线性电阻电路分析方法
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电路原理第三章 电阻电路的一般分析
例3.
I1 7 + 70V –
求支路电流(电路中含有受控源）
a I2 1 I3
解 11 + U _ 2
节点a：–I1–I2+I3=0
7I1–11I2=70-2U 11I2+7I3= 2U
7
+
2U
_ b
增补方程：U=7I3
利用支路电流与受控 电源控制量的关系
得 I1=8/3A； I2＝14/3A； I3＝22/3A；
6 4
＋ 2 ＋ 3 ＋ 4 ＝0
上述四个方程并不相互独立，可由任意三个推 出另一个，即只有三个是相互独立的。
结论
n个结点的电路, 独立的KCL方程为n-1个。
独立方程对应的节点称为独立节点。
2.KVL的独立方程数 KVL的独立方程数=基本回路数=b－(n－1)
结 论
n个结点、b条支路的电路, 独立的 KCL和KVL方程数为：
例
图示为电路的图，画出三种可能的树及其对应的基 本回路。 1
4
8 3
5
6 7 2
5 8 6 7
4 8 3 6
4 8 2 3
3.2 KCL和KVL的独立方程数
1.KCL的独立方程数
2 1 1 4 3 5 2 3 2 3 4 1 1
i1 i4 i6 0 i1 i2 i3 0 i 2 i5 i 6 0 i3 i4 i5 0
整理得:
(R1+R2) im1 – R2 im2 = us1- uS2 -R2im1 + (R2+R3) im2 = uS2-us3 R11=R1+R2 R22=R2+R3 R11im1+ R12 im2 = us11 R21im1 + R22im2 = uS22
第3章 电阻电路的一般分析
2 3
解2. I1 7 + 70V –
a
增补方程：I2=6A 11 由于I2已知，故只列写两个方程。 a：–I1+I3=6 7
I2
1 6A b
I3
避开电流源支路取回路： 1: 7I1＋7I3=70
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例6.
I1 7
+ 70V –
列写支路电流方程（电路中含有受控源）。 a
I2 1 + 5U _ b 11 2 I3 + 7 U _ 解
返 回
支路、结点、路径、回路和网孔的概念。 (1)连通图 图G的任意两结点间至少有一条路径 时，称图G为连通图。非连通图至少 存在两个分离部分。
(2) 子图
若图G1中所有支路和结点都是图G中 的支路和结点，则称G1是G的子图。
返 回
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(3)树 (Tree)
T是连通图G的一个子图, 并满足条件：
依据:
KCL、KVL以及元件的VCR。
方法: 根据列方程时所选变量不同，可分为支路电流法、
网孔电流法、回路电流法和结点电压法。
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对于线性电阻电路，电路方程是一组线性代数方程。
例1
3
I1 R1 uS1 + –
a I2 I3
R2 + – b 2 独立？ R3 求I1、I2和I3?
1 uS2
独立回路＝2，选为网孔。
+ –
R3
i1 il 1 i3 il 2 i2 il 2 il 1
uS2
b
回路1：R1 il1-R2(il2- il1) +uS2-uS1=0 回路2：R2(il2- il1)+ R3 il2 -uS2=0 自电阻 (R1+ R2) il1 -R2 il2 = uS1-uS2
解2. I1 7 + 70V –
a
增补方程：I2=6A 11 由于I2已知，故只列写两个方程。 a：–I1+I3=6 7
I2
1 6A b
I3
避开电流源支路取回路： 1: 7I1＋7I3=70
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例6.
I1 7
+ 70V –
列写支路电流方程（电路中含有受控源）。 a
I2 1 + 5U _ b 11 2 I3 + 7 U _ 解
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支路、结点、路径、回路和网孔的概念。 (1)连通图 图G的任意两结点间至少有一条路径 时，称图G为连通图。非连通图至少 存在两个分离部分。
(2) 子图
若图G1中所有支路和结点都是图G中 的支路和结点，则称G1是G的子图。
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(3)树 (Tree)
T是连通图G的一个子图, 并满足条件：
依据:
KCL、KVL以及元件的VCR。
方法: 根据列方程时所选变量不同，可分为支路电流法、
网孔电流法、回路电流法和结点电压法。
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对于线性电阻电路，电路方程是一组线性代数方程。
例1
3
I1 R1 uS1 + –
a I2 I3
R2 + – b 2 独立？ R3 求I1、I2和I3?
