電工基礎第3版

1、電工基礎書名：電工基礎第3版 ISBN： 978-7-111-11454-3作者：陳菊紅出版社：機械工業(yè)出版社本書配有電子課件電工基礎第四章第四章 線性網絡的基本定理線性網絡的基本定理本章重點：本章重點： 疊加定理疊加定理 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理電工基礎第四章第四章 線性網絡的基本定理線性網絡的基本定理主要內容：主要內容： 第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理 第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理 第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理 第四節(jié)第四節(jié) 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理 本章小結本章小結電工基礎第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理 一、疊加定理內容一、疊加定理內容

2、 在線性電路中，任一支路中的電流（或電在線性電路中，任一支路中的電流（或電壓）都是電路中各獨立電源單獨作用時在該支壓）都是電路中各獨立電源單獨作用時在該支路中產生的電流（或電壓）之代數(shù)和，這就是路中產生的電流（或電壓）之代數(shù)和，這就是疊加定理。疊加定理。電工基礎第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理疊加定理示圖：疊加定理示圖：電工基礎第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理 二、應用疊加定理的注意事項二、應用疊加定理的注意事項 1.疊加定理僅適用于線性電路，不適用于非線性電路。疊加定理僅適用于線性電路，不適用于非線性電路。 2.在各個獨立電源分別單獨作用時，對那些暫不起作用的獨立電源都應視在各個獨立電源分別單獨

3、作用時，對那些暫不起作用的獨立電源都應視 為零值，即電壓源用短路代替，電流源用開路代替，而其它元件的聯(lián)接方為零值，即電壓源用短路代替，電流源用開路代替，而其它元件的聯(lián)接方 式都不應有變動。式都不應有變動。 3.各個電源單獨作用下響應的參考方向應選擇為與原電路中對應響應的參考方各個電源單獨作用下響應的參考方向應選擇為與原電路中對應響應的參考方向向 相同，在疊加時應把各部分響應的代數(shù)值代入。相同，在疊加時應把各部分響應的代數(shù)值代入。 4.疊加定理只能用來計算線性電路的電壓或電流，而不能用來計算功率。疊加定理只能用來計算線性電路的電壓或電流，而不能用來計算功率。 5.疊加定理被用于含有受控源的電路時

4、，所謂電源的單獨作用只是對獨立疊加定理被用于含有受控源的電路時，所謂電源的單獨作用只是對獨立 電源而言。電源而言。電工基礎第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理一、替代定理內容一、替代定理內容 線性或非線性的任意網絡中，若已知第 k 條支路的電流為 ik ，端電壓為 uk ，則該支路可用以下三種元件中的任意一種來替代:（ 1 ）電壓值為 uk 的電壓源（ 2 ）電流值為 ik 的電流源（ 3 ）阻值為 uk/ik 的電阻。替換后，電路其余各支路電壓、電流將保持不變。這就是替代定理。也稱置換定理。電工基礎第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理替代定理示圖替代定理示圖已知I1=2A，則可將I1支路用一個大小為2A

5、的電流源來替代。電工基礎第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理 二、應用替代定理的注意事項二、應用替代定理的注意事項 1.替代不是等效變換，被等效變換的支路在外電路參數(shù)變化時，等效電路的參數(shù)不會變，而被替代支路在外電路參數(shù)變化時，被替代支路的電流、電壓是會發(fā)生變化的。 2.替代定理不僅可以用于線性電路，還可以用 于非線性電路。 電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理 具有兩個端鈕與外電路相連接的網絡，不論其具有兩個端鈕與外電路相連接的網絡，不論其內部結構如何，都稱為內部結構如何，都稱為二端網絡，二端網絡，也稱為也稱為一端口一端口網絡。網絡。 根據(jù)網絡內部是否含有根據(jù)網絡內部是否

6、含有獨立電源獨立電源，二端網絡可，二端網絡可分為分為有源二端網絡有源二端網絡和和無源二端網絡。無源二端網絡。電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理 二端網絡的表示符號二端網絡的表示符號： 電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理一、無源線性二端網絡的等效電阻一、無源線性二端網絡的等效電阻1. 任何一個無源線性二端網絡，其端電壓與端鈕電流間任何一個無源線性二端網絡，其端電壓與端鈕電流間總是線性關系，它們的比值是一個常數(shù)?？偸蔷€性關系，它們的比值是一個常數(shù)。因此，一個無源因此，一個無源線性二端網絡總可以用一個線性二端網絡總可以用一個等效電阻等效電阻 R

7、eq 來代替，該等來代替，該等效電阻也稱為網絡的輸入電阻。效電阻也稱為網絡的輸入電阻。電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理2.無源線性二端網絡等效電阻的求解無源線性二端網絡等效電阻的求解（ 1 ）直接利用電阻的串、并聯(lián)或）直接利用電阻的串、并聯(lián)或 Y- 等效變換逐步化簡的等效變換逐步化簡的 方方法。這種方法適用于電路結構和元件參數(shù)已知的情況。法。這種方法適用于電路結構和元件參數(shù)已知的情況。（ 2 ）外加電源法適用于結構和元件參數(shù)不清楚的網絡和含）外加電源法適用于結構和元件參數(shù)不清楚的網絡和含有受控源的無源線性二端網絡。有受控源的無源線性二端網絡。電工基礎第三節(jié)第三節(jié)

