电路分析第四章
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第四章--互感电路分析
4.8 含耦合电感电路的分析与计算
学习目标与要求：
(1)了解互感线圈中电压、电流的关系以及同名端的概念
点
(2)掌握互感电路的分析计算方法 (3) 掌握空心变压器、理想变压器的特点
4.8.1 互感
互感电压的产生 同名端的概念
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4.8.1 互感
1. 互感
i1 作用：
21=N2 21 11 21
克服办法：合理布置线圈相互位置减少互感作用。
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4. 同名端的定义与判别 (1)同名端的定义
(a) 当两个线圈中的电流产生的磁场相互增强时，则两个 电流的流入 ( 或流出 ) 端为一对同名端， 用※、●或△ 符号表示。
11
22
N1 N2 i2 1 1’ 2 2’ i1 1 + u1 _ 1’ i2 * L2
I
j M
（2） 异侧并联
+
* I 1
j L1
I 2
*
j L2
U （R1 jL1） I 1 j M I 2 U （R2 jL2） I 2 j M I 1
U
R1
R2
I I1 I 2
U jM I [ R1 j（L1 M） ]I 1 U jM I [ R2 j（L2 M） ]I 2
R R1 R2
L L1 L2 2 M
去耦等效电路
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i （2） 反接串联 i + + R1 L1 u1 M – + u L2 R2 + u – R
*
* u2
– –
电路分析基础第五版第4章
中产生的电流；
产生的电流。
即：由两个激励产生的响应可表示为每一个激 励单独作用时产生的响应之和。这就是电路理 论中的“叠加性”。
叠加定理：在线性电路中，求某支路(元件)的电压 或电流(响应)等于每个独立源(激励)分别单独作用 时，在该支路产生电压或电流的代数和。
适用范围：多电源激励线性电路。
分析方法： （1）设电压、电流的参考方向。 （2）画子图：每个独立源单独作用时的电路图。 电压源不作用视为短路，电流源不作用视为开路， 其它线性元件照搬。
6
先求出ab支路（ 电流ix 所流经的支路）以外电
a ix
b
18V 20
路其余部分就端口ab而
6
3
言的戴维宁等效电路。
c
o (a)
3
6
+
a + uoc - b
18V
6
3
（1）求开路电压uoc， 即断开ab支路后，求 ab之间的电压，如图 （b）所示。
o (b)
uoc = uab=uao- ubo
设想音频放大器（功放）提供恒定功率，
思考
若同时外接多个扬声器，那么以不同的方
式连接，会有什么样的音响效果?
另外，当人们在收听音乐时，偶尔会发生
生失真现象.这又是什么引起的，该如何遭
免呢?
§4-1 叠加定理
线性电路— 由线性元件和独立源构成的电路。
1、线性电路的齐次性 齐次定理：线性电路中所有激励（独立源） 都增大或缩小K倍（K为实常数），响应也将 同样增大或缩小K倍。
利用叠加定理分别求出 1
电压源和电流源单独作
用时的短路电流 isc和isc
如图(b)、(c)所示。
a
电路分析(第3版)-胡翔骏ch04
例4－3 电路如图4-4所示。已知r=2，试用叠加定理求电 流i和电压u。
图4－4
解：画出 12V独立电压源和 6A 独立电流源单独作用的电路 如图(b)和(c)所示。(注意在每个电路内均保留受控源， 但控制量分别改为分电路中的相应量)。
12
楚雄师范学院 自兴发
§4－l 叠加定理
12V独立电压源单独作用的电路如图(b) 所示。由图(b)
R2 R4 uoc 0 R1 R 2 R 3 R4
由此求得
R1 R 4 R 2 R 3
这就是常用的电桥平衡(i=0)的公式。根据此式可从已知三个 电阻值的条件下求得第四个未知电阻之值。
28
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§4-3 诺顿定理和含源单口的等效电路
一、诺顿定理
诺顿定理的证明与戴维宁定理的证明类似。在单口网络端 口上外加电压源u [图(a)]，分别求出外加电压源单独产生的电流[ 图(b)]和单口网络内全部独立源产生的电流i"=-isc [图(c)]，然后相 加得到端口电压电流关系式
Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它们取决于
电路的参数和输出变量的选择，而与独立电源无关。
10
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§4－l 叠加定理
在计算某一独立电源单独作用所产生的电压或电流时 ，应将电路中其它独立电压源用短路(uS=0)代替，而其它独 立电流源用开路(iS=0)代替。 式(4－4)中的每一项y(uSk)=HkuSk或y(iSk)=KkiSk是该独立 电源单独作用，其余独立电源全部置零时的响应。这表明
根据uoc的参考方向，即可画出戴维宁等效电路，如图 (c)所示。
24
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§4－2 戴维宁定理
图4－4
