电路复习要点省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件.ppt

第一部分第一部分 电阻电路分析电阻电路分析也是动态电路，正弦稳态电路分析基础也是动态电路，正弦稳态电路分析基础一一.参考方向，关联参考方向参考方向，关联参考方向I=2APi =-UI =4W,复习关键点复习关键点+U+2A-2VI U=-2V PV=UI=-4W1/59二二.解题基本依据解题基本依据两类约束两类约束(元件，拓扑）元件，拓扑）1.元件约束元件约束电阻，电压源，电流源，受控源，理想变电阻，电压源，电流源，受控源，理想变压器，电感，电容。压器，电感，电容。例例1 下列图下列图 I=?I =(3+3)2/3 =4A解解213AI3A+-1US=6V0.5US1I12/59例例2 求求a，b两点开路电压两点开路电压UabUab 222 6v例例3 下列图下列图 U=?设设 I2 如图如图 I2=2AU2=-4I2=-8V+2v2A-102ab11441:2UI24A+-3/592.拓扑约束（拓扑约束（KCL,KVL包含相量形式）包含相量形式）（1）电路中任意两点之间电压）电路中任意两点之间电压（2）单口网络开路电压和）单口网络开路电压和VCR例：求下列图单口例：求下列图单口Uoc和和VCR3A3V2A6Viu2+-+-Uoc=22 4V u 2（2i）2i 4作为作为KVL应用应用4/593.单回路及单独立节点电路求解单回路及单独立节点电路求解例：求受控源功率例：求受控源功率解：设解：设I如图，并以如图，并以I为变量列写为变量列写KVL方程方程105I+40 300 0.4（100I）=0得：得：I=4A故故 P 受受-0.4100 I 2 =-640W0.4u1300V540V100us2us1u1I+-+5/594.分压公式和分流公式分压公式和分流公式例例I=(26 8)1/(1+1/3+1/6)=182/3=12A例例9V162+-+-U -9(6/9)=-6v3126A8A6I6/59三三.电阻电路解题方法电阻电路解题方法1.直接利用两类约束（即使不是单回直接利用两类约束（即使不是单回路或单节点电路）路或单节点电路）例例 求求I1 和和 I2 及及U。解：因为解：因为I22-I1由由KVL得：得：2I1 2（2-I1）-4 0得得 I1 2A,I2=0 I3=2-2I1=-2A U=3I3=-6V2A2I32I1I2+-U4VI1232又由又由KCL：7/59例例 用节点法求用节点法求U1 和和 U2。解：设解：设 I 如图如图(1/6)U1=9+I(1/4+1/2)U2=-17-I以及以及U1 U2+3Ia U1+3(U2/2)消去消去 I,解得：解得：U1 120/7 V=17.14V U2=48/7 V=6.86V3Ia9A64217AI+-12Ia2.利用独立电流，电压变量分析法利用独立电流，电压变量分析法（网孔法，节点法，回路法）（网孔法，节点法，回路法）8/59几点注意：几点注意：（1）在网孔方程中不要漏写电流源）在网孔方程中不要漏写电流源两端电压，在节点方程中不要漏写两端电压，在节点方程中不要漏写电压源支路电流。电压源支路电流。（2）在用网孔法时，可用等效变换）在用网孔法时，可用等效变换尽可能降低网孔数；在用节尽可能降低网孔数；在用节 点法时，点法时，可用等效变换尽可能降低节点数。可用等效变换尽可能降低节点数。（3）含受控源时，先把受控源控制）含受控源时，先把受控源控制量用网孔电流或节点电压表示。量用网孔电流或节点电压表示。9/593.叠加定理分析法叠加定理分析法I =-2/2 +6/3 =1A4.等效变换法等效变换法 （1）等效定义）等效定义若若N1与与N2VCR完全完全相同，则相同，则N1与与N2对外对外电路完全等效。电路完全等效。23-+-6V2VIiN1N1+-uiN2-+u例例 所包括内容：所包括内容：10/59(2)无源单口网络等效化简无源单口网络等效化简求等效电阻求等效电阻R（a）不含受控无源单口可直接用串、）不含受控无源单口可直接用串、并联公式或等电位点概念化简。