电路定理
了解电路中的电路定理与电路方程
了解电路中的电路定理与电路方程电路定理和电路方程是电路理论中的基本概念和工具。
它们帮助我们分析和解决电路中的问题,以更好地理解电路运行原理和设计电路。
一、电路定理1. 基尔霍夫定律:基尔霍夫定律是电路理论中最重要的定理之一。
它有两个形式:基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。
- 基尔霍夫电压定律说的是在一个闭合回路中,电压的代数和为零。
这意味着在一个回路中,电压源的电压和电阻元件的电压之和等于零。
- 基尔霍夫电流定律说的是在一个节点中,进入节点的电流和等于离开节点的电流和。
基尔霍夫定律给出了电路中电压和电流之间的关系,可以帮助我们分析电路中的电压和电流分布情况。
2. 电阻定律:电阻定律也称为欧姆定律,它规定了电路中电压、电流和电阻之间的关系。
根据电阻定律,电阻的电压等于电流与电阻的乘积。
电阻定律是电路理论中最基本的定律之一,它可以帮助我们计算电路中电流和电阻的关系。
二、电路方程1. 电路方程是基于电路中的元件特性和基尔霍夫定律建立的方程。
在电路中,我们常常会遇到需要求解电路中电压和电流的问题,通过建立电路方程,可以将这些问题转化为求解方程的问题。
2. 电路方程的建立需要根据电路中的元件特性和基尔霍夫定律进行推导。
以电阻为例,根据欧姆定律可以得到电阻的电压与电流之间的关系。
对于其他元件如电容和电感,我们需要用到它们的电压和电流特性方程。
电路方程是解决电路问题的重要工具,通过建立和求解电路方程,我们可以得到电路中各个元件的电压和电流数值。
三、电路定理与电路方程的应用1. 电路定理和电路方程应用广泛,可以用于各种电路的分析和设计。
它们是电路理论和电工技术的基础。
2. 在实际电路中,我们常常需要用到电路定理和电路方程来解决问题。
例如,当我们需要计算电路中某个元件的电压或电流时,可以利用电路定理和方程来计算。
另外,当我们需要设计一个符合特定要求的电路时,也可以通过电路定理和方程进行分析和优化。
电路定理和电路方程是电路理论中的基本概念和工具,通过学习和应用它们,我们可以更好地理解和设计电路。
电路中的定理
电路中的定理下载温馨提示:该文档是小编精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!电路中的定理主要涉及对电路分析和设计的基本原理,以下是其中一些重要的定理及其简要解释:1. 欧姆定律:①定义:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
②公式:I = V / R(其中I是电流,V是电压,R是电阻)③重要性:欧姆定律揭示了电路中电流、电压和电阻之间的定量关系,是分析和计算电路问题的基本工具。
2. 叠加定理:①定义:在线性电路中,任一支路的电流或电压是电路中各个独立源分别作用时在该支路中产生的电流或电压的代数和。
②应用:通过分别考虑电路中每个独立源的作用,然后将其效果叠加,可以简化电路分析。
③注意事项:叠加定理只适用于线性电路,且不能用于计算功率。
3. 替代定理:①定义:允许在一个复杂的电路中,用一个更简单的电路或元件来替代其中的一个或多个部分,前提是替代前后的电路在外部看来具有相同的电压和电流关系。
②应用:通过替代定理,可以将复杂的电路问题简化为更简单的问题进行解决。
4. 戴维南定理(诺顿定理):①定义:戴维南定理(也称为诺顿定理)是一种将任意线性有源二端网络等效为一个电压源(或电流源)和电阻串联(或并联)的电路模型的方法。
②应用:通过戴维南定理,可以将复杂的电路简化为一个更简单的等效电路,从而便于分析和计算。
5. 最大传输定理:①定义:最大传输定理涉及到电路中的功率传输效率,即如何在源和负载之间实现最大功率传输。
②重要性:最大传输定理在电路设计、信号处理和通信系统中具有重要的应用价值。
6. 特勒根定理:①定义:特勒根定理是关于电路功率的一种定理,它表述了电路中电源和负载之间的功率平衡关系。
②应用:特勒根定理可以用于分析电路中的功率流动和能量转换。
7. 互易定理:①定义:互易定理是关于电路网络的一种性质,它表述了当网络中两个端点的角色互换时,网络的某些性质保持不变。
电路定律汇总
电路定理一、叠加定理:线性电阻电路中,任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时,在该处产生的电压或电流的叠加。
(1)叠加定理是体现线性电路本质的最重要的定理。
2、应用叠加定理时需要注意的几个问题(1)叠加定理研究的对象是独立电源。
在研究某一个或某一组独立电源单独作用产生的响应时,要将其余的独立电源置零,得到相应的分电路。
分电路中所有电阻和受控电源的联结方式,电阻的参数和受控电源的控制系数与原电路一致。
(2)受控电源的控制量是受控电源所在电路的元件上的电压或电流。
(3)在各分电路中,将不作用的独立电压源置零,要在独立电压源处用短路代替;将不作用的独立电流源置零,要在独立电流源处用开路代替。
(4)原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加。
(5)叠加定理适用于线性电路,不适用于非线性电路。
二、戴维宁定理(1)戴维宁等效是电路简化方法,戴维宁定理适用于线性电路。
(2)戴维宁定理可表述为:一个含独立电源、线性电阻和受控电源的一端口,对外电路来说,可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换,此电压源的源电压等于该一端口的开路电压,电阻等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电阻。
