第5讲_含独立源电路的等效
电路分析基础-讲义-05讲课稿
4000t 4 0.75
(2)根据公式 uc (t) uc (t0 0 t 0.25103s:
103
) 1 C
st t i(
t0
1.25103s
)d 进行分段积分
uc (t) uc
0.25103
(0)
st
1
C
t
i( ) d 106
0
0.75
103
s
:
t
4000d 2109 t 2(V)
流的变化率。
电感的动态特性
|u|
di dt
di 0 u 0 dt di | u | dt
di dt
| u
|
电感在直流电路中 相当于短路
电感的动态特性
i(t) 1 t u( ) d L
任选初始时刻t0后
1
t0 u( )d 1
t
u( ) d
L i(t0
)
1 L
L t0
1 C2
1 Cn
t
id
0
其中:
Cs u(0)
0
u1(0) u2 (0)
un (0)
为等效电路电容的初始电压,是各串联电容初始电 压的代数和。
电容的串、并联
1 1 1 1
Cs C1 C2
Cn
Cs 为等效电路的等效电容,其倒数为各串联电容
倒数的总和。
电容的并联 (设电容初始电压为0)
根据KCL可得等效电容:
125 106 (4000 4)d 0.7510 3
2000 4106t 2109t2 (V) i/A
u/V
1
O 0.25 0.5 0.75 1 1.25 t/ms -1
《电路原理》作业
第一讲作业(电路和电路模型,电流和电压的参考方向,电功率和能量) 1. 如图1所示:U = V ,U 1= V 。
2. 图1—4所示的电路中,已知电压1245U U U V===,求3U 和CAU3. 图示一个3A 的理想电流源与不同的外电路相接,求3A 电流源三种情况第二讲作业(电路元件,电阻元件,电压源和电流源)I 。
2. 求图示各电路的电压U 。
3. 图示各电路,求:(1) 图(a)中电流源S I 产生功率S P 。
(2) 图(b)中电流源S U 产生功率S P第三讲作业(受控电源,电路基本定律(VAR 、K CL 、K VL ))1. 图示某电路的部分电路,各已知的电流及元件值已标出在图中,求I 、s U 、R 。
2. 图示电路中的电流I = ( )。
3. 图示含受控源电路,求:(1) 图(a)中电压u 。
(2) 图(b)中2Ω电阻上消耗的功率R P 。
第四讲作业(电路的等效变换,电阻的串联和并联,电阻的Y形联结和△形连结的等效变换)1.图示电路中的acb支路用图支路替代,而不会影响电路其他部分的电流和电压。
2.电路如图,电阻单位为Ω,则R ab=_________。
3. 求图示各电路中的电流I 。
第五讲作业(电压源和电流源的串联和并联,实际电源的两种模型及其等效变换,输入电阻)1. 求图示电路中的电流I 和电压U ab 。
2. 用等效变换求图示电路中的电流I 。
.3. 求图示各电路ab 端的等效电阻ab R 。
第三章作业3-1、某电路有n 结点,b 支路,其树枝数为 ,连枝数为 ,基本回路数为 ;独立的KCL 方程有 个,独立的KVL 方程有 个,独立的KCL 和KVL 方程数为 。
3-2、电路的图如图,以2、3、4为树枝,请写出其基本回路组。
3-3、电路如图,用支路电流法列方程。
3-4、电路见图,用网孔分析法求I 。
3-5、用网孔电流法(或回路电流法)求解图2电路中电流I及电压U 。
第5讲 电阻电路的分析-节点法、电源转移
n2 US3 G7 G6 n4 US8 G3 I8 n3
3
4
n1
I1
G5 G4 n5
US1
− G6U n1 − (G3 + G7 )U n 2 + (G3 + G4 )U n 3 + (G5 + G6 + G7 )U n 4 = −G3U S 3
n2 (G3 + G7 )U n 2 − G3U n 3 − G7U n 4 = I S 2 + G3U S 3
1 A 5
I 4 = (U n 4 − U n 2 + U S 4 )G4 =
1
4.含受控源的节点电压法 4.含受控源的节点电压法
R1 US1
§2-4 节点电压法( 节点电压法(节点分析法) 节点分析法)
