目錄,本章目錄,3．在圖（a）所示的電路中，輸入電壓如圖（b）所示。設(shè)uc(0)=0V,,求電容及電阻R2上的電壓波形。,仿真結(jié)果：在t=0s,t=60ms處電阻R2上的電壓發(fā)生躍變，電容上電壓不發(fā)生躍變，按照指數(shù)規(guī)律進(jìn)行充放電。,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,4．在圖（a）所示的電路中，輸入電壓如圖（b）所示。設(shè)電感的初始電流為零，觀察電感上的電壓與電流的波形（電阻的單位Ω）。,圖（a）,圖（b）,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生躍變時(shí)，電感上的電流不會(huì)躍變，而電壓會(huì)躍變。,總目錄,本章目錄,5．圖示電路t=0開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，當(dāng)電感的初始電流為零或?yàn)?A時(shí)，觀察t>0電感上的電壓與電流的波形（電阻的單位Ω）。,仿真結(jié)果：當(dāng)電感的初始電流為零：,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,當(dāng)電感的初始電流為1A：,當(dāng)儲(chǔ)能元件L的初始電流不同時(shí)，電感上的電流及電壓的暫態(tài)過(guò)程均發(fā)生改變。,總目錄,本章目錄,二階電路仿真,1．圖示電路中，輸入信號(hào)源為一脈寬為16ms，幅度為1V的單脈沖電壓，電容及電感上原先均未儲(chǔ)能,觀察輸出電容電壓的波形。,仿真結(jié)果：輸出電容電壓為一欠阻尼振蕩波形。,總目錄,本章目錄,2．圖示電路中電容原已充電，uc(0-)=6V,電感的初始電流為零,觀察t=0開(kāi)關(guān)閉合后電路中的電流及電阻、電感、電容上的電壓波形。,仿真結(jié)果：輸出電流、電壓波形為非振蕩放電過(guò)程。,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,3．已知圖示電路中us(t)=10ε(t),uc1(0)=2V,iL1(0)=0.2A,繪制uc(t)的波形。,仿真結(jié)果：輸出電容電壓波形為振蕩放電過(guò)程。,總目錄,本章目錄,4．圖示電路中，開(kāi)關(guān)閉合已久，在t=0時(shí)打開(kāi),觀察開(kāi)關(guān)閉合后電容上的電壓及電感中的電流波形。,總目錄,本章目錄,仿真結(jié)果：輸出電感電流及電容電壓波形均為振蕩放電過(guò)程。,總目錄,本章目錄,含有耦合電感的電路仿真,1．圖示電路中L1=2H,L2=8H,M=4H,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)us=14.14sintV,觀察一次側(cè)和二次側(cè)的電壓波形。,仿真結(jié)果：一次側(cè)和二次側(cè)的電壓波形為1：2的變壓關(guān)系。,總目錄,本章目錄,總目錄,本章目錄,2．圖示電路中L1=1H,L2=4H,M=2H,t=0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，Us=1V,觀察R1和R2上的電流波形。,仿真結(jié)果：按照指數(shù)規(guī)律變化。,總目錄,本章目錄,非正弦周期電路仿真,1．RLC串聯(lián)電路的端口電壓為u(t)=100sin314t+50sin(942t-30),R=10Ω,L=31.86mH,C=318.34μF,觀察電阻、電感與電容上的電壓波形。