電路課件_第2章(第五版_邱關(guān)源_高等教育出版社)

1,第二章電阻電路的等效變換,2.電阻的串、并聯(lián)、Y變換;,4.輸入電阻,3.電壓源和電流源的等效變換。,1.電路等效的概念；,重點(diǎn),2,2-1引言,由時(shí)不變線性無(wú)源元件、線性受控源和獨(dú)立電源組成的電路，簡(jiǎn)稱(chēng)線性電路。,一、時(shí)不變線性電路：,二、線性電阻性電路,構(gòu)成電路的無(wú)源元件均為線性電阻，簡(jiǎn)稱(chēng)電阻電路。,電路中的電源都是直流電源。,三、直流電路,本章為電阻電路的分析與計(jì)算，用等效變換的方法,也稱(chēng)化簡(jiǎn)的方法。,3,2-2電路的等效變換,任何一個(gè)復(fù)雜的電路,向外引出兩個(gè)端鈕，且從一個(gè)端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，則稱(chēng)這一電路為二端網(wǎng)絡(luò)(或一端口網(wǎng)絡(luò))。,一.二端電路（網(wǎng)絡(luò)）,二.二端電路等效的概念,兩個(gè)二端電路，端口具有相同的電壓、電流關(guān)系,則稱(chēng)它們是等效的電路.當(dāng)電路中某一部分用其等效電路替代后，未被替代部分的電壓和電流均應(yīng)保持不變。,4,對(duì)A電路中的電流、電壓和功率而言，滿(mǎn)足,明確,（1）用等效電路的方法求解電路時(shí)，電壓和電流保持不變的部分僅限于等效電路以外。,（2）電路等效變換的目的,化簡(jiǎn)電路，方便計(jì)算。,對(duì)外等效,5,2-3電阻的串聯(lián)和并聯(lián),1.電路特點(diǎn),一.電阻串聯(lián)(SeriesConnectionofResistors),(a)各電阻順序連接，流過(guò)同一電流(KCL)；,(b)總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和(KVL)。,6,由歐姆定律：,結(jié)論：,串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。,2.等效電阻,7,3.串聯(lián)電阻的分壓,說(shuō)明電壓與電阻成正比，因此串聯(lián)電阻電路可作分壓電路,注意方向!,例,兩個(gè)電阻的分壓：,8,4.功率,p1=R1i2，p2=R2i2，pn=Rni2,總功率p=Reqi2=(R1+R2+Rn)i2=R1i2+R2i2+Rni2=p1+p2+pn,（1）電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比（2）等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功率的總和,表明,9,二.電阻并聯(lián)(ParallelConnection),1.電路特點(diǎn),(a)各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓(KVL)；,(b)總電流等于流過(guò)各并聯(lián)電阻的電流之和(KCL)。,i=i1+i2+ik+in,10,由KCL:,i=i1+i2+ik+in,=u/R1+u/R2+u/Rn=u(1/R1+1/R2+1/Rn)=uGeq,G=1/R為電導(dǎo),2.等效電阻,等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和,11,3.并聯(lián)電阻的電流分配,對(duì)于兩電阻并聯(lián)，有：,電流分配與電導(dǎo)成正比,12,4.功率,p1=G1u2，p2=G2u2，pn=Gnu2,總功率p=Gequ2=(G1+G2+Gn)u2=G1u2+G2u2+Gnu2=p1+p2+pn,（1）電阻并連時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成反比（2）等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功率的總和,表明：,13,三.電阻的串并聯(lián),例,計(jì)算各支路的電壓和電流。,14,關(guān)鍵在于識(shí)別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系！,例1.,求:Rab,Rcd,等效電阻針對(duì)電路的某兩端而言，否則無(wú)意義。,15,例2.,求:Rab,對(duì)稱(chēng)電路c、d等電位,16,2-4電阻的Y形聯(lián)接與形聯(lián)接的等效變換,一.