大一电路第4章
第四章(习题答案)
§4-3 戴维宁定理和诺顿定理
(一)戴维宁定理的证明
设流过端口以外的电路中的电流为 i,则据替代定 ,则据替代定 理,外电路可以用一个电流为 i的电流源 iS替代,如图(a)所 替代,如图(a) (a)所 示;则又据 叠加定理,得其相应的分电路 (b),(c): 示;则又据叠加定理 ,得其相应的分电路(b) (c): 叠加定理,得其相应的分电路 (b),
:在线性 线性电路中,任一支路的电流或电 叠加定理 :在 线性 电路中,任一支路的电流或电 压是电路中各个独立电源(激励) 单独作用 时在 压是电路中各个独立电源(激励)单独作用 单独作用时在 该支路中产生的电流或电压的 代数和. 该支路中产生的电流或电压的代数和 代数和.
§4-1 叠加定理
也就是说,只要电路存在唯一解,线性电路中 的任一结点电压,支路电压或支路电流均可表示为 以下形式: y = H 1uS1 + H 2 uS 2 + + H m uSm + K 1 iS1 + K 2 iS 2 + + K n iSn ——表示电路中独立 其中:uSk 表示电路中独立电压源的电压 独立电压源的电压
+ Req + u RL
uS1
NS
uS2
RL
口 含一 源 端
1
戴维宁定理
- -
uoc
维 宁 等 效 电 路
1' i1
RL
isc
1'
1'
u R Geq L
-
+
诺顿定理
诺 顿 等 效 电 路
1'
§4-3 戴维宁定理和诺顿定理
对外电路而言,"含源一端口NS"可以用一条含源支路 对外电路而言," 含源一端口N 可以用一条含源支路 等效替代 戴维宁等效电路和诺顿等效电路称为一端口的等效发电机 戴维宁等效电路和诺顿等效电路称为一端口的等效发电机
电路原理 第4章 常用的电路定理
U ad ' U s = I5' I5
Us 6 因此 I 5 = I5 '= × 1 = 0.05 A U ad ' 120
需要注意 注意的是,应用叠加 叠加定理和齐次 齐次定 注意 叠加 齐次 理时,当激励的参考方向反向 反向时,相当于激 反向 励变为原来的-1倍。 - 倍 4.2 替代定理 已知电路中第k条支路的电压uk和电流ik, 那么无论该条支路是由何种元件构成的,它 都可以用电压等于uk的理想电压源或电流等 于ik的理想电流源去替代,替代之后,电路 中其他支路的电压和电流均不变。
得原电路的戴维南等效电路 得原电路的戴维南等效电路 由全电路欧姆定律可得: 由全电路欧姆定律可得:
24Ω
A
I5 16Ω
+ _ 2V
B
电路如图示, 例题 电路如图示,求UR 。 将待求支路断开
(1) 求开路电压 OC 求开路电压U UOC=6I1+3I1 I1=9÷ (6+3)=1A UOC=9V +
解:这个电路是由电阻的串、并联组成,可 以用等效电路的分析方法进行计算,但是 用齐次定理计算会更方便。 先设I5支路电流为I5’=1A, 则:
U cd ' = (15 + 15) I 5' = 30V
4
所以, I
U cd ' 30 '= = = 1A 30 30
I3 ' = I 4 '+I5 ' = 1+1 = 2A
例4.1-1 图4.1-2(a)所示电路,试用叠加 定理求3Ω电阻上的电压U及功率。
8Ω 2Ω (a) 8Ω 2Ω (c) 图4.1-2 例4.1-1图 3A 6Ω + 3Ω U’’ - 3A 6Ω (d) 3A 6Ω + 3Ω U - 8Ω 2Ω (b) 8Ω 2Ω - 3Ω U’’ + 6Ω + 3Ω U’ -
电子电路第四章习题及参考答案
习题四4-1 电路如题图4-1所示,i (t )=10mA 、R =10k Ω、L =1mH 。
开关接在a 端为时已久,在t =0时开关由a 端投向b 端,求t ≥0时,u (t )、i R (t )和i L (t ),并绘出波形图。
解:本题是求零输入响应,即在开关处于a 时,主要是电感储能,当开关投向b 后,讨论由电感的储能所引起的响应。
所以对图(a)t ≥0时的电路可列出00≥=+t Ri dtdiL L L及 i L (0)=i (t )=10(mA ) 其解为:0)(1010)(710≥==--t mA e et i t tL τS R L 73310101010--=⨯==τ 则 0)(10010101010))(0()1)(0()(77101033≥-=⨯⨯⨯-=-=-==-----t V e e e LR Li e Li dt di L t u t ttL t L L L τττ 而 0)(10)()(710≥-=-=-t mA e t i t i t L R其波形图见图(b)、图(c)所示。
