特勒根定理ppt课件
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第8讲 电阻电路的分析-特勒根定理、互易定理
支路 1
(a) 2 3 1 2 2 3 4 2 2 5 1 4 -1 6 1 5 6 -2 1 -1 -3 7 2 8 -4
∑u i
k =1 6
6
(b)
k k
= −15 + 3 + 4 − 4 − 2 + 14 = 0
ˆi ∑u
k =1 6
k =1 6
k k
= −21 + 2 + 10 − 6 − 1 + 16 = 0
uS1
1 2 1' 2'
1.定理陈述 1.定理陈述
N
N
i22'
22 '
11'
S1
S2
^ i 11'
1
1'
N
2 ^S2 u 2'
S1
S2
22 '
11'
§2-12 互易定理
§2-12 互易定理
2.证明互易定理 2.证明互易定理
ˆ u22 ' u = 11' ˆS 2 iS1 i
⑵
1 1'
1
iS1
1'
N N
k k k =1
b
k k
=0
3 3 6 0
^ ^ 1 ' 2 ^ 1 ^ 5
^ ^ 4 2' ^ ^ 3 3' ^ 6 ^' 0
∑u i
k =1
k k
=0
证明: 证明: 设两个电路如图1 设两个电路如图1、图2
k =1
) ∑ uk ik = 0
b
(5)
1
图1 图2 对图1 对图1电路, 电路,应用KVL 应用KVL写出节点电压表示的各支路电压表示式 KVL写出节点电压表示的各支路电压表示式 对图2 对图2电路, 电路,应用KCL 应用KCL写出各节点电流代数和表示式 KCL写出各节点电流代数和表示式
电路(特勒根互易定理)
(b)
则两个支路中电压电流有如下关系: 则两个支路中电压电流有如下关系:
u2 u1 = iS1 iS 2
当
或 u1 i S 1 = u2 i S 2
时,u2 = u1
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iS1 = iS2
情况3 情况3
激励
图a 图b
电流源 电压源 响应 线性 电阻 网络 NR
图a 图b
电流 电压
a iS1 b
线性 电阻 网络 NR
c i2 d
a + u1 – b
c + – d uS2
(a)
(b)
则两个支路中电压电流在数值上有如下关系: 则两个支路中电压电流在数值上有如下关系:
i2 u1 = i S 1 uS 2
当
或 u1 i S 1 = uS 2 i2
时,i2 = u1
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1. 互易定理
对于一个仅含线性电阻且只有一个激励的电路, 对于一个仅含线性电阻且只有一个激励的电路,在保持 电路将独立源置零后电路拓扑结构不变的条件下, 电路将独立源置零后电路拓扑结构不变的条件下,当激励与 响应互换位置后,响应与激励的比值保持不变. 响应互换位置后,响应与激励的比值保持不变.
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情况1 情况1 a uS1 + – b
激励 线性 电阻 网络 NR
电压源
响应 线性 电阻 网络 NR
电流
c i2 d i1
a
c + – d uS2
(a)
b
(b)
则两个支路中电压电流有如下关系: 则两个支路中电压电流有如下关系:
当
uS1 = uS2
时,i2 = i1
特勒根与互易定理.ppt
0
以④节点作为电位参考点,则 ①、②、③节点的电位分别为 v1、v2、v3
i1 i4 i6 0 i2 i4 i5 0 i3 i5 i6 0
u1 v1, u2 v2 , u3 v3 ,
u4
v1
v2 , u5
v2
v3 , u6
v3
v1
对于任一具有nt = n+1个节点、b条支路的电路,其 支路电流、支路电压分别为( i1,i2 ,···,ib )、 ( u1,u2 ,···, ub ),且各支路电压与电流参考方 向相关联,则在任意时刻t,均有
b
ukik 0
k 1
该定理表明,在任意电路中,在任何瞬时t,各支路 吸收功率的代数和恒等于零。也就是说,电路中各独 立源供给功率的总和,等于其余各支路吸收功率的总 和,满足功率守恒。
注意:
(1)该定理要求u(或 uˆ )和i(或 iˆ)应分别满足KVL和KCL。
特勒根定理适用于任何(线性或非线性、有源或 无源、时变或非时变)集中参数网络。 特勒根定理只与考虑电路的联接形式,与元件特性 无关。
(2)每一个支路的电流、电压均取一致的参考方向。
(3)特勒根定理既可用于两个具有相同有向图的不同 网络,k Rkikiˆk
k 1
k 1
b
b
Rkiˆkik uˆkik
k 1
k 1
u11iˆ11 u22iˆ22 uˆ11i11 uˆ22i22
互易定理的第一种形式
因为 则 故
u11 us , u22 0 uˆ22 us , uˆ11 0
I2
2-7特勒根定理
b
有
∑u i
k =1
k k
=0
(2) 证明: 证明:
§27 特勒根定理
b
∑u i
k =1
k k
=0
令v4=0 支路电压用节 点电压表示 u1= - v1 u2= - v2
k =1
∑ uk ik = u1i1 + u2i2 + u3i3 + u4i4 + u5i5 + u6i6
=-v1i1 +(-v )i2 +(-v )i3 +(v-v2 )i4 +(v2-v )i5 +(v3-v )i6 2 3 1 3 1
6
=v1(i1 +i4 i6) +v2(i2 i4 +i5) +v3(i3 i5 +i6 =0 )
§27 特勒根定理
将这一结论推广到任一具有n个节点, 条支路的 将这一结论推广到任一具有 个节点,b条支路的 个节点 b 电路, 电路,则有 这就是特勒根功率定理(Tellegen′s power theorem) ′ 这就是特勒根功率定理 的数学表达式.该定理表明, 的数学表达式.该定理表明,在任意集中参数电 路中, 在任何瞬时t, 路中 , 在任何瞬时 t , 各支路吸收功率之和恒等 于零.也就是说, 于零.也就是说,电路中各独立源供给功率的总 等于其余各支路吸收功率的总和. 和,等于其余各支路吸收功率的总和 条支路在t时刻吸收的功率 (3)物理意义 uk (t)ik (t) = 第k条支路在 时刻吸收的功率 )物理意义: 条支路在 表整个电路在t时刻各支路吸收功率之和守恒( 表整个电路在 时刻各支路吸收功率之和守恒(为 时刻各支路吸收功率之和守恒 又叫瞬时功率守恒定理. 瞬时功率守恒定理 零), 所以 又叫瞬时功率守恒定理.
