复杂电路等效电路
什么是等效电路?
什么是等效电路?等效电路是指在电路中,把一部分电路装置(包括电源、负载等)简化为一个与之等效的电路,该电路具有相同的输入输出特性。
等效电路是电路分析中的重要概念,对于电路的设计和分析具有重要的指导意义。
本文将介绍等效电路的基本概念、分类、应用和具体实例。
一、等效电路的基本概念1. 等效电路的定义所谓等效电路,是指将一个复杂的电路简化为一个与之等效的简单电路,该简单电路具有相同的输入输出特性。
等效电路是为了方便电路的设计和分析,使用较简单的元件或电路把复杂的电路剖分出来,从而使电路的分析、计算和实现变得更加简单。
2. 等效电路的基本原理等效电路的基本原理是利用各种电学定律和电路分析方法,将一个复杂的电路转化为一个与之等效的简单电路。
常见的等效电路包括电阻、电容、电感等元件等效电路,以及放大器、滤波器等电路装置等效电路。
二、等效电路的分类1. 元件等效电路元件等效电路主要是把复杂的元件(例如电阻、电容、电感等)用一个简单的等效电路来代替。
这样做的好处是使电路分析和计算更加简单,方便设计和理解电路的工作原理。
常用的元件等效电路有串联等效电路、并联等效电路等。
2. 电路装置等效电路电路装置等效电路是将电路中的某个特定的装置(例如放大器、滤波器等)用一个简单的等效电路来代替。
这样做的好处是能够更加精确地预测电路的性能和工作特性,便于电路的设计和分析。
常见的电路装置等效电路有放大器等效电路、滤波器等效电路等。
三、等效电路的应用1. 电路分析与计算等效电路在电路分析与计算中具有重要的作用。
通过将复杂的电路转化为等效电路,可以简化电路的分析与计算过程,从而降低分析的难度。
利用等效电路,可以方便地计算电流、电压、功率等电路参数。
2. 电路设计与优化在电路设计与优化中,等效电路可以帮助工程师更好地理解电路的工作原理,从而选择合适的元件和电路装置。
通过对等效电路的分析和优化,可以提高电路的性能和效率,实现电路的设计目标。
电路中的叠加原理和等效电路
电路中的叠加原理和等效电路电路是现代科技领域中极为重要的一个概念,它涵盖了各种各样的应用和理论。
在电路分析的过程中,我们常常会遇到复杂的电路,为了简化分析,我们不得不寻求一些方法来简化电路模型。
叠加原理和等效电路就是在这个背景下产生的两种重要的思想和方法。
一、叠加原理电路中的叠加原理是非常有用的,它是一种简化分析复杂电路的方法。
根据叠加原理,我们可以将一个电路中的各个源依次独立激活,其他源都置零;得到各个源独立激活时的响应后,再将它们叠加起来,就可以得到整个电路的响应。
这样,我们就可以将一个复杂的电路模型分解为若干个简单的电路模型,然后通过将它们的响应相加来得到整个电路的响应。
这个方法对于大规模的电路分析非常有帮助,它可以将本来需耗费大量时间和精力分析的问题简化为多个简单问题相加的问题。
二、等效电路等效电路是为了更好地理解和描述电路行为而引入的一个概念。
在分析电路时,常常会遇到复杂的电路网络,为了简化电路模型,我们希望找到一个等效电路,它能够以与原电路相同的方式响应外部刺激。
等效电路是建立在电路元件的电气特性和电路行为之上的,它是原电路的简化模型,但在某些方面仍能够保留原电路的重要特性。
等效电路可以分为两类:静态等效电路和动态等效电路。
静态等效电路是在直流条件下建立的,它忽略了电路的时变特性,只考虑了电路的直流分量。
这样一来,我们就可以用直流电源和几个稳定的电阻来代替原电路,从而简化分析。
动态等效电路是在交流条件下建立的,它考虑了电路的时变特性,对于分析交流电路非常有用。
我们可以将动态等效电路视为一个带动态电源的电路,这样我们可以用一个交流电源和一些动态元件(如电容和电感)来代替原电路,从而简化分析。
动态等效电路能够更好地理解和描述电路中信号的传导和处理过程。
总结起来,叠加原理和等效电路是电路分析中非常重要的思想和方法。
叠加原理可以将一个复杂的电路模型分解为若干个简单问题相加的问题,从而简化分析;等效电路则是为了在更好地理解和描述电路行为的基础上简化电路模型,以便更好地进行分析。
复杂电路等效电阻
复杂电路等效电阻
复杂电路的等效电阻是指当电流通过这个电路时,理想情况下这个电路所表现出来的总电阻。
复杂电路分为两种,一种是由简单电路组成的,另一种是由复杂电路组成的,这两种电路的求解方法略有不同。
对于由简单电路组成的复杂电路,我们可以采用串、并联电路中电阻与电容的计算方法进行简化。
串联电路中的电阻相加,平行电路中的电阻可以通过倒数和再求倒数的方法相加。
对于由复杂电路组成的电路,我们可以采用增量法来求解。
增量法是一种将非线性电路近似为线性电路的方法,通过求解一组线性方程组来得到等效电阻。
在使用增量法时,我们需要将电路中所有电流源替换为等效电阻,将所有电压源替换为短路。
此时,原电路中所有的电流、电压都被截取到某个量,这个量通常称为偏差量。
接下来,我们假设电流源的偏差量为i,那么对于线性无源电路来说,它的性质是一定不会随着时间的推移而发生改变,即它是定常电路。
这个定常电路可以表示为一个线性方程组式子,如下:
AX + B = 0
其中,A是一个由电路中全部元器件构成的方阵,X是电路中全部电流以及电压的列向量,B是一个由电路非零偏差项构成的列向量。
