第2章 电路的分析方法
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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 电路的分析方法电路分析是指在已知电路结构和元件参数的条件下,讨论激励和响应之间的关系。
电路分析虽然可以用欧姆定律和基尔霍夫定律,但由于电路形式各异,在某些电路应用时有些美中不足。
本章主要介绍线性电路中的一些重要定理,如叠加定理、戴维南定理以及诺顿定理等。
2.1 叠加原理叠加原理是线性电路的一个重要定理,它反映了线性电路的一个基本性质:叠加性。
应用叠加原理可以使某些电路的分析计算大为简化。
所谓叠加原理就是当线性电路中有几个电源共同作用时,各某支路的电流或电压等于电路中各电源单独作用时,在该支路产生的电流或电压的代数和。
叠加原理也称独立作用原理。
所谓单独作用,是指除该电源外其它各电源都不作用于电路(除源)。
对不作用于电路的电源的处理办法是:恒压源予以短路,恒流源予以开路。
对实际电源的内阻应保留。
叠加(求代数和)时以原电路的电流(或电压)的参考方向为准,若各个独立电源分别单独作用时的电流(或电压)的参考方向与原电路的电流(或电压)的参考方向一致则取正号,相反则取负号。
例2-1-1 图2-1(a )所示电路中,已知R 1 = 100Ω,R 2 = 100Ω,U S = 20V , I S = 1A 。
试用叠加原理求支路电流I 1和I 2。
解:根据原电路画出各个独立电源单独作用的电路,并标出各电路中各支路电流的参考方向,如图2-1-1(b )和(c )。
UI 2UI 2′R I 2 ″(a )原电路 (b )U S 单独作用电路 (c )I S 单独作用电路图2-1 例2-1-1插图按各电源单独作用时的电路图分别求出每条支路的电流值。
由图(b )恒压源U S 单独作用时 1212200.1A 100100S U I I R R ''====++由图(c )恒流源V S 单独作用时120.5A I I ''''== 根据电路中电流的参考方向,一致取正,相反取负的原则,求出各独立电源在支路中单作用时电流(或电压)的代数和。