µU12
§2-4 节点电压法( 节点电压法(节点分析法) 节点分析法)
4.含受控源的节点电压法 4.含受控源的节点电压法( 含受控源的节点电压法(续)
解题步骤: 解题步骤: 特点: 特点:
§2-4 节点电压法(节点分析法)
1)选参考节点; 选参考节点;标出各支路电流参考方向和节点电压。 标出各支路电流参考方向和节点电压。 2)对独立节点列节点电流方程[ 对独立节点列节点电流方程[(n-1)个]。 3)通过KVL 通过KVL和元件特性用节点电压表示支路电流 KVL和元件特性用节点电压表示支路电流。 和元件特性用节点电压表示支路电流。 4)将以节点电压表示的支路电流代入步骤2 将以节点电压表示的支路电流代入步骤2)中的节点方程, 中的节点方程, 整理后可得以节点电压为变量的规范化的 整理后可得以节点电压为变量的规范化的电路方程 规范化的电路方程。 电路方程。 1)电路方程数少——只需独立节点数( 只需独立节点数(n—1)个。 2)可根据电路图直接列写方程, 可根据电路图直接列写方程,且方程规范, 且方程规范,求解化 为数学上解代数方程组。 为数学上解代数方程组。 3)独立节点数少于独立回路数的电路。 独立节点数少于独立回路数的电路。 4)适用于平面或非平面电路。 适用于平面或非平面电路。 5)用于计算机求解电路, 用于计算机求解电路,如:PSPICE电路分析软件 PSPICE电路分析软件。 电路分析软件。
第5讲叠加定理和戴维南定理
(3)根据UOC和Ro画出戴维宁等效 电路并接上待求支路,得图(a)的等 效电路,如图(d)所示,可求得I为:
+ UOC - (d)
6Ω Ro 18V 3Ω
I
18 I 2A 63
图(a)的等效电路
课堂小结:
1. 叠加定理:
在线性电路中,如果有多个独立源同时作用时,任 何一条支路的电流或电压,等于电路各个独立源单独作 用时对该支路所产生的电流或电压的代数和。
电路中当 US 和 I S共同作用时,在各支路产生的 电流 I1 、 I 2 ;应为 US 单独作用在支路中时所产生 的电流 I1' 、 I 2' ,和 I S 单独作用在支路中时产生的 电流 I1'' 、 I 2'' 的代数和 。 当 US 、 I S 共同作用时: US I S R2 I1 R R R R US I1R1 I 2 R2 1 2 1 2 I 2 I1 I S I U S I S R1 2 R1 R2 R1 R2
P I 2 R (I ' I '' )R I '2 R I ''2 R
例:用叠加定理求电路图中 流过电阻(4Ω)的电流。
电压源作用时: i ' 10A 电流源作用时:
i (6 10) 5A 3A
''
流过电阻(4Ω)的电流为:
i i i (1 3)A 4A
2. 戴维南定理:
任何有源二端线性网络,都可以用一条含源支路即 电压源和电阻的串联组合来等效替代。
作业:
P29 1.4、1.6
电路分析基础电路等效及电路定理课件
电路分析基础电路等效及电路定理课件一、教学内容本讲主要依据教材《电路分析基础》第四章“电路等效及电路定理”展开。
详细内容包括:等效电路的概念与转换方法,包括电压源与电流源的等效转换,等效电阻的计算;电路定理的应用,包括叠加定理、戴维南定理和诺顿定理,以及它们在分析线性电路中的应用。
二、教学目标1. 理解并掌握电路等效的基本概念,能够进行常见的电压源与电流源的等效转换。
2. 学会计算等效电路中的等效电阻,并能应用于实际电路分析中。
3. 熟练运用叠加定理、戴维南定理和诺顿定理分析线性电路,解决实际问题。
三、教学难点与重点重点:等效电路的转换方法,电路定理的原理及其应用。
难点:等效电路的深入理解,特别是在复杂电路中的应用;叠加定理、戴维南定理和诺顿定理的灵活运用。
四、教具与学具准备1. 教具:电路分析课件,板书用白板笔。
2. 学具:电路实验套件,计算器,笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入(10分钟)通过一个简单的电路实例,让学生观察并思考:如何简化复杂电路,以便更容易分析其性能?2. 等效电路理论讲解(20分钟)介绍等效电路的概念、类型及转换方法,通过图示和例题使学生直观理解。