有
∑u i
k =1
k k
=0
(2) 证明: 证明:
§27 特勒根定理
b
∑u i
k =1
k k
=0
令v4=0 支路电压用节 点电压表示 u1= - v1 u2= - v2
k =1
∑ uk ik = u1i1 + u2i2 + u3i3 + u4i4 + u5i5 + u6i6
=-v1i1 +(-v )i2 +(-v )i3 +(v-v2 )i4 +(v2-v )i5 +(v3-v )i6 2 3 1 3 1
6
=v1(i1 +i4 i6) +v2(i2 i4 +i5) +v3(i3 i5 +i6 =0 )
§27 特勒根定理
将这一结论推广到任一具有n个节点, 条支路的 将这一结论推广到任一具有 个节点,b条支路的 个节点 b 电路, 电路,则有 这就是特勒根功率定理(Tellegen′s power theorem) ′ 这就是特勒根功率定理 的数学表达式.该定理表明, 的数学表达式.该定理表明,在任意集中参数电 路中, 在任何瞬时t, 路中 , 在任何瞬时 t , 各支路吸收功率之和恒等 于零.也就是说, 于零.也就是说,电路中各独立源供给功率的总 等于其余各支路吸收功率的总和. 和,等于其余各支路吸收功率的总和 条支路在t时刻吸收的功率 (3)物理意义 uk (t)ik (t) = 第k条支路在 时刻吸收的功率 )物理意义: 条支路在 表整个电路在t时刻各支路吸收功率之和守恒( 表整个电路在 时刻各支路吸收功率之和守恒(为 时刻各支路吸收功率之和守恒 又叫瞬时功率守恒定理. 瞬时功率守恒定理 零), 所以 又叫瞬时功率守恒定理.
特勒根与互易定理
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2A + –
+ 无源 4V 电阻 – 网络
b
1A + 2V –
3A +
(5 / 4)U 2
+ 无源 4.8V 电阻 – – 网络
+
U2
–
b
ˆ ˆ U1 ( I 1 ) U 2 I 2 Rk I k I k U 1 ( I1 ) U 2 I 2 Rk I k I k
un1 (i1 i2 i4 ) un 2 (i4 i5 i6 ) un 3 (i2 i3 i6 ) 0
2. 特勒根定理2
2
4
1 2 3 6
5
4 3
1 任何时刻,对于两个具有n个结点和b条支路 的集总电路,当它们具有相同的图,但由内容不 同的支路构成,在支路电流和电压取关联参考方 向下,满足:
k 1
b
u
k 1
b
k
i k u1 i 1 u2 i 2 uk i k
k 3
b
u1 i 1 u2 i 2 Rk ik i k 0
bFra biblioteku
k 1
b
k k
i u1 i1 u 2 i2 u k ik
k 3
k 3 b
u1 i1 u 2 i2 Rk ik i k 0
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* 4.6
互易定理
互易性是一类特殊的线性网络的重要性质。一个 具有互易性的网络在输入端(激励)与输出端(响 应)互换位置后,同一激励所产生的响应并不改变。 具有互易性的网络叫互易网络,互易定理是对电路 的这种性质所进行的概括,它广泛的应用于网络的 灵敏度分析和测量技术等方面。
第6章 特勒根定理
+
~ I1
~ I2
JS
若网络互易,必有
2010-11-4
~ V2 = V1
第6章 特勒根定理 7
互易定义2 端口网络互易) 二、 互易定义 (n端口网络互易) 端口网络互易
一个P端口时不变网络,或者一个 端元件, 一个 端口时不变网络,或者一个P+1端元件,如果存在 : 端口时不变网络 端元件
k =1
则有: ∆Vb = Z b ∆I b + ∆Z b I b + ∆Z b ∆I b 上式略去二阶小量后,得
∆Vb = Z b ∆I b + ∆Z b I b
2010-11-4 第6章 特勒根定理 18
设网络N的伴随网络为 ~ ~ VbT I b − VbT I b = 0
T
~ N
则有:
网络N参数变化前的变量 网络N参数变化后的变量
2010-11-4 第6章 特勒根定理 16
交互互易定理在灵敏度分析中的应用 ~ 相互伴随, 若网络 N 和 N 相互伴随,
则对于非独立电源支路集合b,必有: 则对于非独立电源支路集合 ,必有:
l =1
~ ~ ∑ (Vl I l − Vl I l ) = 0
b
或写作矩阵形式
T~ Vb I b
~T − Vb I b = 0
T~ Vb I b
~T − Vb I b = 0
=
T T I b (Z b
~ − Z b )I b = 0
上式恒为零,只有
Zb =
T Zb
1)互易性也存在着伴随网络,只不过伴随网络就是网络N本身 2)交互互易性意义更广泛,它可以应用于任意网络,只需构 造出伴随网络。(由节点导纳矩阵或回路阻抗矩阵看,若是 互易元件组成的,由于是对称矩阵,伴随网络的矩阵就是原 网络相应矩阵本身),(若含非互易元件,伴随网络的矩阵 取相应矩阵的转置即可)。因此伴随网络的选择非常容易。
