江輯光電路原理課件完全版20-2

1、2.1 串聯(lián)電阻電路串聯(lián)電阻電路 2. 4 理想電源的串聯(lián)和并聯(lián)理想電源的串聯(lián)和并聯(lián) 2.5 電壓源與電流源的等效轉(zhuǎn)換電壓源與電流源的等效轉(zhuǎn)換 2. 3 星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的電阻的等效變換星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的電阻的等效變換 2.6 兩個(gè)電阻電路的例子兩個(gè)電阻電路的例子 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 2.2 并聯(lián)電阻電路并聯(lián)電阻電路 本章本章重點(diǎn)重點(diǎn) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián) 電壓源和電流源的等效變換電壓源和電流源的等效變換 電阻的電阻的Y- - 變換變換 返回目錄返回目錄1. 1. 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) +_R1Rn+_uki+_u1+_unuRk(a) 各電阻順序連接，流過同一電

2、流各電阻順序連接，流過同一電流 （KCL）； (b) 總電壓等于各串聯(lián)電阻上的電壓之和總電壓等于各串聯(lián)電阻上的電壓之和 （KVL）。 nkuuuu 12.1 2.1 串聯(lián)電阻電路串聯(lián)電阻電路 (Series Connection) (Series Connection) 等效等效 2. 等效電阻（等效電阻（equivalent resistance）Req +_R1RniuRku+_Reqi等效：對等效：對外部電路外部電路 端鈕端鈕 （terminal）以外）以外 效果相同效果相同 Req=( R1+ R2 +Rn) = Rk 3. 串聯(lián)電阻上電壓的分配串聯(lián)電阻上電壓的分配 +_un+_R1R

3、niuRk+_uk+_u1等效電阻等于串聯(lián)的各電阻之和等效電阻等于串聯(lián)的各電阻之和 例例 兩個(gè)電阻分壓（兩個(gè)電阻分壓（voltage division），）， 如下圖所示如下圖所示 （注意方向注意方向 !） 4. 功率關(guān)系功率關(guān)系 p1 = R1i 2 ， p2 = R2i 2 ， ， pn = Rni 2 p1 : p2 : : pn= R1 : R2 : : Rn 總功率總功率 p = Reqi 2 = (R1+ R2+ +Rn ) i 2 = R1i 2 + R2i 2 + + Rni 2 = p1 + p2 + + pn i+_uR1R2+-u1-+u2返回目錄返回目錄inR1R2Rk

4、Rni+ui1i2ik_1. 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) (a) 各電阻兩端分別接在一起，端各電阻兩端分別接在一起，端電壓電壓為同一電壓為同一電壓 （KVL）；）； (b) 總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和 （KCL）。）。 i = i1+ i2+ + ik+ + in 2.2 2.2 并聯(lián)電阻電路并聯(lián)電阻電路 (Parallel Connection) (Parallel Connection) 等效等效 由由KCL i = i1+ i2+ + ik+ +in= u Geq 故有故有 uGeq= i = uG1 +uG2 + +uGn=u（G1+G2+ +Gn） 即

5、即 設(shè)設(shè) Gk =1 / Rk （k = 1， 2， ， n） Geq=G1+G2+ +Gk+ +Gn= Gk = 1/Rk2. 等效電導(dǎo)（等效電導(dǎo)（equivalent conductance）Geq Geq +u_i等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和 inG1G2GkGni+ui1i2ik_3. 并聯(lián)電阻的分流（并聯(lián)電阻的分流（current division） eqeq/GGRuRuiikkk 由由電流分配與電導(dǎo)成正比電流分配與電導(dǎo)成正比 得得 對于兩電阻并聯(lián)，對于兩電阻并聯(lián)， 有有 R1R2i1i2i4. 功率關(guān)系功率關(guān)系 p1=G1u2， p2=G2u2， ，

6、pn=Gnu2 p1: p2 : : pn= G1 : G2 : :Gn 總功率總功率 p = Gequ2 = (G1+ G2+ +Gn ) u2 = G1u2 + G2u2 + + Gnu2 = p1 + p2 + + pn 要求要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。：弄清楚串、并聯(lián)的概念。 R = 4(2+(36) )= 2 3 例例1 2 4 6 R 3 R = (4040) + (303030) = 30 例例2 40 30 30 40 30 R40 40 30 30 30 R解解 通常有兩種求入端電阻的方法通常有兩種求入端電阻的方法 端口加電壓求電流法端口加電壓求電流法 端口加電流求電壓法端口