4-2 电路如题图4-2所示,开关接在a 端为时已久,在t =0时开关投向b 端,求3Ω电阻中的电流。
解:因为 )(623)0(V u c =⨯= (注意:当稳态以后电容为开路,所以流过1Ω和电容串联支路的电流为零,因此电容两端的电压就是并联支路2Ω支路两端的电压)当开关投向b 时电流的初始值为)(236)0()0(A R u i c ===S RC i 3130)(=⨯===∞τ,故根据三要素法得: 0)(2)(31≥=-t A e t i t4-3 电路如题图4-3所示,开关在t <0时一直打开,在t =0时突然闭合。
求u (t )的零输入响应和零状态响应。
解:因为u (t )=u c (t ),所以求出u c (t )即可。
方法一:直接用三要素法:(注意,开关闭合以后,时间常数由两个电阻并联后,再与电容构成RC 电路)L (t ) i (t L(a)10(b) (c) 题图4-1 习题4-1电路及波形图(t )题图4-2 习题4-2电路S C R 23)1//2(0=⨯==τ)(32)2//1(1)()(221)0(V u V u c c =⨯=∞=⨯= 所以)1(322)322(32))()0(()()(5.05.05.0≥-+=-+=∞-+∞=----t ee e eu u u t u tt t tc c c c 零状态响应零输入响应τ方法二:分别求出零输入响应和零状态响应(可以直接解微分方程,也可以直接利用结论)零输入响应:02)(215.05.00'≥=⨯==---t e V e eU u tt tc τ零状态响应:0))(1(32)1(11212)1(5.05.0"≥-=-⨯+⨯=-=---t V e e eRI u t t ts cτ4-4 电路如题图4-4所示,已知 ⎩⎨⎧≥<=010)(t t t u s 且u c (0)=5V 。
电路理论第四章
(5) 进一步计算支路电压和进行其它分析。
支路电流法的特点: 支路电流法是最基本的方法,在方程数目不多的情况下可以使用。
由于支路法要同时列写 KCL和KVL方程, 所以方程数较多,
第四章 电路分析的一般方法
4.2 支路电流分析法 4.3 节点电压分析法 4.4 网孔电流分析法与回路电流分析法
4.2 支路电流分析法
支路电流分析法:以支路电流为未知量,直接应用 KCL和KVL,分别对节点和回路列出所需的方程式, 然后联立求解出各未知电流的方法。
4.2.1 支路电流方程
一个具有b条支路、n个节点的电路,根据KCL可 列出(n−1)个独立的节点电流方程式,根据KVL 可列出b−(n−1)个独立的回路电压方程式。
((44)) 含含受受控控源源的的二二端端电电阻阻网网络络,, 其其等等效效电电阻阻可可能能为为负负值值,, 这这表表明明该该网网络络向向外外部部电电路路发发出出能能量量。。
P84 4-3
2
+
Ux
4V -
2
+
Ux
4V -
++-
3
5 2A
+
5U x -
3
2A
+
5U x
-
4.3 节点电压分析法
节点电压定义:电路中任一节点与参考点之间的电压称 为节点电压(节点电位)。
(有2:)列KVL方程 I1 I2 I3 0
根据2个网孔,可列出3−(2−1)=2个独立的KVL方程 。 I1R1 I3R3 US1
电路分析第四章 电路定理
Uoc = U1 + U2
= -104/(4+6)+10 6/(4+6)
= -4+6=2V I a
Ri
+
(2) 求等效电阻Ri
Rx
a
Ri b
Uoc – b (3) Rx =1.2时,I= Uoc /(Ri + Rx) =0.333A I= Rx =5.2时, Uoc /(Ri + Rx) =0.2A Rx = Ri =4.8时,其上获最大功率。
计算; 2 加压求流法或加流求压法。
3 开路电压,短路电流法。
2 3 方法更有一般性。
(3) 外电路发生改变时,含源一端口网络的等效电路不变(伏安特性等效)。 (4) 当一端口内部含有受控源时,控制电路与受控源必须包 含在被化简的同一部分电路中。
21
第4章 电路定理
例1.
4 a Rx 6 + I b 10V
2.5A
10V 2 5V
?1A
?
这里替代后,两并联理想电压源 5V 5 1.5A 电流不确定,该支路不能被替代
14
第4章 电路定理
例.
