電路的分析方法涵蓋內容較廣,我們會盡量全面的進行說明,如內容不完善和不準確還請大家積極指正。
這部分會涵蓋:電阻串并聯聯結的等效變換、電阻星型聯結與三角型聯結的等效變換、電壓源與電流源及其等效變換、支路電流法、結點電壓法、疊加原理、戴維寧定理與諾頓定理、受控源電路的分析、非線性電阻電路的分析等內容,全部內容分三期講解
如果你也對此感興趣的話就接著往下看吧!
幾種電流計算方法
支路電流法:
以支路電流為未知量
應用基爾霍夫定律(KCL、KVL)列方程組求解
針對上圖電路:
支路數:b=3 結點數:n =2
回路數 = 3 單孔回路(網孔)=2
用支路電流求解支路電流步驟
1、在圖中標出各支路電流的參考方向,對選定的回路標出回路循行方向。
2、應用KCL對結點列出 (n-1)個獨立的節點電流方程
3、應用KVL對回路列出 b-(n-1) 個獨立的回路電壓方程(通??扇【W孔列出)
4、聯立求解 b 個方程,求出各支路電流
例題:試求檢流計中的電流IG
1)應用KCL列(n-1)個節點電流方程
對結點a:I1-I2-IG=0
對結點b:I3-I4+IG=0
對結點c:I2+I4-I=0
2) 應用KVL選網孔列回路電壓方程
對網孔abda:IGRG–I3R3+I1R1=0
對網孔acba:I2R2–I4R4-IGRG=0
對網孔bcdb:I4R4+I3R3 =E
3) 聯立解出 IG
支路電流法是電路分析中基本的方法之一
BUT當支路數較多時,所需方程的個數較多,求解不方便
結點電壓法
概念:
任選電路中某一結點為零電位參考點(用⊥表示),其它各結點對參考點的電壓,稱為結點電壓。結點電壓的參考方向從結點指向參考結點。
如:在下圖電路中只含有兩個節點,若設 b 為參考結點,則電路中只有一個未知的結點電壓。
結點電壓法:以結點電壓為未知量,列方程求解。
在求出結點電壓后,可應用基爾霍夫定律或歐姆定
律求出各支路的電流或電壓。
結點電壓法適用于支路數較多,結點數較少的電路
例題:2個節點的結點電壓方程的推導
設:Vb = 0 V,結點電壓為 U,參考方向從 a 指向 b
用KCL對結點 a 列方程:I1 + I2 – I3 –I4 = 0
應用歐姆定律求各支路電流
將各電流代入KCL方程則有
注意點:
1) 上式僅適用于兩個節點的電路
2)分母是各支路電導之和, 恒為正值;分子中各項可以為正,也可以可負。
3)當電動勢E 與結點電壓的參考方向相反時取正號,相同時則取負號,而與各支路電流的參考方向無關。
疊加原理
對于線性電路,任何一條支路的電流,都可以看成是由電路中各個電源(電壓源或電流源)分別作用時,在此支路中所產生的電流的代數和
E1 單獨作用時((b)圖)
E2單獨作用時((c)圖)
推出:
注意事項:
1)疊加原理只適用于線性電路
2)線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算,但功率P不能用疊加原理計算
3)不作用電源的處理:
E = 0,即將E 短路;Is= 0,即將 Is 開路
4)解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相反時,疊加時相應項前要帶負號。
5)應用疊加原理時可把電源分組求解 ,即每個分電路中的電源個數可以多于一個。
例題:電路如圖,已知 E =10V、IS=1A ,R1=10Ω , R2= R3= 5Ω ,試用疊加原理求流過 R2的電流 I2和理想電流源 Is 兩端的電壓 Us。
由圖( b)
由圖(c)
得出:
幾個定理
齊性定理
只有一個電源作用的線性電路中,各支路的電壓或電流和電源成正比。若 E1 增加 n 倍,各電流也會增加 n 倍
二端網絡
二端網絡的概念:
二端網絡:具有兩個出線端的部分電路
無源二端網絡:二端網絡中沒有電源
有源二端網絡:二端網絡中含有電源
無源二端網絡可化簡為一個電阻
戴維寧定理
任何一個有源二端線性網絡都可以用一個電動勢為E的理想電壓源和內阻 Ro 串聯的電源來等效代替。
等效電源的電動勢E就是有源二端網絡的開路電壓Uo,即將負載斷開后a、b兩端之間的電壓。
等效電源的內阻Ro等于有源二端網絡中所有電源均除去(理想電壓源短路,理想電流源開路)后所得到的無源二端網絡a、b兩端之間的等效電阻。
例題:電路如圖,已知E1=40V,E2=20V,R1=R2=4Ω,R3=13Ω,試用戴維寧定理求電流I3。
1) 斷開待求支路求等效電源的電動勢 E
2) 求等效電源的內阻Ro除去所有電源(理想電壓源短路,理想電流源開路)
3) 畫出等效電路求電流I3
諾頓定理
任何一個有源二端線性網絡都可以用一個電流為Is的理想電流源和內阻Ro并聯的電源來等效代替。
等效電源的電流 IS 就是有源二端網絡的短路電流即將 a 、b兩端短接后其中的電流。
等效電源的內阻R0等于有源二端網絡中所有電源均除去(理想電壓源短路,理想電流源開路)后所得到的無源二端網絡 a 、b兩端之間的等效電阻。
例題:已知R1=5Ω、 R2=5Ω;R3=10Ω、 R4=5Ω;E=12V、RG=10Ω試用諾頓定理求檢流計中的電流IG
1) 求短路電流Is
因 a、b兩點短接,所以對電源 E 而言,R1 和R3 并聯,R2 和 R4 并聯,然后再串聯。
2) 求等效電源的內阻 Ro
3)畫出等效電路求檢流計中的電流 IG
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