课件:第3.4节 特勒根定理
电路
刘洪臣 哈尔滨工业大学电气及自动化学院
3.4 特勒根定理
基本要求:理解特勒根定理的内容、证明过程、物 理意义和普遍适用性。
1. 定理
uk ,ik
N
(a)
uk , ik
N
(b)
结 (1) 节点数与支路数分别相同; 构 (2) 节点与支路的连接关系也分别相同; 相 (3) 节点与支路的编号也相同;
b
因为 i i ukik
(un i un i )
k 1
所有支路
N
(a)
uk , ik
对于整个电路存在 un i
N
(b)
b
i 0 ukik 0 同样可以证明 第二种表达形式
k 1
3.4 特勒根定理
如果将特勒根定理用于一个电路N(即Nˊ也是N),便
得到
b
ukik 0
k 1
同 (4) 对应的支路具有相同的u,i 关联参考方向。
3.4 特勒根定理
特勒根定理: 电路N中各支路电压uk与电路 N 中对
应支路电流 i的k 乘积之和等于零,即
b
b
ukik 0 同样
ukik 0
k 1
k 1
uk ,ik
证明: ukik (un un )ik (un un )i
【例题3.20】图示电路中N为纯二端电阻网络,
在图(a)中 U1 4V, R2 2, I1 1A, I2 0.5A ;
在图(b)中 I1 2A, R2 4,U2 3.2V 求等效电阻 Ri 。
I1
I2
I1
I2
U1
N
R2 U2
U1
N
R2 勒根定理得 U1I1 U2I2 U1I1 U2I2
刘洪臣 哈尔滨工业大学电气及自动化学院
3.4 特勒根定理
基本要求:理解特勒根定理的内容、证明过程、物 理意义和普遍适用性。
1. 定理
uk ,ik
N
(a)
uk , ik
N
(b)
结 (1) 节点数与支路数分别相同; 构 (2) 节点与支路的连接关系也分别相同; 相 (3) 节点与支路的编号也相同;
b
因为 i i ukik
(un i un i )
k 1
所有支路
N
(a)
uk , ik
对于整个电路存在 un i
N
(b)
b
i 0 ukik 0 同样可以证明 第二种表达形式
k 1
3.4 特勒根定理
如果将特勒根定理用于一个电路N(即Nˊ也是N),便
得到
b
ukik 0
k 1
同 (4) 对应的支路具有相同的u,i 关联参考方向。
3.4 特勒根定理
特勒根定理: 电路N中各支路电压uk与电路 N 中对
应支路电流 i的k 乘积之和等于零,即
b
b
ukik 0 同样
ukik 0
k 1
k 1
uk ,ik
证明: ukik (un un )ik (un un )i
【例题3.20】图示电路中N为纯二端电阻网络,
在图(a)中 U1 4V, R2 2, I1 1A, I2 0.5A ;
在图(b)中 I1 2A, R2 4,U2 3.2V 求等效电阻 Ri 。
I1
I2
I1
I2
U1
N
R2 U2
U1
N
R2 勒根定理得 U1I1 U2I2 U1I1 U2I2
特勒根定理ppt课件
uˆ1i1 uˆ 2i2 uˆ k ik 0
uk iˆk Rk ik iˆk ( Rk iˆk )ik uˆ k ik 5
k3
证明: 设共有b条支路, u1 uS , u2 0;uˆ1 0, uˆ 2 uˆ S
b
u1iˆ1 u2iˆ2 uk iˆk 0
uk Rkik uˆ k Rk iˆk
( un3 un1 )i4 un2i5 un3i6
un1( i1 i2 i4 ) un2 ( i2 i3 i5 ) un3 ( i3 i4 i6 )
0
KCL:
能量守恒是特勒根定理1的特例
i1 i2 i4 0
二、特勒根定理2:
i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
2.6 特勒根定理
一、特勒根定理1:
对于一个n个结点,b条支路的网络,令向量i=(i1,i2…..,ib) 和u=(u1,u2…..,ub)分别表示支路电流和支路电压,并规定
支路电压和支路电流为关联参考方向,有:
证明: 4
b
ukik 0
k 1
KCL:
①
②
③
2
3
15
6
0
i1 i2 i4 0 i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
u ( u1 ,u2 ,...........,ub )
iˆ ( iˆ1 ,iˆ2 ,...........,iˆb ) uˆ ( uˆ1 ,uˆ 2 ,...........,uˆ b ) 来表示
并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向, 则有:
b
ukiˆk 0
k 1
b
uˆ kik 0
即
uS i2
uˆ S iˆ1