3 + 1 Rx – U Ix + 0.5 0.5 若要使 I x 试求Rx。
1 8
I,
10V
–
I
0.5
解: 用替代:
1
1
I 0.5
8
I
1
0.5
又证:
ik
A
+ uk –
支 路 k
A
ik
+
–
uk
A
+ uk – uk
支 路 k
uk
大学电路分析第四章课后习题答案
4-2.5μF 电容的端电压如图示。
(1)绘出电流波形图。
(2)确定2μs t =和10μs t =时电容的储能。
解:(1)由电压波形图写出电容端电压的表达式:10 0μs 1μs10 1μs 3μs ()1040 3μs 4μs 0 4μs t t t u t t t t≤≤⎧⎪≤≤⎪=⎨-+≤≤⎪⎪≤⎩式中时间t 的单位为微秒;电压的单位为毫伏。
电容伏安关系的微分形式:50 0μs 1μs 0 1μs 3μs()()50 3μs 4μs 0 4μs t t du t i t C t dt t<<⎧⎪<<⎪==⎨-<<⎪⎪<⎩上式中时间的单位为微秒;电压的单位为毫伏;电容的单位为微法拉;电流的单位为毫安。
电容电流的波形如右图所示。
(2)电容的储能21()()2w t Cu t =,即电容储能与电容端电压的平方成正比。
当2μs t =时,电容端电压为10毫伏,故:()()22631010μs 11()5101010 2.510J 22t w t Cu ---===⨯⨯⨯⨯=⨯当10μs t =时,电容的端电压为0,故当10μs t =时电容的储能为0。
4-3.定值电流4A 从t=0开始对2F 电容充电,问:(1)10秒后电容的储能是多少100秒后电容的储能是多少设电容初始电压为0。
解:电容端电压:()()()00110422t tC C u t u i d d t C τττ+++=+==⎰⎰;()1021020V C u =⨯=; ()1002100200V C u =⨯=()()211010400J 2C w Cu ==; ()()2110010040000J 2C w Cu ==4-6.通过3mH 电感的电流波形如图示。
(1)试求电感端电压()L u t ,并绘出波形图;(2)试求电感功率()L p t ,并绘出波形图;(3)试求电感储能()L w t ,并绘出波形图。
电路第4章
B i5 R5 i4 2Ω 20Ω R6 20Ω
第4章 41
_
设
'
C
K us us
'
i5 i5 1 A , 则
' '
u BC ( R 5 R 6 ) i 5 22 V
120 33 . 02
'
3 . 63
i4
'
'
u BC R4
'
'
1 . 1 A i3 i 4 i5 2 . 1 A
-
2i
b
分析: (1)由于原电路接有负载,因此首先断开负载;
(2)由于原电路中含有受控源,只能用外加电压源法 或短路电流法。
第4章 43
解:(1) 求开路电压 1A 1 i + -
u n1 5
2
3 a 2Ω 2i
5Ω 5V
6Ω
+ uoc
- b
1 5
u n1 ( 1 2
1 5
1 2 1 2
电阻和电压源的串联与电导和电流源的并联可以进行等效变换, 它们可以相互进行等效变换。维宁定理和诺顿定理统称为等效 发电机定理。
例4.3:求下图的诺顿等效电路。 解:<1> 求短路电流isc <2> 求等效电导Geq
i
2u1
3
i sc 10
3
A
1
isc
2
u1
a uoc
实验模拟
1A
b
+ 29.13Ω 48.89V -
解: (1)求开路电压uoc (2) 求等效电阻
10Ω 20Ω 1KΩ
电路理论 第4章
B
B
24
A
第 4 章
+ 20V _ 5Ω
+ _ 15V R3 5 Ω 3Ω
R4 4Ω B
I
有源二端网络等效为电 流源模型 ——诺顿定理 有源二端网络等效为电 压源模型—— 戴维南定理
有 源 二 端 网 络
R4 4Ω
I
等 效 电 源
R4 4Ω
第四章
第 4 章
电路分析方法之三
--电路定理法
叠加原理 等效电源定理 特勒根定理 互易定理
教学重点:替代定理
难点:线性电路的线性关系 戴维南定理 特勒根定理 运用多个定理的综合解题
1
§4-2 替代定理或置换定理
第 4 章
替代定理(又称置换定理): 在具有唯一解的线性网络中,若某条支路的电压UK (或电流IK)为已知,则这条支路可以用一个电压值为 UK的独立电压源(或用一个电流值为IK的独立电流源) 来替代,若替代后电路仍具有唯一解,则该网络所有支 路的电压和电流均保持不变。 说明: 1. 替代定理适用于线性、非线性电路、定常和时变电路。 2. 替代定理的应用必须满足的条件: 1) 原电路和替代后的电路必须有唯一解。 2) 被替代的K支路必须是独立的、和电路其它 部分应无耦 合及受控关系。