3. 等效电阻计算方法(15分钟)讲解并演示如何计算等效电阻,指导学生完成随堂练习。
4. 电路定理介绍(20分钟)详细介绍叠加定理、戴维南定理和诺顿定理,通过例题讲解使学生理解其应用。
5. 随堂练习(15分钟)学生独立完成练习题,教师巡回指导。
六、板书设计1. 等效电路概念、类型及转换方法。
2. 等效电阻计算步骤。
3. 叠加定理、戴维南定理和诺顿定理的基本原理及其应用。
七、作业设计1. 作业题目:(1)求下列电路的等效电阻。
2. 答案:(1)见教材课后习题解答。
(2)根据叠加定理,分别计算每个电压源单独作用时的电流,然后叠加。
(3)根据戴维南定理和诺顿定理,先求等效电源,再分析电路。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:2. 拓展延伸:引导学生查阅相关资料,了解电路等效和电路定理在实际应用中的重要性,如电子设备、电力系统等领域的应用。
第五章-电路的等效变换
本章概述
本章主要介绍电路的等效变换概念,内容包括: 电阻的串并联等效变换,电阻的Y型连接和Δ形连接 等效变换,电源的串、并联等效变换,实际电源的两 种模型及其等效变换以及输入电阻的计算等。
在电路分析中,常把某一部分电路作为一个整体 看待。如果这个整体只有两个端钮与电路其他部分相 连接,则称这个整体为二端网络(或一端口网络)。 二端网络的整体作用相当于一条支路。二端网络外部 端子的电压与端电流之间的伏安关系称为外特性。
G1
G2 G2
G3
IS
1.0 105 16.5103 2.5105 1.0 104 4.0 105
1.0 102( A )
I3
G1
G3 G2
G3
IS
4.0 105 16.5103 2.5105 1.0104 4.0105
4 103(
A)
三、电阻的混联
一个电阻性二端网络,其内部若干个电阻 既有串联又有并联时,则称为电阻的串并联, 或简称电阻的混联。就其端口特性而言,此二 端网络可等效为一个电阻,简化的方法是将串 联部分求出其等效电阻,并联部分求出其等效 电阻,再看上述简化后得到的这些电阻之间的 连接关系是串联还是并联,进而继续用电阻串 联和并联规律作等效简化,直到简化为一个等 效电阻元件构成的二端网络为止。
一、电压源的串联
下图(a)为n个电压源的串联,根据KVL很容 易证明这一电压源的串联组合可以用一个等效电 压源来替代,如图(b)所示,这个等效电压源的 电压为
n
u uS1 uS 2 uSn uSk k 1
(5-9)
式中,uSk的参考方向与图(b)中的uS的参考 方向一致时取“+”号,不一致时则取“-”号。
第五章 电路基本定理
us1
us2
us3
i12 R1 R2 ia2 + ib2 – R3 i13 R1 ia3 R2 R3 ib3 + –
us1
us2
us3
证明
i1 = i11 + i12 + i13
i11 R1 i + a1 – R2 ib1 R3
i12 R1 ia2 R2 + ib2 – R3
i13 R1 ia3 R2 R3 ib3 + –
例如图(a)所示电路,已知电路N的电压-电流关系为
u=i+5.8V,试用置换定理求解电路中支路电流i1、i2。
i1 i
i u
i2
u
(b) (a) 解: 先求出图(a)所示电路N左侧一端口电路的电压-电流 关系,如图(b)所示,端口的节点方程为
1 1 1 ( + )u = × 4 − i 4 6 4
1Ω u(1) + (1) 2i - - +
+
i (2)
2Ω
5A 1Ω + (2) 2i -
上页
+ u(2) -
下页
例3
封装好的线性电阻电路如 图,已知下列实验数据: 当 uS = 1V , i S = 1 A 时,
+
uS
-
响应 i = 2 A 当 uS = −1V , i S = 2 A 时, 响应 i = 1 A
iS
NO
i
研究 激励 和响 应关 系的 实验 方法
求 uS =- V , i S = 5 A 时, 3 响应 i = ?
