第二章 直流电路的分析方法
电工电子技术基础第二章直流电路分析 ppt课件
结点数 N=4 支路数 B=6
(取其中三个方程)
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6
b
列电压方程
I2
abda :
I1
I6
E4 I6R6 I4 R4 I1R1
a I3 I4
R6
c
I5 bcdb :
0 I2R2 I5R5 I6R6
+E3
d R3
adca : I4R4 I5R5 E3 E4 I3R3
对每个结点有
I 0
3. 列写B-(N-1)个KVL电压
方程 对每个回路有
E U
4. 解联立方程组
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5
I1 a
b I2
I6
R6
I3 I4
d
+E3
R3
列电流方程
结点a: I3 I4 I1
c 结点b: I1 I6 I2
I5
结点c: I2 I5 I3
结点d: I4 I6 I5
基本思路
对于包含B条支路N个节点的电路,若假 设任一节点作为参考节点,则其余N-1个节点 对于参考节点的电压称为节点电压。节点电压 是一组独立完备的电压变量。以节点电压作为 未知变量并按一定规则列写电路方程的方法称 为节点电压法。一旦解得各节点电压,根据 KVL可解出电路中所有的支路电压,再由电路 各元件的VCR关系可进一步求得各支路电流。
3、会用叠加定理、戴维宁定理求解复杂电路中的电压、电流、功率等。
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1
对于简单电路,通过串、并联关系即可 求解。如:
R
R
R
+ E 2R 2R 2R 2R
-
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+
直流电路分析方法
直流电路分析方法导言:直流电路分析是电子工程中最基本且重要的一门学科。
通过对直流电路的分析,我们可以了解电流、电压和功率的分配情况,从而帮助我们设计和优化电子设备。
本文将介绍几种常用的直流电路分析方法,帮助读者更好地理解和应用它们。
一、基础理论在进一步了解直流电路分析方法之前,我们首先需要明确几个基本概念。
直流电路中电流和电压的分析都是建立在欧姆定律的基础上的。
根据欧姆定律,电流等于电压除以电阻,即I=V/R,其中I表示电流,V表示电压,R表示电阻。
二、串联电路和并联电路的分析方法串联电路和并联电路是直流电路中最基本的两种电路连接方式。
串联电路是指将多个电阻按照顺序连接起来的电路,而并联电路是指将多个电阻按照并行连接起来的电路。
1. 串联电路的分析方法:当我们遇到串联电路时,可以将电路简化为一个总电阻,然后利用欧姆定律计算电流和电压。
首先,将所有的电阻相加得到总电阻R_total,然后将总电阻代入欧姆定律公式,即可求得总电流I_total。
根据欧姆定律,我们还可以通过总电阻和总电流来计算每个电阻上的电压,即V1 = I_total * R1,V2 = I_total * R2,依此类推。
2. 并联电路的分析方法:在分析并联电路时,可以将所有的电阻简化为一个总电阻,然后利用欧姆定律计算电流和电压。
并联电路的总电阻可以通过并联电阻的倒数之和求得,即1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + ...。
总电流可以通过总电压除以总电阻求得,即I_total =V_total / R_total。
根据欧姆定律,我们还可以通过总电流和总电阻来计算每个电阻上的电压,即V1 = I_total * R1,V2 = I_total * R2,以此类推。
三、戴维南定理和节点电流法在实际的电路分析中,有时候电路比较复杂,无法通过串并联电路的简化方法进行分析。
这时,我们可以借助戴维南定理和节点电流法来进行电路分析。
电子信息工程技术《电路-节点电压方法》
25 直流电路分析方法2-节点电压法
第二页,共七页。
23 节点电压法
1先标定各支路电压或支路电流的参考方向。 2指定参考节点,其余节点与参考节点间的电压就是节点电压。 3列节点电压方程,确定节点电导矩阵中的自电导,互电导和节点电激流向量中各 节点电激流。 4从节点电压方程中解出各节点电压,并由节点电压计算各支路电压和各支路电流。
电工电子技术
电子信息工程技术
第二章 直流电路的分析与规划
第一页,共七页。
23 节点电压法
前面讲述的支路电流法是选用网络的电流变量建立电路方程的分析方法。 本节主要讨论选用网络电压变量的分析方法。节点电压法是指以节点电压 为电路的独立变量,应用CL对具有电流源的电阻电路,即为∑GU=∑Is ,列 出与节点电压数相等的独立方程,从而解得节点电压和支路电流。
25 直流电路分析方法2-节点电压法
第三页,共七页。
23 节点电压法
25 直流电路分析方法2-节点电压法Biblioteka 图2-13 节点电压法电路图
第四页,共七页。
23 节点电压法
25 直流电路分析方法2-节点电压法
图2-17 含有电压源支路 的节点电压法电路
第五页,共七页。
电工电子技术
再见
25 直流电路分析方法2-节点电压法
第七页,共七页。
第六页,共七页。
