第2章 电阻电路的等效变换1精选文档.ppt

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1、第第2章章 电阻电路的等效变电阻电路的等效变换换1本讲稿第一页，共五十二页2.2.电阻的串、并联；电阻的串、并联；4.4.电压源和电流源的等效变换；电压源和电流源的等效变换；3.3.电阻的电阻的Y 变换变换;l 重点：重点：1 1.电路等效的概念；电路等效的概念；本讲稿第二页，共五十二页l电阻电路电阻电路仅由电源和线性电阻构成的电路仅由电源和线性电阻构成的电路l分析方法分析方法欧姆定律和基尔霍夫定律是分欧姆定律和基尔霍夫定律是分析电阻电路的依据；析电阻电路的依据；等效变换的方法等效变换的方法,也称化简的方也称化简的方法。法。2.1 2.1 引言引言本讲稿第三页，共五十二页 任何一个复杂的电路任

2、何一个复杂的电路,向外引出两个端钮，且从一向外引出两个端钮，且从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，则称这个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，则称这一电路为二端网络一电路为二端网络(或一端口网络或一端口网络)。1.1.两端电路（网络）两端电路（网络）无无源源无无源源一一端端口口ii2.2 2.2 电路的等效变换电路的等效变换本讲稿第四页，共五十二页B+-ui等效等效对对A电路中的电流、电压和功率而言，满足：电路中的电流、电压和功率而言，满足：BACA2.2.两端电路等效的概念两端电路等效的概念 两个两端电路，端口具有相同的电压、电流关系两个两端电路，端口具有相同的电压、电流关系,

3、则称它则称它们是等效的电路。们是等效的电路。C+-ui本讲稿第五页，共五十二页电路等效变换的条件：电路等效变换的条件：电路等效变换的对象：电路等效变换的对象：电路等效变换的目的：电路等效变换的目的：两电路具有相同的两电路具有相同的VCR；未变化的外电路未变化的外电路A中的电压、电流和功率；（即中的电压、电流和功率；（即对外等效，对内不等效）对外等效，对内不等效）化简电路，方便计算。化简电路，方便计算。明确本讲稿第六页，共五十二页2.3 2.3 电阻的串联和并联电阻的串联和并联电路特点电路特点1.1.电阻串联电阻串联(a)各电阻顺序连接，流过同一电流各电阻顺序连接，流过同一电流 (KCL)；(b

4、)总电压等于各串联电阻的电压之和总电压等于各串联电阻的电压之和(KVL)。+_R1R n+_u ki+_u1+_unuRk本讲稿第七页，共五十二页 由欧姆定律由欧姆定律等效等效串联电路的总电阻等于各分电阻之和。串联电路的总电阻等于各分电阻之和。等效电阻等效电阻结论+_R1Rn+_u ki+_u1+_unuRku+_Re qi本讲稿第八页，共五十二页串联电阻的分压串联电阻的分压 电压与电阻成正比，因此串联电阻电路可作分压电路。电压与电阻成正比，因此串联电阻电路可作分压电路。例例两个电阻的分压：两个电阻的分压：表明+_uR1R2+-u1+-u2i本讲稿第九页，共五十二页功率功率p1=R1i2，p2

5、=R2i2，pn=Rni2p1:p2:pn=R1:R2 :Rn总功率总功率 p=Reqi2=(R1+R2+Rn)i2 =R1i2+R2i2+Rni2 =p1+p2+pn电阻串联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成正比；电阻串联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成正比；等效电阻消耗的功率等于各串联电阻消耗功率的总和。等效电阻消耗的功率等于各串联电阻消耗功率的总和。表明本讲稿第十页，共五十二页2.2.电阻并联电阻并联电路特点电路特点(a)各电阻两端为同一电压（各电阻两端为同一电压（KVL)；(b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和总电流等于流过各并联电阻的电流之和(KCL)。i=i1+i2+ik+inin