解：画出 12V独立电压源和 6A 独立电流源单独作用的电路 如图(b)和(c)所示。(注意在每个电路内均保留受控源， 但控制量分别改为分电路中的相应量)。
12
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§4－l 叠加定理
12V独立电压源单独作用的电路如图(b) 所示。由图(b)
R2 R4 uoc 0 R1 R 2 R 3 R4
由此求得
R1 R 4 R 2 R 3
这就是常用的电桥平衡(i=0)的公式。根据此式可从已知三个 电阻值的条件下求得第四个未知电阻之值。
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§4-3 诺顿定理和含源单口的等效电路
一、诺顿定理
诺顿定理的证明与戴维宁定理的证明类似。在单口网络端 口上外加电压源u [图(a)]，分别求出外加电压源单独产生的电流[ 图(b)]和单口网络内全部独立源产生的电流i"=-isc [图(c)]，然后相 加得到端口电压电流关系式
Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它们取决于
电路的参数和输出变量的选择，而与独立电源无关。
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§4－l 叠加定理
在计算某一独立电源单独作用所产生的电压或电流时 ，应将电路中其它独立电压源用短路(uS=0)代替，而其它独 立电流源用开路(iS=0)代替。 式(4－4)中的每一项y(uSk)=HkuSk或y(iSk)=KkiSk是该独立 电源单独作用，其余独立电源全部置零时的响应。这表明
根据uoc的参考方向，即可画出戴维宁等效电路，如图 (c)所示。
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§4－2 戴维宁定理
《电路分析》第单元精讲
t 0.5s,t 4s u( t ) u( t ) 1 t idξ t C 0.5s t 1s 如 ： 0.5s t 1s t 1s t 2s uc ( t ) uc ( 0.5 ) 2 10d 0.5 2s t 4s U 20t - 10 电压波形如图4-3(c)所示 15
线性电容的q~u 特性是过原点的直线 C= q/u
8
第四章 动态电路
2、线性电容的电压、电流关系： u, i 取关联参考方向 i + u – + – C
t u( t ) 1 i( ξ )dξ C
22:37:56
dq du i C dt dt
微分形式
积分形式
通常假设 t = t0 为计时起始时刻，上式可写为：
10A i ( t ) - 2.5A 0
0.5s t 1s 2s t 4s 其它
14
第四章 动态电路
10
is /A
10+U
22:37:56
uc /V
-2.5 0 1
2
3
4
U
2 0 1 ( c)
3
(b)
t/s
4 t/s
由积分形式的伏安关系可求得各时段的电压
U U 20t - 10 uc ( t ) U 10 U 20 - 5t
第四章 动态电路
3. 电容的储能
22:37:56
du p ui u C dt t t du 1 2 1 2 1 2 WC Cu dξ Cu (ξ ) Cu ( t ) Cu ( ) dξ 2 2 2 若u ( ) 0 1 2 1 2 Cu ( t ) q (t ) 0 2 2C
重庆交通大学 电路分析 第四章
求单口网络VAR的方法:
1.列电路的方程，求u、i关系。
2.端钮上加电流源，求入端电压，得
到u、i关系。 3.端钮上加电压源，求入端电流，得
到u、i关系。
例1.求图示电路的VAR。
解（1）列电路方程
（2）外加电流源，求入端电压
解：设外加电流源电 流值为I，入端电压为 U。则，列节点电压方 程为： 1
例如，要求出下图中a、b端的等效电阻， 必须将R12、 R23、 R31组成的三角形连接化为 星形连接，这样，运用电阻串、并联等效电 阻公式可方便地求出a、b端的等效电阻。
先看148页图4-62，记住各电阻的标记方法
1、 已知△形连接的三个电阻来确定等效Y
形连接的三个电阻的公式为：
R1 R2 R3
思考：端口等效为电流源 行吗？为什么
§4-4 Equivalent Circuit of the Two-portnetwork
• 等效(equivalence)的定义：如果一个单口
网络N的伏安关系和另一个单口网络N`的伏 安关系完全相同，则这两个单口网络便是 等效的。 • 尽管这两个网络可以具有完全不同的结构， 但对任一外电路M来说，它们却具有完全相 同的影响，没有丝毫区别。
• 一个元件的伏安关系，是由这个元件本 身所确定的，与外电路没有关系。
• 同样，一个单口网络的伏安关系也是由
这个单口网络本身所确定的，与外电路 无关，只要这个单口网络，除了通过它 的两个端钮与外界相连接外，别无其它
联系。
分解法的基本步骤：
1. 把给定的网络分为两个单口网络 N1和N2。 2.分别求N1，N2的VAR。 3. 联立VAR，求单口网络端钮上的电压u和 电流i。 4. 分别求单口网络N1，N2中的电压，电流。
《电路分析基础》_第4章
RO
+
– B
40 RO 8 // 10 4.44 9
A
10 280 uoc 10 ( 20 10) 15.6V 10 8 18
此例从一个侧面证明了戴维南定 理的正确性。也反映了其简便性。
RO
4.44
15.6V B
uoc
+
–
戴维南定理也可以在单口外加电流源i ，用叠加定理计算端 口电压表达式的方法证明。
