李瀚荪《电路分析基础》笔记和典型题(含考研真题)详解(拉普拉斯变换在电路分析中的应用)
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第4章分解方法及单口网络4.1 复习笔记一、分解的基本步骤1.划分原则一个元件的电压电流关系是由这个元件本身所确定的,与外接的电路无关。
从全面求解网络的角度来看,何处划分是随意的,视方便而定。
2.分解步骤分解的基本步骤为:(1)把给定网络划分为两个单口网络N1和N2;(2)分别求出N1和N2的VCR(计算或测量);(3)联立两者的VCR或由它们伏安特性曲线的交点,求得N1和N2的端口电压、电流;(4)分别求解N1和N2内部各支路电压、电流。
二、单口网络的电压电流关系1.单口网络的伏安关系VCR单口网络的伏安关系可用以下方式来描述:(1)具体的电路模型;(2)方程或曲线的形式;(3)等效电路。
2.单口网络VCR的求解方法(1)在单口网络两端外施电流源i求单口网络两端电压u;(2)在单口网络两端外施电压源u求单口网络两端电流i。
3.注意事项(1)单口网络的VCR与外接电路无关;(2)可以在最简单的外接电路情况下,求得单口网络的VCR;(3)外施电流源求电压法和外施电压源求电流法是求解VCR常用的方法.三、单口网络的置换-置换定理1.置换定理内容置换定理可表述为:若网络N由两个单口网络N1和N2连接组成,且已知端口电压和电流值分别为α和β,则N1(或N2)可以用一个电压为α的电压源或用一个电流为β的电流源置换,不影响N1(或N2)内各支路电压、电流原有数值。
2.置换过程的图示置换过程如图4-1所示。
(a)(b)N2为电压源所置换(c)N2为电流源所置换图4-1 置换定理四、单口网络的等效电路两单口网络等效是指一个单口网络N和另一个单口网络N'的电压、电流关系完全相同,即它们在u-i平面上的伏安特性曲线完全重叠。
1.等效串联电路(1)典型电路图串联等效电路的典型电路图如图4-2所示。
图4-2 串联等效电阻(2)串联等效的公式串联等效的公式为(3)串联等效的表述串联等效电路的电阻为各电阻之和。
2.等效并联电路(1)并列等效的公式等效并联电阻公式为(2)并联等效的表述并联等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
第1章1.1 复习笔记一、电路及集总电路模型1.基础元件图形实际电路是由电阻器、电容器、线圈、电源等部件和晶体管等器件相互连接组成的,各种部、器件可以用图形符号表示,如表1-1所示。
表1-1 部分电气图用图形符号2.集总电路(1)定义集总电路是指由集总参数元件组成的电路。
(2)应用条件当电路的尺寸远小于最高频率所对应的波长时,可以当做集总电路来处理。
二、电路变量电流、电压及功率1.电流(1)定义电流是指每单位时间内通过导体横截面的电荷量。
(2)表达式电流的表达式为(3)分类①恒定电流恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流,简称直流。
②交变电流交变电流是指大小和方向都随时间作周期性变化的电流,简称交流。
2.电压(1)定义电路中a、b两点间的电压是指单位正电荷由a点转移到b点时所获得或失去的能量。
(2)表达式电压的表达式为(3)分类①恒定电压恒定电压是指大小和极性都不随时间而变动的电压,也叫直流电压。
②时变电压时变电压是指大小和极性都随时间变化的电压,也叫交流电压。
(4)关联参考方向:关联参考方向是指电流参考方向与电压参考方向一致,如图1-1所示。
图1-1 关联的参考方向3.功率(1)定义功率是指能量流动的速率。
(2)表达式功率的表达式为p(t)=u(t)i(t)(3)功率的正负功率的正负表示能力的吸收与产生,电压电流取关联参考方向时:①当功率为正,电路吸收能量,p值即为吸收能量的速率;②当功率为负,电路提供能量,p值为产生能量的速率。
