解,设 3为参考节点,
列节点方程,受控源按独立源一样处理。
例 10 列节点方程
iS
+ u -
G2
1 2
3
g u
G1 G3
SiuGuGG 22121 )(
guuGGuG 23212 )(
21 uuu
辅助方程第三节 叠加定理线性网络,由独立电源和线性元件组成。
具有线性性质,
1.齐次性,单个激励 (独立源 )作用时,响应与激励成正比 ;
2.可加性,多个激励同时作用时,总响应等于每个激励单独作用 (其余激励置零 )时所产生的响应分量的代数和 。
电路响应与激励之间的这种线性关系称为 叠加性,它是线性电路的一种 基本性质 。
若 有 网络 激励 e1(t),e2(t),? en(t),则 其 响应 r(t) 可表示 为:
r(t) = k1 e1(t) + k2 e2(t) +? + kn en(t)
叠加定理图 (a)电路的回路方程:
)(
S3
S32121

ii
uiRiRR
得 R1上电流 i1
"
1
'
1S
21
2
S
21
1
1 iii
RR
Ru
RRi

S
21
2
01
"
1
S
21
01
'
1
S
S
1
i
RR
R
ii
u
RR
ii
u
i

其中由两个独立电源共同产生的响应,等于每个独立电源单独作用所产生响应之和。
S
21
2
01
"
1
S
21
01
'
1
S
S
1
i
RR
R
ii
u
RR
ii
u
i

叠加定理由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流,等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和 。
注意,
2,某一激励单独作用时,其他激励置零,即 独立电压源短路,独立电流源开路 ; 电路 其余结构都不改变
3.任 一激励单独作用时,受控源 均 应保留 。
4,受控源 不 能 单独作用 。
1,适用于线性网络,非线性网络不适用;
5,叠加的结果为代数和,注意电压或电流的参考方向 。
6,用于电压和电流,不能用于功率和能量 的 计算,它们是电压或电流的二次函数。
作业 6,p.130
3-7 (a)单号 (b)双号
3-9
3-11
在具有唯一解的任意集总参数网络中,若某条支路 k 与网络中的其他支路无耦合,并设已知该支路的支路电压 uk( 支路电流 ik),则该支路可以用一个电压为 uS = uk 的独立电压源 ( 或 电流为 iS = ik 的独立电流源 ) 替代,替代前后电路中各支路电压和电流保持不变 。
第四节 替代定理注意,
3.,替代,与,等效变换,是不同的概念。,替代,是特定条件下支路 电压或电流已知 时,用相应元件替代 支路 。
等效变换是两个具有相同端口伏安特性的电路间的相互转换,
与变换以外电路无关。
2,所替代的支路与其它支路无耦合
1.适用于任意集总参数网络 ( 线性的,非线性的,时不变的,时变的 )
例 5 图 (a)电路中 g=2S。试求电流 I。
解:用分压公式求受控源控制变量 U
V6V862 6U
用 gU=12A的电流源替代受控源,图 (b)不含受控电源,求得
A7A44 81244 4

I
第五节 等效电源定理和最大功率传输任一线性有源二端网络 N,就其两个输出端 a,b而言,
总可 用 与一个独立电压源和线性电阻串联的电路等效 。
其中独立电压源的电压等于该二端网络 N输出端的开路电压 uoc,串联 电阻 Ro等于 N内 部 所有独立源置零时从输出端看入的等效电阻 。
一、代文宁定理端口电压电流关联
oco uiRu
代文宁定理 证明如下:
端口支路用电流源 i 替代,如图 (a),根据叠加定理,电流源单独作用产生 u’=Roi [图 (b)],网络内部全部独立电源共同作用产生 u”=uoc [图 (c)]
。 由此得到
oco"' uiRuuu
例 求图 (a)网络的 代文宁 等效电路 。
解,开路电压 uoc的参考方向如图 (a),由 i=0,可得
V3221ocu
电压源用短路代替,电流源用开路代替,得图 (b),求得 6321
oR
最后,画出代文宁等效电路,如图 (c)。
例 7 r =2?,试求代文宁等效电路 。
解:求 uoc,A2
1?i V4221oc riu
求 Ro:电压源置零,保留受控源,图 (b)。 加电流,求电压 u。 由于 i1=0,所以 u=2i1=0。 由此求得
00o iiuR
等效为一个 4V电压源,如图 (c)。
二、诺顿定理任一线性有源网络 N,就端口 a,b而言,总可以等效为一个电流源和电阻的并联 。
电流源的电流值等于 a,b端子上的短路电流 isc;并联电阻 Ro是网络内全部独立源为零时的等效电阻 。
isc——短路电流。 Ro——诺顿电阻。
电流源 isc和电阻 Ro的并联,称为网络的诺顿等效电路。电压电流采用关联参考方向时,
sc
o
1 iu
R
i
例 8 求图 (a)网络的诺顿等效电路。
解:求 isc,网络外部短路,如图 (a)。
2S
3
S
1S
21
1
2S32sc iR
ui
RR
Riiii

