电路分析基础概述
總結一下電路基礎的一些解題方法,方便以后的學習過程中忘記的時候回憶一下。
電路目錄:
- 一.電阻電路的等效變換
- 1.電壓源與電流源在一起
- 2.電壓源和電流源的等效替換
- 3.三角形與Y形電阻相互轉換
- 二.基爾霍夫定律
- 1.基爾霍夫電流定律
- 2.基爾霍夫電壓定律
- 三.電阻電路的一般分析
- 1.基本概念
- 2.支路電流法
- 3.回路(網孔)法求電流
- 4.結點法求電壓
- 四.電路定理
- 1.疊加定理
- 2.戴維南等效電路
- 3.吸收功率最大問題
- 五.一階電路的響應
- 1.RC電路響應
- 2.RL電路響應
- 3.響應總結
一.電阻電路的等效變換
1.電壓源與電流源在一起
電壓源和電流源的關系分串聯和并聯倆種:
可以總結為串聯時電流源起作用,并聯時電壓源起作用。
2.電壓源和電流源的等效替換
串聯電阻的電壓源可以與并聯電阻的電流源相互等效,而且電阻、電流源、電壓源三者的大小關系必須滿足歐姆定律:
例一:
例二:
3.三角形與Y形電阻相互轉換
這種類型的題拼的就是一個記憶力。。。
這倆類電路之間的相互轉換可以極大的簡化電路,下面練習倆道題:
例一:
可以把一個復雜的電路問題瞬間化解為簡單的串并聯電路問題。
例二:
可以在不改變元器件的連接關系情況下拉伸電路,以使電路的結構更加明確。
二.基爾霍夫定律
1.基爾霍夫電流定律
對任意節點電流守恒:
例題:
2.基爾霍夫電壓定律
對任一回路電壓守恒(注意方向):
例題:
U0相當于R3倆端電壓,利用U2、Us、U0回路的KVL將U0和Us聯系起來。
三.電阻電路的一般分析
1.基本概念
主要介紹支路、結點、回路、網孔的概念
2.支路電流法
支路電流法的形態是KVL,各個電流之間通過KCL連接,通過用電流和電阻來表示電壓構建KVL方程,然后聯立多個KVL、KCL方程求解。
步驟:
1.標出各個電流方向
2.找出(結點數-1)個獨立結點列KCL
3.列出(支路數-結點數+1)個KVL方程
4.聯立KVL、KCL方程求解
例一:
例二:
3.回路(網孔)法求電流
回路法求電流,其本質是KVL,即任意回路中所有電壓代數和為零,在網孔法中的體現是:網孔中的電源產生的電壓升的和與網孔中電阻上的電壓代數和相等。其中將電阻上的電流分為本網孔電流和相鄰網孔電流,以此來使相鄰的網孔之間建立聯系,從而聯立方程得出支路電流。
互電阻:相鄰倆個網孔公共支路上電阻得和,相鄰得網孔電流同向互電阻為正,反向為負。
自電阻:本網孔中所有電阻之和。
網孔電流:假設在網孔中流動的電流。
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4.結點法求電壓
結點法本質是以結點電壓為變量的KCL方程,在電路中選定一個結點作為參考點。
結點電壓:各結點與參考點之間的電壓。
支路電壓:倆個結點的電壓差。
流入結點的電流:只要電源產生的電流,并不是支路電流。
四.電路定理
1.疊加定理
一般分三步:
第一步:將待求部分電壓源短路、電流源開路,求出待求內容’
第二步:恢復待求部分,將待求部分之外的電路電壓源短路、電流源開路,求出此時的待求內容’’
第三步:待求內容=內容’+內容’’
個人的理解:相當于是把電路分為倆部分:待求部分和剩余部分,假設倆部分中都有獨立源,第一步相當于求得是剩余部分對待求部分的作用,第二步相當于求的是待求部分獨立源對待求部分的作用,實際作用下的待求部分就是倆步作用之和。
2.戴維南等效電路
戴維南等效電路相當于是把一個指定的端口轉換為“電壓源串聯電阻” 或者“電流源并聯電阻”的標準模式,主要思路就是分別 求電壓源和電阻,然后合并在一起。
第一步:利用所學知識不擇手段求出端口電壓Uoc,此電壓就是電壓源電壓。
第二步:求端口電阻,將端口電路中電壓源短路、電流源開路(目的是去掉獨立源),在端口連接一個獨立電壓源Us,通過求電壓源的電壓和電流的比值來求端口的電阻。
第三步:直接畫出等效電路。
PS:諾頓等效電路與戴維南等效電路一樣,就是最后等效為了“電流源并聯電阻”
3.吸收功率最大問題
一句話:將電阻倆端的等效電阻求出,當電阻大小等于等效電阻大小時,電阻吸收功率最大,就是高中時的最大功率問題,端口的等效電阻相當于高中知識里的實際電壓源的內阻。。。
求端口電阻時仍然是將端口里電壓源短路、電流源開路,求出端口電阻。
五.一階電路的響應
1.RC電路響應
RC電路響應就是這個公式:
只要求出變化前后Uc和時間常數即可。
第一步:畫出變化前后的電路圖(電容當作開路),分別求出對應的Uc。
第二步:求出時間常數,將變化后的電路中電壓源短路、電流源開路、去掉電容后,電容倆端的等效電阻就是Req,結合電容大小C即可求出時間常數。
第三步:找出突變的時間點t0,將所有求出的變量帶入公式中即可求出Uc隨時間變化的函數,電流ic隨時間變化的函數可通過積分求出。
例一:
例二:
2.RL電路響應
RL電路響應就是這個公式:
只要求出變化前后iL和時間常數即可。
第一步:畫出變化前后的電路圖(電感當作導線),分別求出對應的ic。
第二步:求出時間常數,將變化后的電路中電壓源短路、電流源開路、去掉電感后,電感倆端的等效電阻就是Req,結合電感大小L即可求出時間常數。
第三步:找出突變的時間點t0,將所有求出的變量帶入公式中即可求出iL隨時間變化的函數,電壓UL隨時間變化的函數可通過積分求出。
例題:
3.響應總結
上述的響應都是成品(全響應),還有一些半成品,也就是零輸入響應和零狀態響應,具體區別如下:
總結
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