电路基础 (下)_ 电路图论和网络方程_35 回路分析法_
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电路基础理论及分析方法电路理论是电子工程学的基础,它研究电流、电压和电阻之间的相互作用,以及如何应用于电路设计和分析。
本文将介绍电路基础理论和常用的分析方法,以帮助读者更好地理解和运用电路知识。
一、基本电路理论1. 电荷与电流电荷是物质中的基本粒子,带有正电荷的粒子被称为正电荷,带有负电荷的粒子被称为负电荷。
电荷之间的相互作用形成了电流。
电流表示单位时间内通过导体的电荷量,用字母 "I" 表示,单位是安培(A)。
2. 电压与电势差电势差是指电荷在电场中宏观移动的能力。
当电荷沿着电场方向移动时,它会受到静电力的作用,产生电势差。
电势差用字母"V" 表示,单位是伏特(V)。
3. 电阻与电阻率电阻是指阻碍电流通过的性质。
导体的电阻公式为R = ρ * (L / A),其中 R 表示电阻,ρ 表示电阻率,L 表示导体的长度,A 表示导体的横截面积。
二、电路分析方法1. 欧姆定律欧姆定律是描述电阻电路中电压、电流和电阻之间关系的基本定律。
根据欧姆定律,电阻两端的电压与通过该电阻的电流成正比。
欧姆定律的公式为 V = I * R,其中 V 表示电压,I 表示电流,R 表示电阻。
2. 基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律是基于能量守恒原理,描述了电压在闭合回路中的分布情况。
根据基尔霍夫电压定律,一个闭合回路中的所有电压之和等于零。
3. 基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电流定律是基于电荷守恒原理,描述了电流在节点(连接电路元件的交点)之间的分配情况。
根据基尔霍夫电流定律,一个节点的进入电流之和等于出去电流之和。
4. 罗尔电阻定律罗尔电阻定律是用来计算电阻器电阻的公式。
根据罗尔电阻定律,电阻器的电阻等于电阻材料的电阻率乘以长度,再除以电阻材料的横截面积。
5. 串联电路分析串联电路是指多个电阻依次连接的电路。
串联电路中的电流相同,电压按照电阻大小分配。
串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
“电路基础”课程学习指南一、课程性质与要求“电路基础”课程是高等学校电子与电气信息类专业的重要的基础课。
学习本课程要求学生具备必要的电磁学和数学基础知识,以高等数学、工程数学和物理学为基础。
电路理论以分析电路中的电磁现象,研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容,是后续的技术基础课与专业课的基础,也是学生毕业后从事专业技术的重要理论基础。
他是学生合理知识结构中的重要组成部分,在发展智力、培养能力和良好的非智力素质方面,均起着极为重要的作用。
二、教材与参考资料1、主教材:«电路基础»(第2版),西北工业大学出版社,范世贵主编,2001.2、辅助教材:«电路基础常见题型解析及模拟题»(第3版),西北工业大学出版社,王淑敏主编,2004.3、参考教材:(1)《电路》(第五版),高等教育出版社,邱关源主编。
(2)《电路分析基础》(第四版),高等教育出版社,李瀚荪主编。
(3)《电路原理》(上、下)(第二版),高等教育出版社,周守昌主编。
(4)《电路理论基础》(第二版),高等教育出版社,周长源主编。
(5)Fundamentals of Electric Circuits (Fifth Edition)Charles K.Alexander,Matthew N.O. Sadiku,2011.三、课程内容的学习指导第一章电路基本概念与基本定律电路模型是电路分析中极为重要的基本概念,它反映实际元件或设备组成电路的物理规律。
因此根据组成电路的元件特性,电路将有不同的分类形式,在分析电路时也将涉及不同的分析变量,同时在组成电路时,所需的各个电器元件或设备按一定方式连接起来也将必须遵循一定的规律或定律。
本章重点介绍电路分析的这些基本概念、基本定律和简单电路分析的基本方法。
(1)正确理解电路的基本概念,熟练运用这些基本概念分析电路;(2)熟悉电路分析的基本变量和常用元件的伏安特性;(3)正确理解电路分析的基本定律,熟练掌握KCL,KVL方程列写方法;(4)利用两类约束概念分析简单的基本电路。
电路基本理论及分析方法电路基本理论及分析方法是电子工程领域中的重要基础知识,它涉及到电路的组成、特性以及分析方法。
本文将简要介绍电路基本理论和几种常用的分析方法。
一、电路基本理论1. 电路的概念和组成电路是指由电源、导线、电阻、电容、电感等元件组成的路径,用于传导电流和电能的系统。
电源提供电流,导线将电流传输,而元件则用于调整电流和电压。
2. 电流、电压和电阻电流是指电荷在单位时间内通过导体的数量,单位为安培(A)。