特殊 uS uˆ S , 则 i2 iˆ1
uk iˆk Rk ik iˆk ( Rk iˆk )ik uˆ k ik 5
k3
证明: 设共有b条支路, u1 uS , u2 0;uˆ1 0, uˆ 2 uˆ S
b
u1iˆ1 u2iˆ2 uk iˆk 0
uk Rkik uˆ k Rk iˆk
( un3 un1 )i4 un2i5 un3i6
un1( i1 i2 i4 ) un2 ( i2 i3 i5 ) un3 ( i3 i4 i6 )
0
KCL:
能量守恒是特勒根定理1的特例
i1 i2 i4 0
二、特勒根定理2:
i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
2.6 特勒根定理
一、特勒根定理1:
对于一个n个结点,b条支路的网络,令向量i=(i1,i2…..,ib) 和u=(u1,u2…..,ub)分别表示支路电流和支路电压,并规定
支路电压和支路电流为关联参考方向,有:
证明: 4
b
ukik 0
k 1
KCL:
①
②
③
2
3
15
6
0
i1 i2 i4 0 i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
u ( u1 ,u2 ,...........,ub )
iˆ ( iˆ1 ,iˆ2 ,...........,iˆb ) uˆ ( uˆ1 ,uˆ 2 ,...........,uˆ b ) 来表示
并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向, 则有:
b
ukiˆk 0
k 1
b
uˆ kik 0
即
uS i2
uˆ S iˆ1
特殊 uS uˆ S , 则 i2 iˆ1
特勒根定理
线性 电阻 网络 N
(b) ˆ ˆ = 0, u2 = uS
ˆ ˆ uk = Rk ik
ˆ ˆ u1 i1 + u2 i2 + ˆ ˆ u1 i1 + u2 i2 +
b
∑ u iˆ
k =3 b
k k
=0 =0
∵ uk = Rk ik
ˆ ∑u i
k =3
k k
ˆ ˆ ˆ ˆ ∴ uk ik = Rk ik ik = ( Rk ik )ik = uk ik
i = ( i1 ,i2 ,...........,ib )
u = ( u1 ,u2 ,...........,ub )
ˆ ˆ ˆ ˆ i = ( i1 , i2 ,..........., ib )
ˆ ˆ ˆ ˆ u = ( u1 ,u2 ,...........,ub ) 来表示
并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向 则有: 并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向, 则有: 关联参考方向
b k=1
b
∑
ˆ uk ik = 0
ˆ ∑u i
k=1
k k
=0
KCL、KVL和特勒根定理合称为拓扑约束,适 、 合称为拓扑约束 和特勒根定理合称为拓扑约束, 用于任何集总电路 用于任何集总电路 例4-8 已知如图 , 求电流 ix 。 i1 + ix 10V 1A R N 解: 设电流 i1和 i2 ,方向如图所示。 方向如图所示。 由特勒根定理2 由特勒根定理2,得: 5V + i2
2.6 特勒根定理
一、特勒根定理1: 特勒根定理 : 对于一个n个结点, 条支路的网络 令向量i=(i 条支路的网络, 对于一个 个结点,b条支路的网络,令向量 1,i2…..,ib) 个结点 分别表示支路电流和支路电压, 和u=(u1,u2…..,ub)分别表示支路电流和支路电压,并规定 分别表示支路电流和支路电压 支路电压和支路电流为关联参考方向 关联参考方向, 支路电压和支路电流为关联参考方向,有:
讲义第十六章
Z 参数也称开路阻抗参数
【注】 (4)无源(可逆)等效电路——T型等效
例:求图示双口网络吸收的功率 P N 。 解:法一
法二
短路导纳参数 Y
两端口的 Y 参数矩阵。矩阵中的元素称为 Y 参数 Y 参数属于导纳性质
例:求图示双口网络的导纳参数矩阵 Y 解: 列方程为
例:求图示双口网络的导纳参数矩阵 Y 解:【法一】节点方程为
•
I2
•
U2
§16-5 二端口的连接
一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单的二端口按某 种方式联接而成,这将使电路分析得到简化。两端口的级 联 (链联) 、并联、串联
有载双口网络的分析:当双口网络的两个端口分别联接上其 他元件或支路时,称为有载双口网络。
例:如图所示双口网络的T参数矩阵为:
[Y
]1
II12
[Z
]
I1 I2
传输参数 T
在许多工程实际问题中,往往希望找到一个端口的电压、电流 与另一个端口的电压、电流之间的直接关系。 T 参数用来描绘两端口网络的输入和输出或始端和终端的关系