—
i NS
+ –
a
+
RO
u
b 含源单口网络的VCR表达式：
uoc
–
b
u =K1+K2i = uoc+ Roi
其中：
uoc等于该网络NS的端口开路电压;
a + u
—
i RO
+ –
i
NS
a
+
端口开路时： i =0 u = uoc
u
uoc
–
b
b
RO等于该网络中所有独立源置零时所得网络NR 的等效电阻Rab。 独立源置零
I
+ +
I
º +
5V _
5V _
º
5V _
与电压源并联的元件称为多余元件，多余元件的存在与否并 不影响端口电压的大小，端口电压总等于电压源电压。
us
is
提示：多余元件的存在会使电压源的电流有所改变，但电压源 的电流可为任意值。
总结：一个理想电压源与任何一条支路并联后，对外 等效为理想电压源。 i
（3）外加电压源，求入端电流：
网孔法列方程
( R1+R2 )I + R1IS = - US - U
电路分析第4章
2A 6
解： （1）求开路电压
UOC= 4×2－18 = －10V
负载开路等效电路
28
4 18V +
I 2A 6
4
（2）求等效电阻Req Req= 4
电源置零后的等效电路
（3）画出等效电路
I = -1A
也可以用电源等效变 换法求得。
4 10V +
I 6
29
等效电路
复习：用电源等效变换法求电路的I。
25
4.含有受控源的电路
例4-7(P94) i1
＋
解: 求uoc 1
＋
对节点１应用ＫＣＬ
i1 i2 ic 0
5K
i2
20K
ic uoc
－
对网孔１应用ＫＶＬ
1.75i1 i2 0
1
－
40V
求Req
1′
5i1 20i2 40 i2 1.75mA uoc 20i2 35V
+
-
8V 4
+ 4
4V 1
1A
I
3A
1
2
1
2
戴维宁定理
诺顿定理
20
1. 几个名词
(1) 端口( port ) i
A
a 端口指电路引出的一对端钮，其中从一 个端钮(如a)流入的电流一定等于从另一 b 端钮(如b)流出的电流。
i (2) 一端口网络 (network) (也称二端网络) 网络与外部电路只有一对端钮(或一个端口)联接。 (3) 含源(active)与无源(passive)一端口网络 网络内部含有独立电源的一端口网络称为含源一端口网络。 网络内部不含有独立电源的一端口网络称为无源一端口网络。
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
电路分析基础第四章4-4,5,6
例 例4-6-2 如图所示电路，试问当电阻 R 等于何值时？它可获
4 6
得最大功率， 最大功率等于多少。
2
i
2 2
2i 4 I
4i
U
解：
Uoc = 2i-2i+6 = 6V
R0
R R0 4Ω
Uoc
R
P
UOC 2
62
4R0 4 4
2.25W
4i 2I 8i 0
2i 6I 10i U
dP dRL
d dRL
(
uS2 RL RS RL
)
2
uS2
(
RS
RL )2 2RL (RS ( RS RL )4
RL
)
uS2 ( RS (RS
RL ) RL )3
0
RS RL 0， RL RS
最大功率传递定理的表述
若一个实际电源模型为一个可变负载电阻RL提供
能量。只有当负载电阻RL等于电源内电阻Rs时,负
Uoc' R 0 'R 3
R 3 rm R 0 'R 3
Uoc'
I sc
R
R3 3 (R
rm 0 'rm
)
U
oc
'
R0
Uoc I sc
R 3 (R 0 'rm ) R0 'R 3
I2
U2 Uoc R0 r0 R2
(R0'R3 )U2 (R 3 rm )Uoc' R3 (R0'rm ) (r0 R2 )(R 0'R3 )
I a 3I1 6I3 I1 2I3
I 6Ω
8 3
A
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。
第四章正弦稳态电路分析
30
0
+1
Chapter 4
4-3 电路定律的相量形式
一、基尔霍夫定律的相量形式
i4
KCL: 时域内有: i 0
i1 i2
i3
例如: i4 i1 i2 i3 设各电路为同频率正弦量。则
Re 2I4e jt Re 2I1e jt Re 2I2e jt Re 2I3e jt Re 2 I1 I2 I3 e jt
u
Chapter 4
三. 相位差 在同一频率正弦激励下,线性电路的响应均为同频率正
弦量。
讨论同频率正弦量的相位差
设: u Um cost u i Im cost i
由相位差的定义：正弦量的相位之差。可得
t u t i u i
即:同频率正弦量相位差等于它们的初相之差。
Chapter 4
二. 相量图
已知正弦量可写出其相量,并能画出相量图。
例如: i 10 cos 314t 300 ， u 5cos 314t 600 V
I 10
26
U
5 600 V 2
或
Im
10
6
U m
560 0V
作相量图：相量的模为相量的长度,
+j U
幅角为初相。
60 I
注:在相量图上可做同频率正弦量 的加减（乘除）运算。
1 2 Im
即 Im 2I
或 I Im 2
同理可得 U m 2U
U Um 2
注:工程上所说交流电压,电流值大多为有效值,电气铭牌
额定值指有效值。交流电表读数也是有效值。
Chapter 4 4-2 正弦量的相量表示
一、复习复数知识 1. 复数的表示的形式: ①代数形式 A=a+jb
电路分析基础第04章 电路定理
