电路系统设计分析方法
一个电路系统的完整设计过程，包括系统设计、功能设计、容差设计三个阶段。系统设计似乎是其中最务虚的部分，但又是最重要的部分，也是最迷茫最感觉无从下手的部分。
在借鉴航天系统总体设计思路、FMEA工作流程、SIL功能安全设计等多方面的设计方法后，集思广益，综合出了一个基于接口单一故障状态下的错误处理措施的系统方法。本来也没觉得什么，但在多次讲课后，多次听到听众反映“此法甚妙，它可以在设计师没有可靠性设计经验的情况下，帮助打开一扇可以发现可靠性隐患和找到解决方法的大门，如果用好了，确实不错”（来自学员评语，非杜撰），于是萌生了写出来的冲动。
系统，有多个个体组成，且个体之间通过相互作用，形成一个有机且完成一个完整功能的整体。它有两个核心点，一是多个个体，二是个体间相互作用。而个体和个体之间的相互作用就是通过接口实现的，这里的接口包括电气接口、信息接口、机械接口、环境接口，所以有的教科书上也把系统设计简化称为“接口设计”，此称呼虽显粗浅，倒也基本恰如其分。其分析框架如图：
下面用实例来说明上图的功用。分析的方法就是先列出接口的list（以投影仪为例），如下表（以下内容仅供示意分析方法之用，因非投影专业技术人员，见谅见谅）。
列出每一个具体的接口，这一点倒还不算难，基本了解产品的工程师都可以做得到。
下一步就是列出每个接口的单一故障状态（SFC）了，这需要一点对产
动态电路分析方法 电路的动态分析，是欧姆定律的具体应用，在历年的高考中经常出现。此类问题能力要求较高，同学们分析时往往抓不住要领，容易出错。电路发生动态变化的原因是由于电路中滑动变阻器触头位置的变化，引起电路的电阻发生改变，从而引起电路中各物理量的变化，在此将动态电路的分析方法介绍如下。 一、程序法 根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析。基本思路是：“部分—整体—部分”，即从阻值变化的部分如手，由串并联电路规律判知R 总的变化情况，再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况，最后由部分电路的欧姆定律得知个部分物理量的变化情况，一般思路是： 1确定电路的外电阻R 外总如何变化。 2根据闭合电路的欧姆定律E I R r =+总外总确定电路的总电流如何变化。（利用电动势不变） 3由U I r =内内确定电源内电压如何变化。（利用r 不变） 4由U E U =-外内确定电源的外电压如何变化。 5由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端电压如何变化。 6由部分电路和整体的串并联规律确定支路两端电压如何变化及通过各支路电路如何变化。 二、图像法 电路发生动态变化时，其电路图可等效为如图（1）所示，根据闭合电路的欧姆定律得到U E Ir =-,其图像如图（2）中的a ，根据部分电路的欧姆定律可知U IR =，其导体的 U —I 图像如（2）中b ，在电源确定的电路中，由图（2）得，当电阻R 增大时（即图中的角度变大），通过R 的电流减小，R 两端的电压变大，当电阻R 减小时（即图中的角度变小），其电流增大，电压减小。 三、“串反并同”法 所谓“串反”，即某一电阻增大（减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都减小（增大）。所谓“并同”，即某一电阻增大（减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都增大（减小）。但须注意的前提有两点：1电路中电源内阻不能忽略；2滑动变阻器必须是限流接法。 四、极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端讨论。（一般应用于滑至滑动变阻器阻值为零） 例1、 在图中电路中，当滑动变阻器的滑动片由a 向b 移动时，下列说法正确的是：
第2章电路的基本分析方法 电路的基本分析方法贯穿了整个教材，只是在激励和响应的形式不同时，电路基本分析方法的应用形式也不同而已。本章以欧姆定律和基尔霍夫定律为基础，寻求不同的电路分析方法，其中支路电流法是最基本的、直接应用基尔霍夫定律求解电路的方法；回路电流法和结点电压法是建立在欧姆定律和基尔霍夫定律之上的、根据电路结构特点总结出来的以减少方程式数目为目的的电路基本分析方法；叠加定理则阐明了线性电路的叠加性；戴维南定理在求解复杂网络中某一支路的电压或电流时则显得十分方便。这些都是求解复杂电路问题的系统化方法。 本章的学习重点： ●求解复杂电路的基本方法：支路电流法； ●为减少方程式数目而寻求的回路电流法和结点电压法； ●叠加定理及戴维南定理的理解和应用。 2．1 支路电流法 1、学习指导 支路电流法是以客观存在的支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出与未知量个数相同的方程式，再联立求解的方法，是应用基尔霍夫定律的一种最直接的求解电路响应的方法。