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重庆大学电气考研2015年电路辅导PPT一


Δ

R1 R2
R3
R12 R12
R12 R31 R23 R31 R23 R12 R23 R31
Y
R31 R23 R12 R23 R31
对称三端电阻网络
R1 R2 R3 RY
R12 R23 R31 R
对称三端网络的变换关系:
最大功率传输问题
最大功率传输条件为 此时获得的最大功率为
R Req
Pmax
2 uoc 4 Req
2.1.5特勒根定理
特勒根定理(Tellegens theorem) 特勒根定理是在基尔霍夫定律的基础上发展起来 的一条重要的网络定理。与基尔霍夫定律一样,特 勒根定理与电路元件的性质无关,因而能普遍适用 于任何集中参数电路。 特勒根定理有两条: (1)特勒根功率定理 (2)特勒根似功率定理
特勒根似功率定理
ˆ ,当它 任意两个具有nt = n+1个节点、b条支路的电路N 和 N 们所含二端元件的性质各异,但有向图完全相同时,有
uk iˆk 0
k 1
b
ˆ i u
k 1
b
k k
0
特勒根似功率定理表明,在有向图相同的任意两个电路中, 在任何瞬时t,任一电路的支路电压与另一电路相应的支路电流 的乘积的代数和恒等于零。
0 p(t ) u (t )i(t ) 0
实际发出功率 实际吸收功率
图1.2 非一致的参考方向 说明:在电路分析中,为了叙述的简便,往往并不把元件中电流和电压 的参考方向同时设定出来,而是只设定出两者之一,当无特别说明时, 就认定电压和电流是一致的参考方向。
2.3 基尔霍夫定律
广义节点:假想的闭合面包围着的节点 和支路的集合。
2.3.2基尔霍夫电压定律 (缩写为KVL)
形式1. 对于集中参数电路中的任何一个回路而言, 在任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路的电压代数和为零。 即:
u(t ) 0
说明:通常列写方程式时,若沿回路绕行方向电压降,该 电压前取“+”;反之取“-”。
第二章
1.知识要点
电阻电路的分析
2.重点、难点解读
2.1 网络定理
2.1.1叠加定理 在由线性电阻、线性受控源及独立源组成的电路中,任 一元件的电流或电压可以看成是每一个激励(独立源)单独 作用于电路时,在该元件上产生的电流或电压的代数和。
注意:
叠加定理只适用于线性电路;
线性电路中的一个激励(或一组独立源)单独作用时 ,其余 的激励应全部等于零。 令 us=0, 即电压源代之以短路 令 is=0, 即电流源代之以开路 所有元件的参数和联接方式均不能更动。 在含受控源的电路中,受控源的处理与电阻元件相同,均须 保留,但其控制变量将随激励不同而改变。 叠加定理适用于电流和电压,而不适用于功率。
一个由线性电阻元件、线性受控源和独立源构成的线性电 阻性有源二端网络N,对于外部电路而言,可以用一个电压源 和一个电阻元件串联组成的等效电路来代替。
电压源uoc(t):原线性电阻性有源 二端网络的开路电压,极性由开路 电压的方向决定。 电阻元件Req:将原线性电阻性有 源二端网络N中所有独立源的激励 化为零时该网络的端口等效电阻。
注意
受控源并不是真正的电源,受控电压源的电压和 受控电流源的电流均受另一支路的电压或电流 (即控制变量)的控制; 受控源不能起激励的作用,没有独立源受控源无 法工作。 对含有受控源的线性电路,仍遵循KCL,KVL定 律。 控制变量为零时,受控变量一定为零,此时,
若是受控电压源则相当于一个短路元件; 若是受控电流源则相当于一个开路元件。
2.4.4 运算放大器
有限增益运算放大器模型
有限增益运算放大器的等效模型
特点: i = 0,i+ = 0,虚断 运算放大器模型的开环电压增益A为有限值。
理想运算放大器模型 特点: i = 0, i+ = 0,虚断。 ud u u 0 虚短。
注:含理想运算放大器的电路多采用节点法进行分析。
形式2. 对于集中参数电路中的任何一个节点而言,在任 一瞬时,流出(或流入)此节点的电流的代数和恒等于零。 即:
i(t ) 0
说明:若流出节点的电流前取“+”,则流入节点的电流前 取“-”;反之亦可。
注意: KCL只与电路联接形式和支路电流的参考方向有关,与元件 性质无关。 KCL适用于广义节点。
2.4.1电阻元件
u、i取一致的参考方向
u(t) = Ri(t)
i(t) = Gu(t)
de f 1 G R
2.4.2独立源
电压源
u(t)≡us (t), 与端电流i(t)无关 i(t)由外部电路决定
us (t) =0,电压源相当于一个短路 元件。
电流源
i(t) ≡is(t), 与端电压u(t)无关
2.2.1一致的参考方向(关联参考方向)
电流的参考方向是从电压的“+”流向“-”,或 者说顺电流方向电位是降低的,如图1.1所示。
0 p(t ) u (t )i(t ) 0
图1.1一致的参考方向
实际吸收功率 实际发出功率
2.2.2非一致的参考方向(关联参考方向)
电流的参考方向是从电压的“-”流向“+”,或者 说顺电流方向电位是升高的,如图1.2所示。
2.1.5特勒根定理
特勒根功率定理
任一具有nt = n+1个节点、b条支路的电路,有
u i
k 1
b
k k
0
特勒根功率定理表明,在任意电路中,在任何瞬时t, 各支路吸收功率的代数和恒等于零,即电路中各独立源 供给功率的总和等于其余各支路吸收功率的总和。 物理意义:该定理反映了电路的功率守恒特性。 注意:每一个支路的电流、电压均取一致的参考方向。
形式2. 对于集中参数电路中的任何一个回路而言, 在任一瞬时,沿回路绕行方向,各支路电压的电压降等 于电压升。
u
注意:

(t ) u升 (t )
KVL只与电路联接形式及回路中各元件电压参考方向有关 ,与元件性质无关。 KVL不仅适用于一般回路, 也适用于假想回路。
2.4元件的伏安关系
适用对象: N 为仅由线性电阻元件组成的无源网络, 即:既无独立源又无受控源。
ˆ i i 11 22
ˆ11 u22 u
ˆ 11 i22 u
2.2等效变换
2.2.1有伴电源的等效变换
有伴电压源
有伴电流源
凡电压源和电阻串联的 结构均称之为有伴电压 源 (或戴维宁模型)。
凡电流源和电阻并联的 结构均称之为有伴电流 源 (或诺顿模型)。
即:
短路电流isc
等效电阻Req
戴维宁模型和诺顿模型间的关系:
Req
uoc ( t ) i sc ( t )
注意:
电流源isc(t)的方向是电压源uoc(t)电位升的方向。 戴维宁定理和诺顿定理都只能适用于线性电路。
在含有受控源的网络中,应用戴维宁定理或诺顿定理时, 受控源的控制支路和受控支路不能一个在含源二端网络内 部,而另一个在外电路中。
电路第一次答疑
(一、二章 电阻电路分析)
第一章
基尔霍夫定律和电阻元件
1.知识要点
2.重点、难点解读
2.1电路模型
把实际的电路经过理想化、抽象化和集中假设后得到 的电路,称为理想化电路或电路模型。
注意:电路分析研究的对象是电路模型而不是实际电路, 所得结果知识实际电路的一种近似。
2.2参考方向
电流、电压都是标量代数量,因此求解电路时,需预先给 电流i(t)和电压u(t)任意指定一个参考方向。 在规定的参考方向下,计算后若i(t)>0,则电流i(t)的实际 方向与参考方向一致;若i(t)<0,则电流i(t)的实际方向与参考 方向相反。 在规定的参考方向下,计算后若u(t)>0,则电压u(t)的实际 方向与参考方向一致;若u(t)<0,则电压u(t)的实际方向与参考 方向相反。 注意:参考方向可以任意指定,但是一经规定,在计算过程中 便不得随意改变。
即:
开路电压uoc
等效电阻Req
2.1.4诺顿定理
一个由线性电阻元件、线性受控源和独立源构成的线性电 阻性有源二端网络N,对于外部电路而言,可以用一个电流源 和一个电阻元件并联组成的等效电路来代替。
电流源isc(t):原线性电阻性有源 二端网络的短路电流,其方向是短 路电流流过网络内部的方向。 电阻元件Req:将原线性电阻性有 源二端网络N中所有独立源的激励 化为零时该网络的端口等效电阻。
简化电路 用于推导其它电路定理
注意:
替代定理不仅适用于线性电路,也适用于非线性电路; 被替代的支路或二端网络,可以是有源的,也可以为无源的; 受控源的控制支路和受控支路不能一个在被替代的局部二端网络中 ,而另一个在外电路中。换句话说,受控源的控制量不能因替代而从ห้องสมุดไป่ตู้电路中消失。
2.1.3戴维宁定理
电路中所有元件的电流和电压应遵循的由元件相互联 接所规定的约束关系,与元件的性质无关,只与电路的连 接方式有关。 2.3.1基尔霍夫电流定律(缩写为KCL) 形式1. 对于集中参数电路中的任何一个节点而言,在 任一瞬时,流入此节点的电流之和等于流出此节点的电流 之和。 即: i入 i出 说明: 流入、流出均对参考方向而言。
两种有伴电源的等效条件
(1) 电阻R相等
(2)
is (t ) u s (t ) R

us (t ) Ris (t )
注意:电流源is(t)的方向是电压源us(t)电位升的方向。
2.2.2电桥平衡
电桥电路
电桥平衡时
I5 0
平衡条件
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