这个定理实质上是功率守恒的数学表达式，它表明 任何一个电路的全部支路吸收的功率之和恒等于零。
特勒根定理2： 如果有两个具有n个结点和b条支路的电路，它们具 有相同的图，但由内容不同的支路构成。假设各支 路电流和电压都取关联参考方向，并分别用 (i1,i2,…,ib), (u1,u2,…ub)和 (i1 , i2 , , ib ), (u1 , u2 , , ub ) 表示两电路中b条支路的电流和电压，则在任何时间t， 有
戴维宁定理也称为等效电压源定理
1
Ns
1′
外 电 路
Req + uoc -
1
1′
外 电 路
1
Ns
1′
+ uoc -
1
No
Req
1′
注意: uoc 的方向
例:
1A
I
利用戴维宁定理求电流I
a
电压源置零,用短路替代 电流源置零,用开路替代
变成无源
b
Req + 1V a
Req=2Ω b Uab=4V
I 1A
等效电阻
Req
Req=16+20//5 =20kΩ
i
电阻R的改变不会影响原一端口的戴维宁等效电路， R吸收的功率为 U2 R
p i2R
oc
( Req R) 2
R变化时，最大功率发生在dp/dR=0的条件下。 这时有R=Req 。 本题中， Req=20kΩ，故R=20kΩ时才能获得最大功率， 2 uoc pmax 0.2mW 4Req
( 2)
i
(1) 1
10i
(1) 1
i1
( 2)
10i
( 2) 1
+
特勒根定理2： 如果有两个具有n个结点和b条支路的电路，它们具 有相同的图，但由内容不同的支路构成。假设各支 路电流和电压都取关联参考方向，并分别用 (i1,i2,…,ib), (u1,u2,…ub)和 (i1 , i2 , , ib ), (u1 , u2 , , ub ) 表示两电路中b条支路的电流和电压，则在任何时间t， 有
戴维宁定理也称为等效电压源定理
1
Ns
1′
外 电 路
Req + uoc -
1
1′
外 电 路
1
Ns
1′
+ uoc -
1
No
Req
1′
注意: uoc 的方向
例:
1A
I
利用戴维宁定理求电流I
a
电压源置零,用短路替代 电流源置零,用开路替代
变成无源
b
Req + 1V a
Req=2Ω b Uab=4V
I 1A
等效电阻
Req
Req=16+20//5 =20kΩ
i
电阻R的改变不会影响原一端口的戴维宁等效电路， R吸收的功率为 U2 R
p i2R
oc
( Req R) 2
R变化时，最大功率发生在dp/dR=0的条件下。 这时有R=Req 。 本题中， Req=20kΩ，故R=20kΩ时才能获得最大功率， 2 uoc pmax 0.2mW 4Req
( 2)
i
(1) 1
10i
(1) 1
i1
( 2)
10i
( 2) 1
+
电路分析第四章
2 i ( 14 2 ) /( 34 3 ) 3 3 3 1 3
A
u
2 3
2 3i
8 9
v
-
0.5A
+
14 3
V
2 3
V
+
+
1V -
a
i
a
+
-
1V + 10 i1 2 N1 4 0.5A
a i1 1/3A b 图(c) 2 4 1/6A
图(d)
(3) 为求i1，将N2用1/3A电流源替代（图(c) 、(d)）
4.1 叠加定理 (Superposition Theorem)
一、线性电路的齐次性和叠加性 线性电路：由线性元件和独立源构成的电路。 1.齐次性（homogeneity)(又称比例性，proportionality) 齐次性：若输入x(t) → 响应y(t) ，则输入K x(t) → Ky(t)
+ x(t) -
电 路
+ y(t) -来自+ Kx(t) -
+
电路
Ky(t) -
2.叠加性（superposition)
若输入x1(t) → y1(t)(单独作用） ,
x2(t) → y2(t) … xn(t) → yn(t) 则x1(t) 、x2(t) … xn(t) 同时作用时 响应y (t)= y1(t)+ y2(t)+ … +yn(t) + x1(t) -
3.替代后外电路及参数不能改变(只在一点等效)。
4. 3 互易定理 (Reciprocity Theorem)
例:
a
Us + 对(a): 对(b):
A
u
2 3
2 3i
8 9
v
-
0.5A
+
14 3
V
2 3
V
+
+
1V -
a
i
a
+
-
1V + 10 i1 2 N1 4 0.5A
a i1 1/3A b 图(c) 2 4 1/6A
图(d)
(3) 为求i1，将N2用1/3A电流源替代（图(c) 、(d)）
4.1 叠加定理 (Superposition Theorem)
一、线性电路的齐次性和叠加性 线性电路：由线性元件和独立源构成的电路。 1.齐次性（homogeneity)(又称比例性，proportionality) 齐次性：若输入x(t) → 响应y(t) ，则输入K x(t) → Ky(t)
+ x(t) -
电 路
+ y(t) -来自+ Kx(t) -
+
电路
Ky(t) -
2.叠加性（superposition)
若输入x1(t) → y1(t)(单独作用） ,
x2(t) → y2(t) … xn(t) → yn(t) 则x1(t) 、x2(t) … xn(t) 同时作用时 响应y (t)= y1(t)+ y2(t)+ … +yn(t) + x1(t) -
3.替代后外电路及参数不能改变(只在一点等效)。
4. 3 互易定理 (Reciprocity Theorem)
例:
a
Us + 对(a): 对(b):
