電路基礎(chǔ)第3章西北工業(yè)大學(xué).ppt
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1,第三章線性電路分析基本方法,線性直流電阻電路:無源元件均為電阻,獨立源均為直流電源的線性電路。,電路分析:給定電路的結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)以及各獨立電源的電壓和電流,依據(jù)電路的兩類約束,求出電路中所有的支路電流和支路電壓。,線性電路:由線性時不變無源元件、線性受控源和獨立源組成的電路。,2,平面電路:可畫在一個平面上,且使各條支路除連接點外不再有交叉支路的電路。,網(wǎng)孔回路:由平面電路中的一些支路構(gòu)成的閉合路徑,且在這個閉合路徑的內(nèi)部不存在別的任何支路和節(jié)點。,外網(wǎng)孔:由平面電路中最外面的一些支路構(gòu)成的閉合路徑稱為外網(wǎng)孔。,3,KCL方程列寫;,定義:以支路電壓、支路電流為待求量列寫電路方程求解電路的方法。,KVL方程列寫;,支路VAR列寫.,3-1支路法:,4,以支路電流、電壓為待求量,對電路列寫?yīng)毩⒌腒CL方程、KVL方程和支路伏安方程而進(jìn)行求解的一種方法,稱為支路電流-支路電壓法,簡稱2b法。,設(shè)電路含有n個節(jié)點,b條支路,則獨立KCL方程:(n-1)個獨立KVL方程:b-(n-1)個(平面電路的網(wǎng)孔數(shù))支路VAR:b個方程總數(shù):2b個故稱為2b法。,,1、2b法:,5,解題步驟:標(biāo)出各支路電流和支路電壓,并給出參考方向;對n-1個獨立節(jié)點,以支路電流為變量列寫KCL方程;選取獨立回路及參考方向,以支路電壓為變量列寫b-(n-1)個KVL方程;對b條支路寫出各支路電流和支路電壓關(guān)系;聯(lián)立求解2b方程,得到各支路電流和支路電壓。,6,2、支路電流法:以支路電流為待求量,以KCL、KVL、VAR為依據(jù),列方程求解電路的分析方法。,KCL方程:,KVL方程:,7,3、支路電壓法:以支路電壓為待求量,以KVL、KCL、VAR為依據(jù),列方程求解電路的分析方法。,KVL方程:,KCL方程:,8,3-2網(wǎng)孔電流法,網(wǎng)孔電流:主觀設(shè)想在網(wǎng)孔回路中流動的電流。,一、定義:以網(wǎng)孔電流為待求量求解電路的方法。,9,二、網(wǎng)孔電流變量的完備性和獨立性,完備性:可由網(wǎng)孔電流求得任一條支路電流。,獨立性:網(wǎng)孔電流彼此獨立,不能互求。,節(jié)點a:,10,三、網(wǎng)孔電流法:,依據(jù):(1)KVL(2)支路VAR,步驟:,1、選擇網(wǎng)孔電流及參考方向,一般取順時針方向;,R5,R4,R1,R2,R3,R6,,,us1,us2,us5,us6,Ia,,Ib,,Ic,,3、求解網(wǎng)孔電流;4、求其它響應(yīng)。,2、列寫網(wǎng)孔電流方程:方程數(shù)=網(wǎng)孔數(shù);,11,1、選擇網(wǎng)孔電流Ia、Ib、Ic,并設(shè)定其參考方向為順時針方向;2、列寫網(wǎng)孔電流方程:,具體求解過程:,網(wǎng)孔a:,,網(wǎng)孔b:,,網(wǎng)孔c:,,可推出:,網(wǎng)孔a:,網(wǎng)孔b:,網(wǎng)孔c:,,上述方程稱之為網(wǎng)孔方程。,12,分別為網(wǎng)孔a,網(wǎng)孔b,網(wǎng)孔c的自電阻,恒為正值;,令:,分別為網(wǎng)孔a與網(wǎng)孔b的互電阻,網(wǎng)孔a與網(wǎng)孔c的互電阻,網(wǎng)孔b與網(wǎng)孔c的互電阻。