§ 2-7输入电阻
电路或网络的一个端口是它向外引出的一对端
子,这对端子可以与外部电路或其他电路相
连接。对一个端口来说,从它的一个端子流
入的电流一定等于从另一个端子流出的电流。
这种具有向外引出一对端子的电路或网络称
为一端口 (网络 )或二端网络。
一端口,
i
u
R
d e f
in ?
端口输入电阻,在关联参考方向下,无源单口
网络端电压 u与端电流 i的比值,称为该网络
的输入电阻,即为端口的等效电阻,求端口
等效电阻的一般方法称为电压、电流法,即
在端口加以电压源 uS,然后求出端口电流 i;
或在端口加以电流源 iS,然后求出端口电压 u。
例 2-5 求图示一端口的输入电阻。
解,
1322S i)RR(iRu ?????
21S iRu ?
1
S
2121 R
uiiiiiii ???????
321
2131S
in RRR
RR)1(RR
i
uR
??
?????
若 Rin出现负值,则为发出功率的元件。
作业,P48
2-12; 2-13
第三章 电阻电路的一般分析
内客:电路图论的初步概念,支路电流法,网
孔法,回路法和结点法。
要求:通过本章的学习,能用手写法列出电路
方程。
§ 3-1 电路的图
求解电路的一般方法:首先,选择一组合适的
电路变量 (电流或电压 ),根据 KCL和 KVL及
元件的电压电流关系 (VCR)建立变量的独立
方程组,即电路方程,然后从方程中解出电
路变量。对于线性电阻电路,电路方程是一
组线性代数方程。
这种方法不要求改变电路的结构,可利用计算
机建立电路方程。
图论的初步知识
主要目的:研究电路的连接性质并讨论运用图
的方法选择电路方程的独立变量。
1、一个图 G是结点和支路的一个集合,每条支
路的两端都连到相应的结点上,支路是一个
抽象的线段,画成直线或曲线都无关紧要。
2、结点和支路各自是一个整体,任一条支路必
须终止在结点上,移去一条支路并不把它连
接的结点也移去,所以允许孤立结点存在。
3、若移去一个结点,则应当把与该结点连接的
全部支路都同时移去。
4、电路的“图”是把电路中每一条支路画成抽
象的线段形成的一个结点和支路的集合,显
然,此线段也就是图的支路,而电路的支路
是实体,结点只是支路的汇集点,是由支路
形成的。
例,
在电路中通常指定每一条支路中的电流参考方
向,电压一般取关联参考方向。电路的图的
每一条支路也可以指定一个方向,此方向即
该支路电流 (和电压 )的参考方向。
有向图:赋予支路方向的图。
无向图:未赋予支路方向的图。
§ 3-2 KCL和 KVL的独立方程数
0iii
0iii
0iii
0iii
543
652
321
641
????
???
????
???
n个结点电路只能有
(n-1)个独立的 KCL方程
回路与独立回路,
在连通图 G中,电路的独
立回路数少于回路数。
独立回路数 =网孔数
也可引入树的概念。
树的定义:一个连通图 G的树 T包含 G的全部结
点和部分支路,树的本身是连通的而又不包
含回路。树包括树支和连支。 n个结点的电路
其树支数为 (n-1)。
树,
基本回路:又称单连支回路,对于 G的任意一
个树,加入一个连支后,就会形成一个回路,
并且此回路除所加连支外均由树支组成。每
一个基本回路仅含一个连支,且这一连支并
不出现在其他基本回路中。
基本回路组:由全部连支形成的基本回路构成,
基本回路组是独立的回路组。由基本回路列
写的 KVL方程组是独立方程组。
l=b-n+1
l:独立回路数; b:支路数; n:结点数
基本回路,
平面图与非平面图
网孔:平面图中自然的“孔”,其区域内不再
有支路。全部网孔是一组独立回路,网孔数
即为独立回路数。
KVL独立回路方程,
0uuu:3
0uuuu:2
0uuu:1
654
5421
531
????
????
???
§ 3-3 支路电流法
2b法:对一个有 b条支路和 n个结点的电路,当
以支路电压和支路电流为变量列与方程时,
总计有 2b个未知量。可以列出 KCL(n-1)个独
立方程,(b-n+1)个 KVL 独立方程,b个 VCR
方程,总计方程数为 2b,与未知量数相等。
支路电流法:利用 VCR方程将各支路电压以支
路电流表示,代入 KVL方程,可得到以 b个支
路电流为未知量的 b个 KCL和 KVL方程,减少
了求解的方程数。
例,
666
5S5555
444
333
222
111S1
iRu
iRiRu
iRu
iRu
iRu
iRuu
V CR,
?
??
?
?
?
???
0iii
0iii
0iii
K C L,
654
432
621
????
????
????
0uuu
0uuu
0uuu
K V L,
642
543
321
????
????
???
可得,
0iRiRiR
0iRiRiRiR
0iRiRiRu
664422
5S5554433
3322111S
????
?????
?????
整理得,
0iRiRiR
iRiRiRiR
uiRiRiR
664422
5S5554433
1S332211
????
?????
???
即,
?? ? Skkk uiR
支路电流法解电路方程的步骤,
(1) 选定各支路电流的参考方向;
(2) 根据 KCL对 (n-1)个独立结点列出方程;
(3) 选取 (b-n+1)个独立回路,指定回路的绕
行方向,列写 KVL方程,
注意:支路电流法要求 b个支路电压均能以支路
电流表示,当一条支路仅含电流源而不存在
与之并联的电阻时,就无法将支路电压以支
路电流表示。这种无并联电阻的电流源称为
无伴电流源 ;必须加以处理后才能应用支路
电流法。
支路电压法,将支路电流用支路电压表示,然
后代入 KCL方程,连同支路电压的 VL方程,
可得到以支路电压为变量的 b个方程。
作业,P73
3-1; 3-7