电工技术 教学课件 作者 牛百齐 第2章 电路的分析方法.ppt

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1、第2章电路的分析方法学习目标理解电压源和电流源的概念。掌握电压源和电流源的特性及其等效变换。熟练应用支路电流法分析计算电路。掌握应用叠加原理分析线性电路的方法。掌握应用戴维南定理分析和计算电路方法。2.1电压源与电流源的等效变换电源是向电路提供电能或电信号的装置，常见的电源有发电机、蓄电池、稳压电源和各种信号源等。电源的电路模型有两种表示形式：一种是以电压的形式来表示，称为电压源；另一种是以电流的形式来表示，称为电流源。2.1.1电压源1．电压源电压源就是能向外电路提供电压的电源装置，图2-1线框内电路表示一直流电压源的模型。假如用U表示电源端电压，I表示负载电流，则

2、由图2-1电路可得出如下关系（2-1）此方程称为电压源的外特性方程。由此方程可作出电压源的外特性曲线，如图2-2所示2．理想电压源当RS=0时，端电压U恒等于US，是一定值。这样的电源称为理想电压源或恒压源。其电路模型如图2–3所示。它的外特性曲线是与横轴平行的一条直线。实际中，RS=0是不现实的，如果一个电源的内阻远小于负载电阻，即RS<

3、电流源的外特性方程。由此方程可得电流源外特性曲线2．理想电流源当时，电流I恒等于电流IS，是一定值，而其两端的电压U是由外电路决定的。这样的电源称为理想电流源或恒流源。外特性曲线是与纵轴平行的一条直线。2.1.3电压源与电流源的等效变换1．等效变换方法同一个实际电源可以用两种不同形式的电路模型，相对于外电路而言，由于它们的伏安特性是相同的，所以对负载来说，这两个电源是相互等效的，它们之间可以互变。因为对外接负载来说这两个电源提供的电压和电流完全相同可得比较可得因此，一个恒压源US与内阻R0串联的电路可以等效为一个恒流源IS与内阻RS并联的电路。如图2-9所示。图2-9

4、电压源与电流源的等效变换2．注意事项(1)在电压源和电流源等效过程中，两种电路模型的极性必须一致。(2)电压源与电流源的等效关系是对外电路而言的，对电源内部，则是不等效的。(3)理想电压源与理想电流源之间没有等效关系，不能等效变换。因为对理想电压源讲，其短路电流无穷大；对理想电流源讲，其开路电压为无穷大，都不能得到有效数值，故两者之间不存在等效变换条件。【例2-1】如图2-10所示,已知US=8V,RS=2Ω试将电压源等效变换为电流源。解：根据电压源和电流源等效变换关系，可得等效电流源的电流为故将电压源等效变换为图2-11所示电流源，图中电流源电流方向向上。【例2-2

5、】将如图2-12所示的各电源电路分别进行简化。解：理想电压源与任何一条支路并联后，其两端电压仍然等于理想电压源电压，故其等效电源为理想电压源。理想电流源与任何一条支路串联后，其电流等于理想电流源电流，故其等效电源为理想电流源。所以，题图2-12中a、b、c、d电路分别等效为图2-13电路中a、b、c、d电路。3．几个结论(1)理想电压源与理想电流源串联，理想电压源无用。(2)理想电压源与理想电流源并联，理想电流源无用。(3)电阻与理想电流源串联，等效时电阻无用。(4)电阻与理想电压源并联，等效时电阻无用。【例2-3】如图2-14所示，用电源等效变换法求流过负载的电流I

6、。图2-15例2-3电源等效变换过程2.2支路电流法1．支路电流法支路电流法就是以支路电流为变量，根据基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，列出节点电流方程和回路电压方程，求解支路电流的方法。支路电流法是分析电路最基本的方法之一。2．支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤1）确定支路数，标出支路电流的参考方向。图中有3条支路，各支路电流参考方向如图2–19所示。2）确定节点个数，列出节点电流方程式。节点b：节点d：此两节点电流方程只差一个负号，所以只有一个方程是独立的，即有一个独立节点。一般来说，如果电路有n个节点，那么它能列出n-1个独立节点电流方程。3.确定回路数

7、，列回路电压方程。电路有3个回路，根据基尔霍夫电压定律可列出如下方程：回路abda的电压方程为回路bcdb的电压方程为回路acda的电压方程为在上面3个回路电压方程中，只有两个独立方程，也称为有两个独立回路。在选择回路时，若包含其他回路电压方程未用过的新支路，则列出的方程是独立的。一般直观的办法是按网孔列电压方程。可见，对于n个节点b条支路的电路，可列出（n-1）个独立节点电流方程，（b-n+1）个独立回路电压方程。4.联立独立方程，求解支路电流。【例2–4】已知US1=10V，US2=10V，US3=10V，R1=3Ω，R2=1Ω，R3=2Ω，R4