电子电路分析 (7).ppt

第1章 直流电路的计算2.1 电阻元件的连接及分流、分压公式2.2 实际电源间的等效变换2.3 支路电流法与网孔电流法2.4 节点电压法2.5 戴维南定理和诺顿定理2.6 齐次定理、叠加定理、替代定理2.7 受控源的原型及其含受控源电路的计算2.2 实际电源间的等效变换2.2 实际电源间的等效变换2.2.1 理想电流源与电阻并联组合构成电流源模型 一、理想电流源的特性理想电流源的伏安关系曲线如图2-11（c）中的曲线①，其特性为（1）输出的电流I恒等于它的确定电流值IS（或确定的时间函数），与其两 端的电压无关2）两端的电压由IS与外电路共同决定，可以是任意大小和方向3） IS =0时，理想电流源没有作用，对外相当于开路理想电流源在生产实际中是不可能实现的，它甚至允许输出无穷大的功率 二、实际电源的电流源模型 数实际电源的电流源模型如图2—11（b）所示，理想电 流源并联了一个对IS有分流作用的内电阻RS，该模型向外输 出的电流值I要受其输出端电压U的影响电流源模型内部产 生的电流IS并没有完全输送出去，而是要减去内电阻上的分 流值U/RS，其输出电流为其变化规律如图2—11（c）中的曲线②，从该曲线可清楚看 到随着端电压的增高输出电流下降，下降的量值就是内阻上 分去的电流。

当输出端a、b间开路时，输出电流为零，开路 电压UOC＝RSIS，IS全部通过内电阻形成通路；当输出端a、 b间短路时，输出电压为零，内电阻上没有分流，短路电流 ISC＝IS电流源模型的内电阻越大，越接近于理想电流源 2.2.2 理想电压源与电阻的串联组合构成电压源模型 一、理想电压源的特性理想电压源的伏安关系曲线如图2—12（c）中的曲线①，其特性为（1）输出的电压U恒等于它的确定电压值US（或确定的时间函数），与其 流过的电流无关2）流过的电流由US与外电路共同决定，可以是任意大小和方向3）US=0时，理想电压源没有作用，对外相当于短路理想电压源在生产实际中也不可能实现，它允许输出无穷大的功率 二、实际电源的电压源模型 实际电源的电压源模型如图2—12（b）所示电压源模 型中，理想电压源串联了一个对US有分压作用的内电阻RS， 它向外输出的电压值U要受其输出端的电流I的影响电压源 模型内部产生的电压US并没有完全输送出去，而是要减去内 电阻上的分压值RSI，其输出电压为 其变化规律如图2—12（c）中的曲线②，这里横轴表示电流 、纵轴表示电压，从该曲线可清楚看到随着输出电流的增大 输出电压下降，下降的量值就是内阻上分去的电压。

当输出 端a、b间短路时，输出电压为零，短路电流ISC＝ US/RS，US 完全降落在内电阻上；当输出端a、b间开路时，输出电流为 零，内电阻上没有分压，UOC＝US 电压源模型的内电阻越小，越接近于理想电压源 2.2.3 电流源模型的并联与电压源模型的串联实际生产中，为了提高电源的带负载能力，即提高电源 输出的电流，往往多个电源并联运行，如图所示这时若采 用电流源模型，则并联后等效电源的参数为 当一个电源的输出电压不 够时，为了提高输出电压，则 多个电源串联运行如图所示 这时若采用电压源模型，则 等效电源的参数为2.2.4 电流源模型与电压源模型之间的等效变换 同一实际电源既可用电流源模型等效，也可用电压源模型 等效，两者的输出端接相同的外电路时，端口的伏安关系式应 相等，在外电路中引起的电流、电压分配应相等，所以两者之 间必然存在相互等效的条件，如图所示等效条件为 满足等效条件时，两者间可进行等效变换最基本的变换 例如图所示，变换时应特别注意：理想电流源电流的箭头端与 理想电压源的正极性端对应 实际计算中凡是与理想电压源串联的电阻、与理想电流源 并联的电阻都可看成是其内电阻，并参与等效变换。

