第三章直流電阻電路的基本定理ppt課件

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1、Click to edit Master title,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Slide,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,2010/9/19,Slide,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,Slide,*,第三章 直流電阻電路的基本定理,2024/11/26,Slide,1,本章制作：趙勝穎,制作日期：,2015.2.15,Slid

2、e,2,2024/11/26,第三章 直流電阻電路的基本定理,3.1,線性疊加定理,3.2,替代定理,3.3,戴維南定理和諾頓定理,學(xué)習(xí)內(nèi)容,：,Slide,3,2024/11/26,學(xué)習(xí)要求,：,掌握線性疊加定理、齊次定理的概念與實(shí)際應(yīng)用方法；,熟悉替代定理的概念與應(yīng)用；,掌握戴維南定理、諾頓定理的基本電路形式及兩者之間的相互轉(zhuǎn)換，利用電源變換簡化電路的求解方式，復(fù)雜電路（或網(wǎng)絡(luò)）的戴維南（或諾頓）電路的等效方法；,掌握最大功率的傳輸定理，注意利用戴維南（或諾頓）方式求解，電源的最大輸出功率。,第三章 直流電阻電路的基本定理,1,、線性疊加定理,Slide,4,2024/11/26,3.1,

3、線性疊加定理,線性電路：,由獨(dú)立源和線性元件組成的電路稱為線性電路,。,疊加定理是線性電路的重要定理之一,疊加定理：,在線性電路中，任一支路電流,(,或電壓,),都是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流,(,或電壓,),的代數(shù)和。,單獨(dú)作用：一個(gè)電源作用，其余電源不作用,不作用,的,電壓源,（,u,s,=0),短路,電流源,(,i,s,=0),開路,Slide,5,2024/11/26,3.1,線性疊加定理,舉例證明定理,=,+,證明：,3.1,線性疊加定理,Slide,6,2024/11/26,用結(jié)點(diǎn)法求電路中的,i,和,u,求得：,i,和,u,分別是,i,S,和,u,S,的線性

4、組合,（,1,）,3.1,線性疊加定理,Slide,7,2024/11/26,與式（,1,）一致,u,S,單獨(dú)作用時(shí)：,i,S,單獨(dú)作用時(shí)：,3.1,線性疊加定理,Slide,8,2024/11/26,上述結(jié)論可推廣應(yīng)用于具有,n,個(gè)結(jié)點(diǎn)、,b,條支路、,g,個(gè)電壓源和,h,個(gè)電流源的線性電路，其第,k,條支路的電壓和電流響應(yīng)為,式中，所有獨(dú)立源的系數(shù)均為與電路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)有關(guān)的常數(shù)。,例,1,求圖中電壓,u,。,+,10V,4,A,6,+,4,u,解,:,4,A,6,+,4,u,(2)4,A,電流源單獨(dú)作用，,10,V,電壓源短路,u,=,-,4,2.4=,-,9.6V,共同作用：,u,=

5、,u,+,u,=4+(,-,9.6)=,-,5.6V,(1)10,V,電壓源單獨(dú)作用，,4,A,電流源開路,u,=4V,+,10V,6,+,4,u,4.,含受控源電路亦可用疊加，但受控源應(yīng)始終保留。,2.,功率不能疊加,(,功率為電源的二次函數(shù),),。,小結(jié),:,1.,疊加定理只適用于線性電路的電流、電壓計(jì)算。,電壓源為零,短路。,電流源為零,開路。,u,，,i,疊加時(shí)要注意各分量的方向。,3.,也可以把電源分組疊加,(,每個(gè)電源只能作用一次,),R,1,R,2,u,s2,i,1,+,u,s1,+,i,s,R,1,R,2,u,s2,i,1,+,R,1,R,2,i,1,u,s1,+,i,s,=,

6、+,3.1,線性疊加定理,解,:,例,2:,求電壓,U,s,。,+,10V,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,(1)10,V,電壓源單獨(dú)作用：,10V,+,6,I,1,+,10,I,1,4,+,U,s,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+U,1,(2)4,A,電流源單獨(dú)作用：,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+,U,1,”,共同作用：,U,s,=,U,s,+,U,s,=,-,6+25.6=19.6V,U,s,=,-,10,I,1,+U,1,=,-,10,I,1,+,4,I,1,=,-,10,1+41=,-,