1 uS2
独立回路＝2，选为网孔。
+ –
R3
i1 il 1 i3 il 2 i2 il 2 il 1
uS2
b
回路1：R1 il1-R2(il2- il1) +uS2-uS1=0 回路2：R2(il2- il1)+ R3 il2 -uS2=0 自电阻 (R1+ R2) il1 -R2 il2 = uS1-uS2
电工电子技术第2章 线性电路分析的基本方法
第2章 线性电阻电路的分析内容：网络方程法：支路电流法、节点电压法、回路电流法。
线性电路定理：替代定理、戴维宁定理、诺顿定理。
2.1 电阻的串联、并联和混联电路分析线性电阻电路的方法很多，但基本依据是KCL 、KVL 及元件的伏安关系()VAR 。
根据这些基本依据可推导出三种不同的分析电路的方法：等效法、方程法、定理法。
本章首先介绍等效变换，然后讨论支路电流法、网孔分析法及节点电位法，最后介绍常用定理，包括叠加定理和齐次定理、戴维南定理和诺顿定理等。
2.1.1 电路等效的一般概念1．等效电路的概念：在分析电路时，可以用简单的等效电路代替结构较复杂的电路，从而简化电路的分析计算，它是电路分析中常用的分析方法。
但值得注意的是，等效电路只是它们对外的作用等效，一般两个电路内部具有不同的结构，工作情况也不相同，因此，等效电路的等效只对外不对内。
2．等效电路的应用：简化电路。
2.1.2 电阻的串联、并联与混联1. 电阻的串联电阻串联的概念：两个或两个以上电阻首尾相联，中间没有分支，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻的串联。
串联电阻值： 123R R R R =++ 电阻串联时电流相等，各电阻上的电压：1 11122223333RUU IR R UR RRUU IR R UR RRUU IR R UR R⎫===⎪⎪⎪===⎬⎪⎪===⎪⎭2. 电阻的并联电阻的并联概念：两个或两个以上电阻的首尾两端分别连接在两个节点上，每个电阻两端的电压都相同的连接方式，称为电阻的并联并联电阻电流值：123123123111U U UI I I I UR R R R R R⎧⎫=++=++=++⎨⎬⎩⎭并联电阻值：1231111R R R R=++电阻并联电路的等效电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。
电阻并联时电压相等，各电阻上的电流：111122223333GU RII IR R GGU RII IR R GGU RII IR R G⎫===⎪⎪⎪⎪===⎬⎪⎪===⎪⎪⎭3. 电阻的混联既有电阻串联又有电阻并联的电路叫混联电路。
线性电阻网络分析
提高稳定性
选择适当的电阻值
选择适当的电阻值可以减小元件之间的电压和电流差异，从而提高 稳定性。
增加元件容差
元件容差是元件参数的允许误差范围，增加元件容差可以降低元件 参数对电路性能的影响，提高稳定性。
优化网络拓扑
通过优化网络拓扑结构，可以减小元件之间的耦合效应，提高稳定性。
优化元件参数
选择适当的电阻材料
在物联网和智能电网中的应用
物联网
在物联网领域，电阻网络可以应用于传感器网络中，用于监测各种物理量如温度、湿度、压力等，实现远程数据 采集和传输。
智能电网
在智能电网中，电阻网络可以用于实现电能计量、故障检测等功能，提高电网的智能化水平和供电可靠性。同时， 电阻网络也可以用于可再生能源并网发电系统的电能质量监测和调控。
电感元件
表示为纯电感，其电流与电压的相 位差为90度。
02
线性电阻网络的数学模型
电路方程
01
02
03
基尔霍夫电流定律
在电路中，流入节点的电 流等于流出节点的电流。
基尔霍夫电压定律
在电路中，任意两点之间 的电压等于电位降落。
欧姆定律
在电路中，电阻元件两端 的电压与流过它的电流成 正比。
节点电压法
03
线性电阻网络的性能分析
电压与电流的关系
1 2
欧姆定律
在线性电阻网络中，电压和电流成正比关系，即 V=IR，其中 V 是电压，I 是电流，R 是电阻。
串联和并联
在串联电路中，总电压等于各电阻上的电压之和； 在并联电路中，总电流等于各支路电流之和。
3
分压和分流
在串联电路中，电阻越大，其上的电压越高；在 并联电路中，电阻越小，其上的电流越大。
第2章电路分析
（3）根据KVL和VCR对（b-n+1）个独立回路列以支路电流 为变量的方程；
（4）求解各支路电流，进而求出其他所需求的量。
若电路中含有无伴电流源（无电阻与之并联），可设电流源 两端的电压为未知量， 见例2-5。
電子工業出版社
新编电气与电子信息类本科规划教材
例2-5
如图所示的电路中，已知：R1 =1 ，R2 =2 ，Us1 =5 V， Is3 =1 A。用支路电流法求各支路电流。 解：对结点①列KCL方程，有
树枝数=（n-1），连枝数=（b-n + 1）
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新编电气与电子信息类本科规划教材
单连枝回路或基本回路：由一个连枝与相应的树枝构成的回路。
基本回路数 = 连枝数 = b-n+1 3．割集
满足下列两个条件的支路的集合。
① 移去该集合中的所有支路，图G将分成两个部分； ② 当少移去其中任一支路时，图G仍是连通的。