内容总结
电工电子技术。25 直流电路分析方法2-节点电压法。前面讲述的支路电流法是选用网络的电流 变量建立电路方程的分析方法。节点电压法是指以节点电压为电路的独立变量,应用CL对具有电流 源的电阻电路,即为∑GU=∑Is ,列出与节点电压数相等的独立方程,从而解得节点电压和支路电 流。1先标定各支路电压或支路电流的参考方向。3列节点电压方程,确定节点电导矩阵中的自电导, 互电导和节点电激流向量中各节点电激流
电路基础原理直流电路的特性与分析方法
电路基础原理直流电路的特性与分析方法直流电路是电子学中最基础的一种电路,它的特性和分析方法对于理解和应用电路理论非常重要。
本文将介绍直流电路的特性以及常用的分析方法。
第一部分:直流电路的特性直流电路是指电流方向保持不变的电路。
它具有以下几个特性:稳定性:直流电路中的元件和电源都是恒定的,因此电流和电压的值也是稳定的。
这使得直流电路在一些应用场合中非常重要,例如电池供电的设备。
电压分布:在直流电路中,电势差沿着电路中的导线和元件均匀分布。
这意味着电压的值和方向在整个电路中是相同的,而不随位置的改变而变化。
电流分布:根据欧姆定律,电流在直流电路中的分布也是均匀的。
在一个平行电路中,电流将根据电阻的大小分流,但在串联电路中,电流将相同。
第二部分:直流电路的分析方法要分析直流电路的特性,可以使用以下几种方法:基尔霍夫定律:基尔霍夫定律是直流电路分析中最常用的方法之一。
它包括基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)。
其中,KVL指出电路中环路中的电压之和为零,而KCL指出电流在一个节点中的总和为零。
这两个定律可以帮助我们建立电流和电压的方程,从而解析整个电路。
欧姆定律:欧姆定律是在分析电路时经常用到的公式。
它指出电流与电压之间的关系是线性的,即电流等于电压与电阻的比值。
根据欧姆定律,我们可以计算电路中每个元件的电流或电压。
串并联电路:当电路中包含多个电源和元件时,可以使用串并联的方法简化分析。
在串联电路中,电流是相同的,而电压则根据电阻的比值来分配。
在并联电路中,电压是相同的,而电流则根据电导的比值分配。
节点分析法:节点分析法是一种常用的电路分析方法,它基于基尔霍夫电流定律。
它将电路分成多个节点,并建立节点电流方程。
通过解这些方程,我们可以计算每个节点的电压和电流。
总之,直流电路的特性和分析方法对于理解和应用电路理论非常重要。
通过研究直流电路,我们可以深入了解电流和电压的分布规律,并且可以利用这些知识设计和优化电子设备。
第二章电路电阻等效与分析方法
例1: 对图示电路求总电阻R12
1
2 R12 1 2 D 0.8
C
2
1
R12
1 2 1 0.8 R12 2.4 1.4 1 1
0.4
0.4
2 2 1
1
2.684 2
由图: R12=2.68
14
1
2013-7-10
2
例2: 计算下图电路中的电流 I1 。 a a I1 I1
2 4 1 I 4A
6 1A
2
1A
4
I 1
23
2.3 电压源与电流源
解:
2 2 4A 4 I 1 + 8V 2 4 1A
I
1
1A
I
2
I
2A
1A 4
1
3A
2 1
4
2013-7-10
2 I 3A 2A 21
24
2.3 电压源与电流源
作业
电路如图。U1 =10V,IS =2A,R1 =1Ω,R2 = 2Ω,R3=5 Ω ,R=1 Ω。(1) 求电阻R中的电流I;(2) 计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的 电压UIS;(3)分析功率平衡。
+
a
+
U
a
+ 5V – b
(c)
b
21
2.3 电压源与电流源
例2:试用电压源与电流源等效变换的方法 计算2电阻中的电流。
1
2A 3 + 6V – 6 + 12V –
(a) 1 2
解:
I
2A
–
1 1 2V
3
2A
6 (b)
第2章 直流电路的分析方法
二端网络如图所示,求此二端网络的戴维南等 效电路。
1Ω + 6V + 3A UOC
1Ω
+ 15V
2Ω
RO
- 2Ω
- 3Ω
-
a 在图a中求开路电压 在图b中求等效电阻
U OC 3 1 6 3 2 15V
RO 2 1 3
b
c
画出戴维南等效电路,如图c 。
用戴维南定理求图示电路中电阻RL上的电流I。
_ U
U 、IS 关联参考方向 P吸= UIS
实际电流源可用一个理想电流源与电阻相并
联的电路模型来表示。
I I IS
+
U
IS
RO
-
O
U
2.2.3电源模型的联接
1.n个电压源串联 n个电压源串联可以用一个电压源等效代替。
US1
+ -+ US2 - + USn - + US -
U S U S1 U S2 U Sn U Sk
效的。
返回
2.2 电压源与电流源及其等效变换
2.2.1电压源
理想电压源简称电压源,其端电压恒定不变或 者按照某一固有的函数规律随时间变化,与其流过 的电流无关。
I + + US - - O I US U
I + US
I 、US非关联参考方向 P吸= - USI
I
_
I 、US 关联参考方向 P吸=USI
US2
+
-
d
R6 I6 US4
I5
-
c + US3 -
+
I4
I3 b