,總目錄,本章目錄,電源各次諧波分量：,仿真結(jié)果：,電源電壓波形：,總目錄,本章目錄,電阻、電感與電容上的電壓波形：,總目錄,本章目錄,綜合例題,第一章電路模型和電路定律第二章電路電阻的等效變換第三章電阻電路的一般分析第四章電路定理第六章儲(chǔ)能元件第七章一階電路和二階電路的時(shí)域分析第八章相量法第九章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第十章含有耦合電感的電路第十一章電路的頻率響應(yīng)第十二章三相電路第十三章非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜第十四章線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析第十六章二端口網(wǎng)絡(luò)第十七章非線性電路,總目錄,第一章電路模型和電路定律,例1如圖電路,(1)求電流,,、,,和,,(2)求各個(gè)元件的功率，并說(shuō)明是否滿足功率平衡。,,總目錄,本章目錄,解：（1）在1、2支路列KVL：,,得：,,在2、3支路列KVL，得：,,對(duì)結(jié)點(diǎn),,列KCL：,,,得：,,（2）功率計(jì)算：,,電壓源：,,,吸收,,電壓源：,,發(fā)出,,電流源：,,發(fā)出,電阻所吸收的功率：,,所以：,,電路滿足功率平衡,總目錄,本章目錄,例2如圖電路，求電流源和受控源的功率。,,解：設(shè)電流源端電壓U及受控源中電流I的參考方向如圖所示：,,總目錄,本章目錄,列KCL：,,列KVL：,,解之得：,,,,電流源功率：,,發(fā)出,受控源功率：,,吸收,總目錄,本章目錄,;,例3、求如圖電路中的,,,,和,，,,,,,和,、,、,,解：KCL：,,,,，,,又由KVL：,,得：,,,,,,總目錄,本章目錄,第二章電路電阻的等效變換,例1求如圖所示電路的入端電阻,,，圖中每一支路的電阻均為,,(a),總目錄,本章目錄,,,,,,總目錄,本章目錄,(b),(c),,解：先將圖（a）改畫(huà)成圖（b）平面電路，則成平衡對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)。虛線為平分線，經(jīng)過(guò)等電位點(diǎn)。將等電位點(diǎn)用短路線連接后，原網(wǎng)絡(luò)可視為圖（c）的兩個(gè)完全相同網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)。在圖（c）中有一電橋平衡，M、N點(diǎn)可開(kāi)路。,例2電路如圖，用電源等效變換法求電流,,,(a),總目錄,本章目錄,解：采用等效變換為（b）、（c）、（d）,,,,,,（b）,（c）,（d）,,總目錄,本章目錄,例3如圖所示，電阻阻值均為,,,求無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻,,,解：在（a）圖中，ab端子右側(cè)部分是無(wú)源電阻電橋平衡，則,,,(a),總目錄,本章目錄,,在（b）中，經(jīng)過(guò)電源等效變換為（c）,,（b）,（c）,總目錄,本章目錄,在（c）中，繼續(xù)等效變換,,一端口列KVL：,,,總目錄,本章目錄,第三章電阻電路的一般分析,例1列寫(xiě)如圖電路的網(wǎng)孔電流方程和結(jié)點(diǎn)電壓方程。,,總目錄,本章目錄,解：,,與,,（理想電流源）串聯(lián)，,,與,,（理想電壓源）并聯(lián)，對(duì),列寫(xiě)方程無(wú)影響,（1）列寫(xiě)網(wǎng)孔電流方程：網(wǎng)孔電流方向已在圖中標(biāo)出，,,補(bǔ)充方程：,,總目錄,本章目錄,網(wǎng)孔1：,,,,,網(wǎng)孔2：,網(wǎng)孔3：,（2）列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電壓方程：選④為參考結(jié)點(diǎn),,補(bǔ)充方程：,,總目錄,本章目錄,結(jié)點(diǎn),結(jié)點(diǎn),結(jié)點(diǎn),例2如圖求控制量,,、,，,已知：,,，,,，,，,,，,,,,(a),總目錄,本章目錄,,,解：由于該電路有兩個(gè)無(wú)伴電流源，適當(dāng)選取回路，可簡(jiǎn)化回路方程。