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图G的一条路径:从图G的某一结点出发，沿着 一些支路移动，从而到达另一结点（或回到原 出发点），这样的一系列支路。 连通图：任意两个结点之间至少存在一条路径。
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树和基本回路
树的定义：①包含图G中的全部结点和部分支路； ②树T是连通的，且不包含回路。
R12 R31 R1 R12 R23 R31 R23 R12 R2 R12 R23 R31 R31R23 R3 R12 R23 R32
当Y连接中3个电阻相等，即R1 = R2 = R3 = RY时,
R△= R12 = R23 = R31 = 3RY
i1 = im1，i2 = im1 -im2，i3 = im2
线性电路的分析方法解析
线性电路的分析方法解析线性电路是由被动元件（如电阻、电容、电感等）和有源元件（如电源、放大器等）组成的一种电路。
线性电路主要通过应用基本电路定律和电路分析方法来分析和解决电路问题。
以下是常见的线性电路分析方法：1.基本电路定律：线性电路分析的基础是基本电路定律，包括欧姆定律（电流与电压成正比关系）、基尔霍夫电压定律（环路电压之和为0）和基尔霍夫电流定律（节点电流之和为0）。
通过这些定律可以建立电路的等式，进一步解决电路问题。
2.等效电路：将复杂的线性电路简化为等效电路是简化分析的常见方法。
等效电路可以用简单的电路元件（如电阻、电流源等）来代替原始电路，但仍然保持电路特性不变。
常见的等效电路包括电阻串联、并联、电流源串联和电压源并联等。
3.节点电压法：节点电压法是一种常用的线性电路分析方法。
它通过将电路中的节点连接到地（或任意选定基准点）上，使用基尔霍夫电流定律分析各节点的电压。
通过列写节点电压方程，可以解得节点的电压值，进而计算电路中的电流和功率等参数。
4.微分方程法：微分方程法是分析线性电路的另一种常见方法。
通过对电路中的元件进行建模，可以得到元件之间的基本关系式，进而得到描述电路行为的微分方程。
通过求解微分方程可以得到电路中的电流和电压等参数。
5.模拟计算：模拟计算是一种常用的线性电路分析方法。
通过使用模拟计算软件，将电路图输入并设置元件参数和初始条件，软件可以自动计算电路中的电流、电压和功率等参数，并绘制相应的波形图。
模拟计算可以方便地分析复杂的线性电路，并可以进行参数的优化和灵敏度分析。
6.相量法：对于交流电路，相量法是一种便捷的分析方法。
相量法将交流电压和电流看作有大小和相位的量，通过将它们用复数表示来进行分析。
通过相量法可以方便地计算交流电路中的电路参数，如电流、电压、功率等。
7.频域分析：频域分析是分析交流电路的另一种常用方法。
频域分析通过将电路中的电压和电流信号进行傅里叶变换，将它们从时域转换为频域。
线性电阻和非线性电阻实验报告
线性电阻和非线性电阻实验报告线性电阻和非线性电阻实验报告引言：电阻是电路中常见的元件之一，它的作用是限制电流的流动。
在实际应用中，电阻可以分为线性电阻和非线性电阻两种类型。
本实验旨在通过实际测量和分析，探讨线性电阻和非线性电阻的特性和应用。
实验一：线性电阻特性测量1. 实验目的本实验旨在测量线性电阻的电流-电压特性曲线，并分析其特性。
2. 实验步骤（1）搭建线性电阻电路，将电流表和电压表连接到电路中。
（2）通过改变电源电压，记录不同电压下的电流值。
（3）根据测得的电流和电压值，绘制电流-电压特性曲线。
3. 实验结果与分析根据实验测量结果，我们绘制了线性电阻的电流-电压特性曲线。
从曲线可以看出，电流和电压之间呈现线性关系，符合欧姆定律。
线性电阻的电阻值可以通过曲线的斜率计算得出。
实验二：非线性电阻特性测量1. 实验目的本实验旨在测量非线性电阻的电流-电压特性曲线，并分析其特性。
2. 实验步骤（1）搭建非线性电阻电路，将电流表和电压表连接到电路中。
（2）通过改变电源电压，记录不同电压下的电流值。
（3）根据测得的电流和电压值，绘制电流-电压特性曲线。
3. 实验结果与分析根据实验测量结果，我们绘制了非线性电阻的电流-电压特性曲线。
与线性电阻不同，非线性电阻的电流-电压关系不是简单的线性关系。
在低电压范围内，电流随电压的增加而迅速增加，但随后增长速度逐渐减慢，形成曲线的饱和区域。
这是由于非线性电阻的电阻值随电压的改变而变化，导致电流-电压关系不再是线性的。
结论：通过本实验的测量和分析，我们深入了解了线性电阻和非线性电阻的特性和应用。
线性电阻的电流-电压关系呈现线性，符合欧姆定律；而非线性电阻的电流-电压关系则不是简单的线性关系，其电阻值随电压的改变而变化。
这些特性使得非线性电阻在电路设计和电子器件中具有广泛的应用，如温度传感器、光敏电阻等。
总结：通过本实验，我们不仅学习了线性电阻和非线性电阻的特性，还掌握了测量和分析电流-电压特性曲线的方法。
线性电阻电路的一般分析方法-A
受控源是电路中一种特殊的元件，其电压或电流受其他元件的控制。通
过应用叠加定理，可以将受控源转化为独立源，从而简化电路分析和计
算。
THANKS.