R3
返回
2.4 叠加定理
叠加定理:几个电源同时作用的线性电路中, 任何一支路的电流(或电压)都等于电路中每一个
直流电路的分析方法
直流电路的分析方法直流电路分析是电子学中的基础内容之一,在实际应用中有着广泛的应用。
本文将介绍几种常见的直流电路分析方法,包括基本电路定律的应用以及分压定理和分流定理的使用。
一、基本电路定律的应用基本电路定律包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电压分配定律,它们是直流电路分析的基础。
1. 欧姆定律欧姆定律表明,在电阻器两端的电压与通过电阻器的电流成正比。
数学表达式为V = IR,其中V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
利用欧姆定律,我们可以求解电阻器的电压和电流。
2. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。
基尔霍夫电压定律指出,在闭合的回路中,电压的代数和为零。
基尔霍夫电流定律指出,在节点处,流入该节点的电流等于流出该节点的电流。
通过应用基尔霍夫定律,我们可以分析复杂的直流电路。
3. 电压分配定律电压分配定律适用于并联电阻的电路。
根据电压分配定律,电阻越大,它所承受的电压越大;反之,电阻越小,它所承受的电压越小。
利用电压分配定律,我们可以计算并联电阻中各个电阻上的电压。
二、分压定理的应用分压定理是用于分析有多个电阻串联的电路的一种方法。
根据分压定理,电路中每个电阻上的电压与其阻值成正比。
具体计算分压的公式为Vn = V * (Rn / Rt),其中Vn表示电路中某个电阻上的电压,V表示电路中总电压,Rn表示某个电阻的阻值,Rt表示电路总阻值。
利用分压定理,我们可以确定串联电路中各个电阻上的电压。
三、分流定理的应用分流定理是用于分析有多个电阻并联的电路的一种方法。
根据分流定理,电路中每个电阻上的电流与其导纳成正比。
具体计算分流的公式为In = I * (Gn / Gt),其中In表示电路中某个电阻上的电流,I表示电路中总电流,Gn表示某个电阻的导纳,Gt表示电路总导纳。
利用分流定理,我们可以确定并联电路中各个电阻上的电流。
综上所述,直流电路的分析方法涵盖了基本电路定律的应用、分压定理和分流定理的使用。
电路基础--第二章 简单de直流稳态电路
Chapter 2
△形联接:把三个电阻Rab、Rca、Rbc依次联成一个闭 合回路,然后三个联结点再分别与外电路联结于三个 点a、b、c(此三点电位不同)
Chapter 2
Y-△等效变换 -
等效的原则:等效前后对外部电路不发生任何影响 悬空a端子时,图2-13(a)与图2-13(b)的两端bc之 间的电阻应当相等,即
Rbc ( Rab + Rca ) Rb + Rc = Rab + Rbc + Rca
同理
Rca ( Rab + Rbc ) R a + Rc = Rab + Rbc + Rca
Rab ( Rca + Rbc ) Ra + Rb = Rab + Rbc + Rca
Chapter 2
以上三式联立,可求得将电阻的三角形联结等效变 换为星形联结时,相应的公式为
4.实际电流源串联的等效 实际电流源串联的等效
理想电流源只有电流相等、方向一致时才允许串联;并且 这种串联对外电路不会产生影响。
5。电源其它特殊联接的等效 。
1)理想电压源与任何二端网络(包括元件)并联,对 外电路而言,这部分电路可以等效为相同的恒压源,如 图1-23所示,虚线框内部分电路对外电路而言是等效的。
Chapter 2
第二章 简单直流稳态电路的分析
Chapter 2 2-1直流稳态电路的概念
: 在激励作用下,电路各处产生恒定不变的响应,这种电 路称直流稳态电路。这里的“激励”指的是电路中产生 电流或电压的原因;而“响应”指的是电路中产生电流 与电压。 稳态:电路中电流与电压不再发生变化,此时电路达到的 稳态 状态。
Chapter 2
直流电路分析方法及技巧
直流电路分析方法及技巧直流电路分析是电路学习中的基础知识,掌握了分析方法及技巧可以帮助我们更好地理解电路的运行机制。
本文将介绍常用的直流电路分析方法及技巧,帮助读者更好地理解并应用于实际问题中。
一、基础理论在进行直流电路分析之前,我们首先需要了解一些基础理论概念:1. 电流和电压:电流是电荷的流动,用单位时间内经过某一截面的电荷量来表示;电压是电场力对电荷所做的功,也可以理解为电荷在电路中流动时所具有的能量。
2. 电阻、电容和电感:电阻是电流通过时所产生的电压降;电容是存储电荷的元件,当电流变化时,储存在电容中的电荷量也会发生变化;电感是以磁场的形式储存电能,当电流发生变化时,电感会产生感应电压。
二、基本分析方法1. 基尔霍夫定律:基尔霍夫定律是直流电路分析的基础,它分为电压定律和电流定律。
电压定律指出在电路中形成的闭合回路中,电压的代数和为零;电流定律指出在交汇节点处,进入节点的总电流等于流出节点的总电流。
2. 电阻与串并联:当电阻按照直线连在一起时,其电阻值相加为串联,当电阻按平行相连时,其电阻值符合并联公式。
3. 电压、电流的分压分流规律:在串联电路中,电压按照电阻值比例分配;在并联电路中,电流按照电阻值反比例分配。