求 Ro,图 (b)求得
321
321
o
)(
RRR
RRRR

画出诺顿等效电路,如图 (c)所示。
含源线性电阻单口网络的等效电路只要确定 uoc,isc和 Ro 就能求得两种等效电路 。
o
oc
scscooc
sc
oc
o R
uiiRu
i
uR
1.被等效的有源二端网络是线性的,且 与外电路之间不能有耦合关系 ;
2.求等效电路的 Ro时,应将网络中的所有独立源置零
,而受控源保留 ;
3,当 Ro≠ 0和 ∞ 时,有源二端网络既有代文宁等效电路又有诺顿等效电路,并且 uoc,isc和 Ro存在 如下 关系,
代文宁定理和诺顿定理 注意 几点:
三、最大功率传输
Ro
+
uoc
-
a
b
i
RL
图中 负载电阻吸收的功率欲 获得最大功率,则
L
2
L0
oc
L
2 R
RR
uRip

0u
RR
RR
u
RR
RR2RRR
dR
dp
2
oc
L0
3
L0
2
oc
0L
4
0LL
2
0L
L

由此 可得 最大功率匹配条件,
RL= R0
o
oc
L R
u
p
4
2
m a x?
此时,负载获最大功率为:
例 3-5-6 电路如图所示 。 求当 RL=? 时,负载 可 获最大功率,PLmax=?
1k?
5k?
+
100V
-
4× 10-4u
a
b
RL
+
u
-
i
解,a,b 以左化 为代文宁等效 电路。
1.求开路电压 uoc
(1/5 + 1) × 10-3 uoc= 100 / 103 + 4× 10-4 uoc
解得 uoc = 125V
1k?
5k?
+
100V
- 4× 10-4 uoc
a
b
+
uoc
-
i
节点分析法,以 b为参考节点
2,求电阻 Ro
i s c = 0.1A Ro= uoc / i s c = 1.25 kΩ
由图可知 u=0,则受控源开路
3.当 RL =Ro = 1.25kΩ时,负载获最大功率
W
R
up oc
L 1 2 5.31025.14
1 2 5
4 3
2
0
2
m a x
isc
1k?
5k?
+
100V
-
4× 10-4u
a
b
+
u
-
i
先求 i s c
作业 7,p.132
3-12 (a)单号 (b)双号,
3-14 (a)单号 (b)双号,
3-15 (a)单号 (b)双号,
3-16 (a)单号 (b)双号,
3-17
3-21
第六节 互易 定理互易性 ——线性不含独立源、受控源的电路,
在单一激励情况下,激励和响应的位置互换,
相同激励的响应不变互易网络:具有互易性的网络
R1 R2a
b
c
d
i
+
uS
-
R3
R1 R2a
b
c
d
i’
+
uS
-
R3
S
S u
RRRRRR
R
RR
R
RRR
ui
323121
3
32
3
321 //
S
S u
RRRRRR
R
RR
R
RRR
ui
323121
3
31
3
312 //
'