7、6V,10V,+,6,I,1,+,10,I,1,4,+,U,s,+,U,1,U,s,=,-,10,I,1,+,U,1,”,=,-,10(,-,1.6)+9.6=25.6V,6,I,1,4A,+,U,s,+,10,I,1,4,+,U,1,3.1,線性疊加定理,Slide,13,2024/11/26,例,3,用疊加定理求圖,3.2,（,P54),所示電路中的電流,i,。,解,：首先畫出各獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)的電路圖,3.2,，標(biāo)出各電流分量的參考方向如下圖所示。,由圖,(a),、,(b),、,(c),分別求得各電流分量為：,所以,Slide,14,2024/11/26,3.1,線性疊加定理,例,4,電

8、路如圖,3.3(P55),，用疊加原理計(jì)算電流源的端電壓,u,。,。,解,：,各獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)的電路如圖,(b),(c),所示,。,電流源單獨(dú)作用時(shí)在電流源兩端產(chǎn)生的電壓為：,電壓源單獨(dú)作用時(shí)在電流源兩端產(chǎn)生的電壓為電阻,R,3,，,R,4,電壓的代數(shù)和。,、,3.1,線性疊加定理,Slide,15,2024/11/26,所以,3.1,線性疊加定理,2.,齊次定理,當(dāng)一個(gè)激勵(lì)源（獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源）作用于線性電路，其任意支路的響應(yīng)（電壓或電流）與該激勵(lì)源成正比。,Slide,16,2024/11/26,R,u,s,r,R,k,u,s,k,r,例,5,：,已知：,u,s,=10V,，,R,

9、1,=R,3,=R,5,=R,6,=5,，,R,2,=R,4,=10,，試求各支路電流。,R,1,R,3,R,5,R,2,R,6,+,u,s,R,4,i,5,i,4,i,3,i,2,i,1,A,B,D,C,3.1,線性疊加定理,解：利用齊次定理（倒退法）,Slide,17,2024/11/26,由于,同理可得到各支路的實(shí)際電流,3.1,線性疊加定理,Slide,18,2024/11/26,R,u,s,1,r,1,R,u,s,2,r,2,r,1,+,r,2,u,s,1,u,s,2,R,R,k,1,u,s,1,k,1,r,1,R,k,2,u,s,2,k,2,r,2,線性,k,2,u,s,2,k,1

10、,r,1,+,k,2,r,2,R,k,1,u,s,1,u,s,1,u,s,2,r,R,k u,s,1,k u,s,2,k r,R,齊性,3.1,線性疊加定理,可加性：,若線性電路中有多個(gè)激勵(lì)源作用，由疊加定理和齊次定理的結(jié)合應(yīng)用，不難得到這樣的結(jié)論：線性電路中，當(dāng)全部激勵(lì)源同時(shí)增大到,K,倍，其電路中任何處的響應(yīng)也增大到,K,倍。,Slide,19,2024/11/26,例,6,：,圖,3.4,所示線性無源網(wǎng)絡(luò),N,，,已知當(dāng),u,S,=1V,，,i,S,=2A,時(shí)，,u=-1V,；,當(dāng),u,S,=2V,，,i,S,=-1A,時(shí)，,u=5.5V.,試求當(dāng),u,S,=-1V,，,i,S,=-2A

11、,時(shí)，,R,上的電壓,u,。,解：,根據(jù)疊加定理和線性電路的齊次性，電壓,u,可表示為,3.1,線性疊加定理,代入已知數(shù)據(jù)，可得到,:,Slide,20,2024/11/26,求解后得,:,因此，當(dāng),u,S,=-1V,，,i,S,=-2A,時(shí),3.2,替代定理,Slide,21,2024/11/26,任意一個(gè)線性電路，其中第,k,條支路的電壓已知為,u,k,（,電流為,i,k,），那么就可以用一個(gè)電壓等于,u,k,的理想電壓源（,電流等于,i,k,的 獨(dú)立電流源,）來替代該支路，替代前后電路中各處電壓和電流均保持不變。,A,i,k,+,u,k,支,路,k,A,+,u,k,i,k,A,3.2,替