6、R1R2RkRni+ui1i2ik_本讲稿第十一页，共五十二页由由KCL:i=i1+i2+ik+in=u/R1+u/R2+u/Rn=u(1/R1+1/R2+1/Rn)=uGeq等效电阻等效电阻inR1R2RkRni+ui1i2ik_等效等效+u_iReq本讲稿第十二页，共五十二页等效电导等于并联的各电导之和。等效电导等于并联的各电导之和。结论并联电阻的分流并联电阻的分流电流分配与电流分配与电导成正比电导成正比本讲稿第十三页，共五十二页例例两电阻的分流：两电阻的分流：R1R2i1i2R2i本讲稿第十四页，共五十二页功率功率p1=G1u2，p2=G2u2，pn=Gnu2p1:p2:pn=G1:G2

7、 :Gn总功率总功率 p=Gequ2=(G1+G2+Gn)u2 =G1u2+G2u2+Gnu2 =p1+p2+pn电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻大电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成反比；小成反比；等效电阻消耗的功率等于各并联电阻消耗等效电阻消耗的功率等于各并联电阻消耗功率的总和功率的总和表明本讲稿第十五页，共五十二页3.3.电阻的串并联电阻的串并联例例1 电路中有电阻的串联，又有电阻的并联，这种连接电路中有电阻的串联，又有电阻的并联，这种连接方式称电阻的串并联。方式称电阻的串并联。计算图示电路中各支路的电压和电流计算图示电路中各支路的电压和电流i1+12i1+-i2i31895165

8、V6 i2i3i4i518654165V-本讲稿第十六页，共五十二页i1+-i2i3i4i51865412165V本讲稿第十七页，共五十二页例例2解解用分流方法做用分流方法做用分压方法做用分压方法做求求：I1,I4,U4+_2R2R2R2RRRI1I2I3I412V_U4+_U2+_U1+本讲稿第十八页，共五十二页从以上例题可得求解串、并联电路的一般步骤：从以上例题可得求解串、并联电路的一般步骤：求出等效电阻或等效电导；求出等效电阻或等效电导；应用欧姆定律求出总电压或总电流；应用欧姆定律求出总电压或总电流；应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上

9、的电流和电压以上的关键在于识别各电阻的串联、并联关系！以上的关键在于识别各电阻的串联、并联关系！例例3求求:Rab,Rcd等效电阻针对端口而言等效电阻针对端口而言61555dcba本讲稿第十九页，共五十二页例例4求求:Rab Rab70601005010ba4080206010060ba120204010060ba20100100ba20本讲稿第二十页，共五十二页例例5求求:Rab Rab10缩短无缩短无电阻支路电阻支路1520ba566715ba43715ba4101520ba5667本讲稿第二十一页，共五十二页2.4 2.4 电阻的电阻的Y形连接和形连接和形形连接的连接的等效等效变换变换1

10、.1.电阻的电阻的、Y形形连接连接Y形形网络网络 形形网络网络 包含包含三端网三端网络络baR1RR4R3R2R12R31R23123R1R2R3123本讲稿第二十二页，共五十二页，Y 网络的变形：网络的变形：型电路型电路(型型)T 型电路型电路(Y、星星型型)这两个电路当它们的电阻满足一定的关这两个电路当它们的电阻满足一定的关系时，能够相互等效系时，能够相互等效。注意本讲稿第二十三页，共五十二页i1=i1Y,i2 =i2Y,i3 =i3Y,u12=u12Y,u23=u23Y,u31=u31Y 2.2.Y 变换的等效条件变换的等效条件等效条件：等效条件：u23i3 i2 i1+u12u31R1

11、2R31R23123i1Yi2Yi3Y+u12Yu23Yu31YR1R2R3123本讲稿第二十四页，共五十二页Y接接:用电流表示电压用电流表示电压u12Y=R1i1YR2i2Y 接接:用电压表示电流用电压表示电流i1Y+i2Y+i3Y=0 u31Y=R3i3Y R1i1Y u23Y=R2i2Y R3i3Y i3=u31 /R31 u23 /R23i2=u23 /R23 u12 /R12i1=u12/R12 u31/R31(2)(1)u23i3 i2 i1+u12u31R12R31R23123i1Yi2Yi3Y+u12Yu23Yu31YR1R2R3123i12i23i31本讲稿第二十五页，共五十

