电工基础第四章线性网络的基本定理PPT讲稿.ppt

《电工基础第四章线性网络的基本定理PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工基础第四章线性网络的基本定理PPT讲稿.ppt（24页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1第1页，共24页，编辑于2022年，星期日4-1 叠加定理叠加定理一、引例一、引例 图示电路求电压图示电路求电压U U和电流和电流I I。UsIsR1R2+=2第2页，共24页，编辑于2022年，星期日二、定理：二、定理：线性电路中任一条支路电流或电压等于各个独立电源单独作用时在线性电路中任一条支路电流或电压等于各个独立电源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和该支路所产生的电流或电压的代数和。（叠加性）（叠加性）意义意义：说明了线性电路中电源的独立性。：说明了线性电路中电源的独立性。注意：注意：1 1、一个电源作用，其余电源置零：、一个电源作用，其余电源置零：电压源短路；电压源短路；

2、电流源开路电流源开路；受控源保留。受控源保留。2、叠加时注意代数和的意义叠加时注意代数和的意义:若响应分量若响应分量 与原响应方向一与原响应方向一致取正号，反之取负致取正号，反之取负。3 3、叠加定理只能适用线性电路支路电流或支路电压的计算，叠加定理只能适用线性电路支路电流或支路电压的计算，不能计算功率。不能计算功率。3第3页，共24页，编辑于2022年，星期日例例例例1 1 1 1：用叠加定理求图示电路用叠加定理求图示电路 中中u u和和i i。1、28V电压源单独作用时：电压源单独作用时：2、2A电流源单独作用时：电流源单独作用时：3、所有电源作用时：、所有电源作用时：4第4页，共24页，

3、编辑于2022年，星期日例例例例2 2：图示电路，已知：图示电路，已知：图示电路，已知：图示电路，已知：U Us s=1V,I=1V,Is s=1A=1A时时：U U2 2=0=0；U Us s=10V,I=10V,Is s=0=0时：时：U U2 2=1V=1V；求求:U Us s=0,I=0,Is s=10A=10A时：时：U U2 2=?=?解解：根据叠加定理，有根据叠加定理，有代入已知条件，有代入已知条件，有解得解得若若Us=0,Is=10A时：时：5第5页，共24页，编辑于2022年，星期日 例例3 3：用叠加定理求图示电路中电流用叠加定理求图示电路中电流I I。1、10V电压源单独

4、作用时：电压源单独作用时：2、3A电流源单独作用时，有电流源单独作用时，有3、所有电源作用时：、所有电源作用时：若用节点法求：若用节点法求：例例3：6第6页，共24页，编辑于2022年，星期日4-2 4-2 替代定理替代定理替代定理替代定理一、定理：一、定理：在任意集中参数电路中，若第在任意集中参数电路中，若第k k条支路的电压条支路的电压Uk和电流和电流Ik已知，则已知，则该支路可用下列任一元件组成的支路替代该支路可用下列任一元件组成的支路替代:（1 1）电压为电压为Uk的理想电压源；的理想电压源；（2 2）电流为电流为Ik的理想电流源；的理想电流源；（3 3）电阻为电阻为Rk=Uk/Ik的

5、电阻元件。的电阻元件。二、二、注意：注意：(意义意义)1 1、支路、支路k k应为已知支路；应为已知支路；2、替代与等效不相同；替代与等效不相同；3、替代电源的方向。替代电源的方向。7第7页，共24页，编辑于2022年，星期日三、应用举例：三、应用举例：三、应用举例：三、应用举例：求图示电路中的求图示电路中的U US和和R R。IRI1US+28V-I I1=0.4A=0.4A解解：+U1 -U US=43.6v=43.6vI=2AU=28v利用替代定理利用替代定理,有有=10vI IR=0.6-0.4=0.2A=0.6-0.4=0.2A R=50.8第8页，共24页，编辑于2022年，星期日

6、4-3 等效电源定理等效电源定理一、引例一、引例UsR1R2IsR1IoRoRoUo 将图示有源单口网络化简为将图示有源单口网络化简为最简形式。最简形式。(Uo:开路电压开路电压Uoc)(Io:短路电流短路电流Isc)(Ro:除源输入电阻除源输入电阻)Isc+Uoc-9第9页，共24页，编辑于2022年，星期日二、定理：二、定理：其中：其中：电压源电压电压源电压Uo为该单口网络的开路电压为该单口网络的开路电压Uoc；电阻电阻Ro为该单口网络的除源输入电阻为该单口网络的除源输入电阻Ro。说明：（说明：（1）该定理称为等效电压源定理，也称为戴维南或代文宁定该定理称为等效电压源定理，也称为戴维南或代