叠加定理的步骤
1. 将复杂电路分解为若干个独 立源和电阻元件的简单电路。
2. 分别计算各个独立源单独作 用于电路时产生的电流或电压
。
3. 将各个电流或电压值进行代 数相加，得到总电流或电压。
4. 根据总电流或电压和电阻值 ，计算出任意支路的电流或电 压。
叠加定理的应用实例
01
1. 计算复杂电路的总电阻
网孔分析法的步骤
确定网孔
根据电路图，将电路分解 为若干个网孔，每个网孔 由一个或多个支路组成。
设定电流变量
在每个网孔中设定一个 电流变量，并标明电流
的方向。
列写方程
解方程
根据基尔霍夫定律（KCL） 和欧姆定律，列出每个网孔
的电压和电流方程。
求解列出的方程组，得 到各网孔的电流和电压。
网孔分析法的应用实例
线性电阻电路的分析
05
方法-叠加定理
叠加定理的原理
叠加定理是线性电路的基本性质，它表明在多个独立源共同作用的线性电阻电路 中，任一支路的电流或电压等于各个独立源单独作用于电路时在该支路产生的电 流或电压的代数和。
叠加定理只适用于线性电阻电路，对于非线性元件或含有非线性元件的电路，叠 加定理不成立。
线性电阻电路的一般分 析方法-a
目录
• 线性电阻电路的基本概念 • 欧姆定律与基尔霍夫定律 • 线性电阻电路的分析方法-节点分析法 • 线性电阻电路的分析方法-网孔分析法 • 线性电阻电路的分析方法-叠加定理
线性电阻电路的基本
01
第三章--电阻电路的一般分析
所以网孔法只需按 KVL列电路方程。 1. 分析步骤：
i1 R1 ① R3 i3
i2
us+1
-
imu1sR2+2
im2
+ us3
-
-
(1)标出网孔电流的参考方向；
②
(2)以各自的网孔电流方向为绕行方向，
列KVL方程； 注意：im1和im2都流过R2！
孔1： R1 im1+R2 im1-R2im2 = us1 -us2 孔2：-R2 im1+R2 im2 +R3 im2 = us2-us3
3
③
4
5
④6
4个方程相加结果为0，不是相互独立的。
把任意3个方程相加起来，必得另一个方程。
相差一个符号，原因是各电流在结点① ② ③若
是流入(出)，则在结点④就是流出(入) 。
2019年9月13日星期
9
五
上述4个方程中，任意3个是独立的。
对具有n个结点的电路，独立的KCL方程为任意 的(n-1)个 。 与独立方程对应的结点叫做独立结点。
现在介绍有关 “图论”的初步知识， 目的是研究电路的连 接性质，并讨论电路 方程的独立性问题。
因为KCL和KVL与元件的性质无关， 所以讨论电路方程的独立性问题时，可以用一
个简单的线段来表示电路元件。
2019年9月13日星期
3
五
用线段代替元件，称支路。 线段的端点称结点 。
这样得到的几何结构图称为 图形，或“图(Graph)”。
二、 KVL的独立方程数 与KVL的独立方程对应的回路称独立回路。
因此，要列出KVL的独立方程组，首先要找出与之 对应的独立回路组。
有时，寻找独立回路组不是一件容易的事。利用 “树”的概念会有助于寻找一个图的独立回路组。
i1 R1 ① R3 i3
i2
us+1
-
imu1sR2+2
im2
+ us3
-
-
(1)标出网孔电流的参考方向；
②
(2)以各自的网孔电流方向为绕行方向，
列KVL方程； 注意：im1和im2都流过R2！
孔1： R1 im1+R2 im1-R2im2 = us1 -us2 孔2：-R2 im1+R2 im2 +R3 im2 = us2-us3
3
③
4
5
④6
4个方程相加结果为0，不是相互独立的。
把任意3个方程相加起来，必得另一个方程。
相差一个符号，原因是各电流在结点① ② ③若
是流入(出)，则在结点④就是流出(入) 。
2019年9月13日星期
9
五
上述4个方程中，任意3个是独立的。
对具有n个结点的电路，独立的KCL方程为任意 的(n-1)个 。 与独立方程对应的结点叫做独立结点。
现在介绍有关 “图论”的初步知识， 目的是研究电路的连 接性质，并讨论电路 方程的独立性问题。
因为KCL和KVL与元件的性质无关， 所以讨论电路方程的独立性问题时，可以用一
个简单的线段来表示电路元件。
2019年9月13日星期
3
五
用线段代替元件，称支路。 线段的端点称结点 。
这样得到的几何结构图称为 图形，或“图(Graph)”。
二、 KVL的独立方程数 与KVL的独立方程对应的回路称独立回路。
因此，要列出KVL的独立方程组，首先要找出与之 对应的独立回路组。
有时，寻找独立回路组不是一件容易的事。利用 “树”的概念会有助于寻找一个图的独立回路组。
电阻电路的一般分析法
如有限元法、有限差分法等。
高阶电路的分析涉及到多个动态 元件之间的相互作用，需要综合
考虑电路的时域和频域特性。
05
非线性电阻电路的分析
非线性电阻元件的特性
1 2 3
电压-电流特性
非线性电阻元件的电压和电流之间的关系是非线 性的，线性电阻元件的电阻值随温度变化而变化，通 常表现出正温度系数（PTC）或负温度系数 （NTC）特性。
04
线性电阻电路的分析
一阶线性电阻电路
一阶线性电阻电路是指电路中 只包含一个动态元件（如电阻
、电容或电感）的电路。
一阶线性电阻电路的分析方法 主要包括时域分析和频域分析
。
时域分析是通过建立和求解一 阶常微分方程来研究电路的瞬 态响应。
