電路分析基礎(chǔ)第2章課件

1、2.1 等效變換2.3 電壓源和電流源的等效變換2.4 受控電源的等效變換2.5 輸入電阻2.6 電橋平衡及其等電位法2.2 電阻的等效變換 在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支路較多的情況下，通常可以將不包含待求電壓和電流的部分電絡(luò)加以等效化簡。例如電橋測溫電路的實物圖、原理圖分別如圖所示。如何等效化簡電橋測溫電路?【引例】2.1 等效變換電阻電路線性電阻電路非線性電阻電路簡化線性電阻電路的主要依據(jù)是等效變換2.1.1 一端口網(wǎng)絡(luò)的定義流入一個端子的電流必定等于流出另一端子的電流。一端口網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)含源一端口網(wǎng)絡(luò) 無源一端口網(wǎng)絡(luò) 2.1.2 一端口網(wǎng)絡(luò)的等效變換一端口網(wǎng)絡(luò)的等效是指一端口的伏安特性相同,且僅對

2、外電路而言等效。2.2 電阻的等效變換 根據(jù)等效變換的原理，把復(fù)雜的電阻網(wǎng)絡(luò)簡化為一個電阻。2.2.1 電阻的串聯(lián)等效電阻：分壓公式：兩個電阻的分壓公式：電阻串聯(lián)，各分電阻上的電壓與電阻值成正比，電阻值大者分得的電壓大。 【解】根據(jù)兩電阻串聯(lián)的分壓公式有 解得，應(yīng)串聯(lián)的電阻為 【例2.1】在圖示的電路中，電壓表的量程為10V，內(nèi)阻為1M，今要將其量程擴大到100V，試問應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？ 2.2.2 電阻的并聯(lián)等效電導(dǎo)：兩個電阻并聯(lián)的等效電阻：分流公式：兩個電阻并聯(lián)的分流公式：電阻并聯(lián)，各分電阻上的電流與電導(dǎo)值成正比，電導(dǎo)值大者（電阻值小者）分得的電流大。 【解】根據(jù)兩電阻并聯(lián)的分流公式有 解

3、得，應(yīng)并聯(lián)的電阻為 【例2.2】在圖示的電路中，電流表的量程為1mA，內(nèi)阻為2k，今要將其量程擴大到10mA，試問應(yīng)并聯(lián)多大的電阻？ 2.2.3 電阻的混聯(lián)判別電路的串并聯(lián)關(guān)系根據(jù)以下原則：（1）看電路的結(jié)構(gòu)特點； （2）看電壓、電流的關(guān)系； （3）對電路作變形等效； （4）找出等電位點。 12的電阻再與4電阻并聯(lián)后串聯(lián)，1電阻就得到ab端的等效電阻，即 【例2.3】試求電路中ab端的等效電阻 。 【解】觀察電路的聯(lián)接方式可見，5和20電阻為并聯(lián)，然后與3和5電阻串聯(lián)，等效成一個電阻 【解】首先求出電路中電壓源兩端的等效電阻。根 據(jù)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)等效電阻的計算方法，則有 【例2.4】試求電路

4、中電流 。 總電流 由分流公式得 再分流得 2.2.4 Y形電路和形電路之間的等效變換如果在它們的對應(yīng)端子之間具有相同的電壓;則流入對應(yīng)端子的電流分別相等。在這種條件下，它們彼此是等效的。根據(jù)電路的等效條件，得Y電路的變換條件，即 123213根據(jù)電路的等效條件，得Y電路的變換條件，即123213若Y形電路中三個電阻相等，則等效形電路中三個電阻也相等，且 123213已知電路如圖所示，【例2.5】【例2.5】試求圖示電路中的輸入端電阻 。 【解】把圖a中形電路變換為圖b的Y形電路即【例2.6】試求圖示電橋電路中的電流 。 【解】把圖a中形電路變換為圖b的Y形電路，即然后進行串聯(lián)電阻的化簡得等效

5、電路圖c，即2.3 電壓源和電流源的等效變換觀察電路中除電阻外還包含多個電源，如何化簡？2.3.1 理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)2.3.2 理想電流源的并聯(lián)與串聯(lián)2.3.3 實際電源的等效變換開路電壓 短路電流 實際電壓源的內(nèi)阻 實際電源的伏安特性：或?qū)嶋H電源的串聯(lián)電路模型 實際電流源的并聯(lián)電路模型 電壓源與電流源的等效變換 2.互換時，要注意電壓源的電壓極性與電流源的電流方向。 1.互換時，其中的電阻不僅限于電源的內(nèi)阻。4.理想電壓源與理想電流源不能等效變換。 3.等效變換僅對外電路等效，對于電源內(nèi)部并不等效?！纠?.7】 電路如圖a所示，試用電源等效變換法求 流過負(fù)載 的電流 ?！窘狻坑捎?電阻

