電路及其分析方法(2)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 I RL R0 + E U + – 電壓源由電動勢 E和內阻 R0 串聯組成 0REIS ? 若 R0 RL ， U ? E ，可近似認為是理想電壓源。 理想電壓源 0 理想電壓源（恒壓源） 例 1： (2) 輸出電壓是一定值，恒等于電動勢。 (3) 恒壓源中的電流由外電路決定。 特點 : (1) 內阻 R0 = 0 I E + _ U + _ 設 E = 10 V，接上 RL 后，恒壓源對外輸出電流。 RL 當 RL= 1 ? 時， U = 10 V， I = 10A 當 RL = 10 ? 時， U = 10 V， I = 1A 外特性曲線 I U E 0 電壓恒定，電流隨負載變化 電流源 0RUIIS ??I RL R0 U R0 U IS + － U0=ISR0 電流源的外特性 I U 理想電流源 0 IS 電流源由電流 IS 和內阻 R0 并聯組成 由上圖電路可得 : 若 R0 = ? 理想電流源 : I ? IS 若 R0 RL ， I ? IS ，可近似認為是理想電流源。 理想電流源（恒流源 ) 例 1： (2) 輸出電流是一定值，恒等于電流 IS ； (3) 恒流源兩端的電壓 U 由外電路決定。 特點 : (1) 內阻 R0 = ? ； 設 IS = 10 A，接上 RL 后，恒流源對外輸出電流。 RL 當 RL= 1 ? 時， I = 10A ， U = 10 V 當 RL = 10 ? 時， I = 10A ， U = 100V 外特性曲線 I U IS 0 I IS U + _ 電流恒定，電壓隨負載變化。 電壓源中的電流 I= IS 原則 ： Is 不能變， E 不能變。 恒流源兩端的電壓？ 電壓源中的電流 如何決定？電流 源兩端的電壓等 于多少？ I E R _ + a b Uab=? Is + _ 例 1： 電壓源與電流源的等效變換 由圖 a： U = E－ IR0 由圖 b： U = ISR0 – IR0 I RL R0 + – E U + – 電壓源 RL R0 U R0 U IS I + – 電流源 等效變換條件 : E = ISR0 0REIS ?2）等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應。 3）理想電壓源與理想電流源之間無等效關系。 1）電壓源和電流源的等效關系只對外電路而言， 對電源內部不等效。 注意事項： R0 + – E a b IS R0 a b R0 – + E a b IS R0 a b 4）任何一個電動勢 E 和某個電阻 R 串聯的電路， 都可化為一個電流為 IS 和這個電阻并聯的電路。 例 1: 求下列各電路的等效電源 解 : + – a b U 2? 5V (a) + ? + – a b U 5V (c) + ? a 5A b U 3? (b) + ? a + 2V 5V U + b 2? (c) + ? (b) a U 5A 2? 3? b + ? (a) a + – 5V 3? 2? U + ? 例 2: 試用電壓源與電流源等效變換的方法 計算 2?電阻中的電流。 A1222 28 ??? ??I6V 3? + – + – 12V 2A 6? 1? 1? 2? I (a) 解 : – 8V + – 2? 2V + 2? I (d) 2? 4A 2? 2? 2? 2V + – I (c) 2A 3? 1? 2? 2V + – I 2A 6? 1? (b) 由圖 (d)可得 戴維寧定理 二端網絡的概念： 二端網絡： 具有兩個出線端的部分電路。 無源二端網絡： 二端網絡中沒有電源。 有源二端網絡： 二端網絡中含有電源。 b a E + – R1 R2 IS R3 b a E + – R1 R2 IS R3 R4 無源二端網絡 有源二端網絡 a b R a b 無源二端網絡 + _ E R0 a b 電壓源 （戴維寧定理） 電流源 （諾頓定理） a b 有源二端網絡 a b IS R0 無源二端網絡可化簡為一個電阻 有源二端網絡可化簡為一個電源 任何一個有源二端 線性 網絡都可以用一個電動勢為 E的理想電壓源和內阻 R0 串聯的電源來等效代替。 有源 二端 網絡 RL a b + U – I E R0 + _ RL a b + U – I 等效電源的內阻 R0等于有源二端網絡中所有電源均除去（理想電壓源短路，理想電流源開路）后所得到的無源二端網絡 a 、 b兩端之間的等效電阻。 等效電源的電動勢 E 就是有源二端網絡的開路電壓 U0，即將 負載斷開后 a 、 b兩端之間的電壓 。 