解
根据叠加定理,有: 代入实验数据,得:
k1 + k 2 = 2 2 k1 − k 2 = 1
等效电阻置换法
等效电阻置换法作者:张向华周细凤龚志鹏杨四秧孙静来源:《课程教育研究》2017年第19期【摘要】戴维宁定理是“电路理论”课程中一个非常重要的定理,而求含受控源一端口网络的戴维宁等效电阻是教学过程中的一个难点。
本文通过实例详细介绍了等效电阻置换法的使用。
【关键词】受控源戴维宁定理等效电阻【Abstract】Thevenin’s theorem is a very important theorem in “circuit theory” c ourse, but it is difficult to calculate equivalent resistance of one port network with controlled sources when applying Thevenin’s theorem. In this paper, we introduced the method of equivalent resistance displacement with examples detailedly.【Key works】controlled sources;Thevenin’s theorem; equivalent resistance【基金项目】湖南省教育科学规划课题(NO.XJK016BXX004)。
【中图分类号】G426 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)19-0155-02一、引言戴维宁定理是“电路理论”课程教学的重点,可用于计算某一支路的电压和电流,分析某一参数变动时对电路的影响和分析含有一个非线性元件的电路等。
邱光源主编第五版《电路理论》中指出,戴维宁定理:“一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口,对外电路来说,可以用一个电压源和等效电阻的串联组合等效置换,此电压源的激励电压等于一端口的开路电压,等效电阻等于一端口内全部独立电源置零后的输入电阻”。
电路分析基础第三章 电路的等效变换
1 R1 ⋅ 1 R2 R1 R2 Req = = 1 R1 + 1 R2 R1 + R2
1 R1 R2 i i1 = i= 1 R1 + 1 R2 R1 + R2
− 1 R2 − R1 i i2 = i= = − ( i − i1 ) 1 R1 + 1 R2 R1 + R2
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3. 电阻的串并联(混联) 要求:弄清楚串、并联的概念。
上 页 上页
对外等效!
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2. 理想电流源的串联并联
并联
注意参考方向
i s = i s 1 + i s 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + i sn =
∑i
sk
iS º 等效电路 iS1
串联
º
iS2
iSn º
电路 等效
iS
º
iS1 i
iS2
i s = i s1 = i s 2
电流不等的独立电 流源串联是“病态电 路”,违背KCL。
n
du i=C 图(b) dt 比较上两式可知,并联等效电容等于并联电容 n 之和,即 C = ∑ Ck
k =1
值得指出的是:电容并联时并未考虑各并联电容的 初始电压,如各电容的初始电压相等,则并联等效电 容的初始电压与各电容的初始电压相同; 如各电容的uk(0)不等,则在并联的瞬间,各电容上 的电荷将重新分配,使各电容的初始电压相等,等效 电容的初始电压为该初始电压。
电压源与支路的串、并联等效
+ i +
uS1 _
R1
+
uS2 _
R2
uS _ R + _ i + u _
电路基础 电阻电路的等效变换
b
a 3A 2 1 I
b
例2:如图,已知uS = 12V,R = 2Ω,ic = 2uR,求uR。
解: uS Ri Ri Ric
ic 2uR
uR 2V
uR Ri
Ri
+ uR -
ic
+
uS R
-
Ri
+ uR -
+R uS +
- R-ic
§2-7 输入电阻
一、一端口网络或二端网络
对一个端口来说,从其一个端子流 1 i
+ + u1 -
u
R2
+ u2 -
Rn
+ un -
iR1 R2 Rn 1'
iReq
Req
def
u i
R1 R2
Rn
n
Rk
k 1
i1
+
u
-
Req
1'
⒉ 分压公式。
uk
iRk
Rk Req
u
两个电阻的分压公式。
u1
R1 R1 R2
u
u2
R2 R1 R2
u
§2-3 电阻的串联和并联
含义有区别。
三、输入电阻的求法
⒈ 用电阻串、并联或Y-△变换求解,适用于端口内
部仅含电阻。
例:①
6Ω
6Ω 12Ω 5Ω ②
解:
①
Ri 15
②
6Ω
4Ω 5Ω
① 15Ω
②
⒉ 用加压求流或加流求压求解,适用于端口内部还有 受控电源。
例:求图示一端口的输入电阻。
解:
1i
+
戴维宁定理和诺顿定理和含源单口的等效电路
此求得
i ? uoc Ro ? RL
(4 ? 7)
从用戴维宁定理方法求解得到的图 (d)电路和式 (4-7)
中,还可以得出一些用其它网络分析方法难以得出的有用
结论。例如要分析电桥电路的几个电阻参数在满足什么条
件下,可使电阻 RL中电流i为零的问题,只需令式 (4-7)分
子为零,即
uoc
?
