第一章電路的基本概念和定律電子教案(參考版)
2025-04-20 07:51本頁面
【正文】 23 / 23。對圖(b)所示電路，用兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)的分流公式求得代入數(shù)值電表工作在500 mA量程時(shí)的電路模型如圖(c)所示，其中Ra=R1以及Ra+Rb= R1+ R2+ R3+ R4+ R5+ Rg=8 000W。其中：Ra=R1+R2以及Rb=Rg+R5+R4+R3=2k++540+54=7994。今發(fā)現(xiàn)線繞電阻器R1和R2損壞。當(dāng)電位器滑動(dòng)端移到最下端時(shí)，a點(diǎn)的電位為當(dāng)電位器滑動(dòng)端移到最上端時(shí)，a點(diǎn)的電位為當(dāng)電位器滑動(dòng)端由下向上逐漸移動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)的電位將從10V到+10V間連續(xù)變化。試求電位器滑動(dòng)端移動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電位Va的變化范圍。例如對圖(a)和(b)電路可導(dǎo)出以下對偶公式分壓公式分流公式當(dāng)兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，常常用電阻參數(shù)表示的分流公式：注意：當(dāng)電流i1或i2的參考方向改變時(shí)，上面兩個(gè)公式中應(yīng)該增加一個(gè)負(fù)號。上圖(a)和圖(b)就是對偶電路。這種元件VCR方程的相似關(guān)系，稱為元件對偶。這種電路結(jié)構(gòu)上的相似關(guān)系稱為拓?fù)鋵ε肌?－8 分壓電路和分流電路本節(jié)通過對分壓電路和分流電路的討論，介紹電路對偶性概念，并導(dǎo)出常用的分壓公式和分流公式。再加上一個(gè)KVL方程就構(gòu)成以三個(gè)支路電壓作為變量的支路電壓法的電路方程。對于由線性二端電阻和獨(dú)立電流源構(gòu)成的電路，可以用觀察電路的方法，直接列出這b個(gè)方程，求解方程得到各支路電壓后，再用歐姆定律i=Gu可以求出各電阻的電流。二、支路電壓法與支路電流法類似，對于由線性二端電阻和獨(dú)立電流源構(gòu)成的電路，也可以用支路電壓作為變量來建立電路方程。解：由于電壓源與電阻串聯(lián)時(shí)電流相同，本電路僅需假設(shè)三個(gè)支路電流:ii2和i3。據(jù)此可用觀察法直接列出以支路電流為變量的KVL方程。仍以圖示電路為例說明如何建立支路電流法方程。加上原來的KCL方程，得到以b個(gè)支路電流為變量的b個(gè)線性無關(guān)的方程組(稱為支路電流法方程)。1－7 支路電流法和支路電壓法一、支路電流法上節(jié)介紹2b方程的缺點(diǎn)是方程數(shù)太多，給手算求解聯(lián)立方程帶來困難。一般來說，當(dāng)電路中含有純電壓源構(gòu)成的回路時(shí)，如圖(a)所示，這些電壓源的電流解答將不是惟一的；當(dāng)電路中含有純電流源構(gòu)成的結(jié)點(diǎn)(或封閉面)時(shí)，如圖(b)所示，這些電流源電壓的解答也不是惟一的。但需注意，并非每個(gè)電路(模型)的各電壓、電流都存在惟一解。其具體方法是：先用KCL方程求出其余n1個(gè)支路電流，再根據(jù)元件特性求出b條支路電壓。其具體方法是：先用KVL方程求出其余bn+1個(gè)支路電壓，再根據(jù)元件特性求出b條支路電流。試求各支路電流和電流源電壓u。試用觀察法求各支路電流和支路電壓。試用觀察法求各支路電壓和支路電流。對結(jié)點(diǎn)① ② ③列出 KCL方程： 列出b條支路的VCR方程:若已知 R1=R3=1, R2=2, uS1=5V, uS2=10V。下面舉例說明。這2b方程是最原始的電路方程，是分析電路的基本依據(jù)。因此電路分析的基本方法是：根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，列出反映這兩類約束關(guān)系的KCL、KVL和VCR方程(稱為電路方程)，然后求解電路方程就能得到各電壓和電流的解答。集總參數(shù)電路(模型)的電壓和電流還要受到元件特性(例如歐姆定律u=Ri)的約束，這類約束只與元件的VCR有關(guān)，與元件連接方式無關(guān)，稱為元件約束。用同樣方法算得電源工作在30V時(shí)的內(nèi)阻為167。解:負(fù)載穩(wěn)定度是指電流由零增加到額定電流時(shí)，輸出電壓的相對變化率。例17 型號為HT－1712G的直流穩(wěn)壓電源，它有兩路輸出電壓，其電壓可以在0V到30V間連續(xù)調(diào)整，額定電流為2A。電阻中的電流模擬實(shí)際電源電流隨電壓增加而減小的特性。電阻Ro越小的電源，其電壓越穩(wěn)定。所測得的兩種典型VCR曲線如圖(b)和(d)所示根據(jù)U=UocRoI得到的電路模型如圖(a)所示，它由電壓源Uoc和電阻Ro的串聯(lián)組成。解:根據(jù)KCL求得根據(jù) KVL和VCR求得:電壓源的吸收功率為電流源iS1和iS2吸收的功率分別為：三、實(shí)際電源的電路模型實(shí)際電源的電壓(或電流)往往會(huì)隨著電源電流(或電壓)的增加而下降。已知uS1=10V, iS1=1A, iS2=3A, R1=2,R2=1。例如圖示電路中電阻值變化時(shí)，電流源的電壓 u 和發(fā)出功率 p 會(huì)發(fā)生變化。獨(dú)立電流源的電壓則與其連接的外電路有關(guān)。也就是說隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率。電流隨時(shí)間周期變化且平均值為零的時(shí)變電流源，稱為交流電流源。電流保持常量的電流源，稱為恒定電流源或直流電流源。如果一個(gè)二端元件的電壓無論為何值，其電流保持常量IS或按給定時(shí)間函數(shù)iS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電流源，簡稱電流源。解:圖(a)是電子電路的習(xí)慣畫法，不畫出電壓源的符號，只標(biāo)出極性和對參考點(diǎn)的電壓值，即電位值。解：沿右邊路徑求電壓uab得到也可由左邊路徑求電壓uab得到例 l5 電路如圖所示。已知uS1(t) =24V, uS2(t)=4V, uS3(t)=6V,R1=1, R2=2和R3=4。求電流i和各電壓源發(fā)出的功率。R /121020100∞i / A10510P /W1005010510例 l3 電路如圖所示。由其電壓和外電路共同確定。獨(dú)立電壓源的特點(diǎn)是其端電壓由其特性確定，與電壓源在電路中的位置無關(guān)。P0P0當(dāng)p0，即電壓源工作在iu平面的二、四象限時(shí)，電壓源實(shí)際發(fā)出功率。電壓隨時(shí)間周期性變化且平均值為零的時(shí)變電壓源，稱為交流電壓源。電壓保持常量的電壓源，稱為恒定電壓源或直流電壓源。一、獨(dú)立電壓源如果一個(gè)二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量US或按給定的時(shí)間函數(shù)uS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電壓源，簡稱為電壓源。常用的交流電源有電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源和產(chǎn)生多種波形的各種信號發(fā)生器等。1－5 獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源 電路中的耗能器
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