I1 2Ω I2 10A I 3 1Ω I4 4Ω 5Ω + 10V _
原电路 根据叠加定理
I1’’ 2Ω I2’’ I3’’ 1Ω I4’’ 4Ω 5Ω + 10V _
11
I 1 = I 1 ′ − I 1 ″, I 2 = I 2 ′ − I 2 ″ I3 = I3′ + I3 ″, I4 = I4 ′ + I4 ″
US"= 10I1 " + U1" =10×1.6 + 9.6 =25.6V US= US' +US"=-6+25.6=19.6V
电路学 第四章
第4章电路定理(Circuit Theorems)¨重点:1、熟练掌握叠加定理;2、熟练掌握戴维南和诺顿定理;3、掌握替代定理,特勒根定理和互易定理;Un Re gi st er ed§4-1 叠加定理(Superposition Theorem)定义:对于线性电路,任何一条支路中的电流(或电压),都可以看成是由电路中各个独立电源(电压源或电流源)分别单独作用时,在此支路中所产生的电流(或电压)的代数和。
所谓电源的单独作用,即是在电路中只保留一个电源,而将其它电源置零。
电源置零:电流源置零,则是电流源断路电压源置零,则是电压源短路一、定义Un Re gi st er ed二、叠加定理的应用B原电路U 1单独作用B''''''BU 2单独作用+I 1=I 1′+I1〞I 2=I 2′+I 2〞I 3=I 3′+I 3〞Un Re gi sU S1R 1S1US1R 1R 1S1+例:2121R R R U U S +´=¢22111R R R R I U S ´+´=¢¢221112121R R R R I R R R U U U U S S ´+´++´=¢¢+¢=Un e gi st er e应用叠加定理要注意的问题:1、叠加定理只适用于线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变),不适用于非线性电路。
2、叠加时电源分别考虑,电路的结构和参数不变。
置零的恒压源短路,置零的恒流源开路3、叠加定理只适用于线性电路求电压和电流;不能用叠加定理求功率。
4、叠加时注意参考方向下求代数和。
Un Re gi st er ed5、含受控源电路亦可用叠加,参加叠加的是独立源,受控源应始终保留。
要注意每个分图中受控源控制量的区别6、运用迭加定理时也可以把电源分组求解,每个分电路的电源个数可以不止一个。
第四章:电路定理
ik
+
A uk
–
支 路 k
A
+
– uk
A
ik
例: 图a电路,可求得:
U = 8V
6
+
I3 = 1A , I2 = 1A , I1 = 2A
20V -
用 U=S 8V代替支路3 得图b电路,可求得:
6
I3 = 1A , I2 = 1A , I1 = 2A
43;
8
U
-
4
+
4V -
解(1) 电压源单独作用时,
+ 10V
电流源开路,如图b)所示, –
+
4 u 4A (a)
–
u 10 4 4V
6
46
(2) 电流源单独作用时,电压源
+ 10V
+ 4 U '
(b)
短路,如图c)所示,
–
–
u 4 6 4 9.6V 10
6 +
(3) 共同作用时:
4 U ''
4A
u u u 4 9.6 5.6V
–
(C)
例4.2 求图中电压U。
'
解 (1)10V电压源作用时,4A电流源开路,
受控源保留。
I1
10 64
1A
U' = -10I1' + 4I'1 = (-10 + 4) 1 = -6V
(2) 4A电流源作用时,10V电压源短路,受控源保留
U
10
I
'' 1
6
I
'' 1
I 1
电路第4章ppt课件
应用叠加定理时注意以下几点: 应用叠加定理时注意以下几点: 1、叠加定理只适用于线性电路求电压和电流 、叠加定理只适用于线性电路求电压和 适用于线性电路求电压 不能用叠加定理求功率。 不能用叠加定理求功率。
线性电路中,电压、电流是独立源的线性函数, 线性电路中,电压、电流是独立源的线性函数,而功率是独 立源的二次函数
N2
1
若已知端口电压: 若已知端口电压:
1
i
N1
+
u =α
N2
u
1/ 1
+ us= α
-
N1
i + u
1/
i =β
若已知端口电流
N1
i
+
u
1/
is= β
N2
可作类似的替代。 注:(1)对N1可作类似的替代。 ( 2 )注意电压源 us 的方向与被替代网络端口电压 u 的方向相同; 的方向相同;电流源 is与被替代网络端口电流 i 的方向相 同。
