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简明电路分析基础_01b基本电路分析讲解
1 电路及电路模型 集总假设
2 电路变量 电流、 电压及功率
3 基尔霍夫定律
4 电阻元件
7 分压电路和分流电路
8 受控源
9 两类约束 电路KCL、 KVL方程的独立性
10 支路电流法和支路电压法
5 电压源
11 线性电路和叠加定理
6 电流源
电路分析基础——第一部分:1-8
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1-8 受 控 源
独立源:电压或电流与其它支路的电流或电压无关
图1-43 电流源符号
电路分析基础——第一部分:1-6
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信号源:为电路提供信号的电流源或电压源。
电流源方向:(1)直流电流源采用其真实方向; (2)交流电流源设定参考方向。
电流源实际上是不存在的,但是,光电池在一定的电压范围 内可近似看成一个电流源。
用电流源和电阻元件构成实际电源的模型。
电流源还可以用电子电路来实现。
100 200 + 100
= 50V
2
U2
R3
图1-56 例1-15
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例1-16:图1-57(a)所示电路为双电源直流分压电路,试说明
Ua可在+15V至-15V间变化。电位器电阻为R,α表示ac间的 电阻在电位器总电阻R中所占的比例,0≤α≤1。
解:初学者往往
Us
R1 uac
a
–
R1
c
c
电子电路习惯画法:电源不用图形符号表示而改为只标出其
极性和及电压值。
例如:可将图1-54(a) 改画为图1-54(b),b端标出+Us, 意在电 压源正极接b端,电压为Us,电源负极接参考点c,不 再专门标示。
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电位器:potentiometer,带滑动接触端的三端电阻 器,滑动端与其余任何一端之间的阻值在0~R之间 变化。可以用来代替分压器。
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例1-14 电路如图1-46所示,求各电流、电压。
解:由KCL,应有
I2 = 2 + 3 = 5A 由欧姆定律,1/3电阻电压为
U2 = 5×1/3 = 5/3V
同理得
I3 = 3 – 1 = 2A U3 = 2×1/2 = 1V
1/2 I3
1 I1 2A 1A
I2 1/3
I1 = 2 + I3 = 4A
动端a移至c时,α = 0, Ua = -15V
b
在其它位置时,Ua 可计算如下:
设电流 I 的参考方向如图中所示,由 KVL及欧姆定律可得:
a R αR Ua
RI - 15 - 15 = 0
15V
解得
I = 30 / R
故得 Ua = Uad = αIR -15
c 15V
= 30 α - 15
d
以上是沿acd路径计算的结果,如果沿abd路径计算,可得到同 样的结果,即 Ua = Uad = -(1-α)IR + 15 = 30α - 15
c
c
(a)
(b)
图1-54 电子电路中分压电路的习惯表示
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节点电压:任何节点与参考节点之间的电压降。
零电位点:参考节点的电位
b R2 a
为零,因此又称为“零电位
+
b +Us R2
点”或简称“零点”。
例如:图1-54(a)参考节点uc = ucc = 0,节点a与c之间的电压就是a的节 点电压:ua = uac,记为una。
k=1
图1-58 分流电路
(1-31)
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例1-17:电流表分流器的计算——分流公式的应用。
表头(测量机构)都有一个最大允许通过的电流Ig,称为满 度电流。表头配以适当的并联电阻(分流器)就可用来测量大于
Ig的电流。
图1-59 所示电流表电路
中,已知表头内阻Rg = 1kΩ,
R2
2
U2
R3
图1-56 例1-15
电路分析基础——第一部分:1-7
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因此
+150V
( ) U1 = 150
R2 + R3 R1 + R2 + R3
R1
( ) = 150
200 200 + 100
= 100V
1 R2
U1
( ) U2 = 150
R3 R1 + R2 + R3
( ) = 150