电路分析基础第四章(李瀚荪)
I
a
I I I1 R1 IS R R
R1
IS
a + U1 _ (2)由图(a)可得：
R1 IS I
a
I I1
R
R1
IS
R
(b)
b
(c) b
I R1 IS－I 2A－6A －4A U1 10 I R3 A 2A R3 5
理想电压源中的电流 I U 1 I R3－I R1 2A－(－4)A 6A 理想电流源两端的电压 U IS U R2 IS RI R2 IS 1 6V 2 2V 10V
I
– 2V 2
I
试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示 例 3： 电路中1 电阻中的电流。 2
+ 6V 3 2A 6 + 4V 4 1 I
解：统一电源形式
2 3 2A 2A 6 1A 4 1 I 2 2 4 I 1
4A
1A
解：
2 2 4 I 1 + 8V -
+ US1_ _ US2 + + US3 _ +
US = US1 US2 + US3
电源与等效电源参考 方向一致为+,反之为-
US_
4. 理想电流源并联 IS = IS1IS2 + IS3
IS1
IS2
IS3
IS
5. 电压源并联
(1)
+ 5V _
+ 5V _
+ 5V _
不允许，违背KVL
(2)
一些简单的等效规律和公式电源两种模型之间的等效变换电源两种模型之间的等效变换iriririr电压源电压源等效变换条件等效变换条件电流源电流源等效变换时两电源的参考方向要一一对应等效变换时两电源的参考方向要一一对应理想电压源与理想电流源之间无等效关理想电压源与理想电流源之间无等效关电压源和电流源的等效关系只对外电路而言电压源和电流源的等效关系只对外电路而言对电源内部则是不等效的
a
I I I1 R1 IS R R
R1
IS
a + U1 _ (2)由图(a)可得：
R1 IS I
a
I I1
R
R1
IS
R
(b)
b
(c) b
I R1 IS－I 2A－6A －4A U1 10 I R3 A 2A R3 5
理想电压源中的电流 I U 1 I R3－I R1 2A－(－4)A 6A 理想电流源两端的电压 U IS U R2 IS RI R2 IS 1 6V 2 2V 10V
I
– 2V 2
I
试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示 例 3： 电路中1 电阻中的电流。 2
+ 6V 3 2A 6 + 4V 4 1 I
解：统一电源形式
2 3 2A 2A 6 1A 4 1 I 2 2 4 I 1
4A
1A
解：
2 2 4 I 1 + 8V -
+ US1_ _ US2 + + US3 _ +
US = US1 US2 + US3
电源与等效电源参考 方向一致为+,反之为-
US_
4. 理想电流源并联 IS = IS1IS2 + IS3
IS1
IS2
IS3
IS
5. 电压源并联
(1)
+ 5V _
+ 5V _
+ 5V _
不允许，违背KVL
(2)
一些简单的等效规律和公式电源两种模型之间的等效变换电源两种模型之间的等效变换iriririr电压源电压源等效变换条件等效变换条件电流源电流源等效变换时两电源的参考方向要一一对应等效变换时两电源的参考方向要一一对应理想电压源与理想电流源之间无等效关理想电压源与理想电流源之间无等效关电压源和电流源的等效关系只对外电路而言电压源和电流源的等效关系只对外电路而言对电源内部则是不等效的
电路分析基础第四章
于在端口接一电压源），求出 i = g (u) 。
(2) 分析表明，对不含独立源的单口网络（可含电阻
和受控源），其VCR可表示为 u=Bi 的形式，而
对含独立源的单口网络，其VCR可表示为u=A+Bi
的形式。
+i
_u
N
注意：
1、单口网络含有受控源时，控制支路和被控制支路 必须在同一个单口网络中，最多控制量为端口上的电 压或电流，但控制量不能在另外一个网络中。
⑦ 叠加方式是任意的，即：可以使一个独立源单 独作用，也可以一次使几个独立源同时作用， 其方式选择取决于对分析计算问题简便与否。
三、叠加方法与功率计算
叠加方法是电路分析中三大基本方法（网 孔分析法、节点分析法和叠加方法）之一，而 功率又是电路分析中除电压、电流外的另一个 重要对象，但是，电阻的功率不能由叠加原理 直接求得，原因是功率是电流（压）的二次方， 而不是线性关系，只有在一些特殊情况下，才 有例外。
§4-1 分解的基本步骤 §4-2 单口网络的电压电流关系 §4-3 单口网络的置换－置换定理 §4-4 单口网络的等效电路 §4-5 一些简单的等效规律和公式 §4-6 戴维南定理 §4-7 诺顿定理 §4-8 最大功率传递定理 §4-9 T形网络和∏形网络的等效变换
一、置换定理(substitution theorem)
电压。
单口网络对电路其余部分的影响，只决定于它的 端口电流与电压关系（VCR）。
单口网络的延伸：
将电路 N 分为 N1和 N2两部分，若 N1 、N2 内部变量之间没有控制和被控制的关系，则 称 N1和 N2均为单口网络（二端网络）。
i
N
N1
+
u-
N2
电路分析原理第四章 线性网络的几个定理及等效网络
电路分析原理（上册）
第四章 线性网络的几个定理及等效网络
第一节 叠加定理 第二节 互易定理 第三节 替代定理 第四节 戴维宁定理 第五节 诺 顿 定 理 第六节 最大功率传输定理 第七节 Y形网络与△形网络的等效变换 ∗第八节 理想电源的转移