,回路選取如圖,,,總目錄,本章目錄,回路1：,回路2：,回路3：,,,,補(bǔ)充方程：,,解之得：,,則：,,總目錄,本章目錄,第四章電路定理,例1如圖電路，開(kāi)關(guān)S置于位置a時(shí)，電流表讀數(shù)為5A，置于b時(shí)，電流表讀數(shù)為8A。,試問(wèn)置于c時(shí)電流表讀數(shù)為多少？,,解：應(yīng)用疊加定理，其響應(yīng)設(shè)：,,則：,,解得：,,總目錄,本章目錄,A,例2如圖電路，試求電流源電壓,,,（a）,解：,疊加定理分析,,將獨(dú)立電源分別單獨(dú)作用時(shí)，畫(huà)出圖（b）、（c）,,,(b),(c),總目錄,本章目錄,由（b）圖得：將,,受控源與,,電阻進(jìn)行電源等效變換，,,,,由（c）圖得：,,,,最后由疊加定理：,,總目錄,本章目錄,戴維寧定理分析,將2A電流源端開(kāi)，列端口伏安特性方程：,,,,(d),（1）,,,（2）,總目錄,本章目錄,將（2）式代入（1）式解得：,,所以戴維寧等效電路如圖（e）所示,,(e),,總目錄,本章目錄,,例3試用戴維寧定理求圖示電路的,,和,,,（a）,解：由于將待求支路去掉后，受控源及控制支路分別在一端口有源網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部和外部，因此需要控制量轉(zhuǎn)移，由于該電路,,，所以將受控源,,，,便可以使用戴維寧定理。,總目錄,本章目錄,（1）先求開(kāi)路電壓,,由于電橋平衡，電橋中,,電阻電流為0，,則求,,時(shí)等效電路如圖（b）所示,,,（b）,總目錄,本章目錄,（2）求等效電阻,,的等效電路如圖（c）,,(c),因?yàn)殡姌蚱胶?,總目錄,本章目錄,,,（3）作出端口ab左邊網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路，并連上受控源支路，如圖（d）所示,,(d),,,總目錄,本章目錄,第六章儲(chǔ)能元件,例1電路如圖（a）所示，圖（b）為電容電流波形圖，已知,,,求電容,電壓,,,,總目錄,本章目錄,解：,,所以,,由圖（b）可知：,,,當(dāng),,時(shí)，有,,,當(dāng),,時(shí),,,,當(dāng),,時(shí)，,,總目錄,本章目錄,當(dāng),,時(shí),,,,總目錄,本章目錄,例2在圖（a）所示電路中，已知,,，,,，,若,,的波形圖如圖（b）所示，,求電流源,,,,總目錄,本章目錄,(a),(b),解：,由（b）圖得：,,,,,,則,,總目錄,本章目錄,第七章一階電路和二階電路的時(shí)域分析,例1如圖電路在S打開(kāi)前已處于穩(wěn)態(tài)，求S打開(kāi)后的響應(yīng),,,解：一階電路應(yīng)用三要素法分析：6Ω電阻中無(wú)電流可做開(kāi)路處理，由電阻分流求得,,總目錄,本章目錄,在,,電路（b）中求出,,,(b),,,求出時(shí)間常數(shù)：,,總目錄,本章目錄,求出穩(wěn)態(tài)值：,,所求響應(yīng)：,,,總目錄,本章目錄,例2電路如圖，已知,,，,,，,,，,,求（1）當(dāng),,，求,,（2）當(dāng),,，,求,,,總目錄,本章目錄,解：（1）,,時(shí)，是階躍響應(yīng)，應(yīng)用三要素法,當(dāng),,時(shí)，,,,,總目錄,本章目錄,,,,,,總目錄,本章目錄,求時(shí)間常數(shù)，由于電路含有受控源，所以采用外施電壓法，如圖（b）所示,(b),（2）當(dāng),,時(shí)，求沖擊響應(yīng)。