电路分析基础_第5讲(ch1线性电路和叠加定理)
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电路齐性定理和叠加定理1.齐性定理齐性定理:在只有一个激励作用的线性电路中,设任一响应为,记作,若将该激励乘以常数K,则对应的响应也等于原来响应乘以同一常数,即。
图1 齐性定理示例(1)当电压源电压改为时,设回路电流为,同样可以列得回路电流方程:(2)另外,如将式(1)各项乘以,方程仍成立,此时得(3)方程(2)与(3)是两个系数相同的线性方程组,所以有,即回路电流等于原来的倍。
电路中其它响应均可通过回路电流的线性组合而得,所以它们的量值也同样变为原来的倍。
例题1:图示电路中电阻。
(1)若使I0 = 1A,求US的值。
(2)若US = 66V,求各支路电流。
图2 例题1解:(1)根据KVL、KCL及欧姆定律,由已知电流依次递推可以求出其它支路电流:,,,,故所需电源电压为:(2) 此时相当于将电压源乘以常数,根据齐性定理,各支路电流均变为原来量值的K倍,即,,,,,。
2.叠加定理叠加定理:在线性电路中,由几个独立电源共同作用产生的响应等于各个独立电源单独作用时产生相应响应的代数叠加。
图3 叠加定理示例解:图(a)电路:图(b)电路:图(c)电路:将上面两个方程等号两侧对应项相加,得注:1、功率与独立电源的源电压和源电流不是线性关系,所以功率不能直接用叠加关系来计算。
2、线性直流电路的任一响应都是该电路中独立电源的线性组合,即例题2:图4(a)电路,用叠加定理计算电压U。
图4例题2解:(1)先使独立电流源单独作用,电压源用短路代替,得图(b),计算其中电压。
利用电阻的串、并联等效及分流公式得(2)再使独立电压源单独作用,电流源用开路代替,得图(c),计算其中电压。
(3)根据叠加定理得待求电压例题3:图示电路,已知当时,电压。
求当,其它条件不变时电压U的值。
图5例题3解:根据已知条件,将电压源分解成。
再利用叠加定理,将图(a)电源的作用情况分解成图(b)和图(c)。
在图(b)中,所以;图(c)中,只有单独作用,对其列回路电流法方程可得解得,故题中所求电压。
线性电路叠加定理的证明胡世昌【摘要】线性电路必定满足叠加定理,满足叠加定理的电路必定是线性电路,但循环定义无助于识别线性电路和应用叠加定理.文章指出线性是线性系统输人信号与输出信号关系的一种描述,是齐次性与叠加性之和.线性电路元件是电流/电压关系特性符合线性系统输入/输出要求的电路元件,进一步可以分为自身电流与自身电压成线性关系的普通线性电路元件,和控制电压或电流与受控电压或电流成线性关系的受控线性电路元件.线性电路是由线性电路元件和独立源构成的电路,其中独立源被看做线性电路的输入(激励),而电路中的任何电压和电流都被看做是线性电路的输出(响应).最后根据线性概念及基尔霍夫定律,给出了叠加定理的证明.%Linear circuit must meet the superposition theorem, while circuit that meets the superposition theorem must be linear circuit, but circular definition does not help in identifying linear circuits or applying superposition theorem. This article points out that linearity is a description for the input and output signal relation of linear system, which is the sum of homogeneity and additivity. Linear circuit element is any circuit element whosecircuit/voltage relation meet the requirement of linear system input/output relation, which can be further divided into ordinary linear circuit element whose circuit and voltage relation of itself satisfy linearity, and controlled linear circuit element whose controlled signal and control signal relation satisfy linearity. Linear circuit is composed by linear element and independent source wherein independent source is seen as input (excitation) of linear circuit while any voltage and circuit are seen as output(response). Finally a proof is given based on the concept of linearity and Kirchhoff's Law.【期刊名称】《沈阳师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】6页(P503-508)【关键词】线性;叠加定理;证明【作者】胡世昌【作者单位】沈阳师范大学科信软件学院,沈阳110034【正文语种】中文【中图分类】TP309.080 引言线性电路和叠加定理是电路分析中十分重要的概念,二者紧密关联,线性电路必定满足叠加定理,满足叠加定理的电路必定是线性电路。