学习支路电流法的关键是：要在理解独立结点和独立回路的基础上，在电路图中标示出各支路电流的参考方向及独立回路的绕行方向，正确应用KCL、KVL列写方程式联立求解。支路电流法适用于支路数目不多的复杂电路。 2、学习检验结果解析 （1）说说你对独立结点和独立回路的看法，你应用支路电流法求解电路时，根据什么原则选取独立结点和独立回路？ 解析：不能由其它结点电流方程（或回路电压方程）导出的结点（或回路）就是所谓的独立结点（或独立回路）。应用支路电流法求解电路时，对于具有m条支路、n个结点的电路，独立结点较好选取，只需少取一个结点、即独立结点数是n－1个；独立回路选取的原则是其中至少有一条新的支路，独立回路数为m－n＋1个，对平面电路图而言，其网孔数即等于独立回路数。 2．图2.2所示电路，有几个结点？几条支路？几个回路？几个网孔？若对该电路应用支
并联均流电路的几种最常见分析方法 先说说为什么需要均流输出阻抗法先来说一下第一种均流方法，输出阻抗法，droop法：3、主从设置法平均电流法平均电流法：平均电流法首先要得到一个平均电流，也就是总负载电流除以模块总数得到的电流值，各模块电流与该平均电流比较，如果模块电流大于平均电流就调低模块输出电压，反之调高模块输出电压，从而实现各模块输出电流一致。在平均电流法中，将所有模块的输出电流，通过一个峰值电流法峰值电流法就是在所有并联模块中，模块自动选举产生一位主模块，其余所有模块电流向该模块靠拢，企图达到主模块的电流（但永远却达不到） 平均电流均流法中，连接到均流母线的电阻换成二极管，就变成了峰值电流均流法，电路图如上图所示，假设有N个模块并联，模块输出电流对应的电压分别为V1\V2….Vn,很明显从上图可以看到，均流母线上体现的将是模块输出电流最大的模块的电压Vx(有一个二极管压降，即使将平均电流均流法中的四个电阻换成四个二极管，很明显A点电压将是最高电压减去一个二极管压降了)。这个模块我们称之为主模块，从上面电路图上可以看出，电路会调整所有模块输出电流向主模块对应的电流靠近，但由于均流母线电压与主模块电流对应的电压相差一个二极管压降，所以从模块输出电流永远是紧跟主模块，但超不过主模块。 与主从设置法比较，这种均流方式里面的主模块，是由并联模块自己选就产生的，所以这种均流方式，也称为民主均流模式。当主模块故障的时候，在其余模块里会再次选举产生一个模块作为主模块。系统仍可以正常工作。 下图为曾经采用过的一种峰值电流均流模式的具体电路。工作原理基本与3902类似，采用2.5V基准提供一个偏置电压，拉开主模块与从模块之间的差距，-2.5V的电平是为了让模块单独工作是，均流电路输出高电平，这样结合后面二极管，均流电路就不起作用了。 需要说明的是，由于偏置是2.5V提供的，所以在额定输出电流下，电流检测放大电路的
第2章电路的基本分析方法 一、填空题： 1. 有两个电阻，当它们串联起来的总电阻为10Q,当他们并联起来的总电阻为 2.4 Q 这两个电阻的阻值分别为_4Q _和__6Q — 2. 下图所示的电路，A B之间的等效电阻R= 1Q 电路的等效电阻R A B=60Q R CD 5. _______________________________________________________ 下图所示电 路中的A B两点间的等效电阻为12KQ _______________________________ 图中所示 的电流l=6mA则流经6K电阻的电流为2mA ；图中所示方向的电压U为12V 此 6K电阻消耗的功率为24mW 。 4. 3.下图所示的电路, 下图所示电路，每个电阻的阻值均为30 Q, B o B之间的等效电阻R A E=3Q O 6Q 3Q 2Q 2 Q 2 Q 2Q
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6. 下图所示电路中，ab 两端的等效电阻为12Q , cd 两端的等效电阻为4 Q 8.下图所示电路中,ab 两点间的电压U ab 为io V 。 + iov a 24V 已知U F 3V, I S = 3 A 时，支路电流I 才等于2A 。 10. 某二端网络为理想电压源和理想电流源并联电路， 则其等效电路为 理想电压 源。 11. 已知一个有源二端网络的 开路电压为20V,其短路电流为5A,则该有源二端 网络外接4 Q 电阻时，负载得到的功率最大， 最大功率为 25W 12. 应用叠加定理分析线性电路时， 对暂不起作用的电源的处理，电流源应看作 开路，电压 7?下图所示电路a 、 6 Q a i — 5 Li b 间的等效电阻Rab 为4" 9.下图所示电路中, d 15 Q b Hi BO