电压是指单位电荷所具有的能量,单位为伏特(V)。
电阻是指电流流过导体时所遇到的阻碍,单位为欧姆(Ω)。
3. 欧姆定律和功率定律欧姆定律描述了电路中电流、电压和电阻之间的关系,即电流等于电压除以电阻。
功率定律则描述了功率与电流和电压之间的关系,功率等于电流乘以电压。
二、电路分析方法1. KVL和KCL分析法KVL(Kirchhoff's Voltage Law)和KCL(Kirchhoff's Current Law)是电路分析中常用的方法。
KVL基于能量守恒原理,要求环路中各电压降之和等于零;而KCL基于电荷守恒原理,要求节点中进出电流之和等于零。
2. 等效电路分析法等效电路分析法将复杂的电路简化为等效电路,简化后的电路可以更方便地进行分析。
常用的等效电路有电阻、电压源和电流源等。
3. 超节点和超网分析法超节点和超网分析法是对复杂电路的有效分析手段。
通过将电路中的节点或支路集合成一个整体,可以简化分析过程,提高效率。
4. 直流偏置分析法在直流分析中,直流偏置分析法常用于分析具有直流偏置的放大电路。
该方法将交流信号和直流偏置信号分开处理,通过简化电路,分析其静态和动态特性。
5. 交流等效分析法交流等效分析法将交流电路中各元件以其交流等效模型代替,通过对等效模型的分析,可以更方便地研究电路的频率响应特性和稳定性。
三、总结电路基本理论及分析方法是电子工程师必须掌握的基础知识。
电路基础原理解读电路的分析方法和定理电路是电子工程的基础,也是我们日常生活中不可或缺的一部分。
要理解和应用电路,就需要掌握一些电路的基础原理、分析方法和定理。
本文将就这些方面进行解读。
一、电路基础原理电路基础原理包括电压、电流、电阻和功率四个概念。
电压是电力的推动力,它使电流在电路中流动;电流是电子的流动,它携带能量并完成电路的功能;电阻是电流流动的阻碍,它限制了电路中的电流;功率是电流通过电阻所得到的能量或功效的量度。
二、电路分析方法电路的分析方法主要有基尔霍夫定律、欧姆定律、等效电路以及戴维南定理。
1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析的基础。
基尔霍夫定律包括电压定律和电流定律。
电压定律指出,在一次电路中,电压之和等于电压源的总和。
电流定律则指出,在一个节点处,流入的电流之和等于流出的电流之和。
2. 欧姆定律欧姆定律是电路分析的另一个基本定律。
欧姆定律表示电流和电阻之间的关系,即电流等于电压与电阻的比值。
这个定律对于计算电路中电流的大小和方向很有帮助。
3. 等效电路等效电路是将复杂的电路简化为一个等效的电路,以便更方便地进行分析和计算。
等效电路的构造基于电路中的电压源、电流源、电阻和电容等元件。
4. 戴维南定理戴维南定理是电路分析中常用的方法之一。
它通过将电路中的元件替换为等效的电压源和电阻,以简化电路分析。
戴维南定理的应用使得电路的分析更加简便。
三、电路的定理电路的定理有诺尔顿定理和狄拉克定理。
1. 诺尔顿定理诺尔顿定理是指将一个电路中的电流源替换为等效的电流源和电阻,以简化电路分析。
通过诺尔顿定理,可以将复杂的电路转化为较简单的等效电路,从而更方便地进行分析。
2. 狄拉克定理狄拉克定理是电路分析中的另一重要定理。
它是基于电路中的电压源、电流源和电阻构建的一个网络理论,并且与现代信息理论、量子力学等领域有着深刻的联系。
通过掌握电路的基础原理、分析方法和定理,我们可以更好地理解和应用电路。
§3-5 回路分析法
特点:平面电路、立体电路均适用。
变量:基本回路电流
方向:与连支电流的方向一致。
方法:沿基本回路建立KVL方程。
方程数:设网络的图有n个结点,b条支路方程数=连支数=b-(n-1)
选一个合适的树:
(1)把电压源支路选为树支;
(2)把受控源的电压控制量选为树支;(3)把电流源选取为连支;
(4)把受控源的电流控制量选为连支。
例02)(232211=++++i i i 0 2)(2366212=+++++−i i i 0
6423=++−i
解得
A
i A i A i 5.0 ,5.1 ,1213=−=−
=所以网孔电流法是回路法的一个特例。
如按右图选树:
例3-14:试用回路法求i 1。
解:选树如图,回路电流为i 1、i 2、4A 、3i 1
100
35)(245)2(105)52103(121=×++×+++++++i i i 100
3545)512(5121=×+×+++i i i
3254121=+i i 80
172021=+i
i 解得
A
i 241.01=例3-15:要使i =0,确定g
的值。
解:选树如图
0)(1)1(1111=+×+++×+−×+u g i u g i i m m i 回路:
即:
1
23−=+u g i m 辅助方程:
)
1(1u g i u m ++×−=所以
m
m g g i +−=
31S
g m 1=解得。