三、常用技巧1. 正确选取参考节点:选择合适的参考节点可以简化计算过程,通常选择接地点或电源负极作为参考节点。
2. 采用等效电路简化复杂电路:利用电阻、电容和电感等元件的等效电路可以简化复杂的电路结构,从而更方便进行分析。
3. 利用戴维南定理简化分析过程:当需要计算电路中某一部分的电压或电流时,可以利用戴维南定理将该部分与其他部分分离,分别计算。
4. 使用网络仿真软件进行验证:网络仿真软件可以帮助我们更加直观地理解电路的运行机制,通过对比理论分析和仿真结果可以检验和验证分析的准确性。
四、实例分析以下是一个基于上述方法和技巧进行直流电路分析的实例:假设有一个由一个电源、一个电阻和一个二极管组成的直流电路。
第2章电路的分析方法
RO
a
Uab
b
等效变换的注意事项
E与RO串联
图 2.3.10
(1)“等效”是指“对外”等效(等效互换前后对外伏--安特性一致),对内不等效。
例如RL=∞ 时电压源中的RO不消耗能量电流源中的RO则消耗能量Uab=E,I=0 对内不等
效,对外等效。
(2)注意转换前后 E 与 Is 的方向。
(3)恒压源和恒流源不能等效互换。
结点电位法应用举例:电路中含恒流源的情况
设: VB = 0 VA =
E1 R1
+
IS
1+1
R1 R2
A I2
RS
I1
R1
Is
R2
E1
VA
(
1 R1
+
1 R2
)
=
E1 R1
+
IS
B
对于含恒流源支路的电路,列结点电位方程时应按以下规则:
方程左边:按原方法编写,但不考虑恒流源支路的电阻。
方程右边:写上恒流源的电流。其符号为:电流朝向未知结点时取正号,反之取负号。电
I4R4 + I6R6 − I5R5 = 0
结果:5 个电流未知数 + 1 个电压未知数 = 6 个未知数,由 6 个方程求解。
七、学生课堂练习:
教材 P44 2.3.2 2.3.3
八、启发式提问
例 右图电路中电压源中的电流如何决定? 电流源两端的电压等于多少? 原则:Is不能变,E 不能变。 电压源中的电流 I= IS
I1 R1 I6 a
R4
+
R2 R6
R5
c I5
例1 结点数 N=4,支路数 B=6 解题步骤:
直流电路连接方法及分析 2
解:
1. 先计算R1和R2、R3 和R4的等效电阻
R12
R1 R2 R1 R2
56 56
2.727 ()
R34
R3 R4 R3 R4
78 78
3.733 ()
2. 计算总电流I
U
10
I
1.548 ( A)
R12 R34 2.727 3.733
• 3.计算电压U12、U34
U12 IR12 1.548 2.727 4.22 (V )
于电压下降的总和。
在应用基尔霍夫电压定律之前,同样必须先 假设各元件电压的参考方向,然后确定电路 的绕行方向。如果计算出来的电压值为负值, 那就意味着原先假设的电压方向与实际方向 相反。
• 例2.3.3 :请列出图中电路的电压方程。
abca acda abcda
顺时针 顺时针 顺时针
U1 I1R1 I 2 R2
2.4 电源的两种模型
• 一个电源可以有两种电源模型来表示。
电压源模型:用理想电
+
压源与电阻串联的电路
E -
表示;
R0
+ U –
+
U
IS
R0 R0 U
-
电流源模型
电压源模型
电流源模型:用理想电 流源与电阻并联的电路 表示为。
电压源的外特性
电压源模型
U = E – IRo
U 理想电压源 Uo=E
I
第2章 直流电路连接方法及分析
本章要求(Requests):
一、掌握电阻的两种连接方法; 二、了解电压表和电流表的量程扩大; 三、理解基尔霍夫定律并灵活应用; 四、掌握电源的两种模型; 五、熟悉额定值及功率。
电工基础第二章复杂直流电路的分析计算课件
由星形电阻网络变为等效三角形电阻网络
复杂直流电路的分析计算方法
戴维南定理
支路电流法
• 在电路的学习中,常会遇到电路中各电气元件的参数都已知,求各支路电流的问题。无论多
复杂的电路,也都是由节点、支路、回路组成的。如图所示电路,有三条支路,各电动势和
电阻值已知,试求出三个支路电流。若对节点列出节点电流方程,对回路列出回路电压方程,
通过这些方程的联立求解,就可以求出电路中的所有电压和电流。
复杂直流电路的参数
• 1.支路 : 电路中的每个分支都叫支路。如图所示,bafe、be、bcde 这三个
分支都是支路。一条支路中流过同一个电流,称为支路电流。bafe 、bcde 两条支路中含有有源元件,称为有源支路;be支路不含有源元件,成为无源 支路。 • 2.节点 : 三条或三条以上支路的汇集点,也叫节点。如图电路中b、e两点都是节点。这
阻R1、R2、R3各有一端连接在一起成为电路的一个节点,而另一端则分别接到、 、三个端钮上与外电路相连,这样的连接方式叫做星形(Y 形)联结。图(b) 中的三个电阻R12、R23、R31,则分别接在、、三个端钮中的每两个之间, 称为三角形(△形)联结。
• 电阻的星形和三角形联结都是通过三个端钮与外电路相连的,所以称它们为三端电
任意假定的封闭面。如图所示对虚线所包围的闭合
面可视为一个结点,该结点称为广义结点。即流进
封闭面的电流等于流出封闭面的电流。如图可表示
为
•
I1 I2 I3 0
•或
I1 I2 I3
广义节点
基尔霍夫第二定律