T 参数的物理意义及计算和测定
端口2开路时端口1与端口2的电压比,称转移电压比;
端口2短路时端口1的电压与端口2的电流比,称短路转 移阻抗;
T
D
C
D
B D
双口网络的等效电路
•
I1
Z1
Z3
•
a. 若双口网络内部不
I 2 含受控源,则该双口网
络可以用T型电路或型
•
U1
Z2
•
U2
电路等效
T 型电路
•
•
U 1 Z1 I 1 Z2
••
I1 I2
【注】 (4)无源(可逆)等效电路——T型等效
例:求图示双口网络吸收的功率 P N 。 解:法一
法二
短路导纳参数 Y
两端口的 Y 参数矩阵。矩阵中的元素称为 Y 参数 Y 参数属于导纳性质
例:求图示双口网络的导纳参数矩阵 Y 解: 列方程为
例:求图示双口网络的导纳参数矩阵 Y 解:【法一】节点方程为
•
I2
•
U2
§16-5 二端口的连接
一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单的二端口按某 种方式联接而成,这将使电路分析得到简化。两端口的级 联 (链联) 、并联、串联
有载双口网络的分析:当双口网络的两个端口分别联接上其 他元件或支路时,称为有载双口网络。
例:如图所示双口网络的T参数矩阵为:
[Y
]1
II12
[Z
]
I1 I2
传输参数 T
在许多工程实际问题中,往往希望找到一个端口的电压、电流 与另一个端口的电压、电流之间的直接关系。 T 参数用来描绘两端口网络的输入和输出或始端和终端的关系
T 参数的物理意义及计算和测定
端口2开路时端口1与端口2的电压比,称转移电压比;
端口2短路时端口1的电压与端口2的电流比,称短路转 移阻抗;
T
D
C
D
B D
双口网络的等效电路
•
I1
Z1
Z3
•
a. 若双口网络内部不
I 2 含受控源,则该双口网
络可以用T型电路或型
•
U1
Z2
•
U2
电路等效
T 型电路
•
•
U 1 Z1 I 1 Z2
••
I1 I2
特勒根定理
特勒根定理
特勒根定理
特勒根定理(Tellegen’s theorem)是在克希霍夫定律的基础上发展起来的网络定理。
它与网络元件的特性无关,对非线性参数以及时变参数的网络都适用。
4.4.1 特勒根功率定理
一、内容
在一个具有n个节点、b条支路的网络N中,假设各个支路的电压与支路电流分别为(u1,u2....)和(i1,i2....) ,它们取关联参考方向,则对任意时间t,有
二、定理的证明
本教材中给出了一个实际的例子进行说明,有助于大家理解。
证明的依据是克希霍夫定律,以及电路的节点电压与各个支路电压的关系。
具体的严格证明过程同学们可以参见相关参考文献。
三、意义
在任意网络N中,在任意瞬时t,各个支路吸收的功率的代数和恒等于零。
也就是说,该定理实质上是功率守恒的具体体现。
4.4.2 特勒根拟功率定理
一、内容
两个具有n个节点、b条支路的网络N,它们由不同的元件组成,但它们的拓扑结构完全相同。
假设两个网络中对应的各个支路的电压与电流取关联参考方向,分别为
则对任意时间t,有
这个和式中的每一项,都仅仅是一个数学量,没有实际物理意义,定义它为“拟功率”。
特勒根定理 (2)ppt课件
k 3
k 3
故: u1i1'u2i2 ' u1'i1 u2 'i2
10
+ +i1
i2 + +
i1' +
i2' +
3v -
u-1
NR 4Ω u-2
3v -
u' 1 NR 8Ω u' 2
-
-
3i1'4i2 i2' 3i1 8i2'i2
i1=-2A, i2=1A, i1‘=-1.8A代入
3(1.8) 41 i2' 3(2) 8i2'1 i2' 0.15A
特勒根定理
特勒根第一定理(功率守恒):
任意一个具有b条支路、n个节点的
集总参数网络,设它的各支路电压和电
流分别为uk 和 ik (k=1、2、3、…b),
且各支路电压和电流取关联参考方向,
则有
b
uk ik 0
k 1
1
特勒根第二定理(似功率守恒):
N
有向图相同 N’
支路电压 uk 支路电流 ik
6
uk 'ik = 4×3+0×(-2)+4×1+
k1 8×1+4×4+(-8)×5=0
这就验证了特勒根第二定理。
特勒根定理适用于任意集总参数电路
6
特勒根第二定理的证明:
设 N和N’两网络均有n个节点b条 支;。各支路电压、电流的参考方向 关联且相同。则N网络的KCL方程为
i12 i13 i1n 0 i21 i23 i2n 0 in1 in2 inn1 0 将上式分别乘以N’网络的相应电压, 7
i1'=2A, i2'=0A, i3'=-2A, i4'=2A, i5'=0A, i6'ik ' 4×2+0×0+4×(-2)+
特勒根
u i
2.由来(举例说明)
k 1
b
k k
0
u3=un2 -un3 u6= un3