定理: 由两个单口网络N 联接组成的电路, 定理 : 由两个单口网络 1和 N2联接组成的电路, 若已知端口电压值为α、 电流值为β, 若已知端口电压值为 、 电流值为 , 则可以用一 或用一个电流值为β 个电压值为α的电压源或用一个电流值为 个电压值为α的电压源或用一个电流值为β的电流 来代替单口网络N 源 来代替单口网络 1 或 N2 , 替代后电路中所有电 压和电流将保持原有(替代前)的值不变。 压和电流将保持原有(替代前)的值不变。
∆ l1 ∆11 ∆ 21 il 1 = uS 11 + uS 22 + L + uSll ∆ ∆ ∆
再将u 代入,便有: 再将us1、us2、…、usb代入,便有:
电路理论第四章 电路的方程分析法汇总
网孔法的一般步骤:
(1) 选定l=b-(n-1)个网孔,并确定其绕行方向;
(2) 对l 个网孔,以网孔电流为未知量,列写其KVL方程; (3) 求解上述方程,得到l 个网孔电流; (4) 求各支路电流(用网孔电流表示); (5) 其它分析。
3.理想电流源支路的处理
例
( RS R1 R4 )i1 R1i2 R4i3 U S
由节点电压方程求得各节点电压后即可求得各支路电 压,各支路电流可用节点电压表示:
i1
un1 R1
i4
un2 R4
i2
un1 un2 R2
i5
un3 R5
uS
i3
un2 un3 R3
一 般
G11un1+G12un2+…+G1,n-1un,n-1=iSn1
情
G21un1+G22un2+…+G2,n-1un,n-1=iSn2
a
I2
1
11 +
6A
U
_
2
b
a I2
11 1
6A
解1. I3
(1) n–1=1个KCL方程:
节点a:–I1–I2+I3=0
7
(2) b–( n–1)=2个KVL方程:
7I1–11I2=70-U
11I2+7I3= U 增补方程:I2=6A
I3 由于I2已知,故只列写两个方程
7 节点a:–I1+I3=6
R1i1 ( R1 R2 R5 )i2 ( R1 R2 )i3 0 ( R1 R4 )i1 ( R1 R2 )i2 ( R1 R2 R3 R4 )i3 0
i i2
RS +
第04章-正弦交流电路(1-2-3-4节)
则 i u 2Usint 2Isint
RR
u 2Usint
i u 2Usint 2Isint
RR
UIR ui 0
2).相量关系
U U0
则 I U 0 R
I U
即 U IR
2.功率关系
1).瞬时功率 p
i
+
u
R
-
i 2 I sin ( t) u 2U sin ( t)
说明: 给出了观察正弦波的起点,常用于描述 多个正弦波相互间的关系。起点不同, 亦不同.
4.1.3 相位差 :
两同频率的正弦量之间的初相位之差。
如:uU m siω nt (ψ 1)
iIm siω nt (ψ 2)
(t 1) (t 2)
ψ1 ψ2
ui u i
复数的模 复数的辐角
(2) 三角式
a
A r cψ o jr sψ i r n (c ψ o jsψ is )n
由欧拉公式:
ej ψ ej ψ
cosψ
,
2
ej ψ ej ψ s inψ
2j
可得: ejψcoψsjs iψ n (3) 指数式 A r ejψ
(4) 极坐标式 Ar ψ
6
u 311 .1sin 314 t V
3
求:
i 、u 的相量
I14 .4 1 30 10 30 0 8.6 6 j50A 2
U 3.1 16 02 2 6 0 01 1j1 0.9 5V 0 2
I14 .4 13010 3 008.6j50A 2
最大值
电量名称必须大
写,下标加 m。 如:Um、Im
电路第四章理解练习
1.试述戴维南定理的求解步骤?如何把一个有源二端网络化为一个无源二端网络?在此过程中,有源二端网络内部的电压源和电流源应如何处理?
2.实际应用中,我们用高内阻电压表测得某直流电源的开路电压为225V,用足够量程的电流表测得该直流电源的短路电流为50A,问这一直流电源的戴维南等效电路?
3.负载上获得最大功率时,电源的利用率大约是多少?
20.求图示电路的戴维宁等效电路,并计算使RL的功率为最大的RL值和最大功率。
21.图示电路,IS=2A,R1=R2=4,若负载RL可变,当RL等于何值时负载获得最大功率,最大功率为多少?
22.应用等效变换求图示电路中的I的值。
23.应用戴维南定理求解图示电路中的电流I。
24.如图所示电路,若RL可变,RL为多大时可获得最大功率?此时Pmax为多少?
