电工电子技术第四讲2005用于航空动力学院教学课件.ppt

电工电子技术第四讲 20053.8用于航空动力学院,主要内容： 1.等效电源定理：戴维南定理与诺顿定理 2.正弦交流电路概述,今天是三月八日，祝女同学节日快乐！,复习叠加原理： 一个线性系统（电网络）-多个因素共同起作用的复杂系统，可以分解为单一因素独立作用(非考虑因素的作用为零)的系统，依次考虑诸多因素，对诸多结果求取代数和。 功能：将复杂系统转化为简单系统进行分析（求电压电流）。,翻页,返回,2.2.2 等效电源定理,内容：对外电路来说，任意一个线性有源二端网络可以用一个电压源模型来等效代替。,戴维宁定理,翻页,返回,等效电压源模型的电动势，等于有源二端网络的开路电压；,US =0，应予以短路 Is= 0，应予以开路,翻页,b,返回,求开路电压：断开此支路后的电压UO,求等效内阻：开路两端看进去的等效电路，简单电路直接看。 复杂电路，两种方法： 1.网络除源，外加电压求电流RO=U /I,a,US,_,R,a,UO,R0,+,_,R,2.在求完开路电压的基础上，将此支路短路，求短路电流 RO=UO/IS,IS,U,+,I,R0,R3,翻页,a,b,R1,R2,US1,+,_,US2,+,_,IS,返回,翻页,例2.2.1 求R支路的电流。,解,Uab,= 2.5V,翻页,求图示电路 I 。,例2.2.2,返回,U0 =Va Vb,设： C点为零电位。,Vb =IS R5=3v,翻页,步骤1：断开被求支路， 求开路电压U0。,返回,采用叠加原理求UR1,求a 点电位：,US单独作用时:,翻页,Va =US+ UR1,返回,U0 =Va Vb,翻页,UR1 = U'R1+ U''R1= -9V,步骤2：求等效电源的内阻,翻页,U0 = Va Vb= 7-3 = 4v,求开路电压U0,返回,Vb=IS×R53V,步骤3：求支路电流I,翻页,返回,翻页,B,+,_,40V,4I'1,A,I'1,IL,RL,返回,由KVL得,2、求RO ，,将AB端短路求出ISC,A,思考：如何用外加电压求电流？如何除源？,翻页,B,诺顿定理,内容：任意一个有源线性二端网络，就其对外的效果来看，可以用一个电流源模型来等效代替。,R,U,有源二端网络,b,诺顿定理,IsC,R0,a,b,翻页,返回,+,_,翻页,返回,电流源模型的ISC，为有源二端网络输出端的短路电流。,电流源模型的等效内阻R0 ，仍为相应无源二端网络的等效电阻（同戴维宁定理）。,b,a,无源 二端 网络,小结,1. 非线性电阻的概念,线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流成正比。 线性电阻值为一常数。,补充： 非线性电阻电路的分析,非线性电阻：电阻两端的电压与通过的电流不成正比。 非线性电阻值不是常数。,线性电阻的 伏安特性,半导体二极管的 伏安特性,非线性电阻元件的电阻表示方法,静态电阻（直流电阻）：,动态电阻（交流电阻）,电路符号,静态电阻与动态电阻的图解,等于工作点 Q 的电压 U 与电流 I 之比,等于工作点 Q 附近电压、电流微变量之比的极限,2. 非线性电阻电路的图解法,条件：具备非线性电阻的伏安特性曲线,解题步骤:,(1) 写出作用于非线性电阻 R 的有源二端网络 （虚线框内的电路）的负载线方程。,U = E U1 = E I R1,(2) 根据负载线方程在非线性电阻 R 的伏安特性曲线 上画出有源二端网络的负载线。,(3) 读出非线性电阻R的伏安特性曲线与有源二端网络 负载线交点 Q 的坐标（U，I）。,非线性电阻电路的图解法,2.3.1 正弦量的三要素,2.3.2 正弦量的相量表示法,2.3.4 简单正弦交流电路的计算,2.3.5 交流电路的功率,2.3.6 RLC电路的谐振,概述,返回,2.3 正弦交流电路,正弦交流电路在工农业生产及日常生活中应用得最为广泛。,正弦交流电动势、电压、电流统称为 正弦量。,电路中的电源（激励）及其在电路各部分产生的电压、电流（响应）均随时间按正弦规律变化，简称交流电路。