通过将上述方程组的解代回到原方程组中,即可得到任何电路的等效电阻。
本文介绍了复杂电路等效电阻的求解方法,通过简单电路中串、并联电路的计算方法以及增量法,我们可以快捷、准确地求解任何电路的等效电阻。
基尔霍夫定律复杂电路中求等效电阻
基尔霍夫定律复杂电路中求等效电阻以基尔霍夫定律求解复杂电路中的等效电阻引言:在电路中,经常会遇到一些复杂的电路结构,这时我们需要找到一种方法来简化这些电路,以便更方便地进行分析和计算。
基尔霍夫定律就是一种常用的方法,可以帮助我们求解复杂电路中的等效电阻。
本文将详细介绍基尔霍夫定律的原理和应用,以及如何利用基尔霍夫定律来求解复杂电路中的等效电阻。
一、基尔霍夫定律的原理基尔霍夫定律是根据能量守恒和电荷守恒原理得出的,它分为两条定律:1.基尔霍夫第一定律(电流定律):在任何一个电路中,进入某一节点的电流等于离开该节点的电流之和。
这可以表示为:ΣI_in = ΣI_out。
2.基尔霍夫第二定律(电压定律):在任何一个闭合回路中,电源电动势等于电阻上的电压之和。
这可以表示为:ΣV_source = ΣV_resistor。
二、基尔霍夫定律的应用基尔霍夫定律可以应用于各种复杂电路的分析和计算,其中一个常见的应用就是求解复杂电路中的等效电阻。
等效电阻是指将一个复杂电路替换为一个简单电路,使得两者在外部电路中的行为一致。
通过等效电阻,我们可以方便地计算电路中的电流和电压。
三、使用基尔霍夫定律求解等效电阻的步骤1.确定电路中的节点和回路。
节点是电路中的连接点,回路是由连续的导线构成的闭合路径。
2.根据基尔霍夫第一定律,在每个节点处列出电流的方程式。
3.根据基尔霍夫第二定律,在每个回路处列出电压的方程式。
4.解方程组,得到电路中各个节点和回路的电流和电压。
5.利用所得的电流和电压,计算出等效电阻。
四、示例分析为了更好地理解基尔霍夫定律的应用,我们来看一个简单的示例电路。
假设我们需要求解如图所示的电路中的等效电阻。
根据基尔霍夫定律的步骤,首先确定电路中的节点和回路。
节点A、B、C和D是电路中的四个连接点,回路1、2和3是由连续的导线构成的闭合路径。
根据基尔霍夫第一定律,在每个节点处列出电流的方程式:节点A:I1 + I2 = I3节点B:I1 = I4节点C:I2 + I4 = I5节点D:I3 = I5根据基尔霍夫第二定律,在每个回路处列出电压的方程式:回路1:12V - I1*R1 - I3*R3 = 0回路2:-I2*R2 - I5*R5 = 0回路3:-I4*R4 + I5*R5 = 0解方程组,得到电路中各个节点和回路的电流和电压:解得:I1 = 0.44A,I2 = 0.56A,I3 = 0.44A,I4 = 0.44A,I5 = 1A利用所得的电流和电压,计算出等效电阻:等效电阻= 12V / 1A = 12Ω五、结论基尔霍夫定律是求解复杂电路中等效电阻的重要工具。
专题-复杂等效电路图练习
A 1A 3 VA 2R 1R 2R 3 電學題1.畫出等效電路圖 2.畫出等效電路圖3.當閉合開關S0、S 1,斷開開關S 2時 4.當S1、、S 2 均閉合且滑片P 滑到a 端時 當閉合開關S2,斷開開關S 0、S 1時 當S 1、S 2 均斷開且滑片P 在a 端時5.當閉合開關S1,斷開開關S 2和S 3,6.當S 1、S2閉合,滑動變阻器の滑片P在a 端時 當閉合開關S 1、S2,斷開S 3時 當S1、S 2都斷開,滑片P 在b 端時 當閉合開關S 3,斷開S1 、S 2時7.只閉合開關3S ,滑動變阻器の滑片P在最左端時 只斷開開關1S ,滑片P 移至最右端時 只閉合開關1S ,滑片P 在最右端時 V 2 V 1 AR 1 R 2 PS 图12 S VAL 1 L 2S 0S 1 S 2R 3R 4图39图23 a V A 1A 2 S 1 S 2 R 2 R 1Lb图25 8.將滑動變阻器の滑片P置於中點M,且只閉合開關S 1時將滑動變阻器の滑片P 置於B 端,斷開開關S 1,閉合開關S2時 將滑動變阻器の滑片P 置於A 端,閉合開關S 1和開關S 2時9.當滑動變阻器の滑片P 在B 端,只閉合S 2時 滑片P在B 端,開關都斷開時 當滑片在A端,只閉合S 1時10.如圖所示,電源電壓不變,滑動變阻器の滑片P 在中點c和端點b 時,電壓表の示數之比為3:2,求:(1)滑動變阻器の滑片P在中點c 和端點b 時,電路中電流之比; (2)R 0與R a bの比值。
ac b11.如圖所示, 電源電壓不變,電燈L の電阻不變。
開關S 閉合時,滑動變阻器の滑片P 在中點c和端點b 時,電壓表の示數之比為3:4。
求:(1)滑動變阻器の滑片P 在中點c 和端點b時,電路中電流之比(2).電燈Lの電阻與滑動變阻器ab 間の總電阻の比值等於多少?12.如圖17所示電路,電源電壓保持不變。
當開關S 閉合與斷開時電壓表V 1の示數之比為3:2,電壓表V 2の示數之比為9:10。
初中物理10种复杂电路分析方法
10种复杂电路分析方法01特征识别法串并联电路的特征是:串联电路中电流不分叉,各点电势逐次降低,并联电路中电流分叉,各支路两端分别是等电势,两端之间等电压。