7、文宁定理（理（Thevenins Theorem）；）；（2）由定理得到的等效电路称为戴维南等效电路，由定理得到的等效电路称为戴维南等效电路，Uoc 和和Ro称为戴维南等效参数。称为戴维南等效参数。RoUo1、线性含源单口网络对外电路作用可等效为、线性含源单口网络对外电路作用可等效为一个一个理想电压源和电阻的串联组合。理想电压源和电阻的串联组合。10第10页，共24页，编辑于2022年，星期日2 2、线性含源单口网络对外电路作用可等效为、线性含源单口网络对外电路作用可等效为、线性含源单口网络对外电路作用可等效为、线性含源单口网络对外电路作用可等效为一个理想电一个理想电一个理想电一个理想电流源和

8、电阻的并联组合。流源和电阻的并联组合。流源和电阻的并联组合。流源和电阻的并联组合。说明：说明：（1）该定理称为等效电流源定理，也称为诺顿定理该定理称为等效电流源定理，也称为诺顿定理（Nortons Theorem）；（2）由定理得到的等效电路称为诺顿等效电路，由定理得到的等效电路称为诺顿等效电路，Isc和和Ro称为诺顿等效参数。称为诺顿等效参数。其中：其中：电流源电流电流源电流I0为该单口网络的短路电流为该单口网络的短路电流Isc ；RoI0电阻电阻Ro为该单口网络的除源输入电阻为该单口网络的除源输入电阻Ro.11第11页，共24页，编辑于2022年，星期日+U-I线线 性性 含含 源网源网

9、络络 A任任 意意 网络网络 BII线线 性性 含含 源源网网 络络 A+U-Isc 任任 意意 网网 络络 BRoIscRo+U-三、证明：三、证明：三、证明：三、证明：线线 性性 除除 源源网网 络络 A+U-线线 性性 含含 源源网网 络络 A+=12第12页，共24页，编辑于2022年，星期日四、应用：四、应用：四、应用：四、应用：1、线性含源单口网络的化简、线性含源单口网络的化简例例1：求图示电路等效电源电路以及相应的等效参数。：求图示电路等效电源电路以及相应的等效参数。Ro-1V1+Uoc-Uoc=-1V Ro=1 13第13页，共24页，编辑于2022年，星期日例例例例2 2：已

10、知图示网络的伏安关系为：已知图示网络的伏安关系为：已知图示网络的伏安关系为：已知图示网络的伏安关系为：U=2000I+10U=2000I+10并且并且 I Is s=2mA.=2mA.求网络求网络N N的的戴维南等效电路。戴维南等效电路。含含源源网网络络 NIs解：解：设网络设网络N N 的的戴维南戴维南等效电路参数为等效电路参数为U Uococ和和R Ro o，则有，则有因因 U=2000I+10U=2000I+10故故 R Ro oI=2000II=2000I14第14页，共24页，编辑于2022年，星期日2 2、求某一条支路的响应。、求某一条支路的响应。、求某一条支路的响应。、求某一条支

11、路的响应。例例3 3：用等效电源定理求图示电路用等效电源定理求图示电路中的电流中的电流i i。+Uoc-Ro解：解：=52v Ro=12 画出戴维南等效电路，并接入画出戴维南等效电路，并接入待求支路求响应。待求支路求响应。移去待求支路得单口网络移去待求支路得单口网络除去独立电源求除去独立电源求Ro：求开路电压求开路电压Uoc：15第15页，共24页，编辑于2022年，星期日例例例例4 4：图示电路，用图示电路，用图示电路，用图示电路，用戴维南定理求电流戴维南定理求电流戴维南定理求电流戴维南定理求电流I I。+Uoc -Ro解：解：Ro=7 画出戴维南等效电路，并接入待求支路求响应。画出戴维南等

12、效电路，并接入待求支路求响应。移去待求支路求：移去待求支路求：除去独立电源求：除去独立电源求：16第16页，共24页，编辑于2022年，星期日例例例例5 5：图示电路，用戴维南定理求电流图示电路，用戴维南定理求电流图示电路，用戴维南定理求电流图示电路，用戴维南定理求电流I I2 2。3、含受控源电路分析、含受控源电路分析I2+Uoc-+u-i移去待求支路移去待求支路,有有除源外加电压除源外加电压,有有解：解：I2由等效电路得由等效电路得17第17页，共24页，编辑于2022年，星期日例例6：求出图示电路的戴维南等效电路。求出图示电路的戴维南等效电路。I ii+u-+Uoc-15V(10-6)k

