前言:
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这部分会涵盖:电阻串并联联接的等效变换、电阻星型联结与三角型联结的等效变换、电压源与电流源及其等效变换、支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维宁定理与诺顿定理、受控源电路的分析、非线性电阻电路的分析等内容,全部内容分三期讲解
如果你也对此感兴趣的话就接着往下看吧!
几种电流计算方法
支路电流法:
以支路电流为未知量
应用基尔霍夫定律(KCL、KVL)列方程组求解
针对上图电路:
支路数:b=3 结点数:n =2
回路数 = 3 单孔回路(网孔)=2
用支路电流求解支路电流步骤
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 b-(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 b 个方程,求出各支路电流
例题:试求检流计中的电流IG
1)应用KCL列(n-1)个结点电流方程
对结点a:I1-I2-IG=0
对结点b:I3-I4+IG=0
对结点c:I2+I4-I=0
2) 应用KVL选网孔列回路电压方程
对网孔abda:IGRG–I3R3+I1R1=0
对网孔acba:I2R2–I4R4-IGRG=0
对网孔bcdb:I4R4+I3R3 =E
3) 联立解出 IG
支路电流法是电路分析中最基本的方法之一
BUT当支路数较多时,所需方程的个数较多,求解不方便
结点电压法
概念:
任选电路中某一结点为零电位参考点(用⊥表示),其它各结点对参考点的电压,称为结点电压。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。
如:在下图电路中只含有两个结点,若设 b 为参考结点,则电路中只有一个未知的结点电压。
结点电压法:以结点电压为未知量,列方程求解。
在求出结点电压后,可应用基尔霍夫定律或欧姆定
律求出各支路的电流或电压。
结点电压法适用于支路数较多,结点数较少的电路
例题:2个结点的结点电压方程的推导
设:Vb = 0 V,结点电压为 U,参考方向从 a 指向 b
用KCL对结点 a 列方程:I1 + I2 – I3 –I4 = 0
应用欧姆定律求各支路电流
将各电流代入KCL方程则有
注意点:
1) 上式仅适用于两个结点的电路
2)分母是各支路电导之和, 恒为正值;分子中各项可以为正,也可以可负。
3)当电动势E 与结点电压的参考方向相反时取正号,相同时则取负号,而与各支路电流的参考方向无关。
叠加原理
对于线性电路,任何一条支路的电流,都可以看成是由电路中各个电源(电压源或电流源)分别作用时,在此支路中所产生的电流的代数和
E1 单独作用时((b)图)
E2单独作用时((c)图)
推出:
注意事项:
1)叠加原理只适用于线性电路
2)线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算,但功率P不能用叠加原理计算
3)不作用电源的处理:
E = 0,即将E 短路;Is= 0,即将 Is 开路
4)解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相反时,叠加时相应项前要带负号。
5)应用叠加原理时可把电源分组求解 ,即每个分电路中的电源个数可以多于一个。
例题:电路如图,已知 E =10V、IS=1A ,R1=10Ω , R2= R3= 5Ω ,试用叠加原理求流过 R2的电流 I2和理想电流源 Is 两端的电压 Us。
由图( b)
由图(c)
得出:
几个定理
齐性定理
只有一个电源作用的线性电路中,各支路的电压或电流和电源成正比。若 E1 增加 n 倍,各电流也会增加 n 倍
二端网络
二端网络的概念:
二端网络:具有两个出线端的部分电路
无源二端网络:二端网络中没有电源
有源二端网络:二端网络中含有电源
无源二端网络可化简为一个电阻
戴维宁定理
任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻 Ro 串联的电源来等效代替。
等效电源的电动势E就是有源二端网络的开路电压Uo,即将负载断开后a、b两端之间的电压。
等效电源的内阻Ro等于有源二端网络中所有电源均除去(理想电压源短路,理想电流源开路)后所得到的无源二端网络a、b两端之间的等效电阻。
例题:电路如图,已知E1=40V,E2=20V,R1=R2=4Ω,R3=13Ω,试用戴维宁定理求电流I3。
1) 断开待求支路求等效电源的电动势 E
2) 求等效电源的内阻Ro除去所有电源(理想电压源短路,理想电流源开路)
3) 画出等效电路求电流I3
诺顿定理
任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为Is的理想电流源和内阻Ro并联的电源来等效代替。
等效电源的电流 IS 就是有源二端网络的短路电流即将 a 、b两端短接后其中的电流。
等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去(理想电压源短路,理想电流源开路)后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。
例题:已知R1=5Ω、 R2=5Ω;R3=10Ω、 R4=5Ω;E=12V、RG=10Ω试用诺顿定理求检流计中的电流IG
1) 求短路电流Is
因 a、b两点短接,所以对电源 E 而言,R1 和R3 并联,R2 和 R4 并联,然后再串联。
2) 求等效电源的内阻 Ro
3)画出等效电路求检流计中的电流 IG
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