三、诺顿定理(1)诺顿等效是电路简化方法,诺顿定理适用于线性电路。
(2)利用电源等效变换,可以简单地从戴维宁等效电路得到诺顿等效电路。
(3)诺顿定理可表述为:一个含独立电源、线性电阻和受控电源的一端口,对外电路来说,可以用一个电流源和电导的并联组合等效置换,电流源的源电流等于该一端口的短路电流,电导等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电导(对于同一个一端口,其戴维宁等效电路的输入电阻与诺顿等效电路的输入电导相同)。
(4)最大功率传输:含源一端口外接可调电阻 (负载),当满足 负载电阻等于一端口的输入电阻的条件时,电阻 将获得最大功率,此时称电阻与一端口的输入电阻匹配。
四、特勒根定理1:“对于一个具有n 个结点和b 条支路的电路,假设各支路电流和支路电压取关联参考方向,并令),...,,,(),...,,,(321,321n b u u u u i i i i 分别为b 条支路的电流和n 个结点的电压,则对于任何时间t ,有01=∑=bk k k i u 。
基本电路定律与定理
基本电路定律与定理电路是电子工程中的基础概念,了解和掌握基本电路定律与定理是学习电子工程的关键。
本文将介绍几个基本电路定律与定理,包括欧姆定律、基尔霍夫定律和叠加定理。
通过对这些定律与定理的理解和应用,能够更好地分析和设计电路。
一、欧姆定律欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间关系的基本定律。
根据欧姆定律,电流I等于通过电阻R的电压V与电阻R之间的比值,即I=V/R。
这个关系可以用一个简单的公式来表示,为电流等于电压除以电阻。
欧姆定律的应用非常广泛,例如在电路设计中可以通过欧姆定律计算电阻的大小,也可以通过欧姆定律计算电路中的电流和电压。
欧姆定律为电子工程师提供了分析和解决电路问题的基本方法。
二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是描述电路中电流和电压分布关系的定律。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律两个方面。
1. 电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)指出,在电路中任意节点处,所有流入节点的电流之和等于所有流出节点的电流之和。
这可以表示为∑Iin =∑Iout。
基尔霍夫电流定律是基于电荷守恒原理的,根据该定律,电流在电路中的分布和流动可以得到合理的解释。
2. 电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)指出,沿着任何一个闭合回路,电压的代数和等于零。
这可以表示为∑V = 0。
基尔霍夫电压定律是基于能量守恒原理的,通过这个定律可以更好地理解电压在电路中的变化和分布情况。
基尔霍夫定律在电路分析和设计中具有重要的作用,可以帮助工程师解决复杂电路中的电流和电压分布问题。
三、叠加定理叠加定理是用来求解复杂电路中电流和电压的重要方法。
叠加定理的基本思想是将复杂电路分解成若干简化的小电路,分别计算每个小电路中的电流和电压,然后将它们叠加得到最终的结果。
叠加定理适用于线性电路,通过将各个源依次置零来计算小电路的电流和电压,所得到的结果叠加即可得到整个电路的电流和电压。
叠加定理是电路分析中的一种重要方法,可以简化复杂电路的计算过程,提高计算效率。
十大电路定理
电功电功率和焦耳定律库仑定律(Coulomb's law)Electric work,electric power and Joule's law单位换算⑴1卡(Cal orie)=4.1858518焦耳(J)1焦耳(J)=0.23890000119卡(cal)⑵焦耳--卡路里:1千卡(KCAL)=4.184千焦耳(KJ)1千焦耳(KJ)=0.239千卡(KCAL)1卡=4.184焦耳1焦耳=0.2389卡⑶焦耳--瓦特:1焦耳(J)=1瓦特×秒(W·s)1度(1kw·h)=3.6×10^6焦耳(J)⑷焦耳--牛顿米:1焦耳(J)=1牛顿×米(N·m)名词解释:电功(W):电流所做的功称为电功(The work done by current is called electric work)单位是焦耳(J)。
电量(Q):单位是库伦(C)。
1库伦=6.25x1018个电子所带的电量。
1个电子所带的电量为1.6x10-19C。
电量quantity of electricity。
电流(I):单位是安培(A)。
1安培(1A)=1秒(1S)通过给定截面的总电量是1库伦(1C)。
Q=W/t(W单位焦耳J,t单位秒s)电压(U):单位是伏特(V)。
移动单位电荷所需要的能量叫电压。
V=W/Q(W单位焦耳J,Q单位库伦C)。
电阻(R):单位是欧姆(Ω)。
某材料两端若加有1伏特(1V)的电压,如果材料中流过的电流是1安培(1A),则该材料的电阻值为1欧姆(1Ω)R=U/R。
电导G=1/R(S)。
重要定理(10个)⑴(电路)基尔霍夫定律(Kirchhoff laws)基尔霍夫第一定律(KCL)又称基尔霍夫电流定律所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。
假设进入某节点的电流为正值,离开这节点的电流为负值,则所有涉及这节点的电流的代数和等于零。
电路理论4电路定理
13
4.3 戴维宁定理与诺顿定理
a
N0
Req
b
a
Req
b
a N
b
a
Req
+ U_ oc
?