12、二页由式由式(2)解得：解得：i3=u31 /R31 u23 /R23i2=u23 /R23 u12 /R12i1=u12/R12 u31/R31(1)(3)根据等效条件，比较式根据等效条件，比较式(3)与式与式(1)，得，得Y的变换条件：的变换条件：本讲稿第二十六页，共五十二页或或类似可得到由类似可得到由Y的变换条件：的变换条件：或或本讲稿第二十七页，共五十二页简记方法：简记方法：变变YY变变特例：若三个电阻相等特例：若三个电阻相等(对称对称)，则有，则有 R=3RYR31R23R12R3R2R1外大内小外大内小本讲稿第二十八页，共五十二页等效对外部等效对外部(端钮以外端钮以外)有效，对内不

13、成立。有效，对内不成立。等效电路与外部电路无关。等效电路与外部电路无关。用于简化电路用于简化电路注意本讲稿第二十九页，共五十二页桥桥 T 电路电路例例11k1k1k1kRE-+1/3k1/3k1kRE1/3k+-1k3k3kRE3k+-本讲稿第三十页，共五十二页例例2计算计算90电阻吸收的功率电阻吸收的功率141+20V909999-333141+20V909-110+20V90-i1i本讲稿第三十一页，共五十二页例例3求负载电阻求负载电阻RL消耗的功率消耗的功率2A3020RL3030303040202A3020RL101010304020IL2A40RL10101040本讲稿第三十二页，共

14、五十二页2.5 2.5 电压源、电流源的串联和并联电压源、电流源的串联和并联 1.1.理想电压源的串联和并联理想电压源的串联和并联串联串联等效电路等效电路注意参考方向注意参考方向并联并联 相同电压源才能并联相同电压源才能并联,电源中的电流不确定。电源中的电流不确定。注意uS2+_+_uS1+_u+_uuS1+_+_iuS2+_u等效电路等效电路本讲稿第三十三页，共五十二页电压源与支路的串、并联等效电压源与支路的串、并联等效对外等效！对外等效！uS2+_+_uS1+_iuR1R2+_uS+_iuRuS+_i任意任意元件元件u+_RuS+_iu+_本讲稿第三十四页，共五十二页2.2.理想电流源的串

15、联并联理想电流源的串联并联 相同的理想电流源才能串联相同的理想电流源才能串联,每个电流源的端每个电流源的端电压不能确定。电压不能确定。串联串联并联并联注意参考方向注意参考方向iS1iS2iSni等效电路等效电路等效电路等效电路iiS2iS1i注意本讲稿第三十五页，共五十二页3.3.电流源与支路的串、并联等效电流源与支路的串、并联等效R2R1+_uiS1iS2i等效电路等效电路RiSiS等效电路等效电路对外等效！对外等效！iS任意任意元件元件u_+R本讲稿第三十六页，共五十二页2.6 2.6 实际电源的两种模型及其等效变换实际电源的两种模型及其等效变换 1.1.实际电压源实际电压源:理想电压源与

16、一电阻串联理想电压源与一电阻串联 实实际际电电压压源源也也不不允允许许短短路路。因因其其内内阻阻小小，若若短路，电流很大，可能烧毁电源。短路，电流很大，可能烧毁电源。usui0考虑内阻考虑内阻伏安特性：伏安特性：一个好的电压源要求一个好的电压源要求i+_u+_注意本讲稿第三十七页，共五十二页 实实际际电电流流源源也也不不允允许许开开路路。因因其其内内阻阻大大，若若开开路路，电电压压很高，可能烧毁电源。很高，可能烧毁电源。isui02.2.实际电流源：理想电流源与一电阻并联实际电流源：理想电流源与一电阻并联考虑内阻考虑内阻伏安特性：伏安特性：注意ui+_一个好的电流源要求一个好的电流源要求本讲稿