13、=15V=(10-6)k 解：解：求开路电压求开路电压U Uococ:由于开路由于开路,I=0,I=0,故有故有外加电压求输入电阻外加电压求输入电阻R Ro o:由除源等效电路由除源等效电路,有有所求电路戴维南等效电路如右图。所求电路戴维南等效电路如右图。18第18页，共24页，编辑于2022年，星期日注意：注意：1、等效电源的方向；等效电源的方向；（2）外加电源法）外加电源法（除源）（除源）（3）开路短路法开路短路法（Uoc、Isc）（不除源）（不除源）+U-I线线 性性 含含 源源网网 络络 A任任 意意 网网 络络 BRoIoIsc+Uoc-Uo3、含受控源有源单口网络不一定同时存在两种

14、等效电源含受控源有源单口网络不一定同时存在两种等效电源4、含源单口网络与外电路应无耦合；含源单口网络与外电路应无耦合；2、除源输入电阻除源输入电阻Ro求法：求法：（1）等效变换法（除源）等效变换法（除源）5、含源单口网络应为线性网络；含源单口网络应为线性网络；6、等效参数计算。等效参数计算。注意注意:电压与电流方向关联电压与电流方向关联19第19页，共24页，编辑于2022年，星期日习题习题4-16：图示网络中图示网络中P不含任何电源不含任何电源。当当us=12V,R1=0:i1=5A,iR=4A;当当us=18V,R1=:u1=15V,iR=1A。求当求当us=6V,R1=3 时时iR值。值

15、。+U+U1oc 1oc -6V当当u us s=6V,R=6V,R1 1=3=3 时时:i i1 1=1A,u=1A,u1 1=3V=3V I1sc解：解：当当u us s=6V=6V时时,移去移去R R1 1求求:求求u1的戴维南等效电路为的戴维南等效电路为由叠加定理，有由叠加定理，有 根据已知条件，有根据已知条件，有1212A A+Bx+Bx0=40=4i iR R=A=Au us s+B+Bu u1 1R R1 1支路用支路用i i1 1电流源或电流源或u u1 1 电压源替代电压源替代。1818A A+15B+15B=1=1A=1/3A=1/3B B=-1/3=-1/3故故当当u u

16、s s=6V,R=6V,R1 1=3=3 时：时：20第20页，共24页，编辑于2022年，星期日练习练习：图示电路分别求图示电路分别求R=2R=2、6 6 、18 18 时的电流时的电流I I和和R R所吸收的所吸收的功率功率P P。+Uoc -I 当当R=2R=2 时：时：I=3A ，P=18W;P=18W;当当R=6R=6 时：时：I=2A ，P=24W;P=24W;当当R=18R=18 时：时：I=1A ，P=18W.P=18W.解：解：21第21页，共24页，编辑于2022年，星期日4-4 4-4 最大功率传输定理最大功率传输定理最大功率传输定理最大功率传输定理一、定理：一、定理：一

17、个实际电源模型向负载一个实际电源模型向负载R RL L传输能传输能量，当且仅当量，当且仅当R RL L=R=Ro o时，才可获最大功率时，才可获最大功率P Pm m。并且：并且：或或引例：引例：UoRoRLI Io oR RL LR Ro o22第22页，共24页，编辑于2022年，星期日二、应用举例：二、应用举例：二、应用举例：二、应用举例：例例1 1：求求R=R=？可获最大功率，并求最大功率？可获最大功率，并求最大功率P Pm m=?=?解：解：Ro=8 画出戴维南等效电路，并接画出戴维南等效电路，并接入待求支路求响应。入待求支路求响应。移去待求支路求：移去待求支路求：除去独立电源求：除去独立电源求：由最大功率传输定理可知由最大功率传输定理可知R=Ro=8 Pm=50W23第23页，共24页，编辑于2022年，星期日 例例例例2 2：（1 1）求电阻求电阻求电阻求电阻RR为多少时可获最大功率？为多少时可获最大功率？为多少时可获最大功率？为多少时可获最大功率？（2）求此最大功率为多少？并求电源的效率求此最大功率为多少？并求电源的效率.Uoc 解：解：=6 画出等效电路，有画出等效电路，有移去移去R有：有：除去独立电源除去独立电源,有有IscR=Ro=6 Pm=3/8W24第24页，共24页，编辑于2022年，星期日