第一节 叠加定理
一、叠加定理的陈述 二、叠加定理的证明 三、应用叠加定理要注意的几个问题 四、叠加定理的应用
图4-8 互易现象三， / = / (注意参考方向)
a) 1-1′
2-2′开路 b) 2-2′
1-1′短接
4.互易现象四
1) 在图4-9a中， 1-1′间由电流源IS1激励， 2-2′间的短路电流为I2 2) 在图4-9b中， 2-2′间由电压源S2激励， 1-1′间的开路电压为1
4.互易现象四
/ = / (注意参考方向)
2-2′短接 b) 2-2′
1-1′开路
三、互易定理的形象化讲法
1)互易定理陈述一指出，线性网络中唯一的一个电压源，与任 一支路中零内阻的电流表交换位置时，电流表的读数不变。 2)互易定理陈述二给出，线性网络中的唯一的一个电流源，与 跨接在任意两端、内阻为无穷大的电压表交换位置时，电压表 的读数不变。
图4-9 互易现象四， / = / (注意参考方向)
a) 1-1′
2-2′短接 b) 2-2′
1-1′开路
二、互易定理
1.陈述一(互易定理一) 2.陈述二(互易定理二) 3.陈述三 4.陈述四(互易定理四)
1.陈述一(互易定理一)
图4-10 a) 1-1′
/ = / (注意参考方向)
2-2′短接 b) 2-2′
一、叠加定理的陈述
图4-1 叠加定理示图
a)
第四章 线性网络的几个定理及等效网络
第一节 叠加定理 第二节 互易定理 第三节 替代定理 第四节 戴维宁定理 第五节 诺 顿 定 理 第六节 最大功率传输定理 第七节 Y形网络与△形网络的等效变换 ∗第八节 理想电源的转移
第一节 叠加定理
一、叠加定理的陈述 二、叠加定理的证明 三、应用叠加定理要注意的几个问题 四、叠加定理的应用
图4-8 互易现象三， / = / (注意参考方向)
a) 1-1′
2-2′开路 b) 2-2′
1-1′短接
4.互易现象四
1) 在图4-9a中， 1-1′间由电流源IS1激励， 2-2′间的短路电流为I2 2) 在图4-9b中， 2-2′间由电压源S2激励， 1-1′间的开路电压为1
4.互易现象四
/ = / (注意参考方向)
2-2′短接 b) 2-2′
1-1′开路
三、互易定理的形象化讲法
1)互易定理陈述一指出，线性网络中唯一的一个电压源，与任 一支路中零内阻的电流表交换位置时，电流表的读数不变。 2)互易定理陈述二给出，线性网络中的唯一的一个电流源，与 跨接在任意两端、内阻为无穷大的电压表交换位置时，电压表 的读数不变。
图4-9 互易现象四， / = / (注意参考方向)
a) 1-1′
2-2′短接 b) 2-2′
1-1′开路
二、互易定理
1.陈述一(互易定理一) 2.陈述二(互易定理二) 3.陈述三 4.陈述四(互易定理四)
1.陈述一(互易定理一)
图4-10 a) 1-1′
/ = / (注意参考方向)
2-2′短接 b) 2-2′
一、叠加定理的陈述
图4-1 叠加定理示图
a)
电路分析第4章分解法及单口网络
ERA
分解法的定义
分解法是一种将复杂电路分解为简单 电路的方法，通过将电路中的元件和 电阻按照一定的规则进行分组和隔离 ，将电路分解为若干个单口网络。
单口网络是指只有一个输入端口和一 个输出端口的电路，其内部元件和电 阻相互连接形成一个封闭的环路。
分解法的应用场景
01
适用于具有多个电源、多种元件 和电阻的复杂电路，尤其适用于 含有受控源、互感器和耦合电感 的电路。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
电路分析第4章分解法及单
口网络
• 分解法基础 • 单口网络基础 • 分解法在单口网络中的应用 • 单口网络在电路分析中的重要性 • 总结与展望
目录
CONTENTS
01
分解法基础
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
单口网络
单口网络是电路分析中的一个重要概念，它是一种具有单一入口和出口的电路模型。通过 将电路简化为单口网络，可以简化分析和计算过程，同时更好地理解电路的传输特性和行 为。
电路分析的意义
电路分析是电子工程和电气工程领域的基础学科，对于理解电路的工作原理、预测电路的 性能以及优化电路设计具有重要意义。通过学习和掌握电路分析的方法和技巧，可以更好 地应对实际工程问题，提高设计效率和产品质量。
探索新的分析方法
随着技术的发展，将探索更多适用于单口网络的电路分析方法。
加强与其他领域的交叉研究
未来将加强单口网络与控制理论、信号处理等领域的交叉研究，以 拓展其应用范围。
05
总结与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
总结
分解法
分解法的定义
分解法是一种将复杂电路分解为简单 电路的方法，通过将电路中的元件和 电阻按照一定的规则进行分组和隔离 ，将电路分解为若干个单口网络。
单口网络是指只有一个输入端口和一 个输出端口的电路，其内部元件和电 阻相互连接形成一个封闭的环路。
分解法的应用场景
01
适用于具有多个电源、多种元件 和电阻的复杂电路，尤其适用于 含有受控源、互感器和耦合电感 的电路。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
电路分析第4章分解法及单
口网络
• 分解法基础 • 单口网络基础 • 分解法在单口网络中的应用 • 单口网络在电路分析中的重要性 • 总结与展望
目录
CONTENTS
01