三、基尔霍夫定律1.基尔霍夫电流定律(1)定律内容基尔霍夫电流定律可表述为:对于任一集总电路中的任一节点,在任一时刻,流出(或流进)该节点的所有支路电流的代数和为零。
(2)表达式基尔霍夫电流定律的数学表示式为(3)理论基础基尔霍夫电流定律的理论基础是电荷守恒法。
2.基尔霍夫电压定律(1)定律内容基尔霍夫电压定律可表述为:对于任一集总电路中的任一回路,在任一时刻,沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。
电路分析基础第四版下册(李瀚荪著)课后答案下载电路分析基础第四版下册(李瀚荪著)内容简介下册第三篇动态电路的相量分析法和s域分析法第八章阻抗和导纳8—1 变换方法的概念8—2 复数8—3 振幅相量8—4 相量的线性性质和基尔霍夫定律的相量形式8—5 三种基本电路元件VCR的相量形式8—6 VCR相量形式的统一——阻抗和导纳的引入8—7 弦稳态电路与电阻电路分析方法的类比——相量模型的引入8—8 正弦稳态混联电路的分析8—9 相量模型的网孔分析和节点分析8—10 相量模型的等效8—11 有效值有效值相量8—12 两类特殊问题相量图法习题第九章正弦稳态功率和能量三相电路 9—1 基本概念9—2 电阻的平均功率9—3 电感、电容的平均储能9—4 单口网络的`平均功率9—5 单口网络的无功功率9—6 复功率复功率守恒9—7 弦稳态最大功率传递定理9—8 三相电路习题第十章频率响应多频正弦稳态电路 10一1 基本概念10—2 再论阻抗和导纳10—3 正弦稳态网络函数10—4 正弦稳态的叠加10—5 平均功率的叠加10—6 R1C电路的谐振习题第十一章耦合电感和理想变压器11—1 基本概念11—2 耦合电感的VCR耦合系数11—3 空心变压器电路的分析反映阻抗11—4 耦合电感的去耦等效电路11—5 理想变压器的VCR11—6 理想变压器的阻抗变换性质11—7 理想变压器的实现11—8 铁心变压器的模型习题第十二章拉普拉斯变换在电路分析中的应用 12一1 拉普拉斯变换及其几个基本性质12—2 反拉普拉斯变换——赫维赛德展开定理 12—3 零状态分析12—4 网络函数和冲激响应12—5 线性时不变电路的叠加公式习题附录A 复习、检查用题附录B 复习大纲部分习题答案(下册)索引结束语电路分析基础第四版下册(李瀚荪著)目录《电路分析基础》(下高等学校教材)第4版下册讲授动态电路的相量分析法和s域分析法。
具体内容有:阻抗和导纳、正弦稳态功率和能量/三相电路、频率响应/多频正弦稳态电路、耦合电感和理想变压器、拉普拉斯变换在电路分析中的应用。
第12章 拉普拉斯变换在电路分析中的应用
§12-1 拉普拉斯变换及其几个基本性质
12-1 RC 串联电路t =0时与10 V 电压源接通,已知R =2MΩ、C =1μF,试用拉氏变换法求电流i (t )和电容电压M 。
(t ), t≥0。
已知u C (0-)=0。
解:电路如图
12-1(a )所示,画出电路的
s 域模型如图
12-1(b
)所示,可得(s )的反变换为
比较系数得
解得
所以
U (s )的反变换为
图12-1
12-2 RL 并联电路如图
12-2所示,已知
试用拉氏变换法求u (t ),
t≥0。
图
12-2
图12-3
解:画出电路的s 域模型如图12-3所示。
列出方程
反变换得。
12-3 t≥0
时电路如图12-4所示,已知,试求
图
12-4
图12-5
解:方法一:画出电路的s域模型如图12-5所示。
列出方程
所以
解得反变换得
方法二:用戴维南定理。
在图12-5中,断开电容支路,得接上电容支路,得以下与方法一相同。
12-4 电路如图12-6所示,
t =0时开关打开,求。
图12-6
图12-7
解:画出电路的s 域模型如图12-7所示。
可列出方程
反变换得
§12-2 反拉普拉斯变换
——赫维赛德展开定理
12-5 求若F (s )为:
解:
所以
F (s )为假分式,不能直接使用赫维赛德定理。
用长除法,得对真分式部分有
所以。