等效電源 例 1： 電路如圖，已知 E1=40V， E2=20V， R1=R2=4?， R3=13 ?，試用戴維南定理求電流 I3。 E1 I1 E2 I2 R2 I3 R3 + – R1 + – E R0 + _ R3 a b I3 a b 注意：“等效”是指對端口外等效 即用等效電源替代原來的二端網絡后，待求支路的電壓、電流不變。 有源二端網絡 等效電源 解： 1. 斷開待求支路求等效電源的電動勢 E 例 1： 電路如圖，已知 E1=40V， E2=20V， R1=R2=4?， R3=13 ?，試用戴維南定理求電流 I3。 E1 I1 E2 I2 R2 I3 R3 + – R1 + – a b A5244 20402121 .RREEI ???????R2 E1 I E2 + – R1 + – a b + U0 – E 也可用疊加原理等其它方法求。 E = Uo = E2 + I R2 = 20 + ? 4 = 30V 或： E = Uo = E1 – I R1 = 40 – ? 4 = 30V 解： 2. 求等效電源的內阻 R0 除去所有電源（理想電壓源短路，理想電流源開路） 例 1： 電路如圖，已知 E1=40V， E2=20V， R1=R2=4?， R3=13 ?，試用戴維南定理求電流 I3。 E1 I1 E2 I2 R2 I3 R3 + – R1 + – a b R2 R1 a b R0 從 a、 b兩端看進去， R1 和 R2 并聯 ? R0 =R1//R2 = 4 // 4 = 2? 求內阻 R0時，關鍵要弄清從 a、 b兩端看進去時各電阻之間的串并聯關系。 解： 3. 畫出等效電路求電流 I3 例 1： 電路如圖，已知 E1=40V， E2=20V， R1=R2=4?， R3=13 ?，試用戴維南定理求電流 I3。 E1 I1 E2 I2 R2 I3 R3 + – R1 + – a b E R0 + _ R3 a b I3 A2132 30303 ????? RREI例 2： 已知： R1=5 ?、 R2=5 ? R3=10 ?、 R4=5 ? E=12V、 RG=10 ? 試用戴維寧定理求檢流計中的電流 IG。 有源二端網絡 E – + G IG RG a b E – + G IG RG 解 : 1. 求開路電壓 U0 E U0 + – a b – + I1 I2 A215512211 .RREI ?????A8051012432 .RREI ?????E39。 = Uo = I1 R2 – I2 R4 = ? 5– ? 5 = 2V 或： E39。 = Uo = I2 R3 – I1R1 = ? 10– ? 5 = 2V 2. 求等效電源的內阻 R0 R0 a b 從 a、 b看進去， R1 和 R2 并聯，R3 和 R4 并聯，然后再串聯。 ? R0 =(R1//R2) +( R3//R4 ) = (5 // 5) + (10 // 5 ) = 5. 8? 解： 3. 畫出等效電路求檢流計中的電流 IG A1260108 520..RREIGG ??????E39。 R0 + _ RG a b IG a b E – + G IG RG 例 3 （練習） 電路如圖，求： U = ? 返回 后一頁 前一頁 4 ? 4 ? 50? 5 ? 33 ? A B 1A RL + _ 8V _ + 10V C D E U + _ V9540100????????? EBDECDAC UUUUU第一步：求開端電壓 U0。 此值是所求 結果 U嗎？ 返回 后一頁 前一頁 _ A C D + 4 ? 4 ? 50? B + _ 8V 10V E U0 1A 5 ? + － 第二步： 求等效電源的內阻 R0 R0 ?????5754//4500R4? 4? 50? 5? _ A D + 4 ? 4 ? 50? 5 ? B 1A + _ 8V 10V C E 返回 后一頁 前一頁 等效電路 返回 后一頁 前一頁 4 ? 4 ? 50? 5 ? 33 ? A B 1A RL + _ 8V _ + 10V C D E U + _ + _ E R0 57? 9V 33? Ｕ + － 第三步： 求解未知電壓 Ｕ 33579 ????U 電路中電位的計算 電位：電路中某點至參考點的電壓， 記為“ VX” 。 通常設參考點的電位為零。 一、電位的概念 電位的計算步驟 : ，設其電位為零； ； 。 某點電位為正，說明該點電位比參考點高； 某點電位為負，說明該點電位比參考點低。 二、舉例 求圖示電路中各點的電位 :Va、Vb、 Vc、 Vd 。 解： 設 a為