并联公式或等电位点概念化简。（b）含受控源无源单口只能用）含受控源无源单口只能用VCR 法：法：在端口处加在端口处加i 求求 u，或加，或加 u 求求 i，则，则 R u/i11/59解：先求解：先求Rcd（见上右图），（见上右图），加加u 6v，求，求I,i1 u 6 1A，i2（u 2i1）4 1A 例：求例：求 Rab？ab364i12i1+-cd64i1+-2i1i2+-ui12/59 则则 Rab 3 Rcd 6 Rcd ui 3 i i1 +i2 2A ab364i12i1+-cd64i1+-2i1i2+-ui（3）含源单口网络化简）含源单口网络化简R0或或+-USISR013/59化简方法：化简方法：（a）与电压源并联元件（或支路）与电压源并联元件（或支路）;与与 电流源串联元件（或支路）电流源串联元件（或支路）;对对外电路都是多出元件。外电路都是多出元件。（b）电压源模型与电流源模型等效变）电压源模型与电流源模型等效变换：换：+-10V25A214/59（c）列出端口）列出端口VCR若若 u Ai B，若若 i u/A-C方法：加方法：加 i 由由 KVL 求求 u；加加u 由由 KCL 求求 i.i+-uN N+-BAu-iCAu+-i（d）用戴维南定理或诺顿定理化简）用戴维南定理或诺顿定理化简N N+-UocR0iscR0或或15/59例：用戴维南定理计算电流例：用戴维南定理计算电流 i。4i28V4Ai221+-+-1224A8Vuoc-+解：将解：将2电阻以外单口化简：电阻以外单口化简：（1）求）求 uoc 2 4 8 16V（2）求）求Ro16/59（2）求）求Ro加加 i 求求 u 4i 2i 6i Ro ui 6（3）原电路等效为）原电路等效为i 16V 8 2A24iiu+-+-16V2iRo=6uoc4i28V4Ai221+-+-17/595.最大功率传输定理最大功率传输定理（戴氏诺氏定理应用）（戴氏诺氏定理应用）（2）则当）则当 RLRo 时，时，RL有有PLmax，且，且 PLmaxuoc24Ro isc2 Ro4 在什么条件下，在什么条件下，RL 取得最大功率？取得最大功率？且且 PLmax？（1）求出含源单口）求出含源单口uoc（或（或isc）和）和 Ro；含源含源单口单口RL18/59得得 u 10V所以所以 uoc 2 5 3u 20V解解（1）求）求 uoc（应先求（应先求u）由由 KVL 20 3u u 0例：计算图示单口输出最大功率。例：计算图示单口输出最大功率。5220V5A3u-+-u19/59（2）求）求 Ro：当独立源置零后：当独立源置零后因为因为 u 3u u 0 即受控电压源等效为短路即受控电压源等效为短路所以所以 Ro 2（3）PLmaxuoc24Ro 50W+-20VRo=2uoc523u-+uRo20/59四四.含理想变压器电路分析含理想变压器电路分析 1.VCR (变压，变流性变压，变流性)设变比设变比 n=3 则则u2=3u1i2=-1/3i1电压，电流变换极性与同名端位置电压，电流变换极性与同名端位置相关相关i1i2u1u2+-1:n+-1:221ab开路电压为开路电压为uab=21/592.理想变压器电阻理想变压器电阻(阻抗阻抗)变换性变换性阻抗变换性与同名端位置无关阻抗变换性与同名端位置无关1:2abR1R2R3abR1/4R2/4R3/43.利用变压，变流和阻抗变换性分析利用变压，变流和阻抗变换性分析含理想变压含理想变压 器电路器电路(建立初级等效电建立初级等效电路或次级等效电路路或次级等效电路)。22/59一一.