编辑ppt
b
14
戴维宁定理:一个线性含有独立电源、线性电阻和线性受控 源的一端口网络,对外电路来说,可用一个电压源和电阻串联 等效。
I1
+NLeabharlann ULoad_
1’
I
1
U oc +
U
Load
Req _
1’
原始电路和戴维宁等效电路
可加性
i2' k1is i2''k2Us 齐次性(单电源作用)
i2 k1is k2Us
线性性(对功率不适用)
编辑ppt
4
应用叠加定理时注意以下几点:
➢ 叠加定理只适用于线性电路
➢ 某个独立电源单独作用时,其它独立电源置零。将电源置 零的方法是:若置电压源为零,则用短路代替;若置电流 源为零,则用开路代替
➢ 功率不能叠加(功率为电源的二次函数)
➢ 含受控源(线性)电路亦可用叠加,受控电源可视为独立电 源,让其单独作用于电路;也可视为非电源原件,在每一
独立源单独作用时,受控源应始终保留于电路之中
➢ u,i叠加时要注意各分量的方向
编辑ppt
5
运用叠加定理求解电路的步骤:
➢ 在电路中标明待求支路电流和电压的参考方向
编辑ppt
U 3U S12IS23
8V
8
4.2 替代定理 (Substitution Theorem)
定理内容:
在任意一个电路中,若某支路k电压为uk、电流为ik,且该 支路与其它支路不存在耦合,那么这条支路 • 可以用一个电压等于uk的独立电压源替代; • 或者用一个电流等于ik的 独立电流源来替代;
电路公式大全
电路公式大全
以下是电路中常用的公式:
1.欧姆定律:I=U/R,其中I为电流,U为电压,R为电阻。
2.焦耳定律:Q=I^2Rt,其中Q为电热,I为电流,R为电阻,t为时
间。
3.串联电路:I=I1=I2,U=U1+U2,R=R1+R2,U1/U2=R1/R2。
4.并联电路:I=I1+I2,U=U1=U2,1/R=1/R1+1/R2。
5.电容器的电容:C=Q/U,其中C为电容,Q为电量,U为电压。
6.电阻器的电阻:R=U/I,其中R为电阻,U为电压,I为电流。
7.电感器的感抗:Xl=2πfL,其中Xl为感抗,f为频率,L为电感。
8.电容器的容抗:Xc=1/(2πfC),其中Xc为容抗,f为频率,C为电
容。
9.功率公式:P=UI,其中P为功率,U为电压,I为电流。
10.基尔霍夫定律:∑I=0,其中∑I为节点电流总和,0为流进节点的
电流之和。
11.诺顿定理:I=I1+I2+…+In,其中I为总电流,I1、I2、…、In为各
支路电流。
12.戴维南定理:Uab=Rab*I,其中Uab为开路电压,Rab为戴维南等
效电阻,I为流过ab段的电流。
以上公式仅供参考,在实际应用中请根据具体情况选择合适的公式。
电路定理——戴维南,诺顿,等效
电路定理——戴维南,诺顿,等效
1.戴维南定理
戴维南定理是一种简化线性电路分析的方法,它的出发点是利用电压和电流之间的关系,把原来的电路转化为一个等效的电压源和电阻的串联电路,从而简化了电路的分析。
戴维南定理的基本思想是:在一个电路中,任何两个端点之间都可以看成是一个电压源和一个内部电阻的串联,其等效电路的电压源等于这两个端点之间的电压,内部电阻等于这两个端点看到的电阻。
式子表示为:
Vth=Voc
Rth = Voc/Isc
其中,Vth为等效电路的电压源,Rth为等效电路的内部电阻,Voc为开路电压,Isc 为短路电流。
2.诺顿定理
In = Isc
3.等效电路
等效电路是指具有相同电学特性的两个电路,它们在电性能上是等价的,可以相互替代。
在分析和设计电路时,我们可以将一个复杂的电路转化为一个简单的等效电路来替代原电路,从而使分析和设计电路变得更容易。
等效电路的基本特点是:
1)等效电路与原电路在端口参数方面具有相同的电学特性。
等效电路的应用主要有以下两个方面:
1)简化电路分析。
将一个复杂的电路转化为等效电路来代替原电路,从而使电路的分析变得更简单和方便。
2)设计和优化电路。
根据等效电路的特性和性能,我们可以对电路进行优化和设计,从而实现电路的更好性能和更高效的运行。
本文简要介绍了戴维南定理、诺顿定理和等效电路的概念和基本原理。
希望读者可以通过学习这些电路定理,更好地掌握电路分析和设计的技能。
第四章 电路定理
2、电路中含有受控源。
R1 R2 R3 R4 R2 R3
即: R1 R3 R2 R4
求uoc 时,就是含受控源的线性电路分析问题; 求Re q 时,将独立源置零、受控源保留,用外加激励法。
1 uS R1 R2
i1
i2
R2 iS R1 R2
R1 iS R1 R2
u2 R2i2
R1 R2 iS R1 R2
i1 i1 i1,
u2 u2 u2
二,使用叠加定理的注意事项: • • • 叠加定理只适用于线性电路; 分解电路时,除独立电源以外的所有元件及连线不予更动; 电路中所有电压电流的参考方向不变;
示线性电阻电路,用叠加定理求得:
10 2 i1 (t ) A 2.5e t A (2.5 1.25e t )A 22 22 10 2 i 2 (t ) A 2.5e t A (2.5 1.25e t )A 22 22
§4-3 戴维南定理和诺顿定理 一、问题的引入: 1、对于一个无源线性一端口: 2、对于一个含独立源的线性一端口:
思考一下:如果上图中,不止一个电源激励,还有另外一个激励时, 如何分析? 结论:当两个电源激励同时增大K倍时,所有支路的响应也相 应增大K倍。 (这一点可以很方便的用叠加定理加以证明。) 2、齐性定理的推广: 在线性电路中,如果所有激励同时均增大K倍,则所有响 应也相应增大K倍。
