新版直流电路的基本分析方法ppt课件.ppt

第二章 直流电路的基本分析方法精选1目录2.1 电路的等效变换电路的等效变换2.2支路电流法支路电流法2.3网孔电流法网孔电流法2.4结点电压法结点电压法2.5叠加定理叠加定理2.6戴维宁定理戴维宁定理精选2教学目标理解电压源与电流源的电路模型及其理解电压源与电流源的电路模型及其等效变换等效变换掌握支路电流法、网孔电流法、和结掌握支路电流法、网孔电流法、和结点电压法点电压法理解运用叠加定理以及戴维宁定理理解运用叠加定理以及戴维宁定理精选32.1 电路的等效变换2.1.1 电路等效的一般概念电路等效的一般概念B+ui(a)C+ui(b)等效电路的一般概念：若两者端口有完全相同等效电路的一般概念：若两者端口有完全相同的的VAR（即给（即给B加电压加电压u，产生电流，产生电流i，给，给C加电加电压压u，产生的电流，产生的电流i与与B的电流的电流i相等），则称二相等），则称二端电路端电路B与与C是互为等效的是互为等效的精选42.1.1 电路等效的一般概念电路等效的一般概念图：二端电路的等效互换电路等效变换的条件：电路等效变换的条件：相互等效的两个电路具有完全相互等效的两个电路具有完全相同的电压、电流关系（即相同的相同的电压、电流关系（即相同的VAR）电路等效变换的意义：电路等效变换的意义：简化较复杂电路的分析计算简化较复杂电路的分析计算注意：求等效变换的两个电路内部的电压、电流等电量时，必须回到原电路中去计算精选52.1.2 电阻的串联、并联电阻的串联、并联及其等效变换及其等效变换一、电阻的串联（起分压作用）一、电阻的串联（起分压作用）IUR1R2U1U2+(a)电阻的串联RI+U(b)等效电阻电压、电流的求法电压、电流的求法 电阻串联时电流电阻串联时电流：电阻两端的电压电阻两端的电压：精选6电阻的串联电阻的串联1、每个串联电阻中流过同一个电流每个串联电阻中流过同一个电流I2、等效电阻等效电阻R等于各串联电阻之和，即等于各串联电阻之和，即 R=R1+R23、等效电压等效电压U等于各串联电压之和，即等于各串联电压之和，即 U=U1+U2精选7电阻的串联电阻的串联例例2.1.1 已知指示灯的额定电压为已知指示灯的额定电压为6V，额定，额定功率为功率为0.3W，电源电压为，电源电压为24V，应如何选，应如何选择限流需电阻大小？择限流需电阻大小？解：解：指示灯的额定电压是指示灯的额定电压是6V，不能直接接在，不能直接接在24V的电源上的电源上（否则要烧坏）。

串联一个电阻串联一个电阻R，在电阻R上降掉24-6=18V电压，剩余的6V电压加在指示灯上保证正常工作其电路如图2.1.4所示精选8电阻的串联电阻的串联图图2.1.4指示灯的额定电流指示灯的额定电流限流电阻的阻值限流电阻的阻值限流电阻消耗的功率限流电阻消耗的功率可选取可选取360、1W的限流电阻的限流电阻RUR+_+_灯灯+_U精选9电阻的并联（起分流作用）IUR1R2I1I2+(a)电阻的并联RI+U(b)等效电阻电流的求法电流的求法精选10电阻的并联1、各个电阻两端的电压相等2、等效电阻R的倒数等于各个电阻的倒数之和或注意：这个等效电注意：这个等效电阻一定小于并联电阻一定小于并联电阻中最小的一个阻中最小的一个3、电路总电流I等于各个电阻上流过的电流之和精选11电阻串联与并联的对应关系电路电路串联串联并联并联对应的各量iuuiRG分压关系分流关系精选12电阻的混联电阻的混联电阻的串联和并联混合联接的方式称为电阻的串联和并联混合联接的方式称为电阻电阻的混联的混联混联电路如何进行等效变换混联电路如何进行等效变换？通过电阻的串联、并联逐步变换提示：对于较复杂的混联电路，在分析计算等效电阻时，要仔细观察，寻找窍门精选13电阻的混联电阻的混联例例2.1.2 图图2.1.6（a）所示电路是一个电阻混）所示电路是一个电阻混联电路，各参数如图中所示，求联电路，各参数如图中所示，求a、b两端两端的等效电阻的等效电阻。