對(duì)階躍響應(yīng)求導(dǎo)，得出沖擊響應(yīng),,,,總目錄,本章目錄,例3如圖電路，換路前電路已處于穩(wěn)定。試求,,的,,,解：,,,,,,總目錄,本章目錄,例4二階電路如圖所示，已知,,，,,，,,，,,，,,，,,，,當(dāng),,開(kāi)關(guān)S閉合，,求,,，,,，,,,解：換路后KVL方程：,,其特解為：,,總目錄,本章目錄,其特性方程：,,其特征根為：,,,設(shè)：,,當(dāng),,時(shí)，有,,,即,,總目錄,本章目錄,,,由初始條件可得：,,,解之得：,,,從而有：,,,,總目錄,本章目錄,第八章相量法,例1已知,,，,,，,,，,用相量法求,,解：,,,,由正弦寫(xiě)成余弦形式：,,,總目錄,本章目錄,,,,總目錄,本章目錄,例2已知如圖所示，,,求,,和,,,解：設(shè)參考相量,,則,,,據(jù)KVL：,,,總目錄,本章目錄,例3如圖，,,（直流電源），,,，,,，,,。用,疊加定理求電壓,,和電流,,,解：（1）,,單獨(dú)作用時(shí)，,,，電容開(kāi)路，電感短路，,,,,（2）,,單獨(dú)作用，,,（直流電源短路）,總目錄,本章目錄,相量法求解：,,,（3）疊加結(jié)果（只能用時(shí)域表示）：,,,總目錄,本章目錄,第九章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析,例1電路如圖，兩電壓表的讀數(shù)均為250V，且,,，電路消耗的功率為,2000W,試計(jì),算,,，,,，,,,總目錄,本章目錄,解：設(shè),,,解之得：,,,（感性）,又因,,得：,,,,解之，得：,,,總目錄,本章目錄,,,,,例2在圖示電路中，,,，,,，,求,,為何值時(shí)，通過(guò),,的電流,,在相,位比電源電壓,,相位相移超前,,,總目錄,本章目錄,。,解：用戴維南定理，,,支路斷開(kāi),,,,,,即,,總目錄,本章目錄,設(shè)分子、分母幅角分別為,,和,,依題意,,，,,,,,總目錄,本章目錄,,例3如圖，已知,,，,,，,,,，求電源的,復(fù)功率。,,總目錄,本章目錄,解：設(shè),,，,用網(wǎng)孔法求解電路。設(shè)網(wǎng)孔電流為,,（左網(wǎng)孔），,,（右網(wǎng)孔），,方向均為順時(shí)針。,,補(bǔ)充方程：,,解之得：,,即：,,,電源,,的復(fù)功率：,,,總目錄,本章目錄,，,左網(wǎng)孔,右網(wǎng)孔,,,例4電路如圖，工頻正弦,,的有效值為220V，已知負(fù)載1的功率為16KW，,,（感性）；負(fù)載2的視在功率為10VA，,,（容性），,欲使,,與,,同相，,電容值應(yīng)為多少？,,總目錄,本章目錄,解：,,與,,同相，即電路,,,,總有功功率：,,因?yàn)?,,,與,,同相，所以總的無(wú)功功率為零。,,（感性）,,（容性）,即：,,解之得：,,,,總目錄,本章目錄,，,，,例5如圖，,,，,,，,,與,,同相，試求,,即,,,解：用相量圖求解該電路,,總目錄,本章目錄,設(shè),,則有：,,，,,，,,，,（三者構(gòu)成直角三角形,,）,又：,,,超前,,,，已知,,與,,同相，因此,,，,,，,,又構(gòu)成直角三角形,,得出：,,,可得：,,,,總目錄,本章目錄,，,第十章含有耦合電感的電路,例1求圖示電路的輸入阻抗,,（,,）,,(a),總目錄,本章目錄,(b),解：去耦等效電路如圖（b）,例2如圖含有耦合電感的正弦穩(wěn)態(tài)電路，電源頻率為,,，,試寫(xiě)出網(wǎng)孔電流方程。