再思考:如果线性电路中有两个电源激励,不同时增大同一倍数, 一个增大K1倍,而另一个增大K2倍,则响应会如何变化? 请看下图电路:
•
• •
独立电压源置零,用短路线取代(支路作短路处理) ;
电路的七大定理
3
戴维南定理(诺顿定理)
任一由独立电源和线性电阻组成的二端子电路网络,对外部的作用,都可以被一个电压为Eth的电压源和一个电阻值为Rth的串联电路等效(或被一个电流为Isc的电流源和一个电阻值为Rth的并联电路等效)。
线性电路
4
最大传输定理
当负载电阻与戴维南等效电阻相等时,负载上可以获得最大功率。
线性电路
5
特勒根定理
对于一个具有n个节点的电路,所有支路电压和支路电流的乘积之和等于零,即Σu·i=0。
线性电路
6
互易定理
如果一个网络中有两个端口,且这两个端口之间满足互易条件,则可以通过测量其中一个端口的电压和电流,推算出另一个端口的电压和电流。
线性电路
7
对偶原理
在电路中,某些定理或公式中的电压和电流、串联和并联、电阻和电导等物理量可以互换位置或互换符号,而得到的新的定理或公式仍然成立。
电路的七大定理
序号
定理名称
描述
适用范围
叠加定理
在线性电路中,任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电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。
线性电路
2
替代定理
对于给定的任意一个电路,若某一支路电压为uk,电流为ik,那么这条支路就可以用一个电压等于uk的独立电压源,或者用一个电流等于ik的独立电流源,或用一R=uk/ik的电阻来替代,替代后电路中全部电压和电流均保持原有值(解答唯一)。
线性电路
电路理论第4章-电路定理
本章主要内容
一、叠加定理
四、戴维南定理和诺顿定理 五、最大功率传输定理
第四章、电路定理
一、叠加定理
几个概念 (1)线性电阻:电阻的伏安特性曲线为线性。
R为常数,符合u=iR 。
(2)激励:独立电源又称为激励,由于它的存在, 电路中能够产生电流或电压。
(3)响应:由激励在电路中产生电流或电压称 为响应。
(3)、有源二端网络:二端网络中含有电源。
有源二端网络:
第四章、电路定理 四、戴维南定理和诺顿定理 说明有源一端口网络,其对外的最简等效电路是一
个电压源与电阻的串联.
等效
第四章、电路定理
四、戴维南定理和诺顿定理
1. 戴维宁定理
任何一个线性含源一端口网络,对外电路来说,
总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置
+-+-UUoocc
66
66
bb 10V
44
+–
+ Req Uoc
–
Ia Rx b
①求开路电压
Uoc = U1 - U2 = -104/(4+6)+10 6/(4+6) = 6-4=2V
②求等效电阻Req
Req=4//6+6//4=4.8
③ Rx =1.2时,
I= Uoc /(Req + Rx) =0.333A
u(2) (6i(2) 6) (21) 8V u u(1) u(2) 9 8 17V
3A
+ - 6 i (2)
+ u(1)
6 3
1
- 6V
+
3+u(2) - +
12V -
1 2A
电路三大基本定律
电路三大基本定律电路三大基本定律电路是由电子元件连接而成的,它们可以用来控制电流和电压的流动。
在研究电路时,我们需要了解一些基本定律。
这些定律被称为“基本定律”,是研究电路的重要工具。
本文将介绍三个基本定律:欧姆定律、基尔霍夫定律和基尔霍夫环路定理。
一、欧姆定律欧姆定律是最基础的电路定律之一,它描述了电阻器中的电流和电压之间的关系。
欧姆定律表述如下:在一个导体中,通过它的电流与所加在两端的电压成正比例关系。
即I=V/R。
其中,I表示通过导体的电流,V表示所加在导体两端的电压,R表示导体的阻值。
欧姆定律告诉我们,在一个恒压源下,阻值越大,则通过它的电流越小;反之亦然。
二、基尔霍夫第一定理基尔霍夫第一定理也被称为“节点法则”,它描述了在一个节点处,进入和离开该节点的所有分支中所带有的总电流相等。
这个规则可以用公式表述:在一个节点处,进入该节点的电流等于离开该节点的电流之和。
即ΣI=0。
其中,ΣI表示进入该节点的电流之和,如果有分支的电流方向与进入方向相反,则其值为负数。
基尔霍夫第一定理告诉我们,在一个节点处,所有流入该节点的电流之和等于所有流出该节点的电流之和。
三、基尔霍夫第二定理基尔霍夫第二定理也被称为“环路法则”,它描述了沿着任意闭合回路中所有元件所带有的总电势差相等。
这个规则可以用公式表述:沿着任意闭合回路中所有元件所带有的总电势差等于零。
即ΣV=0。
其中,ΣV表示沿着闭合回路中所经过元件的电势差之和。
如果元件通过方向与回路方向相反,则其值为负数。
基尔霍夫第二定理告诉我们,在一个闭合回路中,沿着任意路径所经过元件所带有的总电势差相等。
结语欧姆定律、基尔霍夫第一定理和基尔霍夫第二定理是研究电路时必须掌握的三个基本定律。
欧姆定律描述了电阻器中电流和电压之间的关系,基尔霍夫第一定理描述了节点处电流的平衡,基尔霍夫第二定理描述了闭合回路中总电势差的平衡。
这三个定律为我们分析和设计电路提供了重要的工具。
电路理论4电路定理
2V 3
R1 图(a) R2 b
I3
a
Us1
rI3
+
Eo