21.求线性有源二端网络内阻时: (1)无源网络的等效电阻法,应将电压源(开路、短路、保留)处理,将电流源(开路、短路、保留)处理;(2)外加电源法, 应将电压源(开路、短路、保留)处理,电流源(开路、短路、保留)处理;(3)开路电压和短路电流法,应将电压源(开路、短路、保留)处理,电流源(开路、短路、保留)处理。
10.当一个实际电流源(诺顿电路)开路时,该电源内部有无电流。
11.几个电压源串联的等效电压等于所有电压源的。
12.几个同极性的电压源并联,其等效电压等于。
13.几个电流源并联的等效电流等于代数和。
14.几个同极性电流源串联,其等效电流等于。
15.某元件与理想电压源并联,其等效关系为。
16.某元件与理想电流源串联,其等效关系为。
4.已知图示电路中电压U=4.5V,试应用已经学过的电路求解法求电阻R。
5.求解图示电路的戴维南等效电路。
电路分析基础第四章
开路电压
等效电阻
二、戴维南定理证明:
置换
叠加
线性含源
线性或非线性
u ' = uoc
N中所有独立源产生的电压 电流源开路
' ''
u '' = − Rabi
电流源产生的电压 N0中所有独立源为零值
u = u + u = uoc − Rabi
u = uoc − Rabi
含源线性单口网络N可等效为 电压源串联电阻支路
Rab = 6 + 15 //(5 + 5) = 6 + 6 = 12Ω
Rcd = 5 //(15 + 5) = 4Ω
例3:试求图示电阻网络的Rab和Rcd。
Rab = 8 + {4 //[2 + 1 + ( 2 // 2)]} = 8 + {4 // 4} = 10Ω
Rcd = ( 2 // 2) + {1 //[4 + 2 + ( 2 // 2)]} = 1 + (1 // 7) = 1.875Ω
例5:求图中所示单口网络的等效电阻。
u R i = = ( μ + 1) R i
例6:求图所示单口网络的等效电阻。
u R Ri = = i 1+α
例7:求图示电路输入电阻Ri,已知α =0.99。
1. 外施电源法 2. 电源变换法
Ri = 35Ω
三、含独立源单口网络的等效电路:
1. 只含独立源、电阻,不含受控源 只含独立源、电阻不含受控源的网络,端口 VCR为u=A+Bi,u和i关联时,B为正。 2. 含受控源的有源单口网络 含受控源、独立源、线性电阻的网络,端口 VCR为u=A+Bi,B可正可负。 等效为电压源串联电阻组合或电流源并联电阻组合。
大一电路6到12章知识点
大一电路6到12章知识点第一章电流与电压在电路中,电流是指电子流动的速率,单位是安培(A);而电压是指电子流动的推动力或压力,单位是伏特(V)。
电流与电压是电路中最基本的两个要素。
第二章电阻与电阻率电阻是指电流通过时所遇到的阻碍,单位是欧姆(Ω)。
电阻率是物质的固有性质,是指单位长度、单位横截面积的导体所具有的电阻。
第三章欧姆定律欧姆定律是最基本的电路定律之一,描述了电流、电压和电阻之间的关系。
根据欧姆定律,电流等于电压除以电阻。
第四章串联电路和并联电路串联电路中的元件按照顺序连接,串联电路中的总电阻等于各个电阻之和。
而并联电路中的元件并联连接,总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和的倒数。
第五章等效电阻与电路简化等效电阻是指将一个复杂的电路简化为一个等效的电路,其电流-电压关系与原电路相同。
第六章电压分压器与电流分流器电压分压器是一种用来降低电压的电路,通过利用串联电阻的特性,使输入电压分配到不同的电阻上。
电流分流器则是一种用来分流电流的电路,通过利用并联电阻的特性,使输入电流分配到不同的电阻上。
第七章电路中的功率功率是电路中消耗或提供的能量和时间的比率,单位是瓦特(W)。
根据功率的定义,功率等于电流乘以电压。
第八章交流电路中的电阻、电感和电容交流电路中的电阻、电感和电容对电流的响应有所不同。
电阻对交流电的响应是线性的,电感对交流电的响应是滞后90度,而电容对交流电的响应是超前90度。
第九章交流电路中的频率和相位频率是指交流电信号中振荡的次数,单位是赫兹(Hz)。
相位则是指交流电信号的起始位置相对于某一参考位置的偏移角度。
第十章交流电路中的电压、电流和功率在交流电路中,电压、电流和功率的计算需要考虑频率和相位的影响。
根据欧姆定律和功率的定义,可以得出交流电路中电压、电流和功率之间的关系。
第十一章交流电路中的电阻、电感和电容的复数表示为了方便计算交流电路中的电压、电流和功率,可以使用复数表示电阻、电感和电容,将它们表示为幅度和相位的形式。
大一电路第四章总结知识点
大一电路第四章总结知识点电路是电子学的基础,是电子设备能够正常工作的重要组成部分。