频域分析是通过傅里叶变换将 时域函数转换为频域函数，从 而分析电路的频率响应。
时间特性
某些非线性电阻元件的电阻值会随着时间的推移 而发生变化，例如由于化学反应或机械变形引起 的电阻变化。
非线性电阻电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路元件的电压、电流和功率等参数，适用于 简单电路。
图解法
通过绘制电路图并使用欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定理 进行分析，适用于复杂电路。
计算机辅助分析法
局限性
计算机辅助分析依赖于精确的模型和参数，对于复杂电路或非线性元件的分析可能存在误差；对于实 际电路的布局和布线等因素，计算机辅助分析可能无法完全模拟；对于一些特定应用领域，如生物医 学工程或量子计算等，现有的计算机辅助分析工具可能不适用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电阻元件的种类
01
02
03
固定电阻器
阻值固定的电阻器，常用 的有碳膜电阻、金属膜电 阻等。
高阶电路的分析涉及到多个动态 元件之间的相互作用，需要综合
考虑电路的时域和频域特性。
05
非线性电阻电路的分析
非线性电阻元件的特性
1 2 3
电压-电流特性
非线性电阻元件的电压和电流之间的关系是非线 性的，线性电阻元件的电阻值随温度变化而变化，通 常表现出正温度系数（PTC）或负温度系数 （NTC）特性。
04
线性电阻电路的分析
一阶线性电阻电路
一阶线性电阻电路是指电路中 只包含一个动态元件（如电阻
、电容或电感）的电路。
一阶线性电阻电路的分析方法 主要包括时域分析和频域分析
。
时域分析是通过建立和求解一 阶常微分方程来研究电路的瞬 态响应。
频域分析是通过傅里叶变换将 时域函数转换为频域函数，从 而分析电路的频率响应。
时间特性
某些非线性电阻元件的电阻值会随着时间的推移 而发生变化，例如由于化学反应或机械变形引起 的电阻变化。
非线性电阻电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路元件的电压、电流和功率等参数，适用于 简单电路。
图解法
通过绘制电路图并使用欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定理 进行分析，适用于复杂电路。
计算机辅助分析法
局限性
计算机辅助分析依赖于精确的模型和参数，对于复杂电路或非线性元件的分析可能存在误差；对于实 际电路的布局和布线等因素，计算机辅助分析可能无法完全模拟；对于一些特定应用领域，如生物医 学工程或量子计算等，现有的计算机辅助分析工具可能不适用。
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电阻元件的种类
01
02
03
固定电阻器
阻值固定的电阻器，常用 的有碳膜电阻、金属膜电 阻等。
几种线性电阻电路分析方法的比较
图 2
1. 2 叠加原理和等效电源定理 叠加原理是分析线性电路时普遍适用的基本原 理。使用叠加原理时 ,要把原电路分成几个分电路 , 先求出各分电路的电压或电流 , 然后求代数和得出 原电路的总电压或总电流。方法要点 : 首先标定原 电路各支路电流、 电压的参考方向 ; 将电路分解为各
图 1
理想电源单独作用的分电路 , 标出各分电路中电流 (电压 )的参考 方向 ; 求解分电路中各支 路电流 (电 压 ) ; 最后叠加求解出原电路的电流 (电压 )响应 - 求 各分电路对应支路电流 (电压 ) 代数和 , 凡分电路电 流 (电压 ) 参考方向与原电路电流 (电压 ) 参考方向 一致者取正号 , 反之取负号 , 但保留分电流本身的符 号。 图 1电路用叠 加原理求 解 , 由于原电路中有两 个独立电源 , 所以可把原电路用 2 个简单电路叠加 表示 。 当电流源单独作用时 , 电压源 短接。如图 3 所 示电路 。
SEVERAL K IND O F RES ISTANC E C IRC UIT ANALYS IS M ETHOD COM PAR ISO N
L I Fen - rong, GUO Yong, Z HANG W ei
(Co lleg e of M echan ica l a nd E lectrica l E ng ineering, Inn erM ong olia Ag ricu ltu re U n ivers ity H uh hot 010018, Ch in a) Ab stra ct: This artic le through uses the re sistance e lectric circuit commonly u sed seve ra l ana lysism ethods to the identica l e lec tric cir2 cuit to ca rry on the ana lysis solution and does a contrast re sea rch to these analysisme thods . Thought that ca rries on the different me thod according to the c ircuit structure charac teristic the choice . Key wor ds: C ircuit; the m ethods of branch curren t; supe r position