u2=un1 -un2 KVL: u1=un1 u4=un3 -un1 u5=un2 node1: i1+i2 -i4 = 0 KCL: node2: -i2+i3+i5 = 0 node3: -i3+i4+i6 = 0
由图(a)、(b):
k 3 k3 b
b
N R , N R 内部为线性电阻 ˆ R (k 3,4,b) ˆ i u i R u
k k k k kຫໍສະໝຸດ k(a)ˆ u i ˆ ˆ ˆ u1 i 1 2 2 u1 i1 u2 i 2
由图(a)、(b):
0
-is
-is
0
(b)
ˆ u i ˆ ˆ ˆ u1 i 1 2 2 u1 i1 u2 i 2
具有相同拓扑结构(特征)的电路
§4-4 特勒根定 特勒根定理
(Tellegen’s Theorem)
两个电路,支路数和结点数都相同,而且对应支路 与结点的联接关系也相同。 R4 R2 R1 R6 3 + 2 R5 R3 us1 – R4 ' 2 R6 + us6 – is2
'
R5 ' R3 '
1
4
1
u i
k 1
6
k k
un1i1 ( un1 un 2 )i2 ( un 2 un 3 )i3 ( un 3 un1 )i4 un 2 i5 un 3 i6 0 0 0 un1(i1 i2 i4 ) un2 (i2 i3 i5 ) un3 (i3 i4 i6 ) =0
§3-6 特勒根定理
ˆ uk ik = 0 ∑
ˆ ∑u i
k= k=1
b
k=1 b
k k
=0
(5)
(4)
似功率平衡定理
u1 = 9V 例题1 已知 例题 u2 = 0V
i1 = 4.5A i2 = 1A
ˆ i1
,ˆ 2 = u1 = 9V u
ˆ i2
ˆ 求 u1 = −2i1 = ? ˆ
i1 + u1
−
i2
NR
i2
+ u2
−
b
+ ˆ u1 R = 2 N R
−
−+ ˆ u2 Nhomakorabea解: uk iˆk ∑
k =1
b
ˆ ˆ = - u1i1 + u2i2 + ∑k ik = 0 uˆ
ˆ ˆ = - u1i1 + u2i2 + ˆ u ∑i
k=3
ˆ ∑u i
k =1
b
k=3 b
k k
k k
=0
ˆ uk ˆ uk ik = uk Rk uk ˆ ˆ uk ik = uk Rk
ˆ设 对网络 N :
支路电流 ik 支路电压 uk
k = 1,2,Lb k = 1,2,Lb
取关联参考方向
ˆ 支路电流ik k = 1,2,Lb 取关联参考方向 ˆ 支路电压 uk k = 1,2,Lb
特勒根定理( 特勒根定理(Tellegen’s Theorem) )
则有: 则有:
X
解 ( 续)
ˆ Q∑k ik = ∑k ik uˆ u
k=3 k=3 b b
??????
ˆ ˆ ˆ ˆ ∴− u1i1 + u2i2 = −u1i1 + u2i2
特勒根定理
在稳态情况下,线性电容及电感为互易元件
~ ~ ~ ~ V1I1 V1I1 ZI1I1 ZI1I1 0
不是所有元件都是互易元件, 如晶体管,回转器,独立电源等等
2015-1-15 第6章 特勒根定理 9
互易定理:由互易元件组成的P端口网络一定是互易的
I1
Ip
V1
~ I1
Vp
~ Ip
由特勒根定理得:
b
~ V I k k 0
k 1
b
所有支路(变化前) 所有支路(变化后)
k 1 b
~ (Vk Vk ) I k 0
~ V I k k 0
k 1
~ Vk ( I k I k ) 0
b
k 1
nb
b ~ ~ V I V I k k k k 0 k 1
由基尔霍夫电流定律 Ka I b 0
故必有
T Vb I b
0
K b:回路-支路关联矩阵
功率守恒
T 由网络的关联性可知 Ib Kb Im
T VbT Ib VbT ( Kb Im ) ( KbVb ) Im
T
由基尔霍夫电压定律 故必有
2015-1-15
KbVb 0
VbT I b 0
T T ( I b Zb T T ~ I b Zb ) I b
Vb ZbI b Zb I b
~T Vb I b ~T T T~ T~ I b Z b I b ( I b Vb Vb I b ) T T~ I b Zb I b
T~ ( I b Vb
则称
2015-1-15
N
~ 互为伴随网络 N
电路原理4.5.1特勒根定理 - 特勒根定理
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电路定理
2.具有相同拓扑结构(特征)的电路:
两个电路,支路数和结点数都相同,而且对应 支路与结点的连接关系也相同。
N
1
R4 2 R5
R2R6
R3
4
3
R1
uS1 +–
N
1
R4' 2 R5'
RuS6+6' –
R3' 4
iS2
3 R1'
故两个电路具有相同拓扑结构,即它们的拓扑图
(图)完全相同。