根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。
举例:试画出图 1 所示的等效电路。
解:设电流由 A 端流入,在 a 点分叉,b 点汇合,由 B 端流出。
支路a—R1—b 和a—R2—R3(R4)—b 各点电势逐次降低,两条支路的a、b 两点之间电压相等,故知R3 和R4 并联后与R2 串联,再与R1 并联,等效电路如图 2 所示。
02伸缩翻转法在实验室接电路时常常可以这样操作,无阻导线可以延长或缩短,也可以翻过来转过去,或将一支路翻到别处,翻转时支路的两端保持不动;导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动,但不能越过元件。
这样就提供了简化电路的一种方法,我们把这种方法称为伸缩翻转法。
举例:画出图 3 的等效电路。
解:先将连接a、c 节点的导线缩短,并把连接b、d 节点的导线伸长翻转到R3—C—R4 支路外边去,如图4。
再把连接a、c节点的导线缩成一点,把连接b、d 节点的导线也缩成一点,并把R5 连到节点 d 的导线伸长线上(图5)。
由此可看出R2、R3 与R4 并联,再与R1 和R5 串联,接到电源上。
03电流走向法电流是分析电路的核心。
从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向,经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极,凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。
举例:试画出图 6 所示的等效电路。
解:电流从电源正极流出过 A 点分为三路(AB 导线可缩为一点),经外电路巡行一周,由 D 点流入电源负极。
第一路经R1 直达 D 点,第二路经R2 到达 C 点,第三路经R3 也到达 C 点,显然R2 和R3 接联在AC 两点之间为并联。
二、三路电流同汇于 c 点经R4 到达 D 点,可知R2、R3 并联后与R4 串联,再与R1 并联,如图7 所示。
等效电路图是什么意思
等效电路图是什么意思等效电路图是: 一个复杂的电路通过适当的方法改画出简单的串联、并联的电路。
这个简单的电路,叫作原复杂电路的等效电路图。
在等效电路图中,各符号代表的意义:Q:热量、T:交流电的周期、W:功、E:电动势、U:电压、I:电流、P:功率、R:电阻、F:频率、L:电感。
一般步骤:1. 认真审题,在草稿纸上画出原图,并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下;2. 根据电流路径的优先走法,把没有电流经过的元件用橡皮擦擦掉,同时,将断开的开关及与其串联的元件擦掉,闭合的开关用导线代替;3. 正确分析电路的连接方式,明确电流表测哪部分电路的电流,电压表测谁的电压,再将电路图整理,即画出了等效电路图;4. 把已知条件尽可能标注在等效电路图上;5. 找出所求的物理量与哪个等效图对应,然后根据串、并联电路的特点,特别注意电源电压不变,定值电阻的阻值不变,正确运用电学公式来分析解答。
6、画等效电路图的口诀:(1)包围等势点;(2)等势点排队;(3)跨接用电器;(4)表、源后接入。
将电流表看做导线,将电压表看做开路。
只用导线连接的地方,电压是相同的,依次将不同电压的位置排队,再将用电器根据跨接在相应等势点之间,最后,接上电流表、电压表。
画法:1、先根据实物图中元件的直接位置画出等效电路图,然后再根据这个电路图画出另一个更规范的电路图。
如果还看不出来,就再画,最后就会规范出一个标准的电路图。
2、对于不规范的电路图,可利用"移点"或"移线"的方法变为规范的电路图。
如图所示:将图一中的L3左端接a点的导线移至接c点,而右端接b点的导线移至接d点,成为图二的形状,就可看出这三盏为是并联的。
注:移点或移线时,只能沿着导线移动,不能"越位"移动(即不能跨越电路元件移动)。
3、电路中,如果电容器两端的电压不变,则视为开路4、元件的等效处理,理想电压表--开路、理想电流表--短路;5、电流流向分析法:从电源一极出法,依次画出电流的分合情况。
等效电路法
等效电路法等效电路法是电路分析中常用的一种方法,通过将复杂的电路替换为等效简化的电路,从而简化电路分析的过程。
本文将介绍等效电路法的基本原理、应用场景以及具体步骤。
一、基本原理等效电路法的基本原理是将原始电路替换为具有相同电流电压特性的简化电路,以便更方便地进行电路分析和计算。
在等效电路中,电路元件的参数可以根据实际情况进行调整,以满足分析需要。
二、应用场景等效电路法在电路分析中有广泛的应用场景,特别适用于以下几种情况:1. 复杂电路的简化:当电路非常复杂时,可以使用等效电路将其简化为更易于分析的形式,从而提高计算效率。
2. 近似计算:在某些情况下,为了简化计算,可以使用等效电路来近似代替原始电路,以便更方便地进行分析。
3. 参数调整:等效电路法可以根据实际情况调整电路元件的参数,以满足分析的需要。
三、具体步骤等效电路法的具体步骤如下:1. 根据实际情况选择适当的等效电路模型:根据电路特性和分析需求,选择适当的等效电路模型,比如理想电流源、理想电压源、电阻等。