1. 2 叠加原理和等效电源定理 叠加原理是分析线性电路时普遍适用的基本原 理。使用叠加原理时 ,要把原电路分成几个分电路 , 先求出各分电路的电压或电流 , 然后求代数和得出 原电路的总电压或总电流。方法要点 : 首先标定原 电路各支路电流、 电压的参考方向 ; 将电路分解为各
图 1
理想电源单独作用的分电路 , 标出各分电路中电流 (电压 )的参考 方向 ; 求解分电路中各支 路电流 (电 压 ) ; 最后叠加求解出原电路的电流 (电压 )响应 - 求 各分电路对应支路电流 (电压 ) 代数和 , 凡分电路电 流 (电压 ) 参考方向与原电路电流 (电压 ) 参考方向 一致者取正号 , 反之取负号 , 但保留分电流本身的符 号。 图 1电路用叠 加原理求 解 , 由于原电路中有两 个独立电源 , 所以可把原电路用 2 个简单电路叠加 表示 。 当电流源单独作用时 , 电压源 短接。如图 3 所 示电路 。
SEVERAL K IND O F RES ISTANC E C IRC UIT ANALYS IS M ETHOD COM PAR ISO N
L I Fen - rong, GUO Yong, Z HANG W ei
(Co lleg e of M echan ica l a nd E lectrica l E ng ineering, Inn erM ong olia Ag ricu ltu re U n ivers ity H uh hot 010018, Ch in a) Ab stra ct: This artic le through uses the re sistance e lectric circuit commonly u sed seve ra l ana lysism ethods to the identica l e lec tric cir2 cuit to ca rry on the ana lysis solution and does a contrast re sea rch to these analysisme thods . Thought that ca rries on the different me thod according to the c ircuit structure charac teristic the choice . Key wor ds: C ircuit; the m ethods of branch curren t; supe r position
第3章 线性电阻电路的一般分析方法
设回路电流Ia、 Ib和 IC，参考方向如图所示。
（1) 将VCVS看作独立源建立方程；
4Ia-3Ib=2
-3Ia+6Ib-Ic=-3U2
①
-Ib+3Ic=3U2
（2) 找出控制量和回路电流关系。
U2=3(Ib-Ia)
②
将②代入①，得
4Ia -3Ib = 2 -12Ia+15Ib-Ic = 0 9Ia -10Ib+3Ic= 0
回路法的一般步骤：
(1) 选定l=b-(n-1)个独立回路，标明回路电流及方向； (2) 对l个独立回路，以回路电流为未知量，列写
其KVL方程； (3) 求解上述方程，得到l个回路电流； (4) 求各支路电流(用回路电流表示)；
网孔电流法（mesh-current method） 对平面电路（planar circuit），若以网孔为独立回 路，
iS3
un1 1 i3
R3
un2 2
iS1
i1
i2
i5
R1 iS2
R2 i4 R4
R5
0 G11=G1+G2+G3+G4 —节点1的自电导，等于接在节点1上所
有支路的电导之和。
G22=G3+G4+G5 — 节点2的自电导，等于接在节点2上所有 支路的电导之和。
G12= G21 =-(G3+G4) — 节点1与节点2之间的互电导，等于 接在节点1与节点2之间的所有支路的 电导之和，并冠以负号。
整理得
(R1+ R2) il1-R2il2=uS1-uS2
- R2il1+ (R2 +R3) il2 =uS2
（3）解上述方程，求出各回路电流，进一步求各支路 电压、电流。
22745-第3章电阻电路的分析方法
• 在这3个方程中，无论哪一个都不能从其 他两个相加减而导出，因而它们是独立的。
• 如果任意再取一个回路，如由支路（1， 4，5，3）构成的回路，列出的回路电压方 程为
R1 I1 R4 I 4 R5 I 5 R3 I 3 U S1 U S3
• 一般说来，对于具有b条支路，n个节点的 电路，应用基尔霍夫电压定律只能列出 l = b(n1) = bn + 1个独立的回路电压方程。
u1 un1 , u2 un1 , u3 un1 un 2 , u4 un1 un 2 , u5 un 2
图3-3-1 节点电压法
• 同时，节点电压自动满足了KVL，因为 沿任意一回路的各支路电压，若都以节点 电压来表示，则其代数和恒等于零。 • 例如，对于R2、R3、R5所构成的回路， 有