互易定理有的三种不同形式,其中激励和响 应可能是电压或电流而有所不同,当激励和响应 互换位置时,将不改变同一激励所产生的响应。
返回 上页 下页
电路定理
应用互易定理时应注意: (1)互易定理适用于线性网络在单一电源激励下,
两个支路的电压电流关系。 (2)激励为电压源时,响应为电流 电压与电流互易
激励为电流源时,响应为电压
(3)电压源激励,互易时原电压源处短路,电压源串 入另一支路;电流源激励,互易时原电流源处 开路,电流源并入另一支路的两个结点间。
(4)互易要注意电源与电压(电流)的方向。 (5)含有受控源的网络,互易定理一般不成立。
返回 上页 下页
利用特勒根定理2(注意电压与电流的方向),可知:
U1( - I1 ) + U2 I 2 U1 ( - I1 ) + U 2 I2
-4 3 + 21.25Uˆ2 -4.8 2 + Uˆ2 1
Uˆ 2
2.4/1.5 1.6V 返回 上页 下页
电路定理
例2 已知:U1=10V, I1=5A, U2=0, I2=1A ;U 2 10V
电路定理
2.具有相同拓扑结构(特征)的电路:
两个电路,支路数和结点数都相同,而且对应 支路与结点的连接关系也相同。
N
1
R4 2 R5
R2R6
R3
4
3
R1
uS1 +–
N
1
R4' 2 R5'
RuS6+6' –
R3' 4
iS2
3 R1'
故两个电路具有相同拓扑结构,即它们的拓扑图
(图)完全相同。
互易定理有的三种不同形式,其中激励和响 应可能是电压或电流而有所不同,当激励和响应 互换位置时,将不改变同一激励所产生的响应。
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电路定理
应用互易定理时应注意: (1)互易定理适用于线性网络在单一电源激励下,
两个支路的电压电流关系。 (2)激励为电压源时,响应为电流 电压与电流互易
激励为电流源时,响应为电压
(3)电压源激励,互易时原电压源处短路,电压源串 入另一支路;电流源激励,互易时原电流源处 开路,电流源并入另一支路的两个结点间。
(4)互易要注意电源与电压(电流)的方向。 (5)含有受控源的网络,互易定理一般不成立。
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利用特勒根定理2(注意电压与电流的方向),可知:
U1( - I1 ) + U2 I 2 U1 ( - I1 ) + U 2 I2
-4 3 + 21.25Uˆ2 -4.8 2 + Uˆ2 1
Uˆ 2
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电路定理
例2 已知:U1=10V, I1=5A, U2=0, I2=1A ;U 2 10V
电路定理-特勒根定理互易定理和对偶定理 ppt课件
对应元素互换,两个方程可以彼此转换,两个电路互为对偶。
电阻 R 电压源 us 网孔电流 il KVL 串联 网孔 电导 G 电流源 is 节点电压 un KCL 并联 节点
ppt课件
18
例2 i1 R1
+
us1
il1
–
R3 R2 il2
+
is1
rm i1
–
un1 G2 un2
+
u1 G1
G3
–
gm u1
电路定理
第三讲(总第十四讲)
特勒根定理
互易定理
对偶原理
ppt课件
1
特勒根定理(Tellegen’s Theorem)
一、具有相同拓扑结构的电路
2
1 3
N
+–
2
2
13
14
5 3
6
2
+
-
4
1
3
41
ppt课件
2
2
13
4
5 3
6
4 N
4
2
2
2
例:
2
2
13
13
14
5 3
4
14
5 3
4
N6
6
N
*对应支路取相同的参考方向
(1) 惯例网孔电流取顺时针方向,节点电压极性对地为正。 每个网孔对应一个节点,外网孔对应参考节点。
(2) 电源方向(在按惯例选取网孔电流和节点电压方向的 前提下)
原回路中所包含的电压源如果沿顺时针方向电压升高, 则在对偶电路中电流源的电流方向应指向该网孔对应 的独立节点。
I1
+ us
10-特勒根定理、互易定理和对偶原理newrevPPT课件
关联参考
对偶
线性电路
两电路
所有元素对偶后,新电路 -特性与原电路完全相同
16
作业-1
2A
3A
I
6V
N
3V
N
2V
N为纯电阻网络,求I
-
17
作业-2
12
2A
1A
1 N
2V
1
I
N
2A 12V
12
N为纯电阻网络,求I
-
18
作业-3
R1
R2
R1
R2
2
2A
R3
R4
2
2A
R3
R4
10V
I
求I
-
19
-
14
如何得到对偶电路-例题
2A
3mH
5F
4
2V
3mF 5H
4S
求对偶电路
-
15
各定理之比较
适用 条件
相互 关系
内容
注意事项
叠加 线性电路
总=各独立源单 独作用之和
含受控源时保 持不动
齐性
线性电路 叠加的推论
所有独立源变K 倍,响应也变K倍