2. 确定等效电路元件的参数:根据实际情况,确定等效电路元件的参数,如电流源的电流值、电压源的电压值、电阻的阻值等。
3. 确定等效电路连接方式:根据电路的拓扑结构,确定等效电路元件之间的连接方式,如串联、并联等。
4. 进行电路分析:使用等效电路进行电路分析,可以直接应用电路分析方法进行计算,如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
5. 检验等效电路的准确性:在完成电路分析后,需对等效电路的准确性进行检验,比较等效电路计算结果与原始电路的实际测量结果是否一致。
四、注意事项在使用等效电路法进行电路分析时,需要注意以下几点:1. 确保等效电路能准确地描述原始电路的电流电压特性,避免引入误差。
2. 在选择等效电路模型和确定参数时,需要根据实际情况进行合理的假设和近似,以满足分析的精度要求。
3. 对于复杂电路,可以采用分层逐步简化的方法,先对子电路进行等效,然后再将简化后的子电路组合为整体等效电路。
电路的等效概念
电路的等效概念电路的等效概念是指将一个复杂的电路替换成一个简化的电路,使得等效电路和原电路在某种性质或特征上相同。
等效电路可以简化电路计算和分析,也可以更好地理解电路的性质和行为。
电路的等效概念可以分为两种情况:等效电阻和等效电源。
1. 等效电阻(Equivalent Resistance)等效电阻的概念是指将复杂的电路替换成一个等效的电阻,使得等效电阻和原电路在直流电路中的外部特征相同。
等效电阻可以简化电路计算和分析,尤其是在串联和并联电路中可以大大简化计算过程。
在串联电路中,若电源电压为V,电路中的电阻分别为R1、R2、R3...Rn,则原电路的总电阻为RT=R1+R2+R3+...+Rn。
若串联电路为纯电阻电路,则等效电阻为串联电阻之和。
若串联电路中还包含电容或电感,则需要进行复杂的计算。
在并联电路中,若电源电压为V,电路中的电阻分别为R1、R2、R3...Rn,则原电路的总电阻为RT=1/(1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn)。
若并联电路为纯电阻电路,则等效电阻为并联电阻的倒数之和。
若并联电路中还包含电容或电感,则需要进行复杂的计算。
2. 等效电源(Equivalent Voltage Source)等效电源的概念是指将复杂的电路替换成一个等效的电源,使得等效电源和原电路在交流电路中的外部特征相同。
等效电源可以更好地理解电路的性质和行为,使得分析和计算更加简化。
等效电源有两种类型:等效电压源和等效电流源。
等效电压源将电路替换为一个电压源,使得等效电压源和原电路在任意两个端点的电压相同。
这种情况常见于独立电压源直接连接在两个电路端点之间的情况。
等效电流源将电路替换为一个电流源,使得等效电流源和原电路通过任意一个支路的电流相同。
这种情况常见于独立电流源直接连接在电路的支路上的情况。
等效电源的计算需要根据原电路的特性进行分析,可以使用戴维南定理或诺顿定理进行计算。
在实际应用中,等效电路的概念可以广泛应用于电路设计、分析和故障排除等领域,不仅可以简化电路计算和分析,还可以理解电路的性质和行为,并为后续的工程设计和优化提供便利。
10种复杂电路的分析方法
10种复杂电路的分析方法1.基本电路分析法:基本电路分析法是最常见和最简单的分析电路方法之一、它通过应用欧姆定律、基尔霍夫定律和电流分流法等基本电路定理,对电路进行分析和计算。
2.等效电路分析法:等效电路分析法通过将复杂的电路简化为等效电路,以便更好地理解和分析。
这种方法通常包括电位器等效电路和戴维南定理等。
3.直流戴维南定理:直流戴维南定理是分析含直流电源的复杂电路的一种有效方法。
它通过将电源和负载电阻分别简化为等效电路,从而降低了分析电路的复杂度。
4.交流戴维南定理:交流戴维南定理是分析含交流电源的复杂电路的一种方法。
它类似于直流戴维南定理,但还包括复数和矢量运算等。
5.电压和电流分布法:该方法通过分析电路中的电压和电流分布来推导电路的整体性能。
它依赖于电路中的节点和网孔等概念,通常用于分析高频电路和复杂电路。
6.参数扫描法:参数扫描法是一种通过调节电路中的一些参数并分析其影响来理解和优化电路的方法。
它通常用于分析射频电路和混频器等。
7.稳态响应分析法:稳态响应分析法用于分析电路的稳态行为,即电路在稳定工作条件下的性能。
它通常涉及使用复数技术、矩阵分析和频域分析等方法。
8.传递函数法:传递函数法是分析电路的频率响应的一种方法。
它通过将输入输出关系表示为传递函数的形式,以便分析和设计滤波器、放大器和控制系统等。
9.相位平面分析法:相位平面分析法用于分析电路的相位响应特性。
它通过绘制相位频率响应曲线和利用极点和零点等概念来分析电路。
10.二端口网络分析法:二端口网络是指具有两个输入端口和两个输出端口的网络。
该方法通过线性系统理论和矩阵方法来分析和设计二端口网络。
复杂电路之“等效电路图”的画法——“等效点法”画等效电路图的步骤
作者简介: 欧阳华乐( 1968 - ) ,男,江西泰和人,本科,中学高级教师,深圳市大鹏新区物理教研员,研究方向: 课堂教学教法、 教师的身心调节.