R2 R1 ? R2
在端口电压电流采用关联参考方向时,单口的 VCR方
程可表示为
i?
1 Ro
u
?
isc
(4 ? 9)
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
u ? u' ? u ? Roi ? uoc
当单口网络的端口电压和电流采用关联参考方向时, 其端口电压-电流关系方程可表为
u ? Roi ? uoc (4 ? 5)
戴维宁定理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如下。
u ? u' ? u ? Roi ? uoc
此式与式(4-5)完全相同,这就证明了含源线性电阻 单口网络,在端口外加电流源存在唯一解的条件下,可以 等效为一个电压源uoc和电阻Ro串联的单口网络。
图(a)是一个含源线性电阻单口网络,可用戴维宁定理来 简化电路分析。
先将图中虚线部分用一个2k? 电阻来模拟(当2.8k? 电
位器的滑动端位于最上端时,它是10k? 和2.5k? 电阻的并
联)。图(b)是该万用表的电路模型,可进一步简化为图(c)
2.6戴维宁定理与诺顿定理讲解
22 44 R0 3 2 2 2 44
1、求开路电压
a 2
b
4
4
3、将待求支路接 入 等效电阻
R=1 R=3 R=5
10 6 I 4A 31
10 6 I 2.67 A 3 3
10 6 I 2A 35
总结:解题步骤: 1、断开待求支路 2、计算开路电压U oc 3、计算等效电阻R0 4、接入待求支路求解
例2-14 求所示电路的戴维宁等效电路
1 + 2V – 2 3Uo 2
+ Uo –b
a
1 + 2V – 2
加压求流 – + a + 2 6Uo I+ U Uo 6U – – b a – 0.53 – 0.267V b
[解] U U 6U 2 1 2 oc o o
4 5U 15 + 5U o I U – 3 2 8 4 2 U o -0.267V 3 15 U Ro 0.53 U oc 0.267 V I
3
a 2.5 k 14 mA b
I2
[解] 1. 求Uoc I2 = I1+ IC =1.75 I1 列KVL方程: 5 10 2. 求 Isc 5 I 1 + 40V – 20k
3
I1 20 10 I 2 40
3
I1 = 10 mA
Uoc 20 10 I 2 35 V
例2-13 求 R 分别为1、3 、5 时R支路的电流。 – 6V + R – 6V + R
2 + 12V – [解 ] 2 + 8V – a 4A
电路分析基础各章节小结
“电路分析基础”教材各章小结第一章小结:1.电路理论的研究对象是实际电路的理想化模型,它是由理想电路元件组成。
理想电路元件是从实际电路器件中抽象出来的,可以用数学公式精确定义。
2.电流和电压是电路中最基本的物理量,分别定义为电流tqidd=,方向为正电荷运动的方向。
电压qwudd=,方向为电位降低的方向。
3.参考方向是人为假设的电流或电压数值为正的方向,电路理论中涉及的电流或电压都是对应于假设的参考方向的代数量。
当一个元件或一段电路上电流和电压参考方向一致时,称为关联参考方向。
4.功率是电路分析中常用的物理量。
当支路电流和电压为关联参考方向时,ui p=;当电流和电压为非关联参考方向时,uip-=。
计算结果0>p表示支路吸收(消耗)功率;计算结果<p表示支路提供(产生)功率。
5.电路元件可分为有源和无源元件;线性和非线性元件;时变和非时变元件。
电路元件的电压-电流关系表明该元件电压和电流必须遵守的规律,又称为元件的约束关系。
(1)线性非时变电阻元件的电压-电流关系满足欧姆定律。
当电压和电流为关联参考方向时,表示为u=Ri;当电压和电流为非关联参考方向时,表示为u=-Ri。
电阻元件的伏安特性曲线是u-i平面上通过原点的一条直线。
特别地,R→∞称为开路;R=0称为短路。
(2)独立电源有两种电压源的电压按给定的时间函数u S(t)变化,电流由其外电路确定。