7、加電流求電壓法 下面用下面用加流求壓法加流求壓法求求Rab Rab=U/I=(1-b b )R 當(dāng)當(dāng)b b 0，正電阻，正電阻 正電阻正電阻 負(fù)電阻負(fù)電阻 uiU=(I - -b b I)R=(1 - b b )IR 當(dāng)當(dāng)b b 1, Rab 0，負(fù)電阻，負(fù)電阻 例例 3 求求 a，b 兩端的入端電阻（兩端的入端電阻（input resistance） Rab 。 Ib b IabRRab+U_（b b 1）等效等效 R等效等效= U / I 一個(gè)不含獨(dú)立源的二端（一個(gè)不含獨(dú)立源的二端（two-terminal）電阻網(wǎng)絡(luò)可以用一）電阻網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電阻等效個(gè)電阻等效。 一般情況下一般情況下 小

8、結(jié)小結(jié) R等效等效 +U_I無無源源+U_I求等效電阻的方法求等效電阻的方法 (2) 加壓求流法；加壓求流法；(3) 加流求壓法。加流求壓法。(1) 串并聯(lián)；串并聯(lián)；返回目錄返回目錄2.3 2.3 星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的電阻的等效變換星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的電阻的等效變換 （Y-Y- 變換）變換） 一、電阻的一、電阻的三角形（三角形（ ）聯(lián)接）聯(lián)接和和星形（星形（Y）聯(lián)接）聯(lián)接 形形聯(lián)接聯(lián)接 （Delta connection） R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 Y形形聯(lián)接聯(lián)接 （WyeWye connection） R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12

9、Yu23Yu31Y等效條件等效條件 i1 = i1Y ， i2 = i2Y ， i3 = i3Y ， 且且 u12 = u12Y ， u23 = u23Y， u31 = u31Y 二、二、 - -Y 電阻電阻等效變換（等效變換（equivalent transformation) )的條件的條件 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31YY接接: 用電流表示電壓用電流表示電壓 u12Y=R1i1YR2i2Y 接接: 用電壓表示電流用電壓表示電流 i1Y+i2Y+i3Y = 0 u23Y=R2i2Y R3i3

10、Y i3 =u31 /R31 u23 /R23 i2 =u23 /R23 u12 /R12 i1 =u12 /R12 u31 /R31 （1）（2）三、電阻的三、電阻的三角形（三角形（ ）聯(lián)接）聯(lián)接和和星形（星形（Y）聯(lián)接的等效變換）聯(lián)接的等效變換 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y由式由式（2）解得解得 i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）133221231Y312Y1YRRRRRRRuRui 1332

11、213121232RRRRRRRuRuiYYY 1332211232313RRRRRRRuRuiYYY （3） 根據(jù)等效條件，比較式根據(jù)等效條件，比較式（3）與式與式（1），得由，得由Y接接接接 的變換結(jié)果。的變換結(jié)果。 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR 321133132132233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG 或或 類似可得到由類似可得到由 接接 Y接的變換結(jié)果接的變換結(jié)果 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGGGGGGGGGG 312312233133123121223231

12、231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 或或 由由Y 由由 Y 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 特例特例 若三個(gè)電阻相等若三個(gè)電阻相等( (對稱對稱) )，則有，則有 R = 3RY （外大內(nèi)?。ㄍ獯髢?nèi)小 ） 13注意注意 (1) 等效是指對外部（端鈕以外）電路而言，對內(nèi)不成立等效是指對外部（端鈕以外）電路而言，對內(nèi)不成立； (2) 等效電路與外部電路無關(guān)。等效電路與外部電路無關(guān)。 R31R23R12R3R2R1例例 橋橋T電路（

13、電路（bridge-T circuit） 1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE3k 3k 3k 返回目錄返回目錄2.4 2.4 理想電源的串聯(lián)和并聯(lián)理想電源的串聯(lián)和并聯(lián) 一、一、 理想電壓源的串、并聯(lián)理想電壓源的串、并聯(lián) 串聯(lián)串聯(lián) 一般有一般有 uS= uSk （注意參考方向）（注意參考方向） 電壓相同的電壓源電壓相同的電壓源 才能并聯(lián)，且每個(gè)才能并聯(lián)，且每個(gè) 電源的電流不確定。電源的電流不確定。 并聯(lián)并聯(lián) 2S1SSuuu 等效等效 等效等效 uS2+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI二、理想電流源的串、并聯(lián)二、理想電流源的串、并聯(lián) 可