17、第三十八页，共五十二页3.3.电压源和电流源的等效变换电压源和电流源的等效变换 实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变换，所谓的等实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变换，所谓的等效是指端口的电压、电流在转换过程中保持不变。效是指端口的电压、电流在转换过程中保持不变。u=uS RS ii=iS GSui=uS/RS u/RS iS=uS/RS GS=1/RS实际实际电压电压源源实际实际电流电流源源端口特性端口特性i+_uSRS+u_iGS+u_iS比较可得等效条件比较可得等效条件方向：电压源正极端对应电流源电流流出端方向：电压源正极端对应电流源电流流出端本讲稿第三十九页，共五十二页

18、电压源变换为电流源：电压源变换为电流源：转换转换电流源变换为电压源：电流源变换为电压源：i+_uSRS+u_转换转换i+_uSRS+u_小结iGS+u_iSiGS+u_iS本讲稿第四十页，共五十二页iGS+u_iS等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。电流源开路，电流源开路，GS上有电流流过。上有电流流过。电流源短路电流源短路,GS上无电流。上无电流。电压源短路，电压源短路，RS上有电流；上有电流；电压源开路，电压源开路，RS上无电流流过上无电流流过iS理想电压源与理想电流源不能相互转换。理想电压源与理想电流源不能相互转换。变换关系变换关系 i

19、S i表表现现在在注意i+_uSRS+u_方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。数值关系数值关系本讲稿第四十一页，共五十二页利用电源转换简化电路计算利用电源转换简化电路计算例例1I=0.5AU=20V+15V_+8V775A3472AI？1.6A+_U=？5510V10V+_2.+_U2.52A6A本讲稿第四十二页，共五十二页例例2把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连10V1010V6A+_1.70V10+_66V10+_2A6V106A+_2.本讲稿第四十三页，共五十二页106A1A107A1070V+_1

20、0V1010V6A+_1.本讲稿第四十四页，共五十二页66V10+_6V+_60V10+_2A6V106A+_2.6V106A+_本讲稿第四十五页，共五十二页例例3求电路中的电流求电路中的电流I60V410I630V_+_40V4102AI630V_+_40V104102AI2A630V_+_本讲稿第四十六页，共五十二页例例4 受控源和独立源受控源和独立源一样可以进行电源转换；一样可以进行电源转换；转换过程中注意不要丢失转换过程中注意不要丢失控制量。控制量。求电流求电流 i1 1注意+_US+_R3R2R1i1ri1US+_R1i1R2/R3ri1/R3US+_Ri1+_(R2/R3)ri1/

21、R3本讲稿第四十七页，共五十二页例例5把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连2k10V500I+_U+_+-II1.5k10V+_U+_1k1k10V0.5I+_UI+_本讲稿第四十八页，共五十二页2.7 2.7 输入电阻输入电阻 1.1.定义定义无无源源+-ui输入电阻输入电阻2.2.计算方法计算方法如果一端口内部仅含电阻，则应用电阻的串、并联和如果一端口内部仅含电阻，则应用电阻的串、并联和Y变换等方法求它的等效电阻；变换等方法求它的等效电阻；对含有受控源和电阻的两端电路，用电压、电流法求对含有受控源和电阻的两端电路，用电压、电流法求输入电阻，即在端口加

22、电压源，求得电流，或在端口输入电阻，即在端口加电压源，求得电流，或在端口加电流源，求得电压，得其比值。加电流源，求得电压，得其比值。本讲稿第四十九页，共五十二页例例计算下例一端口电路的输入电阻计算下例一端口电路的输入电阻无源电无源电阻网络阻网络R2R3R1解解 先把有源网络的独立源置零：电压源短路；电先把有源网络的独立源置零：电压源短路；电流源开路，再求输入电阻。流源开路，再求输入电阻。uS+_R3R2R1i1i21.本讲稿第五十页，共五十二页外加电外加电压源压源2.US+_3i16+6i1U+_3i16+6i1i本讲稿第五十一页，共五十二页i1i2等效等效u1+_150.1u153.10u1+_155+iu本讲稿第五十二页，共五十二页