大一电路课程的第四章主要介绍了放大电路和运算放大器的原理和应用。
通过学习这一章节的内容,我对电路的工作原理和相关的数学模型有了更深入的理解。
以下是我对该章节的总结和知识点的梳理。
一、放大电路的基本原理和分类放大电路是指能够将输入信号经过放大处理后输出的电路。
在第四章中,我们学习了放大电路的基本原理和分类。
放大电路按照放大的方式可以分为电压放大、电流放大和功率放大电路。
常见的放大电路有共射、共集和共基的晶体管放大电路,以及差动放大器和运放等。
各种放大电路有各自的适用范围和特点,在实际中需要根据具体的应用场景选择合适的放大电路。
二、运算放大器及其应用运算放大器是一种特殊的放大电路,在现代电子设备中得到了广泛应用。
运算放大器具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等优点,被广泛用于信号放大、滤波、比较、计算以及反馈控制等方面。
在第四章中,我们深入学习了运算放大器的原理和应用。
运算放大器是一种差分放大电路,具有两个输入端和一个输出端。
它的输入电阻非常大,可以看作无穷大,输出电阻非常小,可以看作零。
运算放大器具有非常高的增益,通常达到几万甚至几十万倍以上。
通过在输入端加入反馈电阻,我们可以实现运算放大器的各种应用。
运算放大器在实际中有很多应用,比如滤波器、振荡器、比较器、积分器、微分器等。
通过对运算放大器的输入电压和反馈电阻的选择,我们可以实现各种不同的功能。
三、电路分析方法在第四章的学习中,我们还了解了一些常用的电路分析方法。
比如节点分析法、戴维南定理、叠加原理等。
这些方法可以使我们更加方便地对电路进行分析和计算。
节点分析法是一种常用的电路分析方法,通过对电路中各个节点电压的求解,来推导电路中各个元件的电流和电压关系。
戴维南定理是一种用于简化电路的方法,通过将电路中的电压源或电流源用等效电阻替代,简化电路的复杂性,实现更简单的电路分析。
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正弦交流电路的稳态分析
● 重点: 1. 正弦量的表示、相位差; 2. 正弦量的相量表示; 3. 电路定理的相量形式; 4. 复阻抗和复导纳; 5. 正弦稳态电路的分析; 6. 正弦稳态电路的功率分析与计算; 7. 串、并联电路的谐振;
1
§4.1
1. 正弦量
正弦交流电路的基本概念
随时间按正弦规律变化的电压和电流分别称 为正弦电压和正弦电流 瞬时值表达式 Im i T t
注意:(1)工程上说的正弦电压、电流一般指有效值,如 设备铭牌额定值、电网的电压等级等。但绝缘水平、耐压 值指的是最大值。因此,在考虑电器设备的耐压水平时应 按最大值考虑。 (2)测量中,交流测量仪表指示的电压、电流读数一 般为有效值。 (3)区分电压、电流的瞬时值、最大值、有效值的符号。
i , Im , I
2. 两个同频率正弦量的关系——相位差
u1 (t ) U1m sin(t u1 )
相位差
u 2 (t ) U 2 m sin(t u 2 )
u1 u 2
u
() 0 1
() 0 2
u1超前于u2 或u2滞后于u1 u1与u2同相 u1与u2反相
7
u
例
0
T 2
T
t
图示为正弦波经半波整流后的波形,求其有效值和平均值。
解:
T 0 t i I m sin t 2 T t T i 0 2
1 T
T
所以有效值以I
T 2
2 I m (sin t ) 2 dt
0
I T
2 m
T 2
1 I T
T
T
2 I m sin 2 ( t ) dt
0
T
sin ( t ) dt
2
0
0
1 cos 2( t ) 1 1 dt t T 2 2 0 2
T
1 2 T Im I Im 0.707 I m T 2 2
m i
Im 2I
-
diL uL L LI Lm sin(t i ) 2LI L sin(t i ) dt 2 2
ULm (2)结论
u
(3)相量关系 (5)相量图
U
L
u
U Lm LI Lm U L LI L
u i
2
UL
jLI UL L
L + + uR - + uL u 由KVL C i
I
U
-
R
R
+ uC -
+ + U
jL + UL + U
-
相量模型
C
1 j C
1 . U UR UL UC R I jL I j I C 1 . R j (L ) I C 复阻抗Z
A1 A2 1e j1 2 e j2 1 2 e j (12 ) 1 2 1 2
除法:模相除,幅角相减。
A1 1 θ1 1 e jθ1 1 j( θ1θ2 ) e jθ 2 A2 2 θ2 2 e 2
1 θ1 θ2 2
直流I
R
交流i
R
W RI T
2
W Ri ( t )dt
2 0
T
电流有效 值定义为