,,總目錄,本章目錄,解：由于電路中含有互感，應(yīng)注意互感電壓,,整理：,,,總目錄,本章目錄,,,例3如果使,,電阻能獲得最大功率，求如圖所示中理想變壓器的變比。,,解：理想變壓器端口,,的等效電阻,,最佳匹配時(shí)，,,,總目錄,本章目錄,第十一章電路的頻率響應(yīng),例1RLC串聯(lián)電路，,,，,,，,,，,電源電壓,,。求,電路的諧振頻率,,、,諧振時(shí)的電容電壓,,和通頻帶,,。,解：,,,,總目錄,本章目錄,品質(zhì)因數(shù),例2如圖電路，,,今調(diào)節(jié)電容,,值使并聯(lián)電路發(fā)生諧振，并此時(shí)測(cè)得：,,,，,,，,，,電路總功率,,。求阻抗,,,總目錄,本章目錄,解：設(shè),,為參考正弦量，即,,畫(huà)出其相量圖（b），,,得,,設(shè),,由題：,,得,,又因：,,得,,所以阻抗,,總目錄,本章目錄,(b),例3如圖電路,,，,,，,,,，,，,求電路諧振時(shí)通頻,帶,,和,,為何值時(shí)獲得最大功率,,解：電路諧振條件,總目錄,本章目錄,,當(dāng),,電路出現(xiàn)諧振,,由最大傳輸定理,,，獲得最大功率,,品質(zhì)因數(shù)：,,通頻帶：,,總目錄,本章目錄,第十二章三相電路,例1已知對(duì)稱(chēng)三相電路的星形負(fù)載阻抗,,，端線阻抗,,，中性線阻抗,,，線電壓,,求負(fù)載端的電流和線電壓。,解：設(shè),,,負(fù)載端相電壓：,,負(fù)載端線電壓：,,總目錄,本章目錄,例2已知電源線電壓,,，,，,，,,,,為,,,,、,、,串聯(lián),組成，,,,,，,，,試求：（1）開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)的線電流,（2）若用二瓦計(jì)法測(cè)量電源端三相功率，試畫(huà)出接線圖，并求兩個(gè)功率表的讀數(shù)（S閉合時(shí)）,,總目錄,本章目錄,解：,,所以,,、,,構(gòu)成三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載的星形連接,（1）開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)，設(shè),,，則,,（2）S閉合時(shí)，二瓦計(jì)法測(cè)量接線圖如（b）所示,總目錄,本章目錄,,,,,,總目錄,本章目錄,(b),,,,,,,三相負(fù)載（包括,,）吸收的功率,,總目錄,本章目錄,例3如圖對(duì)稱(chēng)三相電路，線電壓為380V，,,，負(fù)載吸收的無(wú)功功率為,,試求（1）各線電流；（2）電源發(fā)出的復(fù)功率。,,總目錄,本章目錄,解：該電路接了兩組負(fù)載，三個(gè)R接成三角形對(duì)稱(chēng)負(fù)載，三個(gè)電容接成星形對(duì)稱(chēng)負(fù)載。,設(shè)電源A相電壓,,三角形負(fù)載相電流,,三角形負(fù)載線電流為：,,,,三角形負(fù)載吸收的有功功率,,為,：,,總目錄,本章目錄,三相電源發(fā)出的復(fù)功率,,為：,,,A相線電流,,為：,,,總目錄,本章目錄,第十三章非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜,例1在,,,、,、,,串聯(lián)電路，,,，,，,,,,，,其基波頻率,,，試求電路電流,,,、,、,,解：先求出各次諧波的響應(yīng),（1）直流分量,,總目錄,本章目錄,（2）基波,,（3）三次諧波,,總目錄,本章目錄,（4）五次諧波,,（5）應(yīng)用疊加原理,,,總目錄,本章目錄,有效值,,平均功率,,,,總目錄,本章目錄,例2如圖，已知,,，,,，,,，,要使,,，,求,,和,,,,總目錄,本章目錄,解：由于,,的基波分量與,,相等，所以基波分量對(duì),,,,、,、,串并路電路發(fā)生串,聯(lián)諧振；三次諧波分量對(duì),,、,,并聯(lián)電路發(fā)生并聯(lián)諧振。