求 等效内阻(求短路电流),图(c):
I0 I3 I1 I2,
I1
US1 R1
1A ,
I2
rI3 R2
1 I3 2
0.5I3 2
I3 1 0.5I3 , I3 3 A
I0
2 3
A
,
R0
E0 I0
1
R1图(b +
R1
Is
R2
Uoc
I1
图(b)
_ b
2)求等效内阻,方法1:外加电压源,图(c):
I2
US R2
US 3
I1
2I2 US R1
2I2 US
1 3
U
S
2 I0 I2 I1 3 US
R0
US I0
3 2
2I2
a
I2 Io
R1
R2
I1 图(c)
Us
b
2)求等效内阻方法2:直接求等效电阻
4.1.2 叠加定理 (Superposition Theorem) 定理内容:
在任一线性电路中,任一支路电流(或电压)都等于电路中各个独立电源单 独作用于网络时,在该支路产生的电流(或电压)的叠加(代数和)。
定理特点:
将多电源电路转化为单电源电路进行计算。
例1:
R1
i2
+
Us
R2
-
两个独立源分别单独作用
若替代后电路仍具有唯一解,则整个电路的各支路电压和电流保持不变。
例子:
i
u=3V
i=1A +
第四章 电路定理
第四章电路定理§4.1 叠加定理§4.2替代定理§4.3戴维宁定理和诺顿定理§4.4 最大功率传输定理§4.5 特勒根定理§4.6 互易网络和互易定理§4.7 对偶定理§4.1 叠加定理一、叠加定理的内容叠加定理表述为:在线性电路中,任一支路的电流(或电压)都可以看成是电路中每一个独立电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。
§4.1 叠加定理二、定理的证明§4.1 叠加定理以上各式表明:结点电压和各支路电流均为各独立电源的一次函数,均可看成各独立电源单独作用时,产生的响应之叠加,即表示为:§4.1 叠加定理三、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。
这是因为线性电路中的电压和电流都与激励(独立源)呈一次函数关系。
2、当一个独立电源单独作用时,其余独立电源都等于零(理想电压源短路,理想电流源开路)。
3、功率不能用叠加定理计算(因为功率为电压和电流的乘积,不是独立电源的一次函数)。
4、应用叠加定理求电压和电流是代数量的叠加,要特别注意各代数量的符号。
即注意在各电源单独作用时计算的电压、电流参考方向是否一致,方向一致时相加,反之则相减。
§4.1 叠加定理5、含受控源(线性)的电路,在使用叠加定理时,受控源不要单独作用,而应把受控源作为一般元件始终保留在电路中,这是因为受控电压源的电压和受控电流源的电流受电路的结构和各元件的参数所约束。
6、叠加的方式是任意的,可以一次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,方式的选择取决于分析问题的方便。
§4.1 叠加定理五、齐性定理(齐次定理)齐性定理表述为:线性电路中,所有激励(独立源)都增大(或减小)同样的倍数,则电路中响应(电压或电流)也增大(或减小)同样的倍数。
当激励只有一个时,则响应与激励成正比。
第四章:电路定理
ik
+
A uk
–
支 路 k
A
+
– uk
A
ik
例: 图a电路,可求得:
U = 8V
6
+
I3 = 1A , I2 = 1A , I1 = 2A
20V -
用 U=S 8V代替支路3 得图b电路,可求得:
6
I3 = 1A , I2 = 1A , I1 = 2A
43;
8
U
-
4
+
4V -
解(1) 电压源单独作用时,
+ 10V
电流源开路,如图b)所示, –
+
4 u 4A (a)
–
u 10 4 4V
6
46
(2) 电流源单独作用时,电压源
+ 10V
+ 4 U '
(b)
短路,如图c)所示,
–
–
u 4 6 4 9.6V 10
6 +
(3) 共同作用时:
4 U ''
4A
u u u 4 9.6 5.6V
–
(C)
例4.2 求图中电压U。
'
解 (1)10V电压源作用时,4A电流源开路,
受控源保留。
I1
10 64
1A
U' = -10I1' + 4I'1 = (-10 + 4) 1 = -6V
(2) 4A电流源作用时,10V电压源短路,受控源保留
U
10
I
'' 1
6
I
'' 1
I 1
电路定理
I
I
3
4V 10A
2 3
5A
5
20V 5
4V
2
20V
(a)
(b)
【解】 (1) 电压源单独作用时,电路如图(b)所示
(2) 10A电流源单独作用,电路如图(c)所示
I
3 10A
2
5
(c)
(3) 5A电流源单独作用,电路如图(d)所示
I 3
2 5A 5
(d)
由叠加定理得
4.1.2 齐性定理
定理内容:在线性电阻电路中,当所有激励都 增大或缩小k倍时,响应也同样增大或缩小k倍。
11 / /1
1 0.5
由KCL和VAR得
(2) 求
,电路如图(c)所示。
1
1
I0
1
U 1
U0
0.5U
(c)
(3) 求电流 ,电路如图(d)所示。
I
15
2
3
2 3
(d)
由分流公式
4.2.3 最大功率传递定理
一个线性含源单口电路,当所接负载不同时, 一端口电路传输给负载的功率就不同。
讨论:负载为何值时,能从电路获取最大功率, 及最大功率的值是多少。
u1iˆ1 u2iˆ2 uˆ1i1 uˆ2i2
u2is uˆ1is
iˆ1 0
+