特别地,直流电压源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于i轴且u轴坐标为U S的直线。
电流源的电流按给定的时间函数i S(t)变化,电压由其外电路确决定。
特别地,直流电流源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于u轴且i轴坐标为I S的直线。
(3)受控电源受控电源不能单独作为电路的激励,又称为非独立电源,受控电源的输出电压或电流受到电路中某部分的电压或电流的控制。
有四种类型:VCVS、VCCS、CCVS和CCCS。
6.基尔霍夫定律表明电路中支路电流、支路电压的拓扑约束关系,它与组成支路的元件性质无关。
等效电源定理
注意:并非任何含源线性电阻单口网络都能找到戴维 宁—诺顿等效电路。
例4 求图示单口的戴维宁-诺顿等效电路。
例4 求图示单口的戴维宁-诺顿等效电路。
如图(a)所示单口网络,其端口电压和电流均为零,即 u=i=0,其特性曲线是u-i平面上的坐标原点,如图(b)所示。 该单口不存在戴维宁等效电路和诺顿等效电路。
应用(主要用于电路中某一支路响应的计算):
具体步骤:
1.移去待求支路,使电路成为一个含源的单口网络; 2.求所得到的含源单口网络的开路电压uoc; 3.求所得到的含源单口网络的除源等效输入电阻Ro。 4.画出相应的等效电源电路,接入所移去待求的支路,求支
路响应。
求所得到的含源单口网络的等效输入电阻Ro。
电路分析方法小结
电路分析方法共讲了以下几种: 基尔霍夫定律(KVL,KCL)求解
两种电源等效互换 网孔分析法 节点电位法
总结 每种方法各有 什么特点?适 用于什么情况?
叠加原理 等效电源定理
戴维南定理 诺顿定理
1.关于直流电路分析方法
直流电路的分析方法有多种,如:应用基尔 霍夫定律求解、电源等效变换法、节点电位法、 网孔分析法、应用戴维南及诺顿定理、应用叠 加定理等。
❖ 9-6=6I1-3I2 ④ ❖ 6=3I2+5I ⑤ ❖由①④⑤解得:I1≈0.67A I2≈0.33A
I=1A
2022/1/18
方法二:等效电源法
❖如图
2022/1/18
方法二:等效电源法
❖由分流公式
2022/1/18
方法三: 节点分析法
❖如图1,设B点电位为0,则
2022/1/18
E
UA
分析方法?
如图5,求通过 R4的电流及两端 电压,应该选择 戴维南定理或叠
电路的等效变换
RO
E
+
Uab'
b
-
等效互换的前提:对外的电压电流相等。 即: I=I' Uab = Uab'
(1-13)
电压源 I a Uab b
Is E
Ro
Ro ' Ro
Is
电流源 I' R'
O
a
Uab'
R
O
+ E -
b
E I s Ro' Ro Ro'
(1-14)
a
+
US
+
U
I
RL
_
内阻不变改并联 Us Is = IS R0 内阻不变改串联 Us = Is R0
受控源
• 定义
受控源的电压或电流不象独立源是给 定函数,而是受电路中某个支路的电压 (或电流)的控制。
• 电路图符号
+ –
受控电压源
受控电流源
前面所讲的独立源,向电路提供的电 压或电流是由非电能量提供的,其大 小、方向由自身决定;受控源的电压 或电流不能独立存在,而是受电路中 某个电压或电流的控制,受控源的大 小、方向由控制量决定。当控制量为 零时,受控电压源相当于短路;受控 电流源相当于开路。
电阻并联分流与阻值成反比。
③ 并联电阻的功率分配:
p p1 p2 p1 R2 p2 R1
总功率等于并联电阻消耗功率之和,电阻值 大者功率小。 串联分压,电流相同;并联分流,电压相同。
3.电阻的混联
(1)看电路的结构特点。
(2) 看电压电流关系。 (3) 对电路作变形等效。
第六讲
电路的等效变换
第5讲 含独立源电路的等效
1.5k 10V
I
U = 1500I + 10
º + U _ º
受控源和独立源一样可以进行电源转换。
12
例5
2A
I1 2
3(2+I) + 4V_ 2 +
+
3I1
U=3I1+2I1=5I1=5(2+I)=10+5I