• 基尔霍夫第二定律也称基尔霍夫电压定律,又叫回路电压定律,简称KVL . • 1.描述:在任一瞬间沿任一回路绕行一周, 回路中各个元件上电压的代数和等于零。
直流电路的分析与计算方法
直流电路的分析与计算方法直流电路是电流方向一直不变的电路,其中的元件都是直流元件。
分析和计算直流电路的方法主要包括基尔霍夫定律、欧姆定律以及功率计算等。
本文将介绍直流电路的分析与计算方法,帮助读者更好地理解和应用这些方法。
1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析直流电路中电流和电压分布的基本原理。
根据基尔霍夫定律,电路中的每个节点的电流之和等于0,即电流在节点的进出口之间守恒。
在应用基尔霍夫定律时,我们需要确定电流的方向,并使用代数法表示电流的正负。
基尔霍夫定律可以用来解决复杂电路中的节点电流分布问题。
2. 欧姆定律欧姆定律是直流电路分析的基础,它描述了电压、电流和电阻之间的关系。
根据欧姆定律,电流等于电压与电阻的比值,即I = V/R。
欧姆定律可以用来计算电路中的电流、电压和电阻值。
3. 串联电路和并联电路串联电路是指电路中各个元件按照顺序连接的电路,电流在元件之间保持不变。
并联电路是指电路中各个元件按照并行连接的电路,电压在元件之间保持不变。
对于串联电路,我们可以将电阻值相加来计算总电阻;对于并联电路,我们可以将电阻值的倒数相加然后取倒数来计算总电阻。
串联和并联电路可用于简化复杂电路的分析和计算。
4. 节点电压法节点电压法是一种分析直流电路的有效方法,它基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
在使用节点电压法时,我们将每个节点都看作是一个未知电压的结点,通过列写节点电压方程,并利用基尔霍夫定律和欧姆定律进行求解。
节点电压法可以用于分析复杂的直流电路,求解各个节点的电压。
5. 功率计算在直流电路中,功率计算是十分重要的。
根据功率的定义,功率等于电流乘以电压,即P = IV。
根据此公式,我们可以计算电路中各个元件的功率,以及总功率。
功率计算对于电路的设计和分析都具有重要意义。
结论直流电路的分析与计算方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律、串联电路和并联电路、节点电压法以及功率计算等。
通过合理应用这些方法,我们可以准确地分析和计算直流电路中的电流、电压、电阻和功率等参数。
直流电路的一般分析方法
直流电路的一般分析方法直流电路是指电流方向始终保持不变的电路,由于其较为简单的特性,分析起来相对容易。
本文将介绍直流电路的一般分析方法,以帮助读者更好地理解和解决直流电路问题。
一、基础知识在开始具体分析之前,我们需要了解一些基础知识。
首先是欧姆定律,它表明电流和电压之间存在线性关系,公式为U = IR,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
其次是基尔霍夫定律,它分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律,简称KCL和KVL。
KCL指出电流在节点处守恒,即进入节点的电流等于离开节点的电流之和;KVL则表明沿闭合回路电压的代数和为零。
二、电阻的串并联在直流电路中,多个电阻可以通过串联或并联的方式连接。
串联电阻的总电阻等于各个电阻之和,而并联电阻的总电阻可通过以下公式计算:1/R总 = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn。
三、节点电压法节点电压法是一种常用的电路分析方法,它基于基尔霍夫电流定律。
以下是使用节点电压法解析电路的一般步骤:1. 选择一个参考节点,将其作为电路的基准点,通常选择与电源相连的节点。
2. 对于电路中的每个节点,用一个未知数表示其电压,假设参考节点的电压为零。
3. 根据基尔霍夫电流定律,将与每个节点相连的电流表示为这些节点电压的函数。
4. 根据电阻的欧姆定律,将电阻两端的电压表示为节点电压的函数。
5. 列出各个节点处的电流和电压之间的方程,得到一个由未知数构成的方程组。
6. 解方程组,求得各个节点的电压值。
7. 根据节点电压和欧姆定律,计算电流或电阻的值。
四、戴维南定理戴维南定理是直流电路分析中的重要工具,它可以将具有内部电阻的电源转化为纯电压源或纯电流源。
根据戴维南定理,可以按照以下步骤进行分析:1. 将原电路中的电源和负载分离开。
2. 用一个未知电源(纯电压源或纯电流源)连接分离的负载。
3. 根据原电路中电源和负载间的关系,确定未知电源的数值。
4. 连接未知电源和负载,重新组成电路。
直流电路分析
直流电路分析直流电路是指电流方向恒定的电路,其中电流通过电路元件的方向不发生变化。
在直流电路分析中,我们通常使用基尔霍夫定律和欧姆定律等理论来计算电路中电流、电压和功率的分布情况,以及各个电路元件之间的关系。
1.基尔霍夫定律基尔霍夫定律是直流电路分析中最常用的定律之一。
根据基尔霍夫定律,电路中任意一个闭合回路中的电流代数和为零。
这一定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律(KCL)表明,电路中一个节点(连接两个或多个元件的交点)的电流代数和为零。