分解法基础
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
单口网络
单口网络是电路分析中的一个重要概念，它是一种具有单一入口和出口的电路模型。通过 将电路简化为单口网络，可以简化分析和计算过程，同时更好地理解电路的传输特性和行 为。
电路分析的意义
电路分析是电子工程和电气工程领域的基础学科，对于理解电路的工作原理、预测电路的 性能以及优化电路设计具有重要意义。通过学习和掌握电路分析的方法和技巧，可以更好 地应对实际工程问题，提高设计效率和产品质量。
探索新的分析方法
随着技术的发展，将探索更多适用于单口网络的电路分析方法。
加强与其他领域的交叉研究
未来将加强单口网络与控制理论、信号处理等领域的交叉研究，以 拓展其应用范围。
05
总结与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
总结
分解法
(大学物理电路分析基础)第4章网络定理
大学物理电路分析 基础 第4章 网络定 理
目录
• 基尔霍夫定律 • 叠加定理 • 戴维南定理 • 诺顿定理
01
CATALOGUE
基尔霍夫定律
定义
基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律之一，它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和 基尔霍夫电压定律（KVL）。
基尔霍夫电流定律指出，对于电路中的任一节点，流入该节点的电流之和等于流出 该节点的电流之和。
流和电压、计算功率等。
在解决复杂电路问题时，通常需要结合 其他电路定理和定律，如欧姆定律、电
源定理等，以简化问题的解决过程。
基尔霍夫定律是电路分析中的基础理论 之一，对于理解电路的工作原理、设计 电路以及解决实际问题具有重要的意义
。
02
CATALOGUE
叠加定理
定义
• 叠加定理：线性电路中，多个独立源共同作用产生的响应 ，等于各个独立源单独作用于电路所产生的响应之和。
内容
线性电路
01
叠加定理适用于线性电路，即电路元件的电压和电流成正比关
系。
独立源
02
叠加定理只适用于独立源，即源之间没有相互影响。
响应之和
03
各个独立源单独作用于电路所产生的响应是相互独立的，它们
的响应之和即为多个独立源共同作用产生的响应。
应用
简化计算
在复杂电路中，通过应用叠加定理， 可以将多个独立源的共同作用分解为 各个独立源单独作用于电路所产生的 响应，从而简化计算过程。
诺顿定理还可以用于验证电路分析的正确性和解决复杂电路问题，提高电 路分析的效率和准确性。
THANKS
感谢观看
基尔霍夫电压定律指出，对于电路中的任一闭合路径，沿该路径的电压降之和等于 零。
目录
• 基尔霍夫定律 • 叠加定理 • 戴维南定理 • 诺顿定理
01
CATALOGUE
基尔霍夫定律
定义
基尔霍夫定律是电路分析中的基本定律之一，它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和 基尔霍夫电压定律（KVL）。
基尔霍夫电流定律指出，对于电路中的任一节点，流入该节点的电流之和等于流出 该节点的电流之和。
流和电压、计算功率等。
在解决复杂电路问题时，通常需要结合 其他电路定理和定律，如欧姆定律、电
源定理等，以简化问题的解决过程。
基尔霍夫定律是电路分析中的基础理论 之一，对于理解电路的工作原理、设计 电路以及解决实际问题具有重要的意义
。
02
CATALOGUE
叠加定理
定义
• 叠加定理：线性电路中，多个独立源共同作用产生的响应 ，等于各个独立源单独作用于电路所产生的响应之和。
内容
线性电路
01
叠加定理适用于线性电路，即电路元件的电压和电流成正比关
系。
独立源
02
叠加定理只适用于独立源，即源之间没有相互影响。
响应之和
03
各个独立源单独作用于电路所产生的响应是相互独立的，它们
的响应之和即为多个独立源共同作用产生的响应。
应用
简化计算
在复杂电路中，通过应用叠加定理， 可以将多个独立源的共同作用分解为 各个独立源单独作用于电路所产生的 响应，从而简化计算过程。
诺顿定理还可以用于验证电路分析的正确性和解决复杂电路问题，提高电 路分析的效率和准确性。
THANKS
感谢观看
基尔霍夫电压定律指出，对于电路中的任一闭合路径，沿该路径的电压降之和等于 零。
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。
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I1 ” 4I1’ 6A 图(b)
+ 4I1” -
例4.1-4:电路如图所示，试用叠加定理计算电压U1
I1 1 8V + I1
(1)
+
31
3I1(1) 3 + -
I1
(2)
1
3I1(2) 3 + -
8V
+
-
2
( a)
+ U1(1) -
2
(b)
+ U1(2) -
叠加定理的应用 例4.1-1:电路如图所示，试用叠加定理计算电流I0
2 5V + 1 I0 4
1A
3
2 1A 1 (a) I0(1)
4
2 5V + 1 (b) I0(2)
4
3
3
例4.1-2:电路如图所示，试用叠加定理计算电流Ux
6A 5V + -
10A
+ Ux -
2 3
N2
+ + u2 u2 -
N3
例4.2-2:图示电路为一电桥电路，欲使通过电阻Rx的 电流Ix为I/10，问电阻Rx的值应为多少?