若設(shè)定網(wǎng)孔電流的參考方向均為同一方向,則流過互電阻均為負(fù)值。設(shè)定網(wǎng)孔電流方向不是同一方向,則流過互電阻的相鄰兩個網(wǎng)孔電流的方向相同,則互電阻前取“+”,否則取“-”。,令:,分別為網(wǎng)孔a、b、c的所有電源電壓升高的代數(shù)和。,令:,網(wǎng)孔a:,網(wǎng)孔b:,網(wǎng)孔c:,13,,,,網(wǎng)孔方程可表示為:,矩陣形式為:,其中,矩陣形式也可寫為:,3、求解式為:,為,的逆矩陣。,14,舉例:,1、圖示電路求電流i。,①列方程:,②解方程:,③求I:,15,2、求圖示電路中各支路電流。,I3,①列方程:,②解方程:,③求支路電流:,16,四、理想電流源的處理,方法1:利用等效變換,如理想電流源有并聯(lián)電阻,利用電源等效變換,使之變換為實際電壓源模型。方法2:設(shè)理想電流源端電壓,將此電壓暫當(dāng)作電壓源電壓列寫方程,并利用理想電流源與相應(yīng)網(wǎng)孔電流關(guān)系補充方程。方法3:不能進(jìn)行電源變換時,可將理想電流源選為一個已知回路電流,列寫其余方程時避開該理想電流源支路。,17,例:,求圖示電路中各支路電流。,I1,I2,I3,①列方程:,②解方程:,③求支路電流:,+U1-,,,,18,練習(xí):求圖示電路各支路電流。,解:1、選網(wǎng)孔電流,2、列電路方程,3、解網(wǎng)孔電流,+U1-,4、求各支路電流,I1,I2,I3,I4,I5,I6,19,五、受控源的處理,基本步驟:1)先將受控源暫當(dāng)獨立電源列方程;2)將控制量用網(wǎng)孔電流表示;3)整理、化簡方程,并求解。注意:若需進(jìn)行等效變換,切記:控制支路保留。,20,舉例1:,解:1、將受控電壓源當(dāng)作電壓源處理,2、用網(wǎng)孔電流表示控制量,3、求解,21,舉例2:,求各個網(wǎng)孔電流。,+U1-,解:1、將受控電流源當(dāng)作電流源來處理,設(shè)定受控電流源兩端的電壓:,2、補充方程,3、求解,22,練習(xí):,求各個網(wǎng)孔電流。,解:,解方程:,,23,3-3回路法,回路電流:主觀設(shè)想在回路中流動的電流。,一、定義:以獨立回路電流為待求量求解電路的方法。,二、獨立回路電流變量具有完備性和獨立性,完備性:可由獨立回路電流求得任一條支路電流。,獨立性:獨立回路電流彼此獨立,不能互求。,三、回路法應(yīng)用情況,網(wǎng)孔法是回路法的一種特例。當(dāng)電路中存在電流源時,為使得電流源所在支路電流為待求電流變量時,可選擇非網(wǎng)孔回路作為獨立回路。,24,,舉例:,求各支路電流。,解:,,25,3-4節(jié)點電位法,節(jié)點電位:選電路中某節(jié)點為參考節(jié)點,其余節(jié)點相對參考節(jié)點的電壓。,一、定義:以節(jié)點電位為待求量列寫電路方程求解電路的方法。,?,26,二、節(jié)點電位變量的完備性和獨立性,完備性:可由節(jié)點電位求得任一支路電壓。,獨立性:節(jié)點電位彼此獨立,不能互求。,+u2-,+u3-,+u4-,+u5-,+u6-,+u1-,回路1,27,三、節(jié)點電位法:,依據(jù):(1)KCL(2)支路VAR,步驟:,1、選擇參考節(jié)點,標(biāo)出其余節(jié)點電位變量;,3、求解節(jié)點電位;4、求其它響應(yīng)。,R5,R4,R1,R2,R3,R6,,,us1,us2,us5,us6,?,2、列寫節(jié)點電位方程:方程數(shù)=獨立節(jié)點數(shù);,,i6,,,i4,i5,,,,i1,i2,i3,①,②,③,28,1、選擇參考節(jié)點,標(biāo)出其余節(jié)點電位變量;2、列寫節(jié)點電位方程:,具體求解過程:,節(jié)點①:,?,①,②,③,節(jié)點②:,節(jié)點③:,29,分別為節(jié)點①,節(jié)點②,節(jié)點③的自電導(dǎo),恒為正值;,令:,分別為兩個節(jié)點之間的互電導(dǎo)。