uˆ1 NR
-
iˆ2
+
is
uˆ 2
-
iˆ1 0 iˆ2 is
可得: uˆ1 u2
形式3
i1
+
i2
iˆ1 0
iˆ2
+
+
+
is
电路基础原理欧姆定律和基尔霍夫定律
电路基础原理欧姆定律和基尔霍夫定律电路基础原理:欧姆定律和基尔霍夫定律电路是现代社会中使用最为普遍的技术之一,我们的生活中到处都有电路的存在。
而要理解电路的工作原理和解决电路中的问题,首先要熟悉两个基本定律:欧姆定律和基尔霍夫定律。
欧姆定律是电学基础中最为基本的定律之一,它建立了电流和电压之间的关系。
根据欧姆定律,电流(I)正比于电压(V),反比于电阻(R)。
数学表达式为I = V/R。
欧姆定律告诉我们,当电压给定时,电流与电阻成反比;当电阻给定时,电流与电压成正比。
这个定律的发现和应用,为电路设计和分析提供了基础。
基尔霍夫定律是电路分析中另一个重要的定律。
基尔霍夫定律包括两个定理:基尔霍夫第一定理(电流定律)和基尔霍夫第二定理(电压定律)。
基尔霍夫第一定理,也被称为电流定律,是应用于串联电路的定理。
它指出,在一个串联电路中,电流的总和等于输入电流的总和。
简而言之,电流在一个闭合回路中是守恒的。
通过这一定理,我们可以计算串联电路中的电阻和电压分布情况。
基尔霍夫第二定律,也被称为电压定律,是应用于并联电路的定理。
它指出,在一个并联电路中,电压的总和等于输入电压的总和。
换句话说,电压在一个闭合回路中是守恒的。
通过这一定理,我们可以计算并联电路中的电阻和电流分布情况。
这两个基尔霍夫定律为我们解决复杂电路的分析提供了重要的工具。
在实际应用中,电路常常由多个串并联元件组成,通过利用欧姆定律和基尔霍夫定律,我们可以用更加简单清晰的方式来分析电路中的电流、电压和功率。
除了欧姆定律和基尔霍夫定律之外,理解电路中的其他基本理论也是重要的。
例如,电阻、电容和电感等元件的特性和使用;交流和直流电路的分析方法;以及二极管和晶体管等电子元件的工作原理等。
这些基础知识将为我们解决更加复杂的电路问题奠定坚实的基础。
总而言之,电路基础原理中的欧姆定律和基尔霍夫定律是理解和分析电路的关键。
通过对这两个定律的研究和应用,我们可以更好地理解电路的工作原理和规律。
电路的基本定理
3、单相交流电动机的工作原理
单相异步电动机的主绕组通入单相交流电,产生强弱和方向 像正弦交流电作周期性变化的脉动磁场。
为使电动机能自动起动,定子铁心槽里嵌放两个绕组(主绕 组和辅助绕组),辅助绕组与主绕组在定子铁心槽中相差90º电角 度。
图3-23 脉动磁场 容式电动机接线
图3-24 电
5
为使两相绕组中的电流有一个相位差,可在辅助绕组中串接 电容、电阻进行移相。
对一个电阻元件,欧姆定律约定了电流i与电压u之间的关 系,即
u iR
线性
i
us
电路
R
激励为us的线性电路
(6)PTC起动器
图3-22 用PTC起动的单相异步电动机
PTC起动器又称半导体起动器,具有正温度系数的热敏电阻器 件,具有在陶瓷原料中掺入微量稀土元素烧结后制成的半导体晶 体结构。它具有随温度的升高而电阻值增大的特点,有着无触点 开关的作用。
相位差90º的两个电流iM和iA分别通入空间相差90º电角度的两 个绕组,将产生一个旋转磁场。
转子在该旋转磁场的作用下,获得起动转矩而旋转。
6
图3-25 单相电动机旋转磁场
4、单相异步电动机的调速方法
(1)串电抗器调速
在电动机的电源线路中串联起分压作用的电抗器来调节电抗 值,
从而改变电动机两端的电压,达到调速目的。
串电抗器调速结构简单、容易调整调速比,但耗材多、体积
大。
7
假设i为输入, u为输 出,则当电流i增大k倍后 ,电压u也增大k倍,即有
ku kiR
线性
i
us
电路
R
激励为us的线性电路
由此可知,电阻的电压电流关系满足“齐次性”,即“比例 性”。如图所示,线性电路中只有电压源us一个激励,若将经 过电阻R的电流i作为电路的响应,假设当us=10V时,i=2A , 则可根据线性电路的齐次性推导出以下结论:当 us=1V时, i=0.2A ,当i=1mA, us=5mV时。
常用的电路定理
i 4 1 1A 4 1
因为RL在二端电路之外,故当RL变化为6Ω时,二端电 路旳uoc,R0均不变化,所以只需将图(d)中RL由1Ω变为6Ω, 从而能够非常以便地求得此时电流
…
…
…
第三章 常用的电路定理
usjj为第j个网孔独立电压源旳代数和, 所以
i1
1
11
us11
21
us 22
m1
usmm
若令k11=Δ11/Δ,k21=Δ21/Δ,…,km1=Δm1/Δ,代入(3.14)式,得
i1 k11us11 k12us22 km1usmm
式中,k11, k21, …,km1是与电路构造、元件参数及线性受 控源有关旳常数。
Rbd 12 // 6 6 // 3 6
第三章 常用的电路定理
置换定理(又称替代定理)可表述为:具有唯一解旳电路 中,若知某支路k旳电压为uk,电流为ik,且该支路与电路 中其他支路无耦合,则不论该支路是由什么元件构成旳,都 可用下列任何一种元件去置换:
(1) 电压等于uk旳理想电压源; (2) 电流等于ik旳理想电流源; (3) 阻值为uk/ik旳电阻。
第三章 常用的电路定理
(1) 叠加定理仅合用于线性电路求解电压和电流响应而不能用来计算 功率。
(2) 应用叠加定理求电压、电流是代数量旳叠加,应尤其注意各代数 量旳符号
(3) 当一独立源作用时,其他独立源都应等于零(即独立理想电压源 短路,独立理想电流源开路) 。