动态元件及其动态元件及其VCR定义定义 q(t)=cu(t)VCR i(t)=C du/dt （隔直和（隔直和uc连续性）连续性）u(t)=1/c i()d （uc记忆性）记忆性）=u(0)+1/c i()d贮能贮能：Wc(t)=cu(t)第二部分第二部分 动态电路分析动态电路分析ic+-+-qu23/59定义定义 (t)=Li(t)VCR u(t)=L di/dt (通直和通直和iL连续性连续性)贮能贮能 WL(t)=Li(t)i(t)=1/L u()d (iL记忆性记忆性)=i(0)+1/L u()diLu+-+-24/59从从C和和LVCR看出看出(1)在直流稳态时在直流稳态时(t=0-,t=),C相相 当于开路，当于开路，L相当于短路相当于短路;(2)在在t=0换路时，若换路时，若ic(0)为有限值，为有限值，则则uc(0)不跃变不跃变:uc(0+)=uc(0-)。若若uL(0)为有限值，则为有限值，则iL(0)不跃变不跃变:iL(0+)=iL(0-)。25/59详细而言，若详细而言，若uc(0-)0，或，或iL(0-)=0,则则C在在 t=0+时处理为短路，时处理为短路，L处理为开路。处理为开路。若若uc(0-)=2V,或或iL(0-)=2A,则在则在t=0+时，时，C等效为等效为2V电压源，电压源，L等效为等效为2A电流源电流源.二二.直流激励下一阶电路完全响应直流激励下一阶电路完全响应26/59(1).求初始值求初始值f(0+)由由t=0+等效等效电电路路求解，求解，该电该电路中路中C由由uc(0+)电压电压源代替，源代替，L由由iL(0+)电电流源代替流源代替;(2).求直流稳态值求直流稳态值f()由由t=直流直流稳稳态电态电路路(此此时时C开路，开路，L短路短路)求出。求出。(3).求时间常数求时间常数在在t0电电路中路中,求出求出动态动态元件两端戴元件两端戴维维宁宁等效等效电电阻阻R0，则则 R0C (RC电电路路)L/R0 (RL电电路路)27/592.由三要素法公式也可求零输入响应和由三要素法公式也可求零输入响应和 零状态响应零状态响应 比如比如 任意变量零输入响应任意变量零输入响应uc和和iL零状态响应零状态响应例：图示电路例：图示电路uc(0)=2V,t0uc(t)为为uc-iu5u+-+-2 1F28/59解解 设设i如图如图,答案为答案为(1)uc-iu5u+-+-2 1F29/59例例 电源在电源在t=0时加入电路，已知时加入电路，已知uc(0)=0,求求i1(t),t0.解：这是零状态电路，可用三要素法。解：这是零状态电路，可用三要素法。5Vi1124i1F1125uc+-+-5Vi1124i15i1+-(t=0+)(1)由由t=0+电路求电路求i1(0+)由由KVL i1(0+)+2 5i1(0+)=5得得 i1(0+)=5/11 A30/59(2)由由t=电路求电路求i1():因为因为 i1()=-4i1()所以所以 i1()=0(3)求求 (加加i=1A求求u,R0)由由KCL i1+4i1=i=1Au=2i i1=2.2V所以所以 R0=2.2,i1124i1iu+-R05Vi1()124i1()+-(t=)i1=0.2A,=R0C=2.2(25/11)=5s31/59三三.二阶电路固有响应二阶电路固有响应2.怎样确定特征根怎样确定特征根?串联串联RLC电路电路1.不一样特征根不一样特征根,固有固有响应有三种形式响应有三种形式.32/59第三部分第三部分 正弦稳态分析正弦稳态分析一一.正弦量及其相量正弦量及其相量1.同频率正弦量相位关系同频率正弦量相位关系例例 i1(t)=10cos(100t+30)Ai2(t)=-5sin(100t-15)所以所以 i1对对i2相位差为相位差为 =30-75=45 即即i1滞后滞后i2 45=5cos(100+75)A33/59相量定义，相量与正弦量关系，相量定义，相量与正弦量关系，为何引出相量为何引出相量?几个特殊相量几个特殊相量:2.正弦量相量正弦量相量190=j1180=-1二二.阻抗与导纳，相量模型阻抗与导纳，相量模型N0+-Z=|Z|z式中式中|Z|=U I,z=u-i34/59ZZ和和Y不但能建立相量模型，而且能表征电不但能建立相量模型，而且能表征电路性质。路性质。例例:电路工作于正弦稳态电路工作于正弦稳态 =1rad/s，求，求u与与i 相位差。