第二章电路定理及分析方法
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第二章电路的分析方法电路分析是指在已知电路构和元件参数的情况下,求出某些支路的电压、电流。
分析和计算电路可以应用欧姆定律和基尔霍夫定律,但往往由于电路复杂,计算手续十分繁琐。
为此,要根据电路的构特点去寻找分析和计算的简便方法。
2.1 支路电流法支路电流法是分析复杂电路的的基本方法。
它以各支路电流为待求的未知量,应用基尔霍夫定律(KCL 和KVL )和欧姆定律对结点、回路分别列出电流、电压方程,然后解出各支路电流。
下面通过具体实例说明支路电流法的求解规律。
例2-1】试用支路电流法求如图2-1 所示电路中各支路电流。
已知U S1 130V ,U S2 117V ,R1 1 ,R2 0.6 ,R 24 。
【解】该电路有3 条支路(b=3),2个结点(n=2),3 个回路(L=3 )。
先假定各支路电流的参考方向和回路的绕行方向如图所示。
因为有3 条支路则有3 个未知电流,需列出3 个独立方程,才能解得3个未知量。
根据KCL 分别对点A、B 列出的方程实际上是相同的,即结点A、B 中只有一个结点电流方程是独立的,因此对具有两个结点的电路,只能列出一个独立的KCL 方程。
再应用KVL 列回路电压方程,每一个方程中至少要包含一条未曾使用过的支路(即没有列过方程的支路)的电流或电压,因此只能列出两个独立的回路电压方程。
根据以上分析,可列出3 个独立方程如下:结点A I1 I2 I 0回路ⅠI1R1 I2R2 U S1 U S2回路ⅡI2 R2 IR U S2I1 10A, I2 5A, I=5A 联立以上3 个方程求解,代入数据解得支路电流通过以上实例可以总出支路电流法的解题步骤是:1.假定各支路电流的参考方向,若有n个点,根据KCL 列出(n-1)个结点电流方程。
2.若有b 条支路,根据KVL 列(b-n+1)个回路电压方程。
为了计算方便,通常选网孔作为回路。
5 3.解方程组,求出支路电流。
【例 2-2】如图 2-2 所示电路,用支路电流法求各支路电流。
第2章 线性电阻电路的分析内容:网络方程法:支路电流法、节点电压法、回路电流法。
线性电路定理:替代定理、戴维宁定理、诺顿定理。
2.1 电阻的串联、并联和混联电路分析线性电阻电路的方法很多,但基本依据是KCL 、KVL 及元件的伏安关系()VAR 。
根据这些基本依据可推导出三种不同的分析电路的方法:等效法、方程法、定理法。
本章首先介绍等效变换,然后讨论支路电流法、网孔分析法及节点电位法,最后介绍常用定理,包括叠加定理和齐次定理、戴维南定理和诺顿定理等。
2.1.1 电路等效的一般概念1.等效电路的概念:在分析电路时,可以用简单的等效电路代替结构较复杂的电路,从而简化电路的分析计算,它是电路分析中常用的分析方法。
但值得注意的是,等效电路只是它们对外的作用等效,一般两个电路内部具有不同的结构,工作情况也不相同,因此,等效电路的等效只对外不对内。
2.等效电路的应用:简化电路。
2.1.2 电阻的串联、并联与混联1. 电阻的串联电阻串联的概念:两个或两个以上电阻首尾相联,中间没有分支,各电阻流过同一电流的连接方式,称为电阻的串联。
串联电阻值: 123R R R R =++ 电阻串联时电流相等,各电阻上的电压:1 11122223333RUU IR R UR RRUU IR R UR RRUU IR R UR R⎫===⎪⎪⎪===⎬⎪⎪===⎪⎭2. 电阻的并联电阻的并联概念:两个或两个以上电阻的首尾两端分别连接在两个节点上,每个电阻两端的电压都相同的连接方式,称为电阻的并联并联电阻电流值:123123123111U U UI I I I UR R R R R R⎧⎫=++=++=++⎨⎬⎩⎭并联电阻值:1231111R R R R=++电阻并联电路的等效电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和。
电阻并联时电压相等,各电阻上的电流:111122223333GU RII IR R GGU RII IR R GGU RII IR R G⎫===⎪⎪⎪⎪===⎬⎪⎪===⎪⎪⎭3. 电阻的混联既有电阻串联又有电阻并联的电路叫混联电路。