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第四章 电路定理本章内容:1.叠加定理 替代定理 2.戴维南定理和诺顿定理3.特勒根定理 互易定理 对偶定理本章重点: 叠加定理, 戴维南定理 诺顿定理 本章难点:特勒根定理和互易定理的应用§4-1 叠加定理一、叠加定理在线性电阻电路中,当有两个或两个以上的独立电源作用时,则任一电流或电压,都是电路中各个电源单独作用(其它电源不起作用),在该处产生的电流或电压的叠加(代数和)。
即: Λ++=)2()1(u u u Λ++=)2()1(i i i(a) (b) (c)二、叠加定理求解电路的步骤 分析(如图a)对(a )图,由KCL 、KVL 得由上式解得:可见i 2、u 1分别是i s 、u s 的线性组合,写成:式中:对应图(b )(c)可见电路中的i 2(1)、u 1(1)和i 2(2)、u 1(2)分别是激励(电流源和电压源)单独作用产生的响应.电压源单独作用,电流源为0相当于开路,如图b 所示。
设产生的电流、电压为i 2(1)、u 1(1),则i 2(1)=21R R u S + u 1(1)=S u R R R 211+ 得到的式子与前面一致。
电流源单独作用,电压源为0相当于短路,如图c 所示。
设产生的电流、电压为i 2(2)、u 1(2)则 i 2(2)=S i R R R 211+ u 1(2)=S i R R RR 2121+ 得到的式子与前面一致。
以上分析对多个电源的电路也适用。
*总结步骤:❖ 将电路分解成电源单独作用❖求分解后电路的响应❖将各响应叠加*应用叠加定理时应注意的几个问题1.只适用于线性电路。
2.叠加时,注意电流电压的参考方向,求代数和。
分电路中电流、电压的参考方向与原电路相同取“+”号;分电路中电流、电压的参考方向与原电路相反取“-”号3.在叠加的各个分电路中,不作用的电源为0,电压源为0,看成短路;电流源为0,看成开路。
4.功率不能叠加。
(因功率与电流或电压的平方成正比,非线性)5.受控源保留在电路中。
*举例例4-1如图所示,求U和I 电阻电流及电流源两端的电压。
(a) (b) (c)解:电压源单独作用的电路如图b所示,产生的电流、电压为电流源单独作用的电路如图c所示U(2)=-4⨯124 )2 6363 (26363⨯+++⨯++⨯=-24VI(2)=124)26363(4)633(⨯+++⨯+=2A原电路的电流、电压为U=U1(1)+U1(2)=-4VI=I2(1)+I2(2)=17A例:4-2电路如图,求u3(a) (b) (C) 解:此电路含有受控源,在分析时保留在电路中10v电压源单独作用时,如图(b)4A电流源单独作用时,如图(c)所以,原电路的电压为:例4-3 在例4-2图a(下图a)中串入6v 的电压源,求u 3(a ) (b) (c) (d) 解:由4-3计算知:c 图中u 3(1)=19.6v 由c 图知:i 1(2)= i 2(2)=466+-=-0.6Au 3(2)=-10 i 1(2)+6 i 1(2)=9.6A原电路电压 u 3= u 3(1)+ u 3(2)=29.2A 三、 齐性定理及梯形电路1.齐性定理:在线性电路中,当所有的激励(电压源和电流源)都同时增大或缩小K 倍时,相应(电压和电流)也将同样增大或缩小K 倍。
当电路只有一个激励时,响应与激励成正比。
若上题(d )中电压源从6V 上升到8V ,则响应s u '为6:8=29.2:s u '可求s u '2.应用:用齐性定理分析梯形电路采用倒退法,即在梯形的最远端设一个电流或电压,在推至激励。
例4-4 求梯形电路的支路电流。
解:设最末一条支路的电流5i'=1A则在假设条件下,各支路的电流电压分别为:已知给定电压为uS =120V 增加的倍数K=uS/su'=120/33.02=3.63,故各支路的电流、电压同时增加K倍,有§4-2 替代定理一、替代定理在线性电阻电路中,若第k条支路的电压uk 和电流ik为已知,那么此支路可以用一个电压等于uk 的电压源us或一个电流等于ik的电流源is替代,替代后电路中全部电压和电流均将保持原值。
(第k条支路可以是电阻、电压源支路、电流源支路,受控源支路不能替代)即下面a图可以用b图或c图替代。
解释:1. 对于电路中任何一条支路,如果已知它的端电压,则可以把这条支路拿掉,用一个电压源替代,这个电压源的电压的量值和极性应和原支路的端电压相同。
这样替代不会影响电路中其它部分的电流和电压。
2. 对于电路中任何一条支路,如果已知它的电流,则可以把这条支路拿掉,用一个电流源替代,这个电流源的电流的量值和方向应和原支路的电流相同。
这样替代不会影响电路中其它部分的电流和电压。
二、证明: (自学)如下图a 所示。
应用结点电压法可求出u 3=8V ,i 3=1A , 44620)418161(3+=++u u 3=8V u 3=4 i 3+4 i 3=1Ai 2=8/8=1Au 3=-6i 1+20i 1=2A若把第三条支路拿掉用电压源u S =u 3=8V 或用电流源i s =i 3=1A 来替代;其电路如图b 、c 所示。
i 2=8/8=1A ,i 1=2A ,可见其它支路的电流电压不变。
§4-3 戴维宁定理和诺顿定理(等效发电机定理) 第二章第7节学习了不含源(独立电源)的一端口网络(二端网络),其等效电路为一个等效电阻。