6、與電流源串聯(lián)，對于求解電流I來說，5電阻為多余元件可去掉，如圖b所示。以后的等效變換過程分別如圖c、d所示。由電路圖d，利用分流公式便可求得電流 。【例2.8】 電路如圖a所示，試用等效變換的方法 求5電阻支路的電流 和電壓 ?！窘狻炕啿襟E如圖a、b、c、d所示。根據(jù)圖d得2.4 受控電源的等效變換 受控電源：不能獨立地為電路提供能量，在其他 信號控制下仍然可以提供一定的電壓或電流。 受控電源按控制量和被控制量的關(guān)系分為四種類型，即電壓控制電壓源（VCVS）、電流控制電壓源（CCVS）、電壓控制電流源(VCCS)和電流控制電流源(CCCS)。 晶體管的電路模型 受控源支路的等效變換 【例2.

7、9】 某晶體管工作在放大狀態(tài)的交流電路如圖所示。已知交流信號輸入電壓為 ,試求輸出電壓 。 【解】 用晶體管的受控源模型來代替晶體管，如圖b所示。對于左邊、右邊回路分別列寫KVL方程得聯(lián)立方程，解得 【例2.10】 化簡圖a所示的電路。 【解】首先將圖a中的受控電流源并聯(lián)電阻的支路等效變換為受控電壓源串聯(lián)電阻的支路，如圖b所示。 【解】首先將圖a中的串聯(lián)支路等效變換為圖b中的并聯(lián)支路，依次化簡如圖c所示。 【例2.11】在圖2.33a所示的電路中，已知轉(zhuǎn)移電阻系數(shù) 。求一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。 2.5 輸入電阻 設(shè)電路端口的電壓 和電流 的參考方向如圖所示，則該電路的輸入電阻 定義為輸入電阻的計

8、算方法： 不含受控源時，電阻的串并聯(lián)或者 變換。 2. 含受控源時，加壓求流法或加流求壓法。 注意：一端口網(wǎng)絡(luò)含有受控源時，輸入電阻可能小于零（功率小于零），表明網(wǎng)絡(luò)向外電路釋放電能。 【例2.12】求圖示電路的輸入電阻 。 【解】利用加壓求流法列KVL方程，有 【例2.13】求圖示電路的輸入電阻 ，并求其等效電路。 【解】首先將圖a中的受控源并聯(lián)支路等效變換為受控源串聯(lián)支路，如圖b所示。 化簡串聯(lián)支路，然后再變換為受控源的并聯(lián)支路，并ab端外加一電壓源，分別如圖c、d所示。根據(jù)加壓求流法得 說明網(wǎng)絡(luò)向外電路釋放電能。 2.6 電橋平衡及其等電位法 2.6.1 電橋電路橋臂橋臂橋臂橋臂橋支路2

9、.6.2 電橋的平衡條件電橋電路的主要特點是，當(dāng)四個橋臂電阻的值滿足一定關(guān)系時，橋支路的電阻R中的電流為零，這種情況稱為電橋的平衡狀態(tài)。 橋支路或2.6.3 等電位法等電位點：對稱電路中處于對稱位置的點?！纠?.14】 圖a所示的電阻電路，各電阻均為 ，試求ab端口的等效電阻 ?！窘狻?假設(shè)a、b端口加一電壓源，觀察等電位點 與 、 與 、 與 ，將等電位點連接起來如圖b所示，相當(dāng)于acb為軸將右邊部分“對折”到左邊，對應(yīng)的電阻并聯(lián)，所以有利用等電位點的性質(zhì)，將這些對稱點短接，或?qū)⑦B于對稱點的支路斷開，從而化簡電路?！纠?.15】 圖a所示的電阻電路，各電阻均為 ，試求ab端口的等效電阻 。【解】 所求電路為正六面體，具有結(jié)構(gòu)對稱性。設(shè)電流從a端流入，因各電阻都相等，所以流過ac、ad、ae電阻的電流是相等的，因此結(jié)點c、d、e是等電位點。同理b、g、h也是等電位點，電路簡化如圖b所示。由圖b進行串并聯(lián)化簡轉(zhuǎn)化為圖c、圖d，即 b)2.6.4 工程應(yīng)用惠斯登電橋的原理 電橋平衡條件 【例2.16】 圖示是電阻應(yīng)變儀中的測量電橋的原理電路。其中 是電阻應(yīng)變片，粘附在被測零件上。當(dāng)零