《电工与电子技术基础》自测题 第1章直流电路及其分析方法 判断题 1.1 电路的基本概念 1．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 2．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 3．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相同。 答案:X 4．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相反。 答案:V 5．电路中各物理量的正方向都可以任意选取。 [ ] 答案:V 6．某电路图中，已知电压U=-30V，则说明图中电压实际方向与所标电压方向相反。 答案:V 7．组成电路的最基本部件是：电源、负载和中间环节 [ ] 答案:V 8．电源就是将其它形式的能量转换成电能的装置。 [ ] 答案:V 9．如果电流的大小和方向均不随时间变化，就称为直流。 [ ] 答案:V 10．电场力是使正电荷从高电位移向低电位。 [ ] 答案:V 11．电场力是使正电荷从低电位移向高电位。 [ ] 答案:X 1.2 电路基础知识 1．所求电路中的电流（或电压）为＋。说明元件的电流（或电压）的实际方向与参考方向一致；若为－，则实际方向与参考方向相反。[ ] 答案:V 2．阻值不同的几个电阻相并联，阻值小的电阻消耗功率小。[ ] 答案:X
答案:X 4．电路就是电流通过的路径。 [ ] 答案:V 5．电路中选取各物理量的正方向，应尽量选择它的实际方向。 [ ] 答案:V 6．电路中电流的实际方向总是和任意选取的正方向相同。 [ ] 答案:X 7．电阻是用来表示电流通过导体时所受到阻碍作用大小的物理量。[ ] 答案:V 8．导体的电阻不仅与其材料有关，还与其尺寸有关。 [ ] 答案:V 9．导体的电阻只与其材料有关，而与其尺寸无关。 [ ] 答案:X 10．导体的电阻与其材料无关，而只与其尺寸有关。 [ ] 答案:X 11．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成正比，与其电阻值成反比。[ ] 答案:V 12．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成反比，与其电阻值成正比。[ ] 答案:X 13．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较差的外特性。 [ ]答案:X 14．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较好的外特性。 [ ]答案:V 15．欧姆定律是分析计算简单电路的基本定律。 [ ] 答案:V 16．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:V 17．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:V 18．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:X 19．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:X 20．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越大。 [ ] 答案:V 21．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越大。 [ ] 答案:X 22．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越小。 [ ] 答案:X 23．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越小。 [ ] 答案:V 24．在并联电路中，电阻越小，通过的电流越大。 [ ] 答案:V 25．在并联电路中，电阻越大，通过的电流越大。 [ ]
有关动态电路几种类型题的分析方法 动态电路指根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如R 总、I 、U 、P 等）或变化量、比值关系、小灯泡的亮暗程度等的变化情况。近几年也通常将动态电路的分析作为重点考查内容之一。本文从动态电路的基本内容着手，系统归纳了常见的四种类型题，并以下面介绍的基本思路为基础，采用箭头式分析法，着重介绍这几种类型题分析方法。 分析动态电路问题的基本思路是“局部→整体→局部”。即从阻值的变化入手，由串并联规律判知R 总的变化情况，再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串、并联电路规律判知各部分的变化情况。其分析方法为： 1、确定电路的外电阻R 总如何变化： 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小） 2、根据闭合电路欧姆定律r R E I +=总总确 3、由U 内=I 总r 确定电源内电压如何变化； 4、由U 外=E －U 内(或U 外=E －Ir)确定电源的外电压如何（路端电压如何变化）； 5、确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化 一、电压表、电流表示数大小变化问题 例1：如图1所示为火警报警器部分电路示意图。其中R 2为用半导体热敏材料（其阻值随温度的升高而迅速减小）制成的传感器，电流表A 为值班室的显示器，B 为值班室报警电铃。当传感器R 2所在处出现火情时，显示器A 的电流I 、报警电铃两端的电压U 的变化情况是（ ） A ． I 变大，U 变大 B ． I 变小，U 变小 C ． I 变小，U 变大 D ． I 变大，U 变小 分析与解：当传感器R 2所在处出现火情时，R 2阻值减小 图1