2 Ix Rx 1 us 1 2 替代定理 1 I I 1 Ux + I/10 2
2
+
-
R
用叠加定理求Ux 2 Ux + -’
图2 1 2
-” Ux + 1
1
I/10
图1
1
2
I
2
1
is
is=0
us +
+
+ u1’ ri2’ 2 图(b)
i2’
图(a)
+ u1” im2 2 ri2” + -
i2” im1
is
图 ( c)
推广到一般:如果有n个电压源、m个电流源作用于 线性电路，那么电路中某支路的电流il可以表示为: il =Kl1us1+Kl2us2+…+ Klnusn + Kl(n+1)is1 + Kl(n+2)is2 +…+ Kl(n+m)is1
+ Ux -
Is1
No
Is2
例4.1-7:电路如图，Us1=10V， Us2=15V， 当开关S在1位时，I2=40mA 当开关S在2位时，I2=-60mA，
问当开关S在3位时，I2=?mA
1 R1 R3 R2 I2 S 2 +
us1
us2
+ R5
Is
R4
3
注意： (1)只适用于线性电路
(2)电压源不作用，用短路代之；
其中:系数K取决于电路的参数和结构，与激励无关 叠加定理(叠加性和齐次性) 叠加性是指具有多个独立电源的线性电路，其任一 条支路的电流或电压等于各个独立电源单独作用时 在该支路产生的电流或电压的代数和。 齐次性是指如果某一独立电源增大为原来的K 倍，那么由它产生的电流分量或电压分量增大 为原来的K倍。
电流源不作用，用开路代之。
(3)受控源不能单独作用，受控 源应保留在电路里。 (4)电流、电压可以叠加，但功 率不能用叠加求得。
R1 i1’ i s1
i1
R1
No R1
+ -
us
i1” +
i s1 No ( b)
No
(a)
us
§4-2 替代定理
替代定理
任意一个具有唯一解电路，其中第k条支路 的电压uk、电流ik已知，则这条支路可用一个 电压为uk的电压源或者电流为ik的电流源替代， 而不影响其它支路的电压或电流。 ik N ik
1 + 12V
6A + Ux
(1)
2 3
1
图(a)
10A + Ux (2)
2
3
1
5V + + Ux (3) 图 ( c)
2
3
1
+ 12V
图(b)
例4.1-3:电路如图所示，试用叠加定理计算电压I1
5 24V 3 I1 6A
+
-
+
3
4I1
5 24V
5
3
+
-
I1 ’
+
图(a)
2A
例4.1-5:电路如图所示，试用叠加定理的齐次性 计算电压Uo
1 + Us=10V 2 2 2 2 1 1 1 + Uo
-
例4.1-6:电路如图，线性电阻网络No为无源网络， 当Is1=8A， Is2=12A时，Ux=80V 当Is1=-8A， Is2=4A时，Ux=0，
问当Is1=Is2=10A时， Ux=?
第四章 电路定理
本章主要内容: 叠加定理 替代定理 戴维南定理、诺顿定理 特勒根定理 互易定理
§4-1 叠加定理
1 us ① i2 is
1
+
+ u1 -
2
图 ( a)
is=0
us -
+
+ u1’ 2
i2’
图(b) 1
+ u1” 2
i2”
is
图 ( c)
1 us + ri2 + + u1 2 1 i2
+ uk -
N
+ uk -
N
(c)
ik
( a)
(b)
替代定理证明 ik
+
N
-u k + + uk -
uk
ik N (b)
+ uk -
N
ik + uk -
ik
ik
N (c)
ik
例4.2-1:电路如图，u1、u2已知，用替代定理分解电路。
N1
+ u1 -
N2
+ u2 -
N3
N1
+ + u1 u1 -