它可以用来计算电路中各个分支的电流。
基尔霍夫电压定律(KVL)表示,电路中一个闭合回路中各个电压源和电压降的代数和为零。
这一定律可以用来计算电路中各个元件之间的电压关系。
2.欧姆定律欧姆定律是描述电阻性元件的电流和电压之间关系的基本定律。
根据欧姆定律,电阻的电流与电阻两端的电压成正比,比例常数为电阻值。
它可以表示为V = IR,其中V代表电压,I代表电流,R代表电阻。
欧姆定律是直流电路分析的重要基础,通过使用欧姆定律,我们可以计算电路中各个电阻元件的电流和电压。
3.串联电路串联电路是指连接在同一路径上的电阻或其他元件。
在串联电路中,电流的大小相等,而电压的总和等于各个元件的电压之和。
通过使用串联电路的分析方法,我们可以计算电路中各个元件的电流和电压。
4.并联电路并联电路是指连接在两个节点之间的电阻或其他元件。
在并联电路中,电压的大小相等,而电流的总和等于各个元件电流之和。
通过使用并联电路的分析方法,我们可以计算电路中各个元件的电流和电压。
5.电路简化在进行直流电路分析时,经常需要对电路进行简化。
通过采用串联电阻和并联电阻的等效电阻,我们可以将复杂的电路简化为更简单的形式,从而更容易进行计算。
6.实际应用直流电路分析在实际应用中非常重要。
例如,在电子器件的设计和电源系统的建立过程中,需要对直流电路进行分析,以确保电流和电压的分布符合设计要求。
东南大学,电路基础,实验班讲义第07讲
第二章 直流电路的分析
等效变换法:电路化简,较灵活。 电路方程法:依据两类约束关系列方程组。 本章的主要内容包括:
2.1 电阻的串并联等效变换 2.2 电阻的星形与三角形连接 2.3 支路电流法 2.6 替代定理 2.7 等效电源定理 2.8 节点电压法 2.9 网孔电流法与回路电流法 2.10 特勒根定理
I 2 IL2
将IL1=Is,IL4=β I2代入整理,可得
( R 2 R 3) IL2 R 3 IL3 Us1 Us2 R 2 Is ( R 4 R 3 R 2) IL2 ( R 3 R 4) IL3 Us2 R 2 Is
回路电流法的应用步骤: (1) 选定一组独立回路,假定各回路电流的参考方向;
I2
IL 4
R4
2 + U2 -
回路2 R2 IL1 ( R2 R3) IL 2 R3 IL3 Us1 Us2
回路3
R3 IL2 ( R3 R4) IL3 R4 IL4 Us2 U 2
将受控源的控制量用回路电流表示,有
U 2 R 2( IL1 IL2 )
4Ia-3Ib=2 ① -3Ia+6Ib-Ic=-3U2 -Ib+3Ic=3U2 ② U2=3(Ib-Ia)
解:
将②代入①,得 4Ia-3Ib=2 -12Ia+15Ib-Ic=0 9Ia-10Ib+3Ic=0
③
由于含受控源,方程的系数矩阵一般不对称。
例2、 列写含无伴电流源的电路的网孔电流方程。 R3 _ Ui + I3 + R4
US1_
R1
IS R2 _ I1 U S2 +
直流电路及其分析方法
理想电流源(恒流源)
I
U
+
IS
U _
RL
O
IS
I
特点: (1) 内阻R0 = ;
外特性曲线
(2) 输出电流是一定值,恒等于电流 IS ;
(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。
例1:设 IS = 10 A,接上RL 后,恒流源对外输出电流。 当 RL= 1 时, I = 10A ,U = 10 V 当 RL = 10 时, I = 10A ,U = 100V 电流恒定,电压随负载变化。
U0=E
电压源
电压源模型 由上图电路可得:
U = E – IR0
O
E
IS RO
电压源的外特性
I
若 R0 = 0 理想电压源 : U E 若 R0<< RL ,U E , 可近似认为是理想电压源。
理想电压源(恒压源)
I
U
+ +
E
E_
U _
RL
O
I
特点: (1) 内阻R0 = 0
外特性曲线
d
R6
c
I3 R3 = I6 R6 +I1 R1
对网孔acba:
I3 b I4 I
I4 R4 = I2 R2 + I6 R6 对网孔bcdb:
+E –
E = I4 R4 + I3 R3
对回路 adbca,沿逆时针方向循行:
I1 R1 + I2 R2 = I3 R3 + I4 R4 对回路 cadc,沿逆时针方向循行:
(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。
I
两电阻并联时的分流公式:
直流电路的基本分析方法
电阻的串联
指示灯的额定电流
+
+
R UR _
INU PN N
0.3A0.05A 6
灯
_
图2.1.4
+
_U
限流电阻的阻值
RUR 18 360
I 0.05
限流电阻消耗的功率
P R R I2 3 6 0 (0 .0 5 )2 W 0 .9 W
可选取360 、1W的限流电阻
9
电阻的并联(起分流作用)
U=U1+U2
7
电阻的串联
例2.1.1 已知指示灯的额定电压为6V,额定功 率为0.3W,电源电压为24V,应如何选择 限流需电阻大小? 解:指示灯的额定电压是6V,不能直接接在24V的
电源上(否则要烧坏)。 怎么办呢?