1 I i (t )dt T
def T 2 0
有效值也称均方根值 (root-mean-square)
5
同样,可定义电压有效值:
正弦电流、电压的有效值
1 U T
def
T
0
u ( t )dt
2
若 i(t ) I m sin(t i )
可见,对于任意一个正弦时间函数都有唯一与其相对应的 复数函数
i(t ) 2 I sin( t ) I I
称 I I 为正弦量 i(t) 相对应的有效值相量(简称相量)
14
def
例1 已知 i 141.4 sin(314t 30)A
则其振幅相量
有效值相量为
12
(3) 旋转因子:
Im
A• ej
A Re
复数
ej =cos +jsin =1∠
0
A• ej 相当于A逆时针旋转一个角度 ,而模不变。
故把 ej 称为旋转因子。
2
e
j
j 190 e
j
2
j 1 90
e
j
1
13
故 +j, –j, -1 都可以看成旋转因子。
18
二. 电感中的正弦电流及特性方程的相量形式
(1)瞬时表达式
iL (t ) I Lm sin(t i )
uL (t ) U Lm sin(t u )
iL(t) L
2 I L sin(t i ) +
2U L sin(t u )
uL(t)
(4)相量模型
90
i u
-
C
u i
j 1 I UC C C
(5)相量图
2
UC
20
感抗与感纳
U Lm UL XL L 2fL 称为感抗,单位为 I Lm IL 1 1 1 BL XL L 2fL 称为感纳,单位为 S
jL
容抗与容纳
XC
I m 141.430A
141.4 30 10030A I 2
频率
例2
若
I 100A
f 1000 Hz
则电流的瞬时值表达式为
i 10 2 sin(6280t)A
15
例 已知 us1 2 220sin 314tV,us1 2 220sin 314t-120V
u1
O
u2
u1
t (3)
u2
(4)
2
u1与u2正交
3
注意:(1)只有同频率正弦量之间超前、滞后才有意义。 (2)相位差通常用 ≤π的角度范围表示。
例
i1 (t ) I 1m sin(t 120 )A
i 2 (t ) I 2m sin(t 120 )A
方法一:采用代数形式 若 则
A1=a1+jb1, A2=a2+jb2 A1±A2=(a1±a2)+j(b二:在复平面上平按 照行四边形或多边形法则
A2
A1 0
Re
11
(2) 乘除运算——极坐标形式
若
A1 11,A2 2 2
乘法:模相乘,幅角相加。
i
i(t ) I sin( t ) 2 I sin( t )
U 1 2 Um 或 Um 2U
6
平均值
T 2
1 I av T
def
T
T
i dt
0
I av
2 T
0
2I m 1 2I m 1 2 2 I m sin tdt [ cos t ] 0 [1 1] I m 0.637 I m T T
求两者的相位差。
解:
i1 i 2 120 (120 ) 240
所以i1超前于i2 240°,即i1 滞后于i2 120°
4
3. 周期性电流、电压的有效值
周期电压、电流的瞬时值是随时间变化的,为了简明 地衡量其大小,常采用有效值。 有效值(effective value)定义
23
1 讨论 Z R j ( L ) R jX Z z C
(1)当X>0时
即
X L X C 0X L X C
Z 0 u i 0 u ) ( i
1 2f 2 T
u (t ) U m sin(t u ) i(t ) I m sin(t i )
ψi O
正弦量三要素 振幅Um (Im) :正弦电压u(电流i)的最大值 反映正弦量幅度变化的大小 角频率ω :相位角随时间变化的速率 反映正弦量变化快慢 2 初相角ψu (ψi):(ωt+ψu)当t=0时的ψu (ψi) 反映t=0时电压(电流)瞬时值的大小
相量图
解法二:
在复平面上用相量表示 Im
U S1 U S 2
U S 2 U S1
US2
Re
16
四. 基尔霍夫定律的相量形式
基尔霍夫电流定律(KCL) 时域形式
it 0
相量形式
I 0
基尔霍夫电压定律(KVL) 时域形式
ut 0
相量形式
U 0
0
I 1 (1 cos2t )dt m 2 2
1 平均值I av T
1 i dt T 0
T 2
I m sin tdt
1
0
I m 0.308I m
8
§4.2 正弦量的相量表示
问题的提出
在对正弦交流电路的计算过程中,会遇到大量的同频 率正弦量的运算问题,若用瞬时值进行计算是非常麻烦的。 因同频的正弦量相加仍得到同频的正弦量,所以,只 要确定初相位和有效值(或最大值)就行了。
.
.
.
.
.
.
22
复阻抗
形式一
1 Z R j ( L ) R jX Z z C