12、代定理,Slide,22,2024/11/26,替代定理證明：,A,i,k,+,u,k,支,路,k,A,B,u,k,u,k,A,i,k,+,u,k,支,路,k,+,+,A,C,B,+,u,k,A,i,k,+,u,k,A,B,AC,等電位,第,k,條支路也可用,i,k,替代，留課后思考。,3.2,替代定理,Slide,23,2024/11/26,例,7,：,+,20V,4,V,6,+,4,u,+,-,8,i,1,i,2,i,3,用節(jié)點(diǎn)法可求出,i,1,=2A,i,2,=1A,i,3,=1A,u,=8V,+,20V,4,V,6,4,+,-,8V,i,1,i,2,i,3,+,-,用,8V,電壓源替代

13、,8,所在支路后，求得：,i,1,=2A,i,3,=1A,i,2,=1A,3.2,替代定理,Slide,24,2024/11/26,用,1A,電流源替代,8,所在支路，求得：,+,20V,4,V,6,+,4,u,+,-,i,1,i,2,i,3,1A,i,2,i,3,u,=8V,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,25,2024/11/26,名詞介紹,端口,有源端口,N,a,b,i,i,無源端口,P,a,b,i,i,A,a,b,i,i,P,I,+,_,U,等效,R,=,U,/,I,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,26,2024/11/26,A,a,b,i,i,等效,有源端口網(wǎng)絡(luò),

14、2,3V,+,-,+,6V,4,4,+,u,-,I,+,u,-,I,U,=3+2,I,對外電路等效,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,27,2024/11/26,1,、,戴維南定理,任何一個(gè)含有獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的一端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)獨(dú)立電壓源,U,o,和電阻,R,i,的串聯(lián)組合來等效替代；其中電壓,U,o,等于端口開路電壓，電阻,R,i,等于端口中所有獨(dú)立電源置零后端口的入端等效電阻。,A,a,b,a,b,R,i,U,o,+,-,證明,:,u,=,U,oc,(,外電路開路時(shí),a,、,b,間開路電壓,),u,=,-,R,i,i,得,u,=,u,+,u,=,U

15、,oc,-,R,i,i,證明,a,b,A,i,+,u,替代,a,b,A,i,+,u,N,i,U,oc,+,u,N,a,b,+,R,i,電流源,i,為零,a,b,A,+,u,+,網(wǎng)絡(luò),A,中獨(dú)立源全部置零,a,b,P,i,+,u,R,i,=,疊加,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,29,2024/11/26,例,8,：,用戴維,南,定理求圖,3.10(a),（,P59,）,所示電路中的電流,I,。,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,30,2024/11/26,解：,利用戴維寧等效定理將,ab,端口左邊電路等效為電壓源,u,OC,串聯(lián)電阻,R,O,，,如圖,(b),所示。,利用節(jié)點(diǎn)

16、電壓發(fā)求,u,OC,，,如圖,(c),所示，標(biāo)出節(jié)點(diǎn)電壓,。,列節(jié)點(diǎn)電壓方程,：,解得：,再由圖,(d),求得戴維寧等效電阻,所以,：,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,31,2024/11/26,例,9,：,(,含受控源電路）,用戴維,南,定理求,圖,3.11,（,P60,）,電路中,電阻,R,3,中的電流,。,移去,R,3,后得二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓,u,O,，如圖,(b),所示。,由,KVL,：,得：,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,32,2024/11/26,二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓：,移去獨(dú)立電壓源，并將其兩端短路，,如,圖,(c),所示。圖中：,由圖,(c),得二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻為：,當(dāng)將,接至,兩端，其中的電流即為：,3.3,戴維南定理和諾頓定理,Slide,33,2024/11/26,2,、諾頓定理,任何一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)來等效替代；其中電流源的電流等于該一端口的短路電流，而電阻等于把該一端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電導(dǎo)。,A,a,b,a,b,G,i,I,sc,諾頓等效電路可由戴維南等效電路