那么一个含源的二端网络的等效电路如何呢?这就是戴维宁定理要学习的内容。
一、二端网络及其等效电路(复习)1.二端网络(一端口网络):在电路分析中,可以把互连的一组元件作为一个整体来看待,当这个整体只有两个端钮用以与外部电路相连时,则不管它的内部结构如何,称它为二端网络。
用方块来表示。
2.特点:流入端口的电流等于流出端口的电流。
故也称一端口网络。
3.分类:有源网络、无源网络)。
1)线性无源网络的等效电路是一个线性电阻(等效电阻、输入电阻R0(电阻的串并联)2)线性有源网络的等效电路是一个等效电源支路。
可以用电压源串联电阻支路来表示,也可以用电流源并联电阻支路来表示。
(戴维南定理和诺顿定理)二、戴维南定理1.定理:一个含源(含有独立电源、线性电阻和受控源的)一端口,对外电路来说,可以用电压源和电阻串联组合来等效置换,此电压源的电压等于);电阻等于把该一端口的全部独立电源置零后的输一端口的开路电压(uOC)。
入电阻(Req为含源一端口。
1-1‘的等效电路为b,其等效电阻和开路*图示如下a,设NS电压可由c、d求出。
(a) (b) (c) (d)2. 证明:设N S 含源一端口,端口的电流为i ,外电路的电阻为R O ,如图a ,由于R O 中的电流为已知,可用电流源i s =i 来替代R O 支路,如图b(a ) (b) (c) (d) (e)对图b 求端口电压u ,应用叠加定理得到图c 、d ,则有u=u (1)+u (2)=u oc + R eq i 这一方程对应的等效电路为图e 。
故定理成立。
左面的电路称为戴维宁等效电路。
应用戴维宁定理关键在于求出开路电压和等效电阻 3. 求输入电阻(有三种求法)1) 当网络中不含有受控源时,设网络内所有电源为零时,求等效电阻。
2) 当网络中含有受控源时,设网络内所有独立电源为零时,在端口外加一个电压u s ,计算端口的电流i ,则R eq =iu s3) 试验的方法,测出或计算出端口的开路电压u OC 和短路电流i SCR eq =SCOCi u三、诺顿定理1. 定理:一个含有独立电源、线性电阻和受控源的一端口,对外电路来说,可以用电流源和电导并联组合来等效置换,此电流源的电流等于一端口的短路电流(i sC );电导等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电阻(G eq ) 2. 证明:由一端口图(a )应用戴维宁定理得到图(b),再应用电压源和电流源的等效变换得到图(c),其左部分称为诺顿等效电路(a ) (b) (c))2()1(i i i +==u G i eq sc - 其等效电路如图(c )戴维宁等效电路和诺顿等效电路统称等效发电机电路,相应的定理称为等效发电机定理。
四、举例1.例4-5已知如图a 中每个电阻和电压源的数值,求电阻R 3的电流(a ) (b) (c)(d) (e) (f) 解:电路的左边如图b ,可求出等效电路cR=R 1//R 2 u s =-R 1i+u s1电路的右边如图d ,求出R cd ,可等效成c 。
由最后的等效电路f 可求电流i 3。
2.例4-7求下图a 的一端口的等效发电机解:由电路知,求短路电流方便。
R eq =2014012011++=8Ω故等效电路如图b 所示。
3. 例4-8如下图a 所示,含有受控源i c =0.75i 1,求戴维南等效电路和诺顿等效电路。
(a ) (b) (c) (d) 解:对(a )图,求出i 1、i 2就可以求出开路电压,由KCL 得i 2=i 1+i c =1.75i 1 由KVL 得5310⨯⨯i 1+202310i ⨯=40解上面两个方程得:i 1=10mA u oc =20⨯103⨯i 2=35V对图(b),求短路电流端口短路,i 2=0 i 1=40/5=8A i sc = i 1+i c =1.75 i 1=14 mA等效电阻为R eq = u oc / i sc =2.5k Ω 故得到等效电路(b )(d)*说明:通常两个等效电路同时存在,但对含受控源电路,等效电阻可能为0,∞或负电阻,若为R eq =0,等效成一个电压源,诺顿等效电路不存在;若R eq =∞,等效成一个电流源,戴维宁等效电路不存在;这种情况下,两个等效电路不同时存在。
当仅对电路中某个元件分析时应用该定理非常方便。
(适用于单一元件的分析) 五、最大功率传输、匹配的概念电阻R 吸收的功率为:p=i 2R=22)(R R Ru eq oc + 用数学的手段求功率的极值dRdp =0 dR dp =422)(])()(2[R R R R R R R u eq eq eq oc ++-+=O 当R=R eq 时R 获得最大功率,这时,负载电阻与一端口的输入电阻匹配最大功率 p max =eqocR u 42例4-9,求电路外接可调电阻等于多少时,从电路获得的功率最大。
(a) (b)解:由戴维宁定理化简a 电路,得到戴维宁等效电路如图b开路电压u oc =-32052052052010⨯+⨯+⨯+=4V等效电阻R eq =16+520520+⨯=20k Ω可求得R=R eq =20k Ω时R 获得最大功率,p max =eqocR u 42=0.2W结论:对于下图示的含源一端口网络,外加负载电阻的大小可以变动,当满足负载电阻等于一端口网络的输入电阻(R=R eq )时,负载获得最大功率(p max =eqocR u 42),称负载电阻与一端口的输入电阻匹配(负载与电源内阻匹配)。