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R1 = Rsh – (R2 + R3) = 100Ω
当S与3相接时
Ig = I2 • R3 / (Rsh + Rg)
解得
R3 = 1.11Ω
R2 = 11.11 – 1.11 = 10Ω
R3
I1(I2 , I3) +
R2
R1
3 21
S
–
电路分析基础——第一部分:第一章 目录
第一章 集总电路电压电流约束关系
b
对图1-57(a)所示
b +15V
形式的电路不习
a
惯,不妨将它改 画成图(b),其中 R
a
R
αR
ua
15V
αR Ua
d为电源的公共端, 是电路的参考节
c 15V
点。
c –15V
d
(a) (b)
电路分析基础——第一部分:1-7
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由该图可知:当滑动端a移至b时,α = 1, Ua = 15V;当滑
(1-29)
接地:实际电子电路往往以机壳等为参考节点,该点称为 “地”,用图形符号“”标记。
例如:图1-54 (a)中电源负极一般应与R1的一端用导线连接, 在实际设备中可以与机壳相连,无须再用导线连接。
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b
R2 a
+
b +Us R2
Us
R1 uac
a
–
R1
If
+
If
++
U
U=rIf
–
–
–
励磁线圈
支路1
支路2
(a)事例
(a)模型
图1-63 电流控制电压源CCVS
电路分析基础——基础,增加了励磁线圈 内阻Rf 和电机电枢内阻Ro,如图1-64所示。
它反映了发电机电压受励磁电流 If 控制这一最 主要的现象。
由此可知 u1 = u • R1 / (R1 + R2) u2 = u • R2 / (R1 + R2)
(1-28a) (1-28b)
R1
+ + u1 – +
Nu
u2 R2
–
–
图1-53 分压电路
电路分析基础——第一部分:1-7
n个电阻串联后的分压:
n
uk = u • Rk / Rk
k=1
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+R Uf
–
Rf If
+ Ro
U=rIf
RL
–
图1-64 直流发电机模型
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受控源的由来:受控源原本是从电子器件抽象而来的。
由于电子器件的应用,使许多电路不能只用独立 源和电阻元件构成模型。
一个电阻网络是不能放大电流、电压或功率的, 因此,晶体管、电子管放大电路就不能只用电阻、独 立源表示。
电路分析基础——第一部分:1-8
受控源的分类: CCVS:电流控制的电压源。 VCVS:电压控制的电压源。 VCCS:电压控制的电流源。 CCCS:电流控制的电流源。
图1-65描述了这四种受控源。
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电路分析基础——第一部分:1-8
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+
+
u1 –
– u1
(a)VCVS
+
u1
–
gu1
(c)VCCS
或 I1 = 5 – 1 = 4A
U1 = 4×1= 4V
3A 图1-46 例1-14
电路分析基础——第一部分:第一章 目录
第一章 集总电路电压电流约束关系
1 电路及电路模型 集总假设
2 电路变量 电流、 电压及功率
3 基尔霍夫定律
4 电阻元件
7 分压电路和分流电路
8 受控源
9 两类约束 电路KCL、 KVL方程的独立性
当开关S与 1 相接时
Ig = I1 • Rsh / (Rsh + Rg)
R3
R2
3
I1(I2 , I3) +
解得 Rsh = 111.11Ω
当S与2相接时
Ig = I2 • (R2 + R3) / (Rsh + Rg)
解得
R2 + R3 = 11.11Ω
R1 21 S
–
电路分析基础——第一部分:1-7
人们从晶体管、电子管等电子器件总结出 了受控源元件!
电路分析基础——第一部分:1-8
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受控源是一种双口元件,它含有两条支路:
(1)控制支路,该支路为开路或短路; (2)受控支路,该支路为一个电压源或电流源,
该支路与以前学过的独立源不同,受控于控制支 路的开路电压或短路电流。
根据控制支路是开路还是短路,受控支路是电压 源,还是电流源,可以将受控源进行分类。
由KCL及欧姆定律: i = i1 + i2 = (G1 + G2)•u 由此可知
i1 = i • G1 / (G1 + G2) (1-30a)