相位差。Y=|Y|Y式中式中|Y|=I U，Y=-z=i-u-j1j2iu11F2H+-u 超前超前 i 4535/59例：问例：问 uL(t)超前超前us(t)角度？角度？(=1rad s)即即i滞后滞后us 36.9，而，而uL超前超前 i 90 所以所以uL(t)超前超前us 90-36.9=53.1uL4i3Hus+-+-解：解：Z=4+j3=536.9 36/59例：图示正弦稳态电路，电流表例：图示正弦稳态电路，电流表A读数读数 为（为（）安）安(1)1 （2）3 （3）4 （4）7A读数为读数为1A (读有效值读有效值)这是因为这是因为iL与与iC相差相差1802.由相量模型分析正弦稳态电路由相量模型分析正弦稳态电路AA1A2C4A3AL 与原电路结构不变，但电压电流用相量与原电路结构不变，但电压电流用相量表示，元件用阻抗或导纳表示。表示，元件用阻抗或导纳表示。37/59画出相量模型后，其分析方法与直流电阻画出相量模型后，其分析方法与直流电阻电路分析方法完全相同。电路分析方法完全相同。解解:画出原电路画出原电路相量模型相量模型QQR R1 1R R2 2=Z=Zc cZ ZL L则则 1+s03u1+-2-+u12F-+us8H2u0+-2-j0.5+-+j82+（平衡电桥）（平衡电桥）1=s=1030 V0=31=3030 V38/59第三部分第三部分 正弦稳态分析正弦稳态分析一一.正弦量及其相量正弦量及其相量1.同频率正弦量相位关系同频率正弦量相位关系例例 i1(t)=10cos(100t+30)Ai2(t)=-5sin(100t-15)所以所以 i1对对i2相位差为相位差为 =30-75=45 即即i1滞后滞后i2 45=5cos(100+75)A复习关键点复习关键点39/59相量定义，相量与正弦量关系，相量定义，相量与正弦量关系，为何引出相量为何引出相量?几个特殊相量几个特殊相量:2.正弦量相量正弦量相量190=j1180=-1二二.阻抗与导纳，相量模型阻抗与导纳，相量模型N0+-Z=|Z|z式中式中|Z|=U I,z=u-i40/591.Z和和Y不但能建立相量模型，而且能表征不但能建立相量模型，而且能表征电路性质。电路性质。例例:电路工作于正弦稳态电路工作于正弦稳态 =1rad/s，求，求u与与i 相位差。相位差。Y=|Y|Y式中式中|Y|=I U，Y=-z=i-u-j1j2iu11F2H+-u 超前超前 i 4541/59例：问例：问 uL(t)超前超前us(t)角度角度？(=1rad s)即即i滞后滞后us 36.9，而，而uL超前超前 i 90 所以所以uL(t)超前超前us 90-36.9=53.1uL4i3Hus+-+-解：解：Z=4+j3=536.9 42/59例：图示正弦稳态电路，电流表例：图示正弦稳态电路，电流表A读数读数 为（为（）安安(1)1 （2）3 （3）4 （4）7A读数为读数为1A (读有效值读有效值)这是因为这是因为İL与与İC相差相差1802.由相量模型分析正弦稳态电路由相量模型分析正弦稳态电路AA1A2C4A3AL 与原电路结构不变，但电压电流用相量与原电路结构不变，但电压电流用相量表示，元件用阻抗或导纳表示。表示，元件用阻抗或导纳表示。43/59画出相量模型后，其分析方法与直流电阻画出相量模型后，其分析方法与直流电阻电路分析方法完全相同。电路分析方法完全相同。=10(-j1)+(-10)j1=j1=-j20V(1)oc=-j1+j1 44/5945/59三三.正弦稳态功率正弦稳态功率 Z=R+jX Y=G+jBN+-YZ1.平均功率平均功率P，无功率，无功率Q，视在功率，视在功率S，功率因数功率因数P=UIcos=IR=GU (W)Q=UIsin (Var)S=UI (VA)=P/S=cos46/592.复功率复功率 3.