福建工程学院国脉信息学院电路分析课程辅导—陈炳煌编
一、电路的模型与基本定律
1、元件电压,电流参考方向的设定指导
(1) 设定参考方向是分析电路的前提,各种关系式都是在参考方向指定下表示的。
(2) 电压、电流的参考方向是任意指定的,它不一定是真实方向或极性。 (3) 如果分析结果i?0,u?0, 则设定的与实际的相一致;否则,如果
i?0,u?0,则两者相反。
2、元件伏安特性的确定指导
元件的伏安特性是指流过元件的电流和元件两端电压之间的关系,是元件本身的约束关系。对于电阻、电感、电容等无源元件,若电压、电流取关联参考方向,则其伏安特性的系数为正,反之为负。 3、元件的吸收功率或发出功率的判断指导 (1) 若取关联的参考方向,元件吸收的功率定义为p表示该元件实际吸收功率;当p?ui, 当p?ui?0时,
?ui?0,表示该元件实际发出功率,在非关联参
考方向下,则相反。 (2) 电压与电流取关联的参考方向,则电路在任何时刻,其全部支路吸收的功率之和恒等于零。即满足功率守恒。 4、含受控源的应用
当电路中出现受控源时,应注意掌握它的受控关系、端口特性及独立源的区别。即在列写电路方程时,受控源可以当作独立源处理,但是必须补充控制量的约束方程。
5、基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律应用
基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律简称为KCL和KVL,这两个定律是集中电路的重要定律,分别研究电路中的结点电流与回路电压的约束关系,是一种电路的结构约束关系。列写KVL、KCL前,必须先确定参考方向。 6、电位的分析
电路中各点的电位就是这些点与参考点之间的电压。例如,对下图所示一局部电路,o为参考点,a点电位
Va?Ua0??RI?US
电路中两点电位之差就是两点间的电压,即UAB第 1 页 共 19 页
?VA?VB
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例1-1:如图所示电路中,已知R1iS?1A?R2?R3?5?,电压源uS?10V,电流源
,电压控制电压源uCS?5u1,求各独立电源与受控源发出的功率。
二、双端网络的等效变换
1、理想电压源(或电流源)与其他支路并联(或串联)的等效电路的应用指导
从外部性能和端口来看;
(1)电压源uS与任一支路并联,其端口电压就是uS,端口输出电流取决于外电路,所以可等效为电压源uS。
(2)电流源iS与任一支路串联,其输出电流就是iS,端口电压取决于外电路,所以可等效为电流源iS。
2、不含独立源的一端口电阻网络的等效电路的应用指导
如果一个端口内不含独立源,则应用电阻串、并联以及外加电源法(外加电压源或外加电流源法),一般来说均可等效成一个二端电阻。 3、实际电压源与实际电流源的等效变换应用指导 实际电压源可以用电压源uS与电阻R1串联等效,实际电流源可以用电流源iS和电阻
R2并联等效。若把实际电压源等效为实际电流源,则满足:
,变换时应注意理想电源的参考方向。
R1?R2?R,uS?R iS例2-1.下图所示电路中,求输入电阻。
例2-2用电源等效变换求出下图a、b所示电路中的电流i。
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三、电阻电路的分析方法
1、网孔电流法求解指导
对于平面电路,一般情况下,网孔(指平面电路中若干支路组成的区域内没有支路交叉的独立回路)电流就是独立回路电流,且网孔数大大少于支路数,所以网孔电流法方程数要比支路电流法方程数少得多,可以简化计算。一旦求出了网孔电流,则各支路电流就是有关的网孔电流的叠加。
2、节点电压法应用指导
a) 当电路中只含无伴电流源(或受控电流源)与电阻(或电导)时,套用节点电压法方程的常规格式。
b) 当电路中含有实际电压源时,先把实际电压源等效变换为实际电流源,即先把电压源与电阻串联支路等效变换为电流源与电导并联支路,再套用节点电压法方程的常规格式。
c) 当电路中出现无伴电压源时,并跨在两个独立结点之间,必须设该电压源的电流为 i,把它当作电流源 i 处理。若无伴电压源一端接在参考结点上,另一端接在独立结点上,则可以直接设该节点电压为电压源电压。 当电路中出现电流源 源
iSiS与电阻(或电导)串联的支路时,该支路可等效为电流
,与它串联的电阻元件对外电路不起作用,不能出现在节点电压方程中。
例3-1列出下图所示含受控源电路的节点电压方程。
3A ○2 ○1 I1 2Ω 1A
1Ω 1Ω 2I1
3 ○ 解 当电路中含有受控源时,先将受控源与独立源同样对待,仍可以用类似的方法来建立结点电压方程,所不同的是:必须把受控源的控制量用结点电压来表示,因此,需要再补充方程,如果控制量就是某结点电压,则不必再补充方程。设电路中两个独立结点的电压为U1、U2,列出结点电压方程为
(1+)U1 -
2112U2=1-3 (1)
-U1+(1+
2112)U2=3-2I1 (2)
方程中有三个未知量,应再补充一个方程,把控制量I1用结点电压U1、U2来表
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示 I1=
U1?U22 (3)
四、 线性电路的基本定理
1、叠加定理应用指导
叠加定理体现了线性电路的最基本性质——叠加性,它的重要性不仅体现在电路分析的应用上,尤其在于它为电路其他定理和分析方法提供了理论依据。应用叠加定理应注意:
(1) 用于计算线性电路的电流与电压,不能计算功率。
(2) 独立源单独作用时,不作用的独立源的电流或电压置零,电压源处短路,电流源处开路,受控源保留原位,其控制量将随电源的不同而改变。
(3) 响应叠加时,其参考方向与原电路一致取正,否则取负。 2、戴维南定理应用指导
戴维南定理分别能把二端网络等效成一个实际电压源。求解等效电路主要方法:
(1) 利用实际电源的等效变换或电阻电路的等效变换化简等效。 (2) 运用戴维南定理应用求解: 1) 把含源二端网络断开,求出开路UISCOC;或把该端口短路,求出短路电流
。
2) 把该二端网络内的全部独立源置零,求入端等效电阻Ri。
3) 画出戴维南等效电路,然后变换为诺顿等效电路,反之也可以。 3、最大功率传输问题分析指导
戴维南定理对求解电路中某一支路电压、电流和功率,特别是负载吸收的最大功率最为方便。 把除负载RL之外的电路用戴维南等效电路代替,则当RL时,PR?uOC4RL2?ReqLmax。
?7A例4-1 用叠加定理计算图(a)所示电路中的电流I3。已知ISR1?20?,US?90V,
,R2?6?,R3?5?。
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