電阻的，Y連接,Rab=？,包含,Y型網(wǎng)絡(luò),型網(wǎng)絡(luò),三端網(wǎng)絡(luò),17,二.Y變換的等效條件,i1=i1Y,i2=i2Y,i3=i3Y,u12=u12Y,u23=u23Y,u31=u31Y,等效條件：,18,Y接:用電流表示電壓,u12Y=R1i1YR2i2Y,接:用電壓表示電流,i1Y+i2Y+i3Y=0,u23Y=R2i2YR3i3Y,i3=u31/R31u23/R23,i2=u23/R23u12/R12,i1=u12/R12u31/R31,(2),(1),I23,I12,I31,19,由式(2)解得：,i3=u31/R31u23/R23,i2=u23/R23u12/R12,i1=u12/R12u31/R31,(1),(3),根據(jù)等效條件，比較式(3)與式(1)，得Y型型的變換條件：,或,20,類(lèi)似可得到由型Y型的變換條件：,簡(jiǎn)記方法：,或,變Y,Y變,21,特例：若三個(gè)電阻相等(對(duì)稱(chēng))，則有,R=3RY,注意,(1)等效對(duì)外部(端鈕以外)有效，對(duì)內(nèi)不成立；,(2)等效電路與外部電路無(wú)關(guān)；,外大內(nèi)小,(3)用于簡(jiǎn)化電路,22,R=3+1+(1+2)(1+5)=6,例1.,23,橋T電路,例2,24,例3.,計(jì)算90電阻吸收的功率,25,2-5電壓源、電流源的串聯(lián)和并聯(lián),一.理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián),相同的電壓源才能并聯(lián),電源中的電流不確定。,串聯(lián),注意參考方向,并聯(lián),26,電壓源與支路的串、并聯(lián)等效,對(duì)外等效！,27,二.理想電流源的串聯(lián)并聯(lián),相同的理想電流源才能串聯(lián),每個(gè)電流源的端電壓不能確定,串聯(lián),并聯(lián),注意參考方向,28,電流源與支路的串、并聯(lián)等效,對(duì)外等效！,29,2-6實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換,實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持不變。,30,u=uSRi,實(shí)際電壓源,i=uS/Ru/R,i=iSGu,實(shí)際電流源,外特性曲線,外特性曲線,比較可得等效的條件：,iS=uS/RG=1/R,31,總結(jié)：由電壓源變換為電流源：,由電流源變換為電壓源：,32,(2)等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。,注意：,開(kāi)路的電流源可以有電流流過(guò)并聯(lián)電導(dǎo)G。,電流源短路時(shí),并聯(lián)電導(dǎo)G中無(wú)電流。,電壓源短路時(shí)，電阻中R有電流；,開(kāi)路的電壓源中無(wú)電流流過(guò)R；,方向：電流源電流方向與電壓源電壓方向相反。,(1)變換關(guān)系,數(shù)值關(guān)系:,表現(xiàn)在,33,(3)理想電壓源與理想電流源不能相互轉(zhuǎn)換。,（4）受控電壓源、電阻的串聯(lián)組合和受控電流源、電導(dǎo)的并聯(lián)組合也可以用上述方法進(jìn)行變換。,此時(shí)應(yīng)把受控電源當(dāng)作獨(dú)立電源處理，但應(yīng)注意在變換過(guò)程中保存控制量所在支路，而不要把它消掉!,34,例1.,I=0.5A,U=20V,例2.,U=?,利用電源變換簡(jiǎn)化電路計(jì)算。,利用電源變換簡(jiǎn)化電路計(jì)算,35,例3.,把電路變換成一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)。,（1）,36,（2）,37,求圖中電流i。,例4.,38,+,-,+,-,i=0.5A,(1+2+7)i+4-9=0,39,例5.,注:,受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換過(guò)程中注意不要丟失控制量。,求電流i1,40,2-7輸入電阻,一.定義,二.計(jì)算方法,（1）如果一端口內(nèi)部?jī)H含電阻，則應(yīng)用電阻的串、并聯(lián)和Y變換等方法求它的等效電阻；,（2）對(duì)含有受控源和電阻的兩端電路，用電壓、電流法求輸入電阻，即在端口加電壓源，求得電流，或在端口加電流源，求得電壓，得其比值。,無(wú)源,41,例