電工電子學(xué)課件(非電專(zhuān)業(yè))課件3

11.8疊加定理1.9

電壓源與電流源及其等效變換2已知：US=1V、IS=1A時(shí)，Uo=0V;US=10V、IS=0A時(shí)，Uo=1V;求：US=0V、IS=10A時(shí)，Uo=?US線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)UoIS+–+-例73R1R2IE1IS+–aI1對(duì)節(jié)點(diǎn)a：I1=I+IS—（1）對(duì)左邊的回路列方程：R1I1+R2I-E1=0—（2）I’是將IS開(kāi)路后R2上的電流I’’是將E1短路后R2上的電流1.8

疊加定理求電流I=?41.8

疊加定理'在多個(gè)電源共同作用的線(xiàn)性(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)電路中，某一支路的電壓（電流）等于每個(gè)電源單獨(dú)作用，在該支路上所產(chǎn)生的電壓（電流）的代數(shù)和。+當(dāng)電壓源不作用時(shí)應(yīng)視其短路，而電流源不作用時(shí)則應(yīng)視其開(kāi)路。計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加定理。注意I=I'I+''R2E1R1+–R1R2IE1IS+–IR1R2ISI''=線(xiàn)性5

電路如圖，已知

E=10V、IS=1A，R1=10

R2=R3=5，試用疊加定理求流過(guò)R2的電流I2和理想電流源IS兩端的電壓US。

(b)

E單獨(dú)作用將IS

斷開(kāi)(c)IS單獨(dú)作用

將E短接解：由圖(b)

(a)+–ER3R2R1ISI2+–US+–ER3R2R1I2'+–US'R3R2R1ISI2+–US例66

電路如圖，已知

E=10V、IS=1A，R1=10

R2=R3=5，試用疊加原理求流過(guò)R2的電流

I2和理想電流源IS兩端的電壓US。

(b)

E單獨(dú)作用(c)IS單獨(dú)作用(a)+–ER3R2R1ISI2+–US+–ER3R2R1I2'+–US'R3R2R1ISI2+–US解：由圖(c)

例67線(xiàn)性電路的特點(diǎn)注意：(a)+–ER3R2R1ISI2+–US8已知：US=1V、IS=1A時(shí)，Uo=0VUS=10V、IS=0A時(shí)，Uo=1V求：US=0V、IS=10A時(shí)，Uo=?解：電路中有兩個(gè)電源作用，根據(jù)疊加定理可設(shè)

Uo=K1US+K2IS當(dāng)

US=10V、IS=0A時(shí)，當(dāng)

US=1V、IS=1A時(shí)，US線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)UoIS+–+-

得0

=K11+K21

得1

=K110+K20聯(lián)立兩式解得：K1=0.1、K2=–0.1所以

Uo=K1US+K2IS=0.10+(–0.1)10

=–1V

例79求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U20V+–51524+–U'24解：先計(jì)算20V電壓源單獨(dú)作用在

5電阻上所產(chǎn)生的電壓U'U'=20×5+155=5V電流源不作用應(yīng)相當(dāng)于開(kāi)路10A例8go10+–10A51520V+–U2410A515+U''–24再計(jì)算10A電流源單獨(dú)作用在5電阻上所產(chǎn)生的電壓U''

–10×5+1515×5=–37.5VU''=U=U'U+''=5–37.5=–32.5V電壓源不作用應(yīng)相當(dāng)于短路解：P=5(–32.5)2=221.25W+P=5(–37.5)2552=286.25W若用疊加定理計(jì)算功率將有，求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。例811應(yīng)用疊加定理要注意的問(wèn)題1.疊加定理只適用于線(xiàn)性電路（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）。2.疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令U=0；暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開(kāi)路，即令I(lǐng)s=0。解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的

代數(shù)和。124.疊加定理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來(lái)求功率，即功率不能疊加。5.運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。=+13

常用的干電池和可充電電池1.9電壓源與電流源及其等效變換一個(gè)電源可以用兩種模型來(lái)表示。用電壓的形式表示稱(chēng)為電壓源，用電流的形式表示稱(chēng)為電流源。141.理想電壓源（恒壓源）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特點(diǎn)：(1）無(wú)論負(fù)載電阻如何變化，輸出電壓不變；（2）電源中的電流由外電路決定。1.9.1

電壓源15恒壓源中的電流由外電路決定IU+_abUab2R1R22162.實(shí)際電壓源模型伏安特性IUUSUIR0+-USRLU=US–IR0由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成R0稱(chēng)為電源的內(nèi)阻或輸出電阻I=R0US

R0越小，斜率越小，接近理想電壓源171.理想電流源（恒流源)特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。1.9.2

電流源18恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsRUS+_19ISR0abUabIIsUabI外特性

2.實(shí)際的電流源模型R0I=IS–Uab/R0由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成Uab

=ISR0R0越大特性越陡，接近理想電流源2010V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)21求下列各電路的ab端等效電路解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+例9b221.9.3

電壓源與電流源的等效變換IR0+-UsbaUabISabUab'I'R0'等效互換的條件：當(dāng)接有同樣的負(fù)載時(shí)，對(duì)外的電壓電流相等。23等效互換公式：IR0+-UsbaUab()'RI''RI'RI'I'U00s0sab-=-=Uab=Us–IR0

Us=ISR0′R0=R0′Uab'ISabI'R0'24電壓源與電流源的等效互換舉例I2+-10VbaUab5AabI'10V/2=5A25A2=10VUs=ISR0′R0=R0′IS=Us/R0例1025等效變換的注意事項(xiàng)“等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏--安特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。(1)IsaR0'bUab'I'RLaUS+-bIUabR0RL例：當(dāng)RL=時(shí)，電壓源的內(nèi)阻R0

中不損耗功率，而電流源的內(nèi)阻R0

中則損耗功率。I=I'Uab

=Uab'26注意轉(zhuǎn)換前后US

與Is

的方向(2)aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRS'bI'aIsRS'bI'27(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abI'Uab'IsaUS+-bI(4)

進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒流源并電阻兩者之間均可等效變換。RS和RS'不一定是電源內(nèi)阻。28111RUI=333RUI=R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3例11go29(接上頁(yè))IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I30454RRRUUIdd++-=+RdUd+R4U4R5I--(接上頁(yè))ISR5R4IR1//R2//R3I1+I3()()4432132131////////RIURRRRRRRIIUSdd==+=31-+IsR1U1+