电路分析及磁路第4章 线性电阻网络的基本定理

I1
I3
I5
U
R
R I4
I2 R R
R I6R
R
R I7
叠加原理： 在线性电路(linear circuit)中，当有两个或两个以上的独立电 源作用 时，任意 支路的电流或电压，都是各个独立电源单 独作用而其他 独立电 源不作用时，在该支路中产生的各电 流分量或各电压分量的代数和。
例2-6 应用叠加原理计 算图示电路的支路电 流 I6 和电压 U2。
R3
Usi
R4
I6
U2
R6
R5
I5
R3
Usi
R4
I6
U2
R6 I 5 R5
R3
R4
I 6
R6 I 5 R5
U 2
应用叠加原理，应注意以下几点： (1)只能用来计算线性电路的电流和电压，对非线性电路不适用
(2)叠加时要注意电压和电流的参考方向，求和时要注意各电 压量和电流分量的正负, 某电流或电压分量的参考方向与 其对应合成电流或电压的参考方向一致时, 在迭加式中该
电压为 U，参考方
+
向从 a 指向 b。
E1–
I1
求并联支路电压弥尔曼定理 :
+ E–2 R1 I2
a
R2 IS b
I3 + R3 U
–
Ei
U
Gi E i
Ri
Gi
1 Ri
2.6 替代定理 (substitution theorem)
替代定理：任意线性和非线性，时变和时不变网 络，在存在唯一解的条件下，若某支路电压或支 路电流已知，那么该支路就可以用一独立的电压 源或电流源替代(电压源等于该支路电压，电流 源等于该支路电流)，并不影响网络中其余部分 的电流，电压。

0 1

i5 i6

1 0
1 0 1 1 1
0 1 0 1



j1 j2 j3


1
§4.5 基本回路分析法
4
2
1
5
6
3
4 ①1 5
4
2
②
5
6
5
6
③ 3
1 0 0 1 1 0 Bf 0 1 0 1 1 1
Ib=Gb(Vb-VSb)+ISb
③
支路将③→① AIb=AGbVb-AGbVSb+AISb=0
AGbVb=AGbVSb-AISb
④
将②→④
AGbATEn =AGbVSb-AISb
定义节点电导矩阵
Gn=AGbAT
定义节点电流源列向量 IS = AGbVSb-AISb
则
GnEn = IS
其中Gn称节点电导矩阵，En是节点电压（对参考节点）列向量， IS为节点电流源列向量。
2
3 J2 5
4 J3
J1 1
6
R 1R 4
R 4
R 4 J1 vS 1
R 4 R 2R 4R 5R 6
R 4R 6
J2 R 6gm v4

R 4
R 4R 6
R 3R 4R 5R 6 J3 ri2R 6gm v4
根据对偶原理，在已知平面网络的节点矩阵和节点方程 的情况下，完全可以得到有关网孔分析的方程。
• 网孔矩阵Ma（其对偶矩阵是关联矩阵Aa）
定义：设网络N具有b条支路，m+1个网孔(包括外网孔)，网孔方
向为：内网孔顺时针方向，外网孔逆时针方向。于是可得网孔关 联支路的(m+1)×b阶的网孔矩阵Ma=(mik)

提高稳定性
选择适当的电阻值
选择适当的电阻值可以减小元件之间的电压和电流差异，从而提高 稳定性。
增加元件容差
元件容差是元件参数的允许误差范围，增加元件容差可以降低元件 参数对电路性能的影响，提高稳定性。
优化网络拓扑
通过优化网络拓扑结构，可以减小元件之间的耦合效应，提高稳定性。
优化元件参数
选择适当的电阻材料
在物联网和智能电网中的应用
物联网
在物联网领域，电阻网络可以应用于传感器网络中，用于监测各种物理量如温度、湿度、压力等，实现远程数据 采集和传输。
智能电网
在智能电网中，电阻网络可以用于实现电能计量、故障检测等功能，提高电网的智能化水平和供电可靠性。同时， 电阻网络也可以用于可再生能源并网发电系统的电能质量监测和调控。
电感元件
表示为纯电感，其电流与电压的相 位差为90度。
02
线性电阻网络的数学模型
电路方程
01
02
03
基尔霍夫电流定律
在电路中，流入节点的电 流等于流出节点的电流。
基尔霍夫电压定律
在电路中，任意两点之间 的电压等于电位降落。
欧姆定律
在电路中，电阻元件两端 的电压与流过它的电流成 正比。
节点电压法
03
线性电阻网络的性能分析
电压与电流的关系
1 2
欧姆定律
在线性电阻网络中，电压和电流成正比关系，即 V=IR，其中 V 是电压，I 是电流，R 是电阻。
串联和并联
在串联电路中，总电压等于各电阻上的电压之和； 在并联电路中，总电流等于各支路电流之和。
3
分压和分流
在串联电路中，电阻越大，其上的电压越高；在 并联电路中，电阻越小，其上的电流越大。

线性网络的等效分析方法
线性网络的等效分析方法主要包括： 节点电压法、网孔电流法、戴维南定 理、诺顿定理等。
网孔电流法是通过求解网孔电流来分 析电路的方法，适用于具有多个网孔 和多个支路的复杂电路。
节点电压法是通过求解节点电压来分 析电路的方法，适用于具有多个独立 节点和多个支路的复杂电路。
戴维南定理和诺顿定理都是将复杂电 路等效为简单电路的方法，通过应用 这些定理，可以简化电路的计算和分 析过程。
稳定性判据
通过计算网络的极点和零点来判断网络的稳定性 。
3
不稳定性的处理
通过引入反馈或改变网络结构来改善网络的稳定 性。
05
线性网络的一般分析方法
线性网络的一般分析步骤
01
02
03
04
建立电路模型
根据实际电路，抽象出电路元 件和电路结构，建立电路模型
。
列出电路方程
根据基尔霍夫定律，列出线性 网络的节点电压方程和回路电
表示。
线性方程
描述电路元件电压和电流关系的数 学方程，其形式为y=kx+b，其中 k为斜率，b为截距。
线性元件
其电压和电流关系可以用线性方程 表示的元件，如电阻、电容、电感 等。
线性网络的基本元件
01
02
03
电阻元件
表示为欧姆定律，即电压 与电流成正比，其阻值是 常数。
电容元件
表示为电容的定义，即电 压与电荷成正比，其容抗 是常数。
03
线性网络的系统分析
系统的概念
系统是由若干相互关联、相互作 用的元素组成的集合，具有特定
功能和特性。
在电路中，系统通常由电阻、电 容、电感等元件组成，用于实现
某种特定的功能。