（3）根据KVL和VCR对(b−n + 1)个独 立回路列写KVL方程。 （4）求解上述方程，得到b个支路电流。 （5）求解电路的其他变量，如求解电 压、功率等。
3.2 网孔电流法和回路电流法
• 支路电流法需要求解b个联立方程，如果 电路结构比较复杂，支路较多，上述方法 在求解时将相当繁杂。
• 能否使方程数目减少下来而简化手工求 解的工作量呢？网孔电流法和回路电流法 就是基于这种想法而提出的一类改进方法。
（3）选取(bn + 1)个独立回路，指 定回路绕行方向，应用基尔霍夫电压 定律列出回路方程。对平面电路可取 各网孔为独立回路。 （4）联立求解上述b个独立方程，便 可求得全部支路电流。
• 例3-1-1 对图3-1-2所示的电路，若R1 = 6， R2 = 12，R3 = 24，uS1 = 96V，uS2 = 60V， 求各支路电流及各电压源的功率。
电工学(第七版)上册秦曾煌第二章
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(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是：
PU1 = U1IU1 = 10×6 = 60W
PIS = UISIS = 10×2 = 20W 各个电阻所消耗的功率分别是：
PR = RI 2 = 1×62 = 36W
PR1
=
R1
I
2 R1
=
1×（－4）2
=
16W
PR2 = R2 IS2 = 2 ×22 = 8W
PR3
=
R3
I
R
2 3
=
5 ×22
=
20W
两者平衡：
(60 + 20) W = (36 + 16 + 8 + 20)W
80W = 80W
P49 2.3.4 P75 2.3.6-7
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2.4 支路电流法
(b) I U 20V 2 mA R 10kΩ
跳转
2.1.3 电阻混连电路的计算
例1：计算图示电路中a、b间的等效电阻Rab。
8
8 a
4
4
7
6 3
b 8
10 10
(a)
(b)
解: (a) Rab 8 // 8 6 // 3 6
(b) Rab 4 // 4 10 //10// 7 3.5
支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫
定律（KCL、KVL）列方程组求解。
I1
a
I2
R1
R2
E1
I3 R3
3
E2
1
2
对上图电路
b
支路数：b =3 结点数：n = 2 回路数 = 3 单孔回路(网孔) = 2
(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是：
PU1 = U1IU1 = 10×6 = 60W
PIS = UISIS = 10×2 = 20W 各个电阻所消耗的功率分别是：
PR = RI 2 = 1×62 = 36W
PR1
=
R1
I
2 R1
=
1×（－4）2
=
16W
PR2 = R2 IS2 = 2 ×22 = 8W
PR3
=
R3
I
R
2 3
=
5 ×22
=
20W
两者平衡：
(60 + 20) W = (36 + 16 + 8 + 20)W
80W = 80W
P49 2.3.4 P75 2.3.6-7
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2.4 支路电流法
(b) I U 20V 2 mA R 10kΩ
跳转
2.1.3 电阻混连电路的计算
例1：计算图示电路中a、b间的等效电阻Rab。
8
8 a
4
4
7
6 3
b 8
10 10
(a)
(b)
解: (a) Rab 8 // 8 6 // 3 6
(b) Rab 4 // 4 10 //10// 7 3.5
支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫
定律（KCL、KVL）列方程组求解。
I1
a
I2
R1
R2
E1
I3 R3
3
E2
1
2
对上图电路
b
支路数：b =3 结点数：n = 2 回路数 = 3 单孔回路(网孔) = 2
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u
U oc
开路电压
短路电流
I sc
i
当它向外电路提供电流时，它的端电压u总是小于uS ， 电流越大端电压u越小。
线性电阻电路分析方法
一个实际电压源，也可用一个理想电流源iS与一个 电阻R并联的支路模型来表征其特性。
utistRRit
u
U oc
开路电压
线性电阻电路分析方法
短路电流
I sc
i
二、两种模型的等效变换
Y形电阻 形相 形邻 电电 阻阻 之的 和乘
线性电阻电路分析方法
2、 Y 的等效变换
R1
R12 R 31 R12 R 23
R 31
R2
R 23R12 R12 R 23
R 31
R3
R 31R 23 R12 R 23
R 31
R12
R1R2
R2R3 R3
R3R1
线性电阻电路分析方法