解解:根据电阻串、并联的特根据电阻串、并联的特征从电路结构来区分哪些征从电路结构来区分哪些电阻属于串联，哪些属于电阻属于串联，哪些属于并联并联ab11R3R1R2R4R5222精选14电阻的混联电阻的混联电路简化后如图（b）所示，1112abR1R2R3R45(b)112abR1R3R245(c)电路再简化后如图（c）所示，所以可见R2 与R45 为串联可见R3 与R245 并联精选15电阻的混联电阻的混联例例2.1.3：求图求图2.1.72.1.7所示电路中所示电路中A A、B B之间的之间的等效电阻等效电阻R RABAB解：解：将电路中有分支的联接点依将电路中有分支的联接点依次用字母或数字编排顺序，如次用字母或数字编排顺序，如图中图中A、B、C、D图2.1.7短路线两端的点可画在同一短路线两端的点可画在同一点上，若有多个接地点，可用点上，若有多个接地点，可用短路线相连，即把短路线无穷短路线相连，即把短路线无穷缩短或伸长缩短或伸长精选16电阻的混联电阻的混联 图2.1.8 依次把电路元件画在各点之间，依次把电路元件画在各点之间，再观察元件之间的连接关系再观察元件之间的连接关系图图2.1.7电路改画后如图电路改画后如图2.1.8所示，所示，由此可直观地看出由此可直观地看出RAB为为而故精选17电阻的混联电阻的混联例例2.1.4 在图所示电路中在图所示电路中R1=6、R2=8、R3=R4=4电源电压电源电压Us 为为100V，求电流，求电流I1、I2、I3。

解：+_USI1I3I2R1R3R4R2精选18电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换有的电路中电阻与电阻之间的联接既不是有的电路中电阻与电阻之间的联接既不是串联也不是并联，如电阻的星形（串联也不是并联，如电阻的星形（Y形）联形）联接和三角形（接和三角形（形）联接，那么就不能简单形）联接，那么就不能简单地用一个电阻来等效，地用一个电阻来等效，运用运用KCL、KVL、欧姆定律及电路等效的概念，、欧姆定律及电路等效的概念，对它们作彼此之间的互换，使变换后的电阻联接对它们作彼此之间的互换，使变换后的电阻联接方式与电路其它部分的电阻构成串联或并联，从方式与电路其它部分的电阻构成串联或并联，从而使电路分析计算简化而使电路分析计算简化那么如何处理呢？那么如何处理呢？精选19电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换图2.1.11 电阻电路的Y等效变换精选20Y等效变换公式等效变换公式Y等效变换公式等效变换公式Y变换应满足等效条件：对应端变换应满足等效条件：对应端a、b、c流流入入(或流出或流出)的电流的电流Ia、Ib、Ic必须保持相等，对必须保持相等，对应端之间的电压应端之间的电压Uab、Ubc、Uca也必须保持相也必须保持相等，即等效变换后电路各对应端子上的伏安等，即等效变换后电路各对应端子上的伏安关系关系VAR保持不变保持不变精选21电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换星形（星形（Y）形联接也常称为）形联接也常称为形联接，三角形联接，三角形（形（形）联接也常称为形）联接也常称为 形联接形联接图：图：电阻电路的电阻电路的T形（形（Y形）联接和形）联接和 形（形（形）联接形）联接精选22电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换例例2.1.6 2.1.6：在图：在图a a所示的电路中，各元件参所示的电路中，各元件参数如图所示，求数如图所示，求A A、B B端之间的等效电阻。