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2019 年 10 月
Vol. 37 No. 20 中学物理
例 3 如图 3 所示,画出其等效电路图.
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( 收稿日期: 2019 - 06 - 15)
解题步骤:
解题步骤: ①标注节点→②确立等效点 ↓
④画出完整的等效电路图 ← ③分析等效点( A、 D 两板) 间的电路组成
( 即 L1 、L2 和 L3 都是接在 AD 之间) 例 2 如图 2 所示,画出其等效电路图.
电阻的串、并联及复杂电路等效
电路中有两处或两处以上接地线,则除了影响电路中各点的
电势外,还将改变电路结构,接地点之间认为是接在同一点 . 2.电路等效的常用方法
( 1 ) 电流分支法:先将各节点标上字母,判定各支路
元件的电流方向,按电流流向,自左向右将各元件、节点、 分支逐一画出,加工整理即可. ( 2 ) 等势点排列法:标出节点字母,判断出各节点电 势的高低,将各节点按电势高低自左向右排列,再将各节点
能力升华
电路等效简化的原则与方法 例 对图53-1甲、乙所示的电路进行简化,并指出各电
表测量的对象.
甲 图53-1
乙
【解析】用等效电路法分析时,要考虑到安培表的内阻 是很小的,分压作用小,在电流表上几乎没有电压降.对于
图53-1甲,R1的一端与R2、R3的一端通过
相连,可认为R1、
R2、R3的一端等势,同理R1、R2、R3的另一端通过 也是等势的,故R1、R2、R3并联,
(2)并联电路的总电阻小于其中任意 一个电阻 . 任意一个电阻变大时,并联 的总电阻变 大 .
(3)串联电路电流相等,具有分压作 用;并联电路电压相等,具有分流作用.
(4)无论是串联还是并联,其总功率 都等于各个用电器的功率之和,即 P 总 =P1+P2+…+Pn.
二、简单的电路分析 1.首先将电路等效成由几部分组成的串 联电路,按串联电路的特点将电压、功率分 配到各部分. 2.再对具有支路的某一部分按并联电路 的特点,将电流、功率分配到各支路. 3.在分析电路中物理量变化时,应先分 析电阻值不变的那部分电路,再由串、并联 电路的特点分析电阻值变化的那部分电路.
即: . (5)串联电路功率与电阻成 正比 ,即:
Pn P1 P2 I2 R1 R2 Rn Un U1 U 2 I R1 R2 Rn
复杂电路的简化及等效电阻(精品)
A
R1
R2
A
R3
R2
B
C
C
R4
A
A
R1 R3
C
R4
B
RAB=R1//R2//R3+R4=1+5=6Ω
课堂 练习 一
如图所示电路中,求等效电阻Rab 2Ω
a
b
3Ω
2Ω
2Ω 2Ω 2Ω 2Ω
a
R ab
2Ω
2Ω
3Ω
b
(2 2 2) 3 (2 2 2) // 3 2 2 4 (2 2 2) 3
12 7
10Ω
三、如何判断混联电路中,某个电阻或某条支路被短路?
当某个电阻或某条支路的两端为同一个字母, 即两端电位相等时,则该电阻或支路被短路。
如图:R1=20Ω, R2=130Ω, R3=240Ω, R4=80Ω; 画出该电路的等效电路图并计算RAB的阻值。
A A R1 B R2 B 大家想想: R2和R3为什 么不见了呢?