这时变换 演变成有源二端网络间的变换 P29 [例2—5]P29 [例2—6]解 欲求最右支路7Ω电阻上的电流，把这条支路看作外电 路，保持原样不变形，而将虚线以左的有源二端网络进行变换 化简化简从离a、b端口最远的支路（端尾）开始，逐步向端 口推进 在c、d之间，两条支路要并联合并并联合并的支路应先 变换成电流源模型，如图(b)所示，并联合并后的电路如图(c) 这时a、c、d三点间有两个电流源模型要串联合并，串联合 并的支路应先变换成电压源模型，如图(d)图(d)变成单网孔 回路，顺时针列出KVL方程 该题求出电流I以后，若还要求出I1、I2、I3、Ucd，在图2—17 （d）中这四个量因电路变换已不存在，必须回到变换前的原 图才能进行计算，如图2—17（e）所示，这时I=0.5A已是已 知条件了根据KCL I3=2+0.5=2.5A根据KVL Ucd=2I3+7I=8.5V电源等效变换时还应注意：1、电源模型的等效变换是对相同的外电路等效，对内并 不等效如当外电路断开时，电压源模型中没有能量的产生与 消耗，而电流源模型内部却有电流流通，IS全部通过内电阻形 成通路，理想电流源IS发出功率，内电阻RS消耗功率。

2、理想电流源和理想电压源之间不能进行等效变换，如 图所示 2.2.5 有源二端网络等效电路的难点分析 图2—19（a）中，ab左侧 的理想电流源串联了一个电阻R ，这个电阻不能对IS分流，因此 不是理想电流源的内电阻对外 电路Rab而言，左侧的等效电路 就是电流源本身，电阻R的大小 不影响流过Rab的电流，Rab的电 流仅由IS决定，因此与理想电流 源串联的元件对外电路而言可短 路对待R的存在只会影响理想 电流源两端的电压U，上图中 U=3V，而在等效图中U=2V 这进一步说明等效电路仅对外等 效对内不等效 图2—19（b）中，ab左侧的理想电压源并联了一个电阻R ，这个电阻不能对US分压，因此不是理想电压源的内电阻，对 外电路Rab而言，左侧的等效电路就是电压源本身 ，电阻R的大 小不影响Rab两端的电压，Rab两端的电压仅由US决定，因此与 理想电压源并联的元件对外电路而言可开路对待R的存在只会 影响流过理想电压源的电流I，上图中I=4A，而在等效图中 I=1A P32 [例2—7]2.2.6 电气设备的额定值和电源的三种工作状态 一、电气设备的额定值 接在电路中的电气设备及元件，其工作电流、电压和功率 都有一个规定的限额值，这个数值称为额定值。

按照额定值使 用电气设备及元件可以安全可靠、充分发挥其效能，并且保证 正常的使用寿命额定值通常用UN、IN、PN等表示，这些额定 值常标记在设备的铭牌上对于UN、IN、PN三个电量，没有必 要全部给出，一般给出两个，其余的可以由公式推算出来例 如对灯泡、电烙铁等通常只给出额定电压和额定功率；而对于 电阻器除电阻值外，只给出额定功率电气设备和器件工作时 ，实际电流、电压和功率等于额定值，这时I=IN称为满载；当 电流和功率低于额定值时，IIN称为过载，设 备可能因为过热而缩短使用寿命 二、电源的三种工作状态 1、电源的有载工作状态将 图2—21（a）所示电路中的开 关S闭合，电源与负载接通，电 源有一定的电流输出，这种工 作状态称为有载工作状态电 流大小为可见R愈小，I愈大值得注意 的是，常说的 “负载大”指的是 负载取用的电流大，并不是指 负载电阻值的大小 2．电源的开路工作状态将 图2—21（a）所示电路中的开 关S断开，电源处于开路状态（ 又称为空载），开路时可认为 外电路电阻为无穷大这时电 源输出端无电流流过，I=0；其 输出电压称为开路电压，用Uoc 表示，此时Uab= Uoc=US，电源 的内电阻上没有分压。

3．电源的短路工作状态在图2—21（b）中，如果a、b间 通过一段导体连接了起来，因导体电阻极小，可忽略不计，所 以a、b两点等电位电流I全部从该导体流过，负载电压为0， 这种情况称为短路，其短路电流用ISC表示，有 此时由于电源内阻RS很小，故ISC很大，这会引起电源和导线绝 缘的损坏，甚至引起火灾生产实际中往往安装熔断器或电流 保护装置来预防这种情况发生。