§2.3 实际电源的等效变换
一、实际电压源
实际 电源
u
i
Uo
u
u
U oc
i 实际电源伏安特性
开路电压
短路电流
I sc
i
如果把这一条直线加以延长，它在u轴和i 轴各有一 个交点 Uoc和 Isc 。
线性电阻电路分析方法
一个实际电压源，可用一个理想电压源uS与一个电 阻R 串联的支路模型来表征其特性。
R 23
R1R2
R2R3 R1
R3R1
线性电阻电路分析方法
R
31
R1R2
R2R3 R2
R3R1
2、 Y 的等效变换
R12
R1R2
R2R3 R3
R3R1
R 23
R1R 2
R2R3 R1
R3R1
R31
R1R2
R2R3 R2
R3R1
形 电 阻 Y形Y电 形阻 不两 相两 邻乘 电积 阻之 和
实际电源的两种模型对于电路的其余部分而言， 是可以转换的。
线性电阻电路分析方法
二、两种模型的等效变换
电压源和电流源等效互换的条件
外部电路获得的端电压或电流相同
电压源 utustRoit
电流源
i
t
is
t
ut
Ro
utistR o R o it
二者等效 u t u s t R o it i s tR o R o it
b
2
i1
1
假设电流流入节点取“+”，流出取“-”
§2 线性电阻电路的分析方法
内容提要
电路的等效变换 电阻网络Y—△变换 实际电源的等效变换 支路电流法 回路分析法 网孔分析法 节点分析法
线性电阻电路分析方法
§2.1 电路的等效变换
基本概念
线性电路：由时不变线性无源元件，线性受控源和独立电源 组成的电路，称为时不变线性电路，本书简称线性电路。
线性电阻电路分析方法
例题 用实际电源的电压源模型和电流源模型的 等效变换求图中的电压u。
线性电阻电路分析方法
2
i
1
u 4
i
u 8 i
解得： i1A,u8V
线性电阻电路分析方法
§2.4 电路的独立方程数
集总参数电路必须同时满足的两类约束：
拓扑约束：KCL、KVL方程，与电路连接结构有关。 元件约束：VCR方程，即电路元件特性的约束（例： 电阻，U=Ri；电压源，U=Us）。
Y 联接中，每个电阻
联接中，各个电阻
的一端都接到一个公
分别接在3个端子的
共结点上，另一端则
每两个之间。
分别接到3个端子上。
线性电阻电路分析方法
二、 星形电阻网络与三角形网络的等效变换
星形网络与三角形网络彼此等效的意义
若由两网络的三端流入(或流出)的电流 一一对应地 分别相等，则三端相互间的电压也一一对应地分别相 等；反之亦然。
Ro Ro
线性电阻电路分析方法
is
t
us t
Ro
二、两种模型
电流源is的方向与电压源us电压升的方向一致 对电源内部是不等效的
理想电压源与理想电流源是不能等效互换的 等效方法也适应于受控源的等效变换，变换过 程中，控制量必须线性保电阻持电路不分析变方法，不能被变换掉。
例题 求例图所示电路中的电流。
线性电阻电路分析方法
3、 对称三端网络的等效变换
对称星形网络 对称三角形网络
R1R2R3RY
R 12R 23R 31R
等效星形网络与三角 形网络的阻值关系
RY
1 3
R
R 3RY
线性电阻电路分析方法
例题，求图中支路电流I=？
线性电阻电路分析方法
练习：求图中支路电流I=？ 采用将星形网络等效为三 角形网络的方法
单口网络：只有两个端钮与其他电路相连接的网络， 称为 二端网络。称为单口（或一端口）网络。
多口网络：有三个以上端钮与其他电路相连接的网络 。
单口网络的等效性：当两个单口网络端口的电压电流关系（ VCR关系）完全相同时，称这个单口网络是互相等效的。
采用等效单口网络取代原单口网络，不影响外部电路分析结 果。
通过列写方程求解电路：
先根据电路结构和参数，列写反映两类约束关系的 KCL、KVL和VCR方程，也称为电路方程。再求解电路 方程，得到各支路电压、支路电流。
线性电阻电路分析方法
一、KCL独立方程数：
根据KCL，电路中每个节点可以列一个方程，对于有n个 节点的电路，可以证明：独立节点方程数恒等于节点数减1， 即（n-1）个，相应的（n-1）个节点就称为独立节点。
R3R1R R3311RR2323RR1212
（B端开路）
联立求解，可得星形网络与三角形网络等效变换关系式。
R1
R12 R 31 R12 R 23
R 31
R2
R 23R12 R12 R 23
R 31
R3
R 31R 23 R12 R 23
R 31
Y ：星形网络中的一个电 阻，等于三角形网络中联接到 对应端点的两邻边电阻之积除 以三边电阻之和。
线性电阻电路分析方法
简单电路与复杂电路
线性电阻电路分析方法
§2.2 星形电阻网络与三角形电阻网络 的等效变换(Y—变换)
一、 Y 、 联接
R1 、 R2、 R5既非串联 又非并联。
R1 、 R2、 R5为联接， R1 、 R3、 R5为Y联接。
线性电阻电路分析方法
Y联接或星形联接
联接或三角形联接
星形电阻网络与三角形电阻网络的等效条件
在两个网络中，当任一对应端(例如C端)开路时，
其余的一对对应端(例如A、B两端)间的端口等效电
阻必须相等。
线性电阻电路分析方法
1、 Y 的等效变换
R1R2
R12 R31R23 R12R31R23
（C端开路）
R2R3R R2233RR 1212线性RR 电31阻31电路分析方法 （A端开路）