,,,、,并聯(lián)諧振條件：,,得,,,、,,、,,串聯(lián)諧振條件：,,代入數(shù)據(jù)得,,總目錄,本章目錄,第十四章線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析,例1如圖，電路原處于零狀態(tài)，,,時(shí)合上開(kāi)關(guān)S。,試求電流,,,總目錄,本章目錄,,解：首先畫(huà)出運(yùn)算電路圖，因?yàn)槭橇銧顟B(tài)響應(yīng)，所以沒(méi)有附加電源,列出①結(jié)點(diǎn)的電壓方程：,,又,,得,,,總目錄,本章目錄,例2如圖（2）所示電路中，,,，,，,，,，,，,,,,,S閉合前電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。用運(yùn)算法求S閉合后的電感電壓,,,(a),總目錄,本章目錄,解：先求出,,時(shí)，,,,作,,運(yùn)算電路圖，,,列結(jié)點(diǎn)電壓方程：,,總目錄,本章目錄,，,解之得：,,又因?yàn)?,,,,,總目錄,本章目錄,例3如圖，,,，,，,，,，,，,,,,,試用拉氏變化法求,,時(shí)的電壓,,、,,,總目錄,本章目錄,解：畫(huà)出運(yùn)算電路圖,,以,,為結(jié)點(diǎn)電壓列寫(xiě)方程：,,解得,,總目錄,本章目錄,以,,為結(jié)點(diǎn)電壓列寫(xiě)方程：,,,,所以,,,總目錄,本章目錄,第十六章二端口網(wǎng)絡(luò),例1求出如圖電路的Z參數(shù)矩陣，（,,）,,總目錄,本章目錄,解：以,,,、,為已知變量，列KVL電壓方程,,,由（2）式化簡(jiǎn),,（3）,將（3）式代入（1）式,,最后Z參數(shù)方程：,,Z參數(shù)矩陣：,,總目錄,本章目錄,例2已知如圖電路，寫(xiě)出Y參數(shù)矩陣,,解：以,,、,,為已知變量列出結(jié)點(diǎn)KCL方程,,整理得,,Y參數(shù)矩陣,,總目錄,本章目錄,例3已知二端口參數(shù)矩陣為,,，試問(wèn)二端口是否有受控源，,并求它們的,等效,,型電路。,解：因?yàn)閆參數(shù)矩陣中，,,，所以二端口中不含受控源。,由Z參數(shù)矩陣可求得Y參數(shù)矩陣為,,總目錄,本章目錄,設(shè)等效,,型電路如圖所示,,,可求得,,,,總目錄,本章目錄,第十七章非線性電路,例1如圖所示，非線性電阻電路中，非線性電阻的伏安特性為,,，現(xiàn)已知當(dāng),,時(shí)，回路中的電流為,,。如果,,時(shí)，試用小信號(hào)分析法求回路中的電流,,總目錄,本章目錄,解：由題意可知，電路的靜態(tài)工作點(diǎn),,，其工作點(diǎn)的動(dòng)態(tài)電阻為,,其小信號(hào)的等效電路如圖,,,所以，原電路中的總電流為,,總目錄,本章目錄,模擬試題,試卷一試卷一答案試卷二試卷二答案試卷三試卷三答案,總目錄,試卷一,一、單項(xiàng)選擇題（在下列各題中，有四個(gè)備選答案，請(qǐng)將其中唯一正確的答案填入括號(hào)中。本大題共12分，共計(jì)2小題）,1.（6分）已知某電流相量,A，且以,為參考正弦量，,為(),則電流瞬時(shí)值函數(shù),A.,A,B.,,A,C.,,A,),D.,,A,總目錄,本章目錄,2（6分）在圖示電路中,,為（）。,,A.18VB.16VC.8VD.24V,總目錄,本章目錄,二、填充題（在下列各題中，請(qǐng)將題中所要求的解答填入題干中的各橫線上方內(nèi)。