恒為負(fù)值。,令:,分別為流入各個節(jié)點的電流源電流的代數(shù)和,流入為正,流出為負(fù)。,令:,30,舉例:,圖示電路求電流i。,?,解:1、選擇參考節(jié)點,標(biāo)出其余節(jié)點電位變量;,2、列寫節(jié)點方程;,3、求解節(jié)點電位;,4、求其它響應(yīng)。,31,練習(xí)1:,求圖示電路中電流。,,I1,I3,I2,?,求解節(jié)點電位:,求解電流:,32,練習(xí)2:,求圖示電路中各支路電流。,I1,I2,I3,?,33,四、理想電壓源的處理,方法1:利用等效變換,如果理想電壓源有串聯(lián)電阻,利用電源等效變換,使之變換為實際電流源模型。方法2:不能進(jìn)行電源變換時,可選合適的參考節(jié)點使理想電壓源成為一個已知節(jié)點電位,列寫其余節(jié)點電位方程。方法3:設(shè)理想電壓源中的電流,將此電流暫當(dāng)作電流源電流列寫方程,并利用理想電壓源與相應(yīng)節(jié)點電位關(guān)系補充方程。,34,例:求圖示電路各支路電流。,I1,I2,I3,I4,I5,I6,A,B,C,D,方法2:,選擇D節(jié)點為參考節(jié)點,可使B節(jié)點電位成為已知量。,?,35,例:求圖示電路各支路電流。,I1,I2,I3,I4,I5,I6,A,B,C,D,方法3:,選擇C節(jié)點為參考節(jié)點,設(shè)定電壓源中的電流為I。,?,36,五、受控源的處理,基本步驟:1)先將受控源暫當(dāng)獨立電源列方程;2)將控制量用節(jié)點電位表示;3)整理、化簡方程,并求解。注意:若需進(jìn)行等效變換,切記:控制支路保留。,37,舉例1:,?,解:1、將受控電壓源當(dāng)作獨立電壓源來處理:,2、補充方程,3、求解節(jié)點電位,38,舉例2:,用節(jié)點法求電壓U。,?,解:1、將受控電流源當(dāng)作獨立電流源來處理:,2、補充方程,3、求解,39,練習(xí):,用節(jié)點法求電流I1、I2和I3。,方法3:取節(jié)點D為參考節(jié)點:,?,求解:,40,練習(xí):,用節(jié)點法求電流I1、I2和I3。,方法2:為使節(jié)點電位等于受控電壓源的電壓,取節(jié)點B為參考節(jié)點:,41,練習(xí):,求u和i。,A,C,D,B,,I,解:電路中有兩個電壓源,則考慮1V電壓源用方法2,受控電壓源用方法3,設(shè)其電流為I,列方程:,補充方程:,42,本章小結(jié):,依據(jù):KCL、KVL、VAR適用:集中參數(shù)電路(線性、非線性;時變、時不變;具有耦合元件電路等)。特點:待求量物理意義清楚、概念明確;方程數(shù)目多。適宜計算機輔助分析求解。,1、支路法:,43,重點:,依據(jù):KVL、VAR適用:線性平面電路特點:方程數(shù)目較少方程數(shù)=內(nèi)網(wǎng)孔數(shù),2、網(wǎng)孔法(回路法)待求量:網(wǎng)孔回路電流,3、節(jié)點法待求量:節(jié)點電位,依據(jù):KCL、VAR適用:線性電路特點:方程數(shù)目較少方程數(shù)=獨立節(jié)點數(shù),44,練習(xí):求電壓U。,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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