替代
线性 非线性
一元件
已知支路电压或电流,可用 同值电压源或电流源替代
-
9
特勒根定理2和互易定理的应用
1A
2
2A
I
N
2
N
4
Hale Waihona Puke 3A4N为纯电阻网络,求I
答案: I=-12A
-
10
特勒根定理2和互易定理的应用
4
0.5A
4
5V
相关主题
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( un3 un1 )i4 un2i5 un3i6
un1( i1 i2 i4 ) un2 ( i2 i3 i5 ) un3 ( i3 i4 i6 )
0
KCL:
能量守恒是特勒根定理1的特例
i1 i2 i4 0
二、特勒Байду номын сангаас定理2:
i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
k 1
3
KCL、KVL和特勒根定理合称为拓扑约束,适 用于任何集总电路
例4-8 已知如图 , 求电流 ix 。
i1
+ 10V-
R
1A ix
N
-
R
5V
+
Nˆ
i2
解: 设电流 i1和 i2 ,方向如图所示。
b
10 ( ix ) 0 i2 ukiˆk 0
由特勒根定理2,得:
3b
0 (i1 ) (5) 1 uˆ k ik 0
– d
a + uˆ 1 iˆ1
– b
线性 电阻 网络
N
iˆ2 c +
+
uˆ S uˆ 2 –– d
证明:
(a)
(b)
设共有b条支路, u1 uS , u2 0;uˆ1 0, uˆ 2 uˆ S
b
u1iˆ1 u2iˆ2 uk iˆk 0
uk Rk ik uˆ k Rk iˆk
k3 b
如果有两个网络N和 Nˆ ,它们由不同的二端元件构成,它
们的拓扑图完全相同,它们的支路电流和支路电压向量分
别用i ( i1 ,i2 ,...........,ib )
iˆ ( iˆ1 ,iˆ2 ,...........,iˆb )
u ( u1 ,u2 ,...........,ub )
uˆ ( uˆ1 ,uˆ 2 ,...........,uˆ b ) 来表示
支路电压与结 点电压关系:
u1 un1 u2 un1 un2
u3 un2 un3
u4 un3 un1
u5 un2
u6 un3
1
6
uk ik u1i1 u2i2 u3i3 u4i4 u5i5 u6i6
k 1
un1i1 ( un1 un2 )i2 ( un2 un3 )i3
2.6 特勒根定理
一、特勒根定理1:
对于一个n个结点,b条支路的网络,令向量i=(i1,i2…..,ib) 和u=(u1,u2…..,ub)分别表示支路电流和支路电压,并规定
支路电压和支路电流为关联参考方向,有:
证明: 4
b
ukik 0
k 1
KCL:
①
②
③
2
3
15
6
0
i1 i2 i4 0 i2 i3 i5 0 i3 i4 i6 0
3
ukiˆk ik Rkiˆk ikuˆk
10ix 5 ix 0.5A
4
互易定理证明
对于一个线性电阻网络,若电路只有一个激励,则激励与响 应互换位置时,其激励和响应的比值保持不变。
一、第一种形式:电压源激励,电流为响应
a i1 +
u1 uS+ ––
b
线性 电阻 网络
N
c + u2 i2
uˆ1i1 uˆ 2i2 uˆ k ik 0
uk iˆk Rk ik iˆk ( Rk iˆk )ik uˆ k ik 5
k3
证明: 设共有b条支路, u1 uS , u2 0;uˆ1 0, uˆ 2 uˆ S
b
u1iˆ1 u2iˆ2 uk iˆk 0
uk Rkik uˆ k Rk iˆk
并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向则有:
b
ukiˆk 0
k 1
b
uˆ kik 0
k 1
证明与前同2
二、特勒根定理2:
如果有两个网络N和 Nˆ ,它们由不同的二端元件构成,它们 的拓扑图完全相同,它们的支路电流和支路电压向量分别用
i ( i1 ,i2 ,...........,ib )
k3 b
uˆ1i1 uˆ 2i2 uˆ k ik 0
uk iˆk Rk ik iˆk ( Rk iˆk )ik uˆ k ik
k3
u1iˆ1 u2iˆ2 uˆ1i1 uˆ 2i2
由 u1 uS , u2 0;uˆ1 0, uˆ 2 uˆ S
uS iˆ1 uˆ S i2
u ( u1 ,u2 ,...........,ub )
iˆ ( iˆ1 ,iˆ2 ,...........,iˆb ) uˆ ( uˆ1 ,uˆ 2 ,...........,uˆ b ) 来表示
并规定所有支路电压和支路电流为关联参考方向, 则有:
b
ukiˆk 0
k 1
b
uˆ kik 0
即
uS i2
uˆ S iˆ1
特殊 uS uˆ S , 则 i2 iˆ1
6