8、戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理 二、戴維南定理內容二、戴維南定理內容 任何一個有源線性二端網絡，對外電路來說，可以用任何一個有源線性二端網絡，對外電路來說，可以用一個電壓源與一個電阻相串聯(lián)組合的電路模型來等效。一個電壓源與一個電阻相串聯(lián)組合的電路模型來等效。該電壓源的電壓等于有源二端網絡的該電壓源的電壓等于有源二端網絡的開路電壓開路電壓 UocUoc ；電；電阻等于將有源二端網絡轉變?yōu)闊o源二端網絡后的阻等于將有源二端網絡轉變?yōu)闊o源二端網絡后的等效電等效電阻阻ReqReq 。電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理三、戴維南定理應用三、戴維南定理應用 應用戴維南定

9、理分析電路中某一支路應用戴維南定理分析電路中某一支路(或某段電路或某段電路) 時，可先時，可先 將該支路從電路中斷開移去，電路剩余部分是一有源二端網絡，將該支路從電路中斷開移去，電路剩余部分是一有源二端網絡， 用戴維南定理求出其等效電路，然后接上待求支路，即可解得待用戴維南定理求出其等效電路，然后接上待求支路，即可解得待 求量。關鍵是求開路電壓求量。關鍵是求開路電壓 Uoc Uoc 和等效電阻和等效電阻 ReqReq 。 電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理【例 4-1 】求圖示二端網絡的戴維南等效電路求圖示二端網絡的戴維南等效電路。I I電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南

10、定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理解：在圖示電路的端紐電流端紐電流I=0時時求出的U Uabab即為開路即為開路電壓電壓 U Uococ ，則 U Uococ=(-5+1=(-5+110+10)V=15V10+10)V=15V 將有源網絡中的所有獨立電源 置零，則得 可得到右圖所示的戴維南等效電路。R Reqeq =10 =10電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理【例 4-2 】用戴維南定理求圖示電路中的電流戴維南定理求圖示電路中的電流I. + +2V2V - -2 2 3A3A 4 4 I I 6 6電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理解解

11、:（ 1 ）由下圖求開路電壓Uoc(注意圖中I=0的條件) Uoc= (2+32)V=8V + +2V2V - -2 2 3A3A 4 4I=0 +I=0 + Uoc Uoc - -電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理（ 2 ）將有源二端網絡變?yōu)闊o源二端網絡（即電壓源短 路，電流源開路），得到 R Reqeq= 2= 2（ 3 ）畫出戴維南等效電路并與待 求支路 6 相聯(lián)接，得到右圖 所示的簡單電路，可得 + +8V8V - -2 2 I I 6 61AI628電工基礎第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理 四、諾頓定理內容四、諾頓定理內容 任何一個有

12、源線性二端網絡，對外電路來說，可以用一個任何一個有源線性二端網絡，對外電路來說，可以用一個 電流源與一個電阻并聯(lián)組合的電路模型來等效電流源與一個電阻并聯(lián)組合的電路模型來等效。該電流源的該電流源的 電流等于有源二端網絡的電流等于有源二端網絡的短路電流短路電流 Isc ；并聯(lián)電阻等于將有；并聯(lián)電阻等于將有 源二端網絡轉變?yōu)闊o源二端網絡后的源二端網絡轉變?yōu)闊o源二端網絡后的等效電阻等效電阻 Req 。電工基礎 對于戴維南定理和諾頓定理應注意以下幾點:(1)戴維南定理和諾頓定理只要求被等效的有源二端網絡是線性的，而該二端網絡所連接的外電路可以是任意網絡(線性或非線性、有源或無源) ，但被等效的有源二端網

13、絡與外電路之間不能有控制和被控制關系。(2)在求戴維南等效電路或諾頓等效電路中的電阻 Req 時，應將有源二端網絡中的所有獨立源置零，而受控源應保留不變。(3)當 Req 0 和 Req 時，有源二端網絡既有戴維南等效電路又有諾頓等效電路。第三節(jié)第三節(jié) 戴維南定理與諾頓定理戴維南定理與諾頓定理電工基礎第四節(jié)第四節(jié) 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理 在電子技術中，常常要求負載從給定信號源獲得最大功率，這就是最大功率傳輸問題。 當RL= Req 時， PL 為最大。即：當負載電阻等于電源內阻時，負載可獲得最大功率，這就是最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理。電工基礎第四節(jié)第四節(jié) 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理 負載獲得最大功率的工作狀態(tài)，也稱為負載獲得最大功率的工作狀態(tài)，也稱為 “匹配匹配”狀態(tài)狀態(tài)。此時，負載上的最大功率為：此時，負載上的最大功率為：eqOCRUP42max電工基礎第四節(jié)第四節(jié) 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理注意： 1.最大功率匹