,翻页,返回,讨论正弦交流电路的重要性,1.应用广泛: 在强电方面，电能的生产、输送和分配几乎采用的都是正弦交流电。 在弱电方面也常用正弦信号作为信号源。,2.正弦交流电的优点：,翻页,返回,翻页,返回,正弦量的参考方向 正弦量的参考方向，是指正半周时的方向。,用波形表示：,i,R,翻页,i,返回,翻页,2.3.1 正弦量的三要素,返回,O,在工程应用中常用有效值表示正弦量的大小，,1. 瞬时值、最大值和有效值,翻页,例如：,返回,有效值是以交流电在一个或多个周期的平均效果，作为衡量大小的一个指标。常利用电流的热效应来定义。,=,翻页,返回,有效值是以交流电在一个或多个周期的平均效果，作为衡量大小的一个指标。常利用电流的热效应来定义。,=,翻页,返回,可得,有效值：,翻页,返回,2.周期、频率和角频率、,翻页,频率（ f ）：每秒变化的次数 单位：赫( HZ )，千赫( kHZ ) .,周期（T）：变化一周所需的时间 单位：秒( s )，毫秒( ms ).,角频率（ ）：每秒变化的弧度 单位：弧度/秒( rad/s ),返回,T、f、 之间的关系：,翻页,返回,说明： 反映了正弦量变化的起始位置,3. 相位、初相位和相位差,相位 ：反映正弦量变化的进程,翻页,：t=0时的相位，称为初相位或初相角,返回,相位差：,两个同频率正弦量之间的相位差 = 初相位之差,翻页,O,返回,同相,反相,翻页,O,返回,已知：,频率,初相位,课堂练习1,问: i 的幅值、频率、初相位为多少？,翻页,答：,返回,作业：,2.2. 6，7, 8,作业：,1.2.2，1.2.3，1.2.4,1.3.1，1.3.3，1.3.4,2.1.1，2.1.4，2.1.6，2.2.3,1.2.2电气的额定电流值：0.01A 串联电阻上的电压：100V 电阻值R10K P1W，选电阻4 1.2.3：WL(1ms)=10-3J, WL(2ms)=4×10-3J WL(2.5ms)=10-3J， WL(3ms)=0J,1.2.4 1.波形见图 i=20.mA (0t1ms) i=0 (1t2ms) i= -20.mA (2t3ms) 3.电流和功率波形见图 4. Wc(0.5ms)=5×10-6J Wc(1ms)=20×10-6J Wc(2ms)=20×10-6J Wc(3ms)=0 J,1.3.1 解：有电源输出特性，电流为零，端电压为10V，输出电流为2A，输出电压为9V。 根据电压源模型，US10V RO=0.5 根据电流源模型，IS20 A RO=0.5,I,U,I,1.3.2解：Va=6V, Vb=9V, Vc=-1V, U=10V,1.3.3解：将两个电流源变换为电压源，计算串联电路。 I0.2A,1.3.4解：电路看似复杂，先将两个电压源变换为电流源，分别合并电流源的电阻，再将电流源变换为电压源，计算串联电路。I526.2mA,2.1.1：，I1=1A，I2=4A，I31=0，U1=17V, U2=21V 2.1.4:这是一个受控源题目，流过2 电阻的电流为I=U/2，6电阻的电压为U/6,(设电压和电流的参考方向一致)，IS=4U(已知)，带入节电电流方程，U=1.5V，I=0.75A 2.1.5：取d为参考点，列3个节电电流方程，两个回路电压方程（不能选恒流源支路列电压方程），5条支路，5个方程，可解。最后计算恒流源上的电压。I1=1A， I2=2A， I3=0.8A， I4=2.2A， I=0.2A， U=6.4V， 2.2.3：该题要求使用叠加原理解题，求直流电源中的电流，电压源单独作用，I0.8A，,R1,R2,R3,R4,3A,I1,I1,I,关键是电流源单独作用，R1R2并联，R3R4并联，并联支路电流的综合都是3A，分别求R1R3上的电流，I=IR1+IR2=3×（R2/(R2+R1)R4/(R3+R4)）0.6A， （可以通过先求并联点电压在求电流。） 电压源流过的总电流为I=0.2A,10V,I1,+,2,3,a,2I1,10V,I1,+,2,3,a,6I1, ,I1(2+3)=10+6I1 I1=10A,补充题注意受控电压源、电流源的变换）,