電工基礎(chǔ)第3版

1、電工基礎(chǔ)書名：電工基礎(chǔ)第3版 ISBN： 978-7-111-11454-3作者：陳菊紅出版社：機(jī)械工業(yè)出版社本書配有電子課件電工基礎(chǔ)第四章第四章 線性網(wǎng)絡(luò)的基本定理線性網(wǎng)絡(luò)的基本定理本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 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(chǔ)第四章第四章 線性網(wǎng)絡(luò)的基本定理線性網(wǎng)絡(luò)的基本定理主要內(nèi)容：主要內(nèi)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(jié)本章小結(jié)電工基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理 一、疊加定理內(nèi)容一、疊加定理內(nèi)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(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支壓）都是電路中各獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）之代數(shù)和，這就是路中產(chǎn)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(chǔ)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(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 疊加定理疊加定理 二、應(yīng)用疊加定理的注意事項(xiàng)二、應(yīng)用疊加定理的注意事項(xiàng) 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(gè)獨(dú)立電源分別單獨(dú)作用時(shí)，對那些暫不起作用的獨(dú)立電源都應(yīng)視在各個(gè)獨(dú)立電源分別單獨(dú)

3、作用時(shí)，對那些暫不起作用的獨(dú)立電源都應(yīng)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(yīng)有變動(dòng)。式都不應(yīng)有變動(dòng)。 3.各個(gè)電源單獨(dú)作用下響應(yīng)的參考方向應(yīng)選擇為與原電路中對應(yīng)響應(yīng)的參考方各個(gè)電源單獨(dú)作用下響應(yīng)的參考方向應(yīng)選擇為與原電路中對應(yīng)響應(yīng)的參考方向向 相同，在疊加時(shí)應(yīng)把各部分響應(yīng)的代數(shù)值代入。相同，在疊加時(shí)應(yīng)把各部分響應(yīng)的代數(shù)值代入。 4.疊加定理只能用來計(jì)算線性電路的電壓或電流，而不能用來計(jì)算功率。疊加定理只能用來計(jì)算線性電路的電壓或電流，而不能用來計(jì)算功率。 5.疊加定理被用于含有受控源的電路時(shí)

4、，所謂電源的單獨(dú)作用只是對獨(dú)立疊加定理被用于含有受控源的電路時(shí)，所謂電源的單獨(dú)作用只是對獨(dú)立 電源而言。電源而言。電工基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理一、替代定理內(nèi)容一、替代定理內(nèi)容 線性或非線性的任意網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)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(gè)大小為2A

5、的電流源來替代。電工基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 替代定理替代定理 二、應(yīng)用替代定理的注意事項(xiàng)二、應(yīng)用替代定理的注意事項(xiàng) 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(shí)，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(shí)，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(chǔ)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(gè)端鈕與外電路相連接的網(wǎng)絡(luò)，不論其具有兩個(gè)端鈕與外電路相連接的網(wǎng)絡(luò)，不論其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，都稱為內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，都稱為二端網(wǎng)絡(luò)，二端網(wǎng)絡(luò)，也稱為也稱為一端口一端口網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否含有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否

6、含有獨(dú)立電源獨(dú)立電源，二端網(wǎng)絡(luò)可，二端網(wǎng)絡(luò)可分為分為有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)和和無源二端網(wǎng)絡(luò)。無源二端網(wǎng)絡(luò)。電工基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)的表示符號二端網(wǎng)絡(luò)的表示符號： 電工基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)的等效電阻一、無源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻1. 任何一個(gè)無源線性二端網(wǎng)絡(luò)，其端電壓與端鈕電流間任何一個(gè)無源線性二端網(wǎng)絡(luò)，其端電壓與端鈕電流間總是線性關(guān)系，它們的比值是一個(gè)常數(shù)?？偸蔷€性關(guān)系，它們的比值是一個(gè)常數(shù)。因此，一個(gè)無源因此，一個(gè)無源線性二端網(wǎng)絡(luò)總可以用一個(gè)線性二端網(wǎng)絡(luò)總可以用一個(gè)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(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。效電阻也稱為網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。電工基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)等效電阻的求解無源線性二端網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)和元件參數(shù)已知的情況。法。這種方法適用于電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)已知的情況。（ 2 ）外加電源法適用于結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)不清楚的網(wǎng)絡(luò)和含）外加電源法適用于結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)不清楚的網(wǎng)絡(luò)和含有受控源的無源線性二端網(wǎng)絡(luò)。有受控源的無源線性二端網(wǎng)絡(luò)。電工基礎(chǔ)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(nèi)容二、戴維南定理內(nèi)容 任何一個(gè)有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用任何一個(gè)有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)電壓源與一個(gè)電阻相串聯(lián)組合的電路模型來等效。一個(gè)電壓源與一個(gè)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(wǎng)絡(luò)的該電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓開路電壓 UocUoc ；電；電阻等于將有源二端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)后的阻等于將有源二端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)后的等效電等效電阻阻ReqReq 。電工基礎(chǔ)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(yīng)用三、戴維南定理應(yīng)用 應(yīng)用戴維南定

9、理分析電路中某一支路應(yīng)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(shí)，可先時(shí)，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(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)絡(luò)， 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(guān)鍵是求開路電壓求量。關(guān)鍵是求開路電壓 Uoc Uoc 和等效電阻和等效電阻 ReqReq 。 電工基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路求圖示二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路。I I電工基礎(chǔ)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(shí)時(shí)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(wǎng)絡(luò)中的所有獨(dú)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(wǎng)絡(luò)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)（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(chǔ)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(nèi)容四、諾頓定理內(nèi)容 任何一個(gè)有

12、源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)任何一個(gè)有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè) 電流源與一個(gè)電阻并聯(lián)組合的電路模型來等效電流源與一個(gè)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(wǎng)絡(luò)的電流等于有源二端網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)后的源二端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡(luò)后的等效電阻等效電阻 Req 。電工基礎(chǔ) 對于戴維南定理和諾頓定理應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)戴維南定理和諾頓定理只要求被等效的有源二端網(wǎng)絡(luò)是線性的，而該二端網(wǎng)絡(luò)所連接的外電路可以是任意網(wǎng)絡(luò)(線性或非線性、有源或無源) ，但被等效的有源二端網(wǎng)

13、絡(luò)與外電路之間不能有控制和被控制關(guān)系。(2)在求戴維南等效電路或諾頓等效電路中的電阻 Req 時(shí)，應(yīng)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有獨(dú)立源置零，而受控源應(yīng)保留不變。(3)當(dāng) Req 0 和 Req 時(shí)，有源二端網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)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(shù)中，常常要求負(fù)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(dāng)RL= Req 時(shí)， PL 為最大。即：當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，負(fù)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(chǔ)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(fù)載獲得最大功率的工作狀態(tài)，也稱為負(fù)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(shí)，負(fù)載上的最大功率為：此時(shí)，負(fù)載上的最大功率為：eqOCRUP42max電工基礎(chǔ)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