第4章 分解方法及单口网络§4-2 单口网络的电压电流关系4-1 求图4-1所示单口网络的VCR。
图4-1解:标出端口u和i,电压u可认为是外施电压源电压,i流出网络,指向外施电源正极。
用网孔法列出电路方程。
设网孔电流和i均为顺时针方向。
找出i和u的关系得u=-12.5i+11.25 (1)如i指向网络内部,则u=12.5i+11.25 (2)u、i的单位分别为V、A。
列网孔方程就是如此规定的。
4-2 试用外施电源法求图4-2所示含源单口网络的VCR,并绘出伏安特性曲线。
图4-2解:图中u可认为是外施电压源的电压。
根据图中所示i的参考方向,可列出u=(3 Ω)i+(6 Ω)(i+5 A)+20 V=(3 Ω+6 Ω)i+(6 Ω)(5 A)+20 V=(9 Ω)i+50 V伏安特性曲线是条直线。
i=0时u=50 V,即u轴截距为50;u=0时,即i轴截距为4-3 试求图4-3所示电路的VCR。
图4-3解:施加电压源u于a、b两端,由KVL和KCL,可得§4-3 单口网络的置换——置换定理4-4 在图4-4所示电路中已知N的VCR为5u=4i+5,试求电路中各支路电流。
图4-4解:分割出图4-4所示虚线框内电路,设外施电压为u,为求其VCR,可列出节点方程整理得VCRu=2-1.2i以之与N的VCR联立可解出i,即5(2-1.2i)=4i+5解得i=0.5 A,u=1.4 V以1.4 V电压源置换N,可简便地估计到N存在的影响,由此可得4-5 试设法利用置换定理求解图4-5所示电路中的电压何处划分为好?置换时用电压源还是电流源为好?图4-5图4-6解:试从图4-6的虚线处将电路划分成两部分,对网络有整理得15u=117-14i(1)对网络有 联立(1)、(2)两式解得i=3 A。
用3 A电流源置换较为方便,置换后利用分流关系,可得4-6 电路如图4-7(a)所示,网络N的VCR如图4-7(b)所示,求u和i,并求流过两线性电阻的电流。
第2章网孔分析和节点分析2.1 复习笔记一、网孔分析法1.网孔分析(1)概念①定义网孔分析法是以网孔电流作为求解的对象来分析电路的一种方法,又叫网孔电流法。
②网孔电流网孔电流是一种沿着网孔边界流动的假想电流,如图2-1中的所示。
图2-1 网孔电流③网孔电流方程具有m个网孔的电路,网孔方程的形式应为(2)求解步骤①选定网孔电流,为每一个网孔列写一个KVL方程;②通过欧姆定律解出方程中的支路电压;③写出以网孔电流为变量的方程组,就可解出网孔电流。
(3)难点分析①含有电流源的情况a.含有电流源和电阻的并联组合,可经等效变换成为电压源和电阻的串联组合再列回路方程;b.存在无伴电流源,且无伴电流源仅处于一个回路时,该回路的电流就是电流源电流;把无伴电流源的电压作为未知量,同时增加一个回路电流的附加方程。
②含有受控电压源的情况a.将受控电压源作为独立电压源列出回路电流方程;b.再把受控电压源的控制量用回路电流表示;c.将用回路电流表示的受控源电压移至方程的左边。
2.互易定理互易定理:在只含一个电压源,不含受控源的线性电阻电路中,若在支路x中的电压源u z,在支路y中产生的电流为i y,,则当电压源由支路x移至支路y时将在支路x中产生电流i y。
二、节点分析1.概念(1)定义节点分析是以节点电压作为求解对象的分析方法,又叫节点电压法。
(2)节点电压节点的节点电压是指该节点到参考节点的电压降。
如图2-2所示。
图2-2 节点分析法用图(3)节点方程对具有(n-1)个独立节点的电路,节点方程的形式为2.难点分析(1)电路中含有无伴电压源的情况①电压源的一端连接点作为参考点,另一端的结点电压已知,无需再列方程;②把无伴电压源的电流作为附加变量列入KCL方程,增加结点电压与无伴电压源电压之间的关系。
(2)电路中含有受控电源的情况①含有受控电流源时,先把它当作独立电流源,再把控制量用结点电压表示;②含有有伴受控电压源时,把控制量用有关结点电压表示并变换为等效受控电流源;③含有无伴受控电压源,参照无伴独立电压源的处理方法。