14、等效成一個(gè)理想電流源可等效成一個(gè)理想電流源 i S（ 注意參考方向）。注意參考方向）。 電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，并且每個(gè)電電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，并且每個(gè)電 流源的端電壓不能確定。流源的端電壓不能確定。 串聯(lián)串聯(lián): 并聯(lián)：并聯(lián)： kkiiiiiiS2S1SSSS , iS1iS2iSkiS例例3 例例2 例例1 iS = iS2 iS1 uSiSuSuSiSiSiSuS1iS2is1uS2三、三、 理想電源的串并聯(lián)理想電源的串并聯(lián) 返回目錄返回目錄一、實(shí)際電壓源模型一、實(shí)際電壓源模型 USUU=US Ri I I+_USRi+U_RI RiIui0其其外特性曲線如下：外特性曲線如下

15、： Ri: 電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻,一般很小。一般很小。 2.5 2.5 電壓電源和電流電源的等效轉(zhuǎn)換電壓電源和電流電源的等效轉(zhuǎn)換 本節(jié)討論實(shí)際電壓源模型和實(shí)際電流源模型的等效轉(zhuǎn)換本節(jié)討論實(shí)際電壓源模型和實(shí)際電流源模型的等效轉(zhuǎn)換 電壓源模型電壓源模型二二. 實(shí)際電流源模型實(shí)際電流源模型 I = iS Gi U Gi: 電源內(nèi)電導(dǎo)電源內(nèi)電導(dǎo),一般很小。一般很小。 Gi+_iSUIISUIGiUui0其其外特性曲線如下外特性曲線如下 電流源模型電流源模型u = uS Ri i i = iS Giu i = uS/Ri u/Ri 通過比較，得等效的條件：通過比較，得等效的條件： iS=uS/Ri , Gi

16、=1/Ri i+_uSRi+u_iGi+u_iS三、實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源模型間的等效變換三、實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源模型間的等效變換 等效是指對外部電路的作用等效，即端口的電壓、電流等效是指對外部電路的作用等效，即端口的電壓、電流 伏安關(guān)系保持不變。伏安關(guān)系保持不變。 由電壓源模型變換為電流源模型由電壓源模型變換為電流源模型 等效等效 等效等效 由電流源模型變換為電壓源模型由電流源模型變換為電壓源模型 i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iSi+_uSRi+u_（2） 所謂的所謂的等效等效是對是對外部電路外部電路等效，對等效，對內(nèi)部電路內(nèi)部電路是不等效的。是不等效的。 注意：注意：

17、 開路的電流源可以有電流流過并聯(lián)電導(dǎo)開路的電流源可以有電流流過并聯(lián)電導(dǎo)Gi 。 電流源短路時(shí)電流源短路時(shí), 并聯(lián)電導(dǎo)并聯(lián)電導(dǎo)Gi中無電流。中無電流。 電壓源短路時(shí)，電阻電壓源短路時(shí)，電阻Ri中有電流；中有電流； 開路的電壓源中無電流流過開路的電壓源中無電流流過 Ri； iS（3） 理想電壓源與理想電流源不能相互轉(zhuǎn)換。理想電壓源與理想電流源不能相互轉(zhuǎn)換。 方向：電流源電流方向與電壓源電壓方向相反方向：電流源電流方向與電壓源電壓方向相反。 （1） 變換關(guān)系變換關(guān)系數(shù)值關(guān)系；數(shù)值關(guān)系； iS ii+_uSRi+u_iGi+u_iS例例 應(yīng)用應(yīng)用 利用電源轉(zhuǎn)換可以簡化電路計(jì)算。利用電源轉(zhuǎn)換可以簡化電路

18、計(jì)算。 例例1 I=0.5A 6A+_U5 5 10V10VU=20V 例例2 5A3 4 7 2AI+_U5 2A6A5 +_15V_+8V7 3 I4 注注:受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。 10V例例3 簡化電路簡化電路 1k 1k 0.5I+_UI1.5k 10V+_UIU = 1500I + 10 U = 2000I 500I + 10 10V1k +_U+500I-I1k 返回目錄返回目錄2.6 2.6 兩個(gè)電阻電路的例子兩個(gè)電阻電路的例子 例例1 求圖示電路中求圖示電路中Rf為何值時(shí)其獲得最大功率，并求此為何值時(shí)其獲得最大功率，并求此 最大功率。最大功率。 USRfRiI解解 Sif22SfffifUIRRUPI RRRR 時(shí)，時(shí)，Rf 獲最大功率獲最大功率ffd0