互易定理有三种形式:
'ii?
该网络是互易网络形式一,NR仅由电阻组成,独立电压源 us激励 与响应电流 互换位置,响应电流相同 。 即 i2 = i1 '
1
1’
2
2’
i2+u
S
-
NR
+
u1
-
i1
+
u2
-
+
uS
-
1
1’
2
2’
i2'
NR
+
u1'
-
i1 '
+
u2'
-
形式二,NR仅由电阻组成,独立电 流 源 is激励 与响应电 压互换位置,响应电压相同 。 即 u2 = u1’
1
1’
2
2’
iS
NR
+
u1
-
i1
+
u2
- iS
1
1’
2
2’
i2'
NR
+
u1'
-
+
u2'
-
形式 三,NR仅由电阻组成,激励电压源 us与 响应电压 互换位置,将此激励换为相同数值的独立电流源 is,产生的响应电流在数值上与 原响应电压 相等 。 即 i1 ' = u2
1
1’
2
2’
+
uS
-
NR
+
u1
-
i1
+
u2
-
iS
1
1’
2
2’
i2'
NR
+
u1'
-
+
u2'
-
i1'
注意,
1,NR不含独立源,受控源,外部只有 单个激励 和 响应 ;
2,若互易前后激励和响应的参考方向关系一致 (都相同或都相反 ),则 对 形式一和二有 相同激励产生的响应相同; 对 形式三 则相同激励产生的响应相差一个负号 。
第七节 对偶特性与对偶电路一、对偶特性
KCL,节点、电流和为零
KVL,回路、电压和为零代文宁电路:电阻、电压源串联 u= u S - RS i
诺顿电路:电导、电流源并联 i= i S - GS u
电路的两类约束条件的成对出现、形式对称;
元件参数上的电阻与电导、电容与电感、电压源与电流源;
联接方式上的节点与网孔;
以上出现的一一对偶关系,必然导致由这些基本关系所推得的方程、定理、公式、结论也成对出现、形式对称。
电路所具有的这种性质称为电路的 对偶特性 。
电 路 的 对 偶 元 素电路变量电压 u—电流 i
电路元件参 数电阻 R—电导 G
电荷 q—磁链 ψ 电容 C—电感 L
电路结构网孔 —节点
(外网孔 —参考节点 )
电压源 us—电流源 is
VCVS—CCCS
串联 —并联 VCCS—CCVS
开路 —短路 电路约束 KCL—KVL
二、对偶电路
123131 )( SiuGuGG
223213 )( SiuGGuG
节点方程:
is1
G2G1
G3
iS2
1 2
3 N
123131 )( SuiRiRR
223213 )( SuiRRiR
网孔方程:
+
us1
-
R3
R1 R2
+
us2
-
i1 i2
N’
123131 )( SuiRiRR
223213 )( SuiRRiR
电路 N′网孔方程:
123131 )( SiuGuGG
223213 )( SiuGGuG
电路 N节点方程:
形式相同
+
us1
-
R3
R1 R2
+
us2
-
i1 i2 N’
is1
G2G1
G3
iS2
1 2
3
N
电路对偶拓扑对偶元件对偶注意:
1。对偶电路仅限于平面电路,非平面电路不存在对偶电路;
2。对偶不是等效,两者不能混淆。
1.叠加定理适用于有唯一解的任何线性电阻电路。它允许用分别计算每个独立电源产生的电压或电流,然后相加的方法,求得含多个独立电源线性电阻电路的电压或电流。
2,代文宁定理指出:外加电流源有唯一解的任何含源线性电阻单口网络,可以等效为一个电压为 voc的电压源和电阻 Ro的串联 。 voc是含源单口网络在负载开路时的端口电压; Ro
是单口网络内全部独立电源置零时的等效电阻 。
摘 要
3.诺顿定理指出:外加电压源有唯一解的任何含源线性电阻单口网络,可以等效为一个电流为 isc的电流源和电阻 Ro 的并联。 isc是含源单口网络在负载短路时的端口电流; Ro
是单口网络内全部独立电源置零时的等效电阻。
4.只要用网络分析的任何方法,分别计算出 voc,isc和 Ro,就能得到戴雏南 —诺顿等效电路。用裁维南 —诺顿等效电路代替含源线性电阻单口网络,不会影响网络其余部分的电压和电流。
5,最大功率传输:输出电阻 Ro大于零的任何含源线性电阻单口网络,向可变电阻负载传输最大功率的条件是 RL=Ro,负载电阻得到的最大功率是式中 voc是含源单口的开路电压,isc是含源单口的短路电流 。
44
2
sco
o
2
oc
ma
iR
R
v
p x
6.替代定理指出:已知电路中某条支路或某个单口网络的端电压或电流时,可用量值相同的电压源或电流源来替代该支路或单口网络,而不影响电路其余部分的电压和电流,只要电路在用独立电源替代前和替代后均存在唯一解。
7,互易定理的三种形式