本大題共22分）,1.（6分）圖示對(duì)稱(chēng)三相三角形聯(lián)接電路中，已知電源線電壓有效值,=380V,負(fù)載(復(fù))阻抗,Z=(8-j6)?，,則線電流有效值,,=。,,2.（9分）圖示二端網(wǎng)絡(luò)，,,v,A,,則,(復(fù))阻抗Z=_____Ω平均功率P=W視在功率S=VA,,總目錄,本章目錄,,,,,3.（7分）對(duì)于圖示電路列網(wǎng)孔電流法求解,,。其解答是______________________。,,,,,,,,,總目錄,本章目錄,,,三、.（14分）,圖示三相四線制電路中,線電壓,,,,求各電流,,,,、,、,,總目錄,本章目錄,接有對(duì)稱(chēng)星形負(fù)載，其總功率220W,此外在A相上接有額定功率為55W，cosφ=0.5的日光燈一只，求,四.（14分）,電路如圖所示，當(dāng),,時(shí)開(kāi)關(guān)由1換到2，,換路前電路已處于穩(wěn)態(tài)。,用三要素法求,,，,,,總目錄,本章目錄,五、（12分）,,,,六、（10分）,RLC串聯(lián)電路與,,V電源相接，當(dāng),C=8?F時(shí)，電路消耗的,功率達(dá)最大，其值為,,=100W。試求電阻R、電感L和,電路的Q值。,總目錄,本章目錄,求圖示電路的零狀態(tài)響應(yīng),,,,,,,,,,,,,,,2i(t),2Ω,,i(t),1F,1H,1ΩΩ,ε(t),七（16分）,試用節(jié)點(diǎn)分析法求解圖示電路中電流,,,總目錄,本章目錄,試卷一答案,一、單項(xiàng)選擇題（在下列各題中，有四個(gè)備選答案，請(qǐng)將其中唯一正確的答案填入題干的橫線上。本大題共12分）,1.C2.A,二、填充題（在下列各題中，請(qǐng)將題中所要求的解答填入題干中的各橫線上方內(nèi)。本大題共22分，）,1.（6分）65.8A,2（9分）,,；,,W,；,,VA,3．（7分）,,A,三、.（14分）,,,總目錄,本章目錄,,A,,,A,四.（14分）,iL（0-）=iL（0+）=0.5A,iL（∞）=-0.5A,τ=1/3s,,總目錄,本章目錄,五.（12分）,,,六（10分）,,W,所以,,?,,rad/s,所以,,mH,總目錄,本章目錄,,七.（16分）,,,,,解得,,,總目錄,本章目錄,試卷二,一、單項(xiàng)選擇題（在下列各題中，有四個(gè)備選答案，請(qǐng)將其中唯一正確的答案填入題干的橫線上。本大題共20分，共計(jì)4小題，每小題5分）,1、若某正弦交流電路的(復(fù))導(dǎo)納Y=(,,)S，,則其(復(fù))阻抗Z____為,A.,,?,B.,,?,C.,(,,)?,D.,,?,總目錄,本章目錄,,A.,B.,C.,D.,2.圖示電路中，N為含源線性電阻網(wǎng)絡(luò)，其端口伏安特性曲線如圖示，則其端口諾頓等效電路是__________,總目錄,本章目錄,3.圖示方框內(nèi)可能是一個(gè)電阻，一個(gè)電感，或是一個(gè)電容，已知電流,,A，,電壓,,,V，則該元件為,,A.電感元件,,,B.電容元件,,,C.電阻元件,,,D.電阻元件,,,總目錄,本章目錄,4.圖示正弦交流電路中，已知,,，,,A,，,,A，,則,,為,,A.,,A,B.,,A,C.,,A,D.,,A,總目錄,本章目錄,二、填充題（在下列各題中，請(qǐng)將題中所要求的解答填入題干中的各橫線上方內(nèi)。本大題共18分，共計(jì)3小題，每小題6分）,1.圖示電路的網(wǎng)孔分析法方程為——————,,2.圖示電路在發(fā)生諧振時(shí),電流表A的讀數(shù)為12A，電流表A1的讀數(shù)為16A，則電流表A2的讀數(shù)為_(kāi)_________A。,,總目錄,本章目錄,3.圖示各電路端口電壓,,（或端口電流,,）與