I º + U _ º + 10V _ 5
-
-
I
º + U _ º
I º + U _ º
U=3(2+I)+4+2I=10+5I
在进行电源变换时,为避免出错 控制量一般不要转换掉。
13
例6
2V
1
i
+ 2 u _
+
–
i u 0.13u
2
3u 4 2i
联立求解可得:
u 0.769 V , i 0.846A u 20V , i 32A
14
五、 电源的等效转移
电压相同的电压源 才能并联,且每个 电源中流过的电流 不确定。
2
二、电流源的串、并联 并联: 可等效成一个理想电流源 i S( 注意参考方向). º i S1 i Sk iSn º
n 1
º iS º
i s i sk
串联: 电流相同的理想电流源才能串联,并且每个电
流源的端电压不能确定。
3
三、 理想电压源与电流源的串、并联 1)
四实际电压源和电流源的模型及等效变换电源的等效变换实际电压源实际电流源两种模型可以进行等效变换
第5讲 含独立源电路的等效
戴维南定理讲解附实物图(1)
Hale Waihona Puke 二、戴维南定理任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端 口网络,对外电路来说,可以用一个独立电压源UOC和电 阻Req的串联组合来等效替代。其中电压UOC等于端口开路 电压,电阻Req等于端口中所有独立电源置零后端口的入 端等效电阻。
4、验证戴维南定理-自行连接等效电路,测量等效电路的 外特性 电路 ( 电压源= UOC, R0用变阻箱,串接电流表, 负载RL接分立电阻。)
四、实验电路
A
R2
R4
A
IS
+
R3
u
R1
-
B
- US +
有源网络
含源
+
二端 网络
V -
B
图2 半压法测量等效电阻
含源 二端 网络
图1 含源二端网络
A
mA
+
V -
稳压电源 电阻箱
电流表(串 联)
mA
+ U OC
R0
分立电阻
RL
30Ω,51Ω,200Ω,…
第4步的电路图
Return
五实验设备实验台电源总开关分合闸按钮五实验设备续实验台电源总开关分合闸按钮五实验设备续returnreturn复位按钮超量程告警灯红稳压电returnreturn各种阻值的分立电阻可调电阻器实验电五实验设备续半压法用可调电阻端口特性用固定电阻五实验设备续戴维南定理实验箱dg05return第一种
一、实验目的
RL
分立电阻(Ω):30,51,200,510,…
UOC
R0
+
等效
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应用:利用电源模型等效变换可以简化电路计算。 方法: 根据电路中支路的连接情况来判断等效变换 为电压源模型还是电流源模型:支路若是串联连 接则统一变换为电压源模型,支路若是并联连接 则统一变换为电流源模型。 注意: 这里是把电压源与电阻的串联组合、电流源 与电阻的并联组合均视为一条支路。
15
例 1:
图a和图b中100 Ω电阻(电压与电流取关联参考方向)都有:
I100Ω =10V/100 Ω=0.1A,P100Ω =10V×0.1A=1W
图a和图b中电压源(电压与电流取关联参考方向)都有: I10V =1A-0.1A=0.9A,P10V =10V×0.9A=9W
可见,图a和图b中电流源支路的端口特性相同(对外等效)。
8
10V
10Ω 1A 图a
100Ω
10V
50Ω 1A 图b
100Ω
再分析计算电流源支路的内电路各元件的功率: 图a中电流源和10Ω电阻(电压与电流取关联参考方向)有: U1A+1A×10 Ω +10V=0▬▬►U1A=-20V,P1A =-20V×1A=-20W P10Ω =12×10=10W 图b中电流源和50Ω电阻(电压与电流取关联参考方向)有: U1A+1A×50 Ω +10V=0▬▬►U1A=-60V,P1A =-60V×1A=-60W P50Ω =12×50=50W 可见,图a和图b中电流源支路内部不等效。 不能说图a和图b两个电路完全相同!