a b C
a
4Ω A
4Ω
4Ω
B
B
6Ω
3Ω
Ⅲ
C
b
Ⅰ
Ⅱ
4 4 63 Rab 4 4 // 4 6 // 3 4 8 44 63
小结:
1
混联电路不用怕
咱有办法对付它 连接点,标字母 同一导线字母同 顺藤摸瓜解决啦! 作业:完成课后练习及练习册
R3
R4
B
R1 A B R4
初露锋芒: 例 : 电路如图所示,R1=2Ω,R2=3Ω,R3=6Ω, R4=5Ω,求等效电阻RAB。 A
R1 R2 R3 R4
专题 复杂等效电路图练习
A 1A 3 VA 2R 1R 2R 3 电学题1.画出等效电路图 2.画出等效电路图3.当闭合开关S 0、S 1,断开开关S 2时 4.当S 1、、S 2 均闭合且滑片P 滑到a 端时 当闭合开关S 2,断开开关S 0、S 1时 当S 1、S 2 均断开且滑片P 在a 端时5.当闭合开关S 1,断开开关S 2和S 3, 6.当S 1、S 2闭合,滑动变阻器的滑片P 在a 端时 当闭合开关S 1、S 2,断开S 3时 当S 1、S 2都断开,滑片P 在b 端时 当闭合开关S 3,断开S 1 、S 2时7.只闭合开关3S ,滑动变阻器的滑片P 在最左端时 只断开开关1S ,滑片P 移至最右端时 只闭合开关1S ,滑片P 在最右端时 V 2 V 1 AR 1 R 2 PS 图12S VAL 1 L 2S 0S 1 S 2R 3R 4图39图23 a V A 1A 2 S 1 S 2 R 2 R 1Lb图25 8.将滑动变阻器的滑片P 置于中点M ,且只闭合开关S 1时将滑动变阻器的滑片P 置于B 端,断开开关S 1,闭合开关S 2时 将滑动变阻器的滑片P 置于A 端,闭合开关S 1和开关S 2时9.当滑动变阻器的滑片P 在B 端,只闭合S 2时 滑片P 在B 端,开关都断开时 当滑片在A 端,只闭合S 1时10.如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的滑片P 在中点c 和端点b 时,电压表的示数之比为3:2,求:(1)滑动变阻器的滑片P 在中点c 和端点b 时,电路中电流之比; (2)R 0与R ab 的比值。
ac b11.如图所示, 电源电压不变,电灯L 的电阻不变。
开关S 闭合时,滑动变阻器的滑片P 在中点c 和端点b 时,电压表的示数之比为3:4。
求:(1)滑动变阻器的滑片P 在中点c 和端点b 时,电路中电流之比(2).电灯L 的电阻与滑动变阻器ab 间的总电阻的比值等于多少?12.如图17所示电路,电源电压保持不变。
10种复杂电路分析方法
10种复杂电路分析方法
复杂电路的分析方法有很多种,下面列举了10种常见的复杂电路分
析方法:
1.节点分析法:根据基尔霍夫定律,在电路中选择适当数量的节点,
通过节点电压来求解未知电流或电压。
2.网络简化法:通过对于复杂电路中的并联和串联等电路元件进行简化,将复杂电路简化成简单的电路以便进行分析。
3.等效电路法:将复杂电路转化为等效电路,以简化电路分析。
4.非线性电路分析方法:对于非线性电路,采用分段线性化方法,将
非线性元件转化为等效线性元件,然后进行电路分析。
5.相量法:将电路元件及源的电压和电流用复数形式表示,进行复数
运算来分析复杂电路。
6.平衡法:对于对称电路,可以采用平衡法,通过对称特性进行分析,简化电路分析过程。
7.运放法:对于包含大量运放的电路,可以将运放近似为理想运放,
简化电路分析。
8.拉普拉斯变换法:将电路转化为拉普拉斯域函数,进行复杂电路的
分析与计算。
9.瞬态分析方法:通过对电路的初始和最终状态进行分析,求解电路
中的瞬态响应。
10.傅里叶变换法:用傅里叶变换将电路中的信号从时域转换到频域,进行频域分析,求解复杂电路的频率响应。
这些方法可以根据电路的特点和分析的目的进行选择和组合使用,以
便对复杂电路进行全面的分析。
2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第八讲电路第五节复杂电路的简化与等效含解析
第五节复杂电路的简化与等效一般混联电路比较复杂,在题目中出现时,有时故意将电路图抽象化、隐蔽化,使我们不容易很快看出电阻的串并联关系,画“等效电路”就是对比较复杂的电路运用串并联电路的知识进行分析,画出简明的等效电路,这种科学方法即“等效替代”的方法。
将比较复杂的电路画成简明的等效电路是电路计算中十分重要的一步。
本》.将介绍几种常见的简化电路的方法,为了下文的表述方便以及让读者能够更清晰地理解这些方法,需要先介绍一个重要的概念一一电势。
一、电路中导线节点的电势众所周知,在地球表面附近,物体都有自己的高度,物体受到的重力的方向都是竖直向下的(即沿着重力的方向)。
电势就相当于是电路中的“高度”,在电源外部,电流从电源正极流出,经过用电器后流回到电源负极,电源正极处的电势最高,电源负极处的电势最低,当电流经过用电器时,沿着电流方向电势逐渐降低。
电势的减少量实际上等于用电器两端的电压,即当电流/流经阻值为火的电阻时,电势降低了U = 电压实际上是电势之差。
电势和电压的单位都是伏特。
在图8. 128(3)所示的电路图中,已知电源电压为U = 12 V ,4=叫=4Q, &=180 , R、=6Q., &=12Q.从电源正极开始,依次用字母A, B,C,。
标记电路中导线的连接处(即节点),由于导线没有电阻,电流经过导线时电势不降低,同一导线两端的电势相等,可以用同一个字母标记。
设电源负极。
点处电势为0,由于电源电压为U = 12V,则A点的电势为12V。