串联一个电阻R,在电阻R上降掉24-6=18V电压, 剩余的6V电压加在指示灯上保证正常工作。 其电路如图2.1.4所示。
短路线相连,即把短路线无穷
缩短或伸长。
16
电阻的混联
③ 依次把电路元件画在各点之间,
A (D)
再观察元件之间的连接关系。
图2.1.7电路改画后如图2.1.8所示,
R1
由此可直观地看出RAB为
B
R2
C
R4 R5
R3
R A B R 2//R 4 R 3 //R 1//R 5
而 R 2//R 4R 3 2 2 0 0 2 2 0 02 03 0
(c)
15
电阻的混联
例2.1.3 :求图2.1.7所示电路中A、B之间的
等效电阻RAB。
解:
R2
A
C
20
①将电路中有分支的联接点依 次用字母或数字编排顺序,如 图中A、B、C、D。
《电工基础》(第五版)第二章
第二章 简单直流电路的分析
1. 利用电桥测量温度 把铂(或铜)电阻置于被测点,当温度变化时,电阻值也随之改 变,用电桥测出电阻值的变化量,即可间接得知温度的变化量。 2. 利用电桥测量质量 把电阻应变片紧贴在承重的部位,当受到力的作用时,电阻应 变片的电阻就会发生变化,通过电桥电路可以把电阻的变化量转换 成电压的变化量,经过电压放大器放大和处理后,最后显示出物体 的质量。
第二章 简单直流电路的分析
电池的连接 1.电池的串联 当用电器的额定电压高于单个电池的电动势时,可以将多 个电池串联起来使用,称为串联电池组。
串联电池组
等效电路
第二章 简单直流电路的分析
2.电池的并联 有些用电器需要电池能输出较大的电流,这时可使用并联 电池组。
并联电池组
等效电路
第二章 简单直流电路的分析
(3)由等效电路可求出A、B之间的等效电阻,即:
第二章 简单直流电路的分析
等效变换方法并不是求解等效电阻的唯一方法。其他常用 的方法还有利用电流的流向及电流的分、合画出等效电路图, 利用电路中各等电位点分析电路画出等效电路图等。
混联电路的功率关系是:电路中的总功率等于各电阻上的 功率之和。这一规律同样适用于串联电路和并联电路。
(3)电路的等效电阻(即总电阻)的倒数等于各并联电阻的倒 数之和,即
(4)电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比,即
第二章 简单直流电路的分析
两个电阻并联电路
第二章 简单直流电路的分析
四、电阻并联电路的应用 1. 凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方
式。这样每个负载都是一个可独立控制的回路,任一负载的 正常启动或关断都不影响其他负载的使用。
时R3与R4的额定值。
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特点
1、通过各电阻的电流是同一个电流
I
2、总电压+等于各电阻上电压之和
U
R
U- U1 U 2 U 3
3、等效电阻R等于各电阻隔之和
R R1 R2 R3
4、串联电阻上电压的分配与电阻成正比
二、 电阻的并联
I + I1 I2 U R1 R
2
–
I + UR –
第2章 直流电路的分析方法
R2
R2 +
+
E –
R1
I2 R3 IS
+ U– S
+ E –
R1
I2' R3
US' –
R2
R1
I2
R3
IS
+ U– S
(a)
(b) E单独作用
(c) IS单独作用
将 IS 断开
将 E 短接
解:由图( b)
I 2
E R2 R3
10 A 1A 55
US I2 R2 1 5V 5V
第2章 直流电路的分析方法
注意:回路中电阻上的电压为回路电流在本回路所有电阻上的 压降与相邻回路电流在公共支路电阻上压降的代数和
回路电流法的求解步骤:
第2章 直流电路的分析方法
R1 I1 R2 I2源自I3+E1
II
-
+
E2 IⅡ
R3
-
(3)求解联立方程,得出假想的网孔电流;
(R1 R2 )I I - R2I II E1 - E2 (R2 R3 )I II - R2I I E2
解:用弥尔曼定理重解此题,代 入公式,得:
E
-
1
R1
R2
I3 R3
b
E -
2
Uab
1 R1
E1 R1
1 R2
E2 R2
I1
E1 - U ab 130 R 1117
1I
R3
I
21
1
3
E1021.6R-0U2.2614ab E3 U ab
R3
120(V
)
I1
E1 - U ab R1
130 - 120 10( A) 1
E I s Ro 或
E I s Ro
且两种电源模型的内阻相等。
第2章 直流电路的分析方法
例: 试用电压源与电流源等效变换的方法,计算2电阻中的电流。
解:
1 2A
– 1 1 2V
+
3 6
1
++
6V–
12V –
2
I
(a)
+ +
3
6
2A
2A
(b)
–
2 I –
由图(d)可得
I 8 - 2 A 1A 222
第2章 直流电路的分析方法
例:如图所示电路,用支路电流法求各支路电流
解:2个电流变量I1和I2,只需列2个 方程。
a I1
对节点a列KCL方程: I2=2+I1
2A
I2
10Ω
对图示回路列KVL方程: 5I1+10I2=5
b
解得:I1=-1A I2=1A I1<0说明其实际方向与图示方向相反。
5Ω + 5V -
(4)选定各支路电流的参考方向,利用网孔电流与支路电流的关 系求出各支路电流。
第2章 直流电路的分析方法
例:已知:E1=130 V、E2=117V、 R1=1 、R2=0.6 、R3=24 , 求各支路电流。
R1 I1 R2 I2
解:(1)选定回路电流II和III ,
I3 如图所示:
+
E1
II
-
+
I3
R3
设: I3 I3' I3"
则: P3 I32 R3 (I3' I3" )2 R3
(I3' )2 R3 (I3" )2 R3
5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解,每个分 电路的电源个数 可能不止一个。
=
+
10 4A
第2章 直流电路的分析方法
10 10
-
I
20V
+
用叠加原理求:I= ?
