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电路常用常用的定理/定律/计算方法

1、欧姆定理

在恒定温度下,导体中的电流I与导体两端的电压U成正比,与导体的电阻R成反比。U=IR

2、基尔霍夫定律

2.1基尔霍夫电流定律(KCL)

在电路中任何一个节点上,任意时刻,流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

I入1+I入2+…=I出1+I出2+…

2.2基尔霍夫电压定律(KVL)

在一个闭合回路中,沿着该路径的各个电子器件上的电压之和等于电源电压之和。

U1+U2+U3+…=U(电源)

3、戴维南定理

任何一个线性有源二端网络可以用一个等效的戴维南电压源 Vth 和一个串联等效电阻 Rth 替代。这个等效电压源和电阻能够在外部观察点上产生与原始电路完全相同的电压和电流响应。

戴维南等效电压:Vth是从开路位置观察到的两个开路端口之间的电压。(求开路电压)

戴维南等效电阻:Rth是在电路中所有独立电源被短路时,从观察端口看到的等效电阻。

在解决电路的某一支路中的电流和电压问题时,比使用传统的支路电流法或节点电压法更为简便,仅适用于线性电路

4、诺顿定理

诺顿定理是指一个线性时不变的含源二端网络可以用一个电流源代替,该电流源的电流等于网络端口的短路电流,而其内阻等于网络内全部独立源置零时的输入电阻

二端网络的等效的电压源与电阻串联也可以等效成电流源与电阻并联(条件:Is=Us/Rs,电流源的方向等于电压源的-端指向+端)(对外等效

5、电源等效

电流源与电压源串联等效于电流源,电流源与电压源并联等效于电压源。不影响外部电路。对外等效

6、叠加定理

在一个线性电路中,任何一支路的电流或电压可以视为各个独立电源单独作用时,在该支路产生的电流或电压的代数和。仅适用于线性电路。

1. 电源单独作用:对于电路中的每一个独立电源(包括电压源和电流源),假设其他电源不存在。对于电压源,将其余的电压源短路(但保留其内阻);对于电流源,将其余的电流源开路(同样保留其内阻)。(但电路的其他部分(包括线性元件和受控源)保持不变)

2. 计算分量:在每一个假设条件下,计算目标支路的电流或电压。这将得到每个电源单独作用时的电流或电压分量。

3. 结果叠加:将所有单独电源作用下的电流或电压分量按照它们的符号进行代数相加,得到最终的电流或电压值。

7. 支路电流法

以支路电流为未知量的电路分析方法,适用于支路数较少的复杂电路。

1)找出节点数,根据KCL列出(支路数-节点数+1)个的节点列方程

2)找出支路数,根据KVL列出(支路数-节点数+1)个回路方程列方程

联立1)和2)方程代入数值,解方程。

8. 节点电位法

节点电压法以基尔霍夫电流定律(KCL)为基础,利用电路中选定的参考节点,来表达其他各节点的电压。节点数较多的复杂电路优先选择节点电压法。

1. 选择参考节点:在电路中选择一个节点作为参考节点(或称为地),其余节点相对于这个参考节点的电压即为节点电压。

2. 标识节点电压:对除参考节点外的每个节点,假设一个节点电压,这个电压是相对于参考节点的电压。

3. 应用基尔霍夫电流定律(KCL):在每个非参考节点应用KCL,即对于任一节点,流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。用节点电压表示这些电流。 (利用U/R来表示流过电阻的电流)

(电路中有含电压源与电阻串联的支路,将他们等效成电流源与电阻并联解决)

(两节点之间只含理想电压源的设流过的电流为I(有方向),把I写入方程组,并补充一条关于两节点的电压方程(Unx+Us=Uny)来解方程组)

(支路中有电流源串联电阻,用电流源代替(忽略电阻),支路中有电压源并联电阻,用电压源代替(忽略电阻))

4. 建立方程组:将步骤3中得到的KCL方程组合起来,形成一个方程组。

5. 求解方程组:解这个方程组以得到各个节点的电压。

6. 计算支路电流:一旦得到了节点电压,就可以根据欧姆定律计算出各支路的电流。

9. 网孔电流法

通过假设在电路的各个网孔(即电路中的独立回路)中流动的电流来计算电路中的电压和电流。这种方法基于基尔霍夫电压定律(KVL),特别适用于支路较多而网孔较少的电路。

1. 确定网孔:识别电路中的所有网孔。网孔是指电路中没有其他支路内部的简单回路。

2. 假设网孔电流:为每个网孔假设一个网孔电流,这个电流被假想为在网孔中流动。通常情况下,所有网孔电流的假设方向都是一致的(例如,全部假设为顺时针方向)。

3. 应用基尔霍夫电压定律(KVL):对每个网孔应用KVL。即对于每个网孔,沿网孔路径的所有电压升之和等于所有电压降之和。

4. 建立方程组:将步骤3中得到的KVL方程组合起来,形成一个线性方程组。这些方程将网孔电流与电路中的电压源和电阻联系起来。

5. 求解方程组:解这个线性方程组以得到各个网孔的电流。

6. 计算支路电流:一旦得到了网孔电流,就可以根据它们的值和方向计算出电路中各个支路的实际电流。
 

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