电路 第五版 邱关源 第6章(新版)
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1 重点
1. 网络函数
2. 串、并联谐振的概念;
11.1 网络函数
当电路中激励源的频率变化时,电路中的感抗、容抗将跟随频率变化,从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此,分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。
频率特性:电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象,称为电路和系统的频率特性,又称频率响应。
1. 网络函数H(jω)的定义
在线性正弦稳态网络中,当只有一个独立激励源作用时,网络中某一处的响应(电压或电流)与网络输入之比,称为该响应的网络函数。
)()()(jEjRjHdef••
2. 网络函数H(jω)的物理意义
驱动点函数(同一点处的电压电流的函数关系)
激励是电流源,响应是电压
)j()j()j(IUH 策动点阻抗
激励是电压源,响应是电流
)j()j()j(UIH 策动点导纳
转移函数(传递函数,不同点处的电流电压关系)
a. 激励是电压源
)j()j()j(12UIH (转移导纳)
)j()j()j(12UUH (转移电压比)
b. 激励是电流源 2 )j()j()j(12IUH (转移阻抗)
)j()j()j(12IIH (转移电流比)
注意:
1. H(j)与网络的结构、参数值有关,与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关,与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。
2. H(j) 是一个复数,它的频率特性分为两个部分:
幅频特性:模与频率的关系 |~)(j|H
相频特性:幅角与频率的关系 ~)(j
3. 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。
注意:
以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络函数的阶数。
由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应,即有
)j()j()j(ERH → )j()j()j(EHR 3 11.2 RLC串联电路的谐振
第6章 储能元件
教学目的和要求:
1、熟练掌握电容、电感在电路中的VCR及功率、能量表达式;
2、掌握电容、电感在作串并联时的等效参数的求解。
重点:
1、电容、电感在电路中的VCR及功率、能量表达式;
2、电容、电感在作串并联时的等效参数的求解。
难点:
电容、电感在电路中的VCR
电阻电路:
——无记忆 静态元件(电路);
电容、电感电路:
——动态元件(电路)
——实际电路有意接入的电容、电感——滤波
——信号变化快时,电阻模型不能表达实际器件
6.1 电容元件
1. 定义:
一个二端元件,如果在任一时刻t,它的电荷 q(t) 同它的电压 u(t) 之间的关系可以用 u-q 平面上的一条曲线来确定,则此二端元件称为电容元件。
对于线性时不变电容元件,这种电荷和电压的关系可表示为:
)()(tCutq C表示电容元件或电容的大小,单位为法拉F;
当电压和电流为关联方向时:
dtdCdtdCdtdquuiccc 公式1
电容电压与电流具有动态关系。(与时间有关) 由公式我们可以得出:
① ic 的大小取决于uc的变化率,与uc的大小无关,电容是动态元件;
② 当uc为常数(直流)时, ic = 0,电容相当于开路,电容有隔直的作用。
2. 电容器的VCR
dtdCdtdquicc 公式2
ttidtCidCdtCtut00111)(
ttidCut01)(0 公式3
电容元件VCR的积分关系
电容元件有记忆电流的作用,故称电容为记忆元件。
对于公式3
① 当 u,i 为非关联方向时,上述微分和积分表达式前要冠以负号 ;
② 上式中u(t0)称为电容电压的初始值,它反映电容初始时刻的储能状况,也称为初始状态。
第3章 电阻电路的一般分析
本章重点
1、独立independent KCL、KVL方程equations个数;
2、支路法列方程construct equations解电路;
3、网孔法列方程解电路analyse circuit;
4、回路法列方程解电路;
5、节点法列方程解电路。
本章难点
1、含有理想电源Ideal Power的回路法Loop method;
2、含有受控源Controlled source的回路法;
3、含有理想电源的节点法node method;
4、含有受控源的节点法。
教学方法
本章主要讲述电阻电路的一般分析方法,即方程法。本章采用讲授为主,自学为辅的教学方法,共需6课时。对独立KCL、KVL方程个数确定,可以自学;有关图论Graph的内容,在15章统一讲解;对支路法、网孔法、回路法、节点法在不同情况下如何建立方程等重点和难点内容,课堂上要讲解透彻,课下布置一定的作业,使学生加深对内容的理解并牢固掌握。为使学生能区分各方法的优点和应用对象,可采用一个电路用不同的方法来分析。
授课内容
3.1 支路法
一、支路电流法
以支路电流为未知量,根据KCL、KVL列关于支路电流的方程,进行求解的过程。
二、基本步骤
图3-1
仅含电阻和电压源的电路
第1步 选定各支路电流参考方向,如图3-1所示。
第2步 对(n-1)个独立节点列KCL方程
如果选图3-1所示电路中的节点4为参考节点,则节点1、2、3为独立节点,其对应的KCL方程必将独立,即:
1 0431III
2 0521III I2 2 R2 R1 I1
Us4 + _ R4 +
_ Us1
I4 R5 I5
4 R6 I6 +
Us2
_
Us3 I3 R3 3 _
+ 1Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
3 0632III
第3步.对)1(nb个独立回路列关于支路电流的KVL方程
第4章 电路定理
本章重点
1、叠加定理的应用及注意事项;
2、替代定理的含义;
3、应用戴维南、诺顿定理分析电路;
4、最大功率传输定理Maximum power transfer theorem的内容。
本章难点
1、含有受控源电路应用叠加定理;
2、求解含有受控源电路的戴维南、诺顿等效电路。
教学方法
本章讲述了电路理论的一些重要定理,共用6课时。采用讲授为主,自学为辅的教学方法。为使学生能理解定理内容,并应用定理来分析问题和解决问题。在课堂上讲述了大量例题,课下布置一定的作业,使学生能学会学懂,由于课时量偏紧,对于定理的证明要求自学。
授课内容
4.1 叠加定理
线性函数)(xf:
)()()(2121xfxfxxf —可加性Additivity
)()(xafaxf —齐次性Homogeneity
)()()(2121xbfxafbxaxf—叠加性Superposition
(a、b为任意常数Arbitrary Constant)
一、定理
对于任一线性网络,若同时受到多个独立电源的作用,则这些共同作用的电源在某条支路上所产生的电压或电流等于每个独立电源各自单独作用时,在该支路上所产生的电压或电流分量的代数和。
例1:试用叠加定理计算图4-1(a)电路中3Ω电阻支路的电流I。
图4-1(a)
二、注意事项
(1)只适用于线性电路中求电压、电流,不适用于求功率;也不适用非线性电路;
(2)某个独立电源单独作用时,其余独立电源全为零值,电压源用“短路”替代,电流源用“断路”替代;
(3)受控源不可以单独作用,当每个独立源作用时均予以保留;
(4)“代数和”指分量参考方向与原方向一致取正,不一致取负。
例2:电路如图4-2(a),试用叠加法求U和xI。
图4-2(a)
解:第一步10V电压源单独作用时如图4-2(b)。 _ 2Ω 6Ω