支路电流法的解题步骤:
第2章 直流电路的分析方法
1. 在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路标出回路循行方向。
2. 应用 KCL 对结点列出 ( n-1 )个独立的结点电流方程。
3. 应用 KVL 对回路列出 m-( n-1 ) 个独立的回路电压方程 (通常可取网孔列出) 。
4. 联立求解 m 个方程,求出各支路电流。
I1 A I2
R1
+ R3 _ E1
I3 R2 + E2 _
B
原电路
I1' A I2'
R1
I3'
+ + R3
R2
_ E1
B
E1单独作用
I A '' 1
I2''
R1 R3
I3''
R2 +
E2 _
B
E2单独作用
第2章 直流电路的分析方法
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)。
若 R12=R23=R31=RD 时, 有R1=R2=R3=RY =RD/3
二、星形网络等效为三角形网络
第2章 直流电路的分析方法
R12
R1R2
R2 R3 R3
R3 R1
R23
R1R2
R2 R3 R1
R3 R1
R31
R1R2
R2 R3 R2
R3 R1
若 R1=R2=R3=RY 时, 有R12=R23=R31= RD = 3RY
第2章 直流电路的分析方法
2.3 回路电流法
R1 I1 R2 I2
I3
+
E1
II
-
+
E2 IⅡ
R3
-
如上图所示,根据KCL定律,有I2=I3-I1因此,可把电流I2看成 由I3和I1两个分量组成。假想在回路I和回路II中分别有II=I1, III=I3沿回路流动,我们把II和III称为回路电流。
可把回路电流作为未知量,列出回路方程,支路电流则为有关回 路电流的代数和,这种求解电路的方法叫回路电流法。
2. 分解电路时只需保留一个电源,其余电源“除源”:即将恒压 源短路,即令E=0;恒流源开路,即令 Is=0。电路的其余结构和 参数不变。
=
+
3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电 流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。
第2章 直流电路的分析方法
4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算,不能用来求功率。
在复杂电路计算中,如果能把电路中的三角形网络转换成 等值的星形网络,或将星形网络转换成等值的三角形网络,可 使电路的计算简化。
一、三角形网络等效为星形网络
第2章 直流电路的分析方法
R1
R12 R31 R12 R23 R31
R2
R23 R12 R12 R23 R31
R3
R31R23 R12 R23 R31
特点
1、各电阻两端的电压相同 2、总电流I等于各支路电流之和
I I1 I 2
两电阻并联时各分支电流为:
I1
R2 R1 R2
I
I2
R1 R1 R2
I
3、等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和
1 1 1 1
R
R1
R2
R3
三、电阻的串并联
A R1 C
R3 B
R2 D
R4
第2章 直流电路的分析方法
R0
A-
R
5EA3 U abR 2U ab
U
3
ab
第2章 直流电路的分析方法
2.4 弥尔曼定理
弥尔曼定理是只有两个节点的特殊情况下的节点电压法。
a
R1 I1
R2
+
+
E1 -
E2 -
+
R3
I2
- I3 I4 Uab
E3+I1
E1 - U-ab R 1b
各支路电流应用基尔霍夫电压定I律2 得:E2
R
U
例:求图示电路的总电阻R12
1
2
2
R12 C
1
D
R12
2
1
2 1
1
1
0.8
R12 2.4 1.4
1
2
2
第2章 直流电路的分析方法
1 0.4
0.8 0.4
2
1
2
1
2.684
由图: R12=2.68
第2章 直流电路的分析方法
2.7 等效电源
电压源与电流源的等效变换
I
+
Ro
+
U
E
-
-
I+
Is
Ro
U
-
电压源与电流源对外电路等效的条件为:
3
R5
5-
Uab R4
0
整理后,得节点电压 公式为:
E1 E2 - E2
Uab
R1 1
R2 1
R3
1
1
R1 R 2 R3 R4
E1 R1 1
R1
第2章 直流电路的分析方法
例:已知:E1=130 V、E2=117V、 R1=1 、 R2=0.6 、R3=24 , 求各支路电流。