端之间的等效电阻解：解：题图题图a中中5个电阻之间个电阻之间非串非并把图中非串非并把图中CDF回路回路（构成（构成形）变换成形）变换成Y形，形，根据公式电阻电路的根据公式电阻电路的Y等效变换公式可得等效变换公式可得精选23电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换变换后的电路可画成图b精选24电阻的（电阻的（Y形）形）/（形）等效变换形）等效变换进一步整理为图进一步整理为图c，这是一个混联电路，这是一个混联电路精选252.1.4 实际电压源与实际电流源的电路模型及实际电压源与实际电流源的电路模型及其等效变换其等效变换电压源模型：电压源模型：以以电压电压的形式向电路供电的形式向电路供电，以一个电阻（理想电阻元件）和一个电压以一个电阻（理想电阻元件）和一个电压源（指理想电压源）源（指理想电压源）串联串联表示表示电流源模型：电流源模型：以以电流电流的形式向电路供电的形式向电路供电，以一个电阻（理想电阻元件）和一个电流以一个电阻（理想电阻元件）和一个电流源（指理想电流源）源（指理想电流源）并联并联表示表示精选26理想电压源理想电压源IURUs+ab(a)理想电压源模型0IQIQ1IQ2U/VUSQRR1R2I/AQ1Q2(b)伏安特性曲线 理想电压源的伏安特性：，I 为任意值或，i为任意值 精选27理想电压源理想电压源特点：特点：（1）无论负载电阻如何变化，输出电）无论负载电阻如何变化，输出电压不变压不变（2）电源中的电流由外电路决定，输出功率）电源中的电流由外电路决定，输出功率可以无穷大可以无穷大精选28恒压源中的电流由外电路决定设:U=10VIU+_abUab2R1当R1 、R2 同时接入时：I=10AR22 当R1接入时：I=5A则：精选29实际电压源实际电压源IURUs+abRs0IQ1IQ2U/VUSR1R2I/AQ1Q2UQ1UQ2(a)电压源模型(b)伏安特性曲线RS越大斜率越大RS称为电源的内阻或输出电阻U=US IRS精选30理想电流源理想电流源IsUR+ab(a)电流源0IsU/VR1R2I/AQ1Q2UQ1UQ2(b)伏安特性曲线理想电流源的伏安特性，U 为任意值 ，U 为任意值 精选31理想电流源理想电流源特点：特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS （2）输出电压由外电路决定精选32恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1 A R=10 时，U=10 V R=1 时，U=1 V则:精选33实际电流源IsUR+abIR00IQ1IQ2U/VR1R2Q1Q2IsI/AUQ1UQ2图：伏安特性曲线图：电流源模型精选34两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换等效变换的条件：当接有同样的负载时，对外的电压电流相等或即：IUUSR0+-abIa+SIUR0R0U-b精选35两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换由实际电压源模型知由实际电压源模型知输出电压输出电压输出电压输出电压输出电流输出电流输出电流输出电流由实际电流源模型知由实际电流源模型知输出电压输出电压输出电压输出电压输出电流输出电流输出电流输出电流精选36等效变换的注意事项“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外等效（等效互换前后对外伏安特性一致），对内不等效。

伏安特性一致），对内不等效1)IsaRSbUabI RLaUS+-bIUabRSRLIS=US/RSRS =RS 精选37注意转换前后注意转换前后 U US S 与与 I Is s 的方向的方向(2)aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRSbIaIsRSbI精选38(3)恒压源和恒流源不能等效互换abIUabIsaUS+-bI (4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换RS和 RS不一定是电源内阻精选39例例2.1.7 在图（在图（a）所示电路中，各元件参数如）所示电路中，各元件参数如图所示，用电源模型等效变换的方法求图所示，用电源模型等效变换的方法求7 电电阻中的电流阻中的电流 I22 2 7 6V6A2 AI(a)解：解：根据图（根据图（a）（d）的变换次序，最后将的变换次序，最后将原电路化简为（原电路化简为（d）所）所示电路示电路精选40(b)2 2 7 6A2 AI2 3A1 2 7 9A2 AI(c)9V+-2 2 7 I(d)+-4V精选41例例2.1.8 在图所示的两个电路中在图所示的两个电路中 试求负载试求负载RL中的电流中的。