三种基本元件三种基本元件P,Q及及SR:P=UI=S ,L:P=0C:P=0Q=0 Q=UI=SQ=-UI=-S47/59例例:已知已知求单口网络吸收平均功率和无功功率求单口网络吸收平均功率和无功功率解解:i1(t)=2cos(314t+45)A12i1i2+-uQ1=UI1sin 1=-100varP2=UI2cos 2=100 0.5cos60=25WQ2=UI2cos 2=43.3varP=P1+P2=125 WQ=Q1+Q2=-56.7 Var48/594.正弦稳态最大功率传输定律正弦稳态最大功率传输定律例例 求负载取得最大功率时负载元件值，求负载取得最大功率时负载元件值，并求并求PLmax解解:作出相量模型并作变换作出相量模型并作变换正弦稳正弦稳态态含源含源NZLcostV1HcostA2F11ZL+-j1sj2s11+-+-49/59-j1sj2s11+-+-j2s1s11Aj1A-j1s+-其元件及元件值为其元件及元件值为:RL=1.5,LL=0.5HRLLL1.50.5H50/59四。不一样频率正弦激励作用于电路四。不一样频率正弦激励作用于电路1.任一支路响应是各频率正弦响应叠任一支路响应是各频率正弦响应叠 加加由不一样由不一样 相量模型求各分量。相量模型求各分量。2.平均功率等于各频率正弦平均功率平均功率等于各频率正弦平均功率 叠加。叠加。3.不一样频率正弦量叠加后有效值为不一样频率正弦量叠加后有效值为51/59+_usi2 1F1H13H+_j1 j1 j13 2(=1)例：已知例：已知us(t)=8+4sint+求求i(t)和和2 电阻吸收平均功率。电阻吸收平均功率。解：解：i(t)=I0+i1(t)+i2(t)由由=1相量模型相量模型由由=0相量模型（省画）得相量模型（省画）得I0=4A得得1=0 i1(t)=052/592 j23 j0.5 j2+_(=2)由由=2相量模型相量模型P2=I2 R=34W 或或 P2=P1+P2=32+2 W53/59五五.网络函数和频率响应网络函数和频率响应1.网络函数定义及分类网络函数定义及分类2.经典低通网络和高通网络经典低通网络和高通网络(RC一阶一阶)通频带：通频带：c c 通频带通频带0 c RCRC c=1 =1 RC54/593.串联谐振和并联谐振串联谐振和并联谐振串联谐振串联谐振Q值友好振时特点。值友好振时特点。并联谐振并联谐振Q友好振时特点。友好振时特点。六六.含耦合电感电路分析含耦合电感电路分析1.耦合电感耦合电感VCRdtdiLdtdiMu2212+=dtdiMdtdiLu2111+=i1i2L1L2u1u2+-MLC1谐振角频率谐振角频率 0 0Q 0 通频带通频带D DCLR1RL Q0=55/592.耦合电感串，并联时等效电感耦合电感串，并联时等效电感:2M LLMLLL21221+-=M2LLL21+=3.含耦合电感电路分析方法含耦合电感电路分析方法(三种方法三种方法)七七.含理想变压器电路分析含理想变压器电路分析 1.VCR (变压，变流性变压，变流性)设变比设变比 n=3则则 u 2=3u 1i2=-i1/3电压，电流变换极性与同名端位置相关电压，电流变换极性与同名端位置相关i1i2u1u2+-1:n+-1:221ab开路电压为开路电压为56/592.理想变压器阻抗变换性理想变压器阻抗变换性阻抗变换性与同名端位置无关阻抗变换性与同名端位置无关1:2abZ1Z2Z3abZ1/4Z2/4Z3/43.利用变压，变流和阻抗变换性分析含理利用变压，变流和阻抗变换性分析含理想变压想变压 器电路器电路(建立初级等效电路或次级建立初级等效电路或次级等效电路等效电路)。57/59例例 求图示电路中求图示电路中1。解解:次级导纳次级导纳 Y2 1+j0.5-j1 1-j0.5s初级导纳初级导纳+-10010:1-j21 j1+-0.01s(初级等效电路初级等效电路)58/59例例 图示电路中图示电路中ZL？，可取得？，可取得PLmax，并求并求PLmax。解解:负载端戴维南等效阻抗为负载端戴维南等效阻抗为2W24 24R4UP2SmaxL=32j128ZZ*0L+=32j128)5.0 j2(8Z20-=-=+-us2F21:8ZL59/59