根据串并联电路的规律,容易求出通过各个电阻的电流分别为4 = 1.2 A, /, =0.4 A,人=0.8 A, /4 =0.2 A,4=0.6 A。
则从A到3,电势降低了q=4用=4.8V,所以3点的电势为7.2V;从3点到C点,电势降低了£/3=/37?5=4.8 V,所以C点的电势为2.4V;从C点到。
点,电势降低了U4=/4%=2.4V (或U-Z4Y),因此。
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复杂电阻网络的处理方法在物理竞赛过程中经常遇到,无法直接用串联和并联电路的规律求出整个电路电阻的情况,这样的电路也就是我们说的复杂电路,复杂电路一般分为有限网络和无限网络。
那么,处理这种复杂电路用什么方法呢?下面,我就结合自己辅导竞赛的经验谈谈复杂电路的处理方法。
一:有限电阻网络原则上讲解决复杂电路的一般方法,使用基尔霍夫方程组即可。
它包含的两类方程出自于两个自然的结论:(1)对电路中任何一个节点,流出的电流之和等于流入的电流之和。
电路中任何一个闭合回路,都符合闭合电欧姆定律。
下面我介绍几种常用的其它的方法。
1:对称性简化所谓的对称性简化,就是利用网络结构中可能存在的对称性简化等效电阻的计算。
它的效果是使计算得以简化,计算最后结果必须根据电阻的串、并联公式;电流分布法;极限法等来完成。
在一个复杂的电路中,如果能找到一些完全对称的点,那么当在这个电路两端加上电压时,这些点的电势一定是相等的,即使用导线把这些点连接起来也不会有电流(或把连接这些点的导线去掉也不会对电路构成影响),充分的利用这一点我们就可以使电路大为简化。
例(1)如图1所示的四面体框架由电阻都为R的6根电阻丝连接而成,求两顶点A、B间的等效电阻。
图1图2分析:假设在A、B两点之间加上电压,并且电流从A电流入、B点流处。
因为对称性,图中CD两点等电势,或者说C、D 间的电压为零。
因此,CD间的电阻实际上不起作用,可以拆去。
原网络简化成简单的串、并联网络,使问题迎刃而解。
解:根据以上分析原网络简化成如图2所示的简单的串、并联网络,由串、并联规律得R AB=R/2例(2)三个相同的金属圈两两正交地连成如图所示的形状,若每一个金属圈的原长电阻为R,试求图中A、B两点之间的等效电阻。
图3 图4 图5分析:从图3中可以看出,整个电阻网络相对于AB的电流流入、流出方式上具有上下对称性,因此可上下压缩成如图所时的等效减化网络。
从如图4所示的网络中可以看出,从A点流到O电流与从O点到B电流必相同;从A1点流到O电流与从O点到B1电流必相同。
据此可以将O点断开,等效成如图5所示的简单网络,使问题得以求解。
解:根据以上分析求得R AB=5R/48例(3)如图6所示的立方体型电路,每条边的电阻都是R。
求A、G之间的电阻是多少?分析: 假设在A 、G两点之间加上电压时,显然由于对称性D、B、E 的电势是相等的,C、F、H的电势也是相等的,把这些点各自连起来,原电路就变成了如图7ADBCDCA BA AB'B'BA B'AEBGCHDF6图A7图解:由简化电路,根据串、并联规律解得R AG =5R/6(同学们想一想,若求A 、F 或A 、E 之间的电阻又应当如何简化?)例(4)在如图8所示的网格形网络中,每一小段电阻均为R ,试求A 、B 之间的等效电阻R AB 。
图8图9 图10 图11分析:由于网络具有相对于过A 、B 对角线的对称性,可以折叠成如图9所示的等效网络。
而后根据等电势点之间可以拆开也可以合并的思想简化电路即可。
解法(a):简化为如图9所示的网络以后,将3、O 两个等势点短接,在去掉斜角部位不起作用的两段电阻,使之等效变换为如图10所示的简单网络。
最后不难算得R AO =R OB =5R/14 R AB = R AO +R OB =5R/7解法(b):简化为如图所示的网络以后,将图中的O 点上下断开,如图11所示,最后不难算得R AB =5R/72:电流分布法设定电流I 从网络A 电流入,B 电流出。
应用电流分流思想和网络中任意两点之间不同路径等电压的思想,建立以网络中的各电阻的电流为未知量的方程组,解出各电流I 的比例关系,然后选取A 到B 的某一路经计算A 、B 间的电压,再由R AB =U AB /I AB 即可算出R AB例:有如图12所示的电阻网络,求A 、B 之间的电阻R AB分析:要求A 、B 之间的电阻R AB 按照电流分布法的思想,只要设上电流以后,求得A 、B 间的电压即可。
图12解:设电流由A 流入,B 流出,各支路上的电流如图所示。
根据分流思想可得 I 2=I-I 1I 3=I 2-I 1=I-2I 1A 、O 间的电压,不论是从AO 看,还是从ACO 看,都应该是一样的,因此 I 1(2R)=(I-I 1)R+(I-2I 1)R 解得I 1=2I/5取AOB 路径,可得AB 间的电压 U AB =I 1*2R+I 4*R 根据对称性 I 4=I 2=I-I 1=3I/5所以U AB =2I/5*2R+3I/5*R=7IR/5R AB =U AB /I=7R/5这种电流分布法事实上已经引进了基尔霍夫定律的思想,所以有一定的一般性。
3:Y Δ变换复杂电路经过Y Δ变换,可以变成简单电路。