2
3u 4 2i
联立求解可得:
u 0.769 V , i 0.846A u 20V , i 32A
22
五、
1、电压源转移
23
例 1.7-3 如图1.7-16的电路,求电压U。
解:
23 U=5× 23
=6V
24
2、电流源转移
25
例 1.7-4 如图1.7-18的电路,求电流I。 解:
0.5I
I
10V
º + U _ º
500I 2k + - I
10V
º + U _ º
U =1000 (I-0.5I) + 1000I + 10
1.5k 10V
I
U = 1500I + 10
º + U _ º
受控源和独立源一样可以进行电源转换。
20
例6
2A
I1 2
3(2+I) + 4V_ 2 +
I=6/(3+2+1)=1 A
26
第5讲 含独立源电路的等效 结 束
作业:P61:1-21、1-23; P62: 1-25、1-28;
自行学习:P42~57----1.8、1.9和1.10
预习:电阻电路分析——2b法和支路法
27
9
五、实际电压源和电流源的模型及等效变换 1) 实际电压源 一个实际电压源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。 uS=US时,其外特性曲线如下: u US U uS + _ i + u U _ u=uS – Ri i Ri: 电源内阻,一般很小。
10
I
RiI
Ri
i + u _
Ri
uS
+
_
Ri
us
is
, Ri 1 Gi Gi
13
注意
(1) 变换关系 数值关系; 方向:电流源电流方向与电压源压升方向相同。 (2) 所谓的等效是对外部电路等效,对内部电路是不等效的。 开路的电压源中无电流流过 Ri; i 开路的电流源可以有电流流过并联电导Gi 。 + + u S 电压源短路时,电阻Ri中有电流; _ iu 电流源短路时, 并联电导Gi中无电流。 Ri _ i iS + Gi iS iS u _ (3) 理想电压源与理想电流源不能相互转换。
º iS º
i s i sk
1
n
可等效成一个理想电流源 i S( 注意参考方向).
4
2、电流源串联等效:
电流相同的理想电流源才
能串联,并且每个电流源
的端电压不能确定。
5
三、 理想电压源与电流源的串、并联(就端口特性而言) 1)
us
is
us
2)
us
3)
is
is
us1
is1
us2
is2
is
is = is2 - is1
16
例 2:
17
例 3:
18
例4
IS R
R
R + 2R RL U _L
R
2 R I
R
2 R
RL + UL -
IS
R
2R
R +
I SR
R
2R
R
+ 2R RL U _L R
IS/4
R
+ UL _
RL
I S RRL UL 4 R RL
IS/2
R
+ 2R RL U _L
19
例5 简化电路: 1k 1k
6
四、 独立源与电阻的串、并联(就端口特性而言) 1)
us
Rs
us
2)
is
3)
Rs
is
I
us1
I U
Rs
is
Rs U
实际电压源(Rs很小时)
实际电流源(Rs很大时)
7
例:下面两个电路相同吗?
10V
10Ω 1A 1A
图a
100Ω
10V
50Ω 1A 1A
图b
100Ω
先分析计算电流源支路的外电路各元件的功率:
第 5讲
一、 电压源的串联和并联(就端口特性而言)
1
1、电压源串联等效
+
uS1 _ + uSn _ º uS= uSk º + º
uS _
º
( 注意参考方向)
2
2、电压源并联等效 等 效
电压相同的电压源 才能并联,且每个 电源中流过的电流 不确定。
等 效
等 效
3
二、电流源的串、并联(就端口特性而言) 1、电流源并联等效: º i S1 i Sk iSn º
u = uS – Ri i
i = uS/Ri – u/Ri
i = iS – Gi u
等效的条件 iS= uS /Ri , Gi = 1/Ri
12
由电压源变换为电流源: i
uS
+
_
+
u _
iS 转换 Gi
i + u _
Ri
is
由电流源变换为电压源: i iS + 转换 Gi u _
us
Ri
, Gi 1
R
0
I
i
2) 实际电流源
iS=IS时,其外特性曲线如下
u
GiU iS Gi
U
i I +
u U _
0
I
IS
i
i = iS – Gi u Gi: 电源内电导,一般很小。
11
3) 电源的等效变换 实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变 换。所谓的等效是指端口的电压、电流在转换过程中保 持不变。 i i + + uS iS + _ u Gi u Ri _ _
+
3I1
U=3I1+2I1=5I1=5(2+I)=10+5I
I º + U _ º + 10V _ 5
-
-
I
º + U _ º
I º + U _ º
U=3(2+I)+4+2I=10+5I
在进行电源变换时,为避免出错 控制量一般不要转换掉。
21
例7
2V
1
i
+ 2 u _
+
–
i u 0.13u