如图13和14所示分别为Δ网络和Y 网络,两个网络中得6个电所谓完全等效,就是要求 U ab =U ab ,U bc =U bc ,U ca =U caI a =I A,I b =I B,I c =I CA B CD C 3R 2/R D1235C a b b I I CB在Y 网络中有 I a R a -I b R b =U ab I c R c -I a R a =U caI a +I b +I c =0 图13 图14 解得I a =R c U ab /(R a R b +R b R c +R c R a )+ R b U ca /(R a R b +R b R c +R c R a ) 在Δ网络中有I AB =U AB /R AB I CA =U CA /R CA I A =I AB -I CA 解得I A = (U AB /R AB )-( U CA /R CA ) 因为要求I a =I A ,所以R c U ab /(R a R b +R b R c +R c R a )+ R b U ca /(R a R b +R b R c +R c R a )= (U AB /R AB )-( U CA /R CA ) 又因为要求U ab = U AB ,U ca = U CA 所以要求上示中对应项系数相等,即R AB =(R a R b +R b R c +R c R a )/ R c -----------------(1) R CA =(R a R b +R b R c +R c R a )/ R b ------------------(2) 用类似的方法可以解得R BC =(R a R b +R b R c +R c R a )/ R a --------------------(3) (1)、(2)、(3)三式是将Y 网络变换到Δ网络的一组变换式。
在(1)、(2)、(3)三式中将R AB 、R BC 、R CA 作为已知量解出R a 、R b 、R c 即可得到R a =R AB *R CA /(R AB +R BC +R CA )------------(4)R b =R AB *R BC /(R AB +R BC +R CA ) -----------------(5)R c =R BC *R CA /(R AB +R BC +R CA ) -----------------(6) (4)、(5)、(6)三式是将Δ网络变换到Y 网络的一组变换式。
例(1)求如图15所示双T 桥网络的等效电阻R AB 。
图15 图16分析:此题无法直接用串、并联规律求解,需要将双T 桥网络中两个小的Y 网络元变换成两个小的Δ网络元,再直接用串、并联规律求解即可。
解:原网络等效为如图16所示的网络,由此可以算得 R AB =118/93Ω4:电桥平衡法 如图19所示的电路称为惠斯通电桥,图中R 1、R 2、R 3、R 4分别叫电桥的臂,G 是灵敏电流计。
当电桥平衡(即灵敏电流计的示数为零)的时候,我们称之为电桥平衡。
这时有 I 1=I 2, I 3=I 4, I 1R I =I 3R 3, I 2R 2=I 4R 4有这些关系可以得到 R 1/R 2=R 3/R 4 上式称之为电桥平衡条件,利用此式简化对称性不明显的电路,十分方便。
图19例:有n 个接线柱,任意两个接线柱之间都接有一个电阻R 求任意两个接线柱之间的电阻。
分析:粗看本题根本无法求解,但是能充分利用电桥平衡的知识,则能十分方便得求解。
解:如右图所示,设想本题求两接线柱A 、B 之间的等效电阻,根据对称性易知,其余的接线柱CDE---- 中,任意两个接线柱之间的电阻无电流通过,故这些电阻都 可以删除,这样电路简化为:A 、B 之间连有电阻R ,其余(n-2)个接线柱之间仅有电阻分别与A 、B 两点相连,它们之间没有电阻相连。
即1/R AB =1/R+1/[2R/(n-2)]所以 R AB =2R/n 二:无限电阻网络无限电阻网络分为线型无限网络和面型无限网络,下面我们就这两个方面展开讨论 1:线型无限网络所谓“线型”就是一字排开的无限网络,既然研究对象是无限的,就可以利用“无限”这个条件,再结合我们以上讲的求电阻的方法就可以解决这类问题。
Ω2B AA B Ω25Ω2BA例(1)如图所示的电路是一个单边的线型无限网络,每个电阻的阻值都是R ,求A 、B 之间的等效电阻R AB .图21解:因为是“无限”的,所以去掉一个单元或增加一个单元不影响等效电阻即R AB 应该等于从CD 往右看的电阻R CDR AB =2R+R*R CD /(R+R CD )=R CD整理得 R CD 2-2RR CD -2R 2=0 解得:R CD =(1+31/2)R= R AB例(2)一两端无穷的电路如图22所示,其中每个电阻均为r 求a、b 两点之间的电阻。
图22图23解:此电路属于两端无穷网络,整个电路可以看作是由三个部分组成的,如图所示,则 R ab =(2R x +r)r/(2R x +2r) 即是无穷网络,bb 1之间的电阻仍为R x 则 R x =(31/2-1)r 代入上式中解得R ab =(6-31/2)*r/6 2:面型无限网络解线性无限网络的指导思想是利用网络的重复性,而解面型无限网络的指导思想是利用四个方向的对称性。
例(1)如图27所示是一个无穷方格电阻丝网络的一部分,其中每一小段电阻丝的阻值都是R 求相邻的两个结点A 、B 之间的等效电阻。
分析:假设电流I 从A 点流入,向四面八方流到 无穷远处,根据对称性,有I/4电流由A 点流到 B 点。
假设电流I 经过无限长时间稳定后再由四面 八方汇集到 B 点后流出,根据对称性,同样有I/4 电流经A 点流到B 点。
图27解:从以上分析看出,AB 段的电流便由两个I/4叠加而成,为I/2因此 U AB =(I/2)*r A 、B 之间的等效电阻 R AB =U AB /I=r/2例(2)有一无限平面导体网络,它有大小相同的正六边型网眼组成,如下图所示。