电子电路图用来表示实际电子电路的组成、结构、元器件标称值等信息。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样我们在分析电路时，就不必把实物翻来覆去地琢磨，而只要拿着一张图纸就可以了。在设计电路时，也可以从容地纸上或电脑上进行，确认完善后再进行实际安装，通过调试、改进，直至成功。我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计，甚至进行虚拟的电路实验，大大提高工作效率。 给大家总结了四大常用的分析电路的方法，以及每种方法适合的电路类型和分析步骤。 1、时间常数分析法 时间常数分析法主要用来分析R,L,C和半导体二极管组成电路的性质，时间常数是反映储能元件上能量积累快慢的一个参数，如果时间常数不同，尽管电路的形式及接法相似，但在电路中所起的作用是不同的。常见的有耦合电路，微分电路，积分电路，钳位电路和峰值检波电路等。 2、频率特性分析法 频率特性分析法主要用来分析电路本身具有的频率是否与它所处理信号的频率相适应。分析中应简单计算一下它的中心频率，上下限频率和频带宽度等。通过这种分析可知电路的性质，如滤波，陷波，谐振，选频电路等。 3、直流等效电路分析法 在分析电路原理时，要搞清楚电路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在没有输入信号时，各半导体三极管、集成电路的静态偏置，也就是它们的静态工作点。交流电路是指交流信号传送的途径，即交流信号的来龙去脉。
在实际电路中，交流电路与直流电路共存于同一电路中，它们既相互联系，又互相区别。 直流等效分析法，就是对被分析的电路的直流系统进行单独分析的一种方法，在进行直流等效分析时，完全不考虑电路对输入交流信号的处理功能，只考虑由电源直流电压直接引起的静态直流电流、电压以及它们之间的相互关系。 直流等效分析时，首先应绘出直流等效电路图。绘制直流等效电路图时应遵循以下原则：电容器一律按开路处理，能忽略直流电阻的电感器应视为短路，不能忽略电阻成分的电感器可等效为电阻。取降压退耦后的电压作为等效电路的供电电压;把反偏状态的半导体二极管视为开路。 4、交流等效电路分析法 交流等效电路分析法，就是把电路中的交流系统从电路分分离出来，进行单独分析的一种方法。 交流等效分析时，首先应绘出交流等效电路图。绘制交流等效电路图应遵循以下原则：把电源视为短路，把交流旁路的电容器一律看面短路把隔直耦合器一律看成短路。
几种常见电路分析方法浅析 摘要：对电路进行分析的方法很多,如叠加定理、支路分析法、网孔分析法、结点分析法、戴维南和诺顿定理等。根据具体电路及相关条件灵活运用这些方法,对基本电路的分析有重要的意义。现就具体电路采用不同方法进行如下比较。 关键词：电路分析电流源支路电流法网孔电流法结点分析法叠加定理戴维宁定理与诺顿定理 Several Commonly Used Analytical Methods in Circuit Abstract: on the circuit analysis methods, such as superposition theorem, branch analysis method, mesh analysis method, nodal analysis method, Thevenin and Norton's theorem. According to the specific circuit and related conditions of flexibility in the use of these methods, the basic circuit analysis has important significance. The specific circuit using different methods are compared. Key words :Circuit Analysis of voltage source current source branch current method mesh current method nodal analysis method of superposition theorem and David theorem and Norton theorem in Nanjing. 引言：每种电路的分析方法，一般都有其适用范围。应用霍夫定律求解适用于求多支路的电流，但电路不能太复杂；电源法等效变换法适用于电源较多的电路；节点电位法适用于支路多、节点少的电路；网孔分析法使适用于支路多、节点多、但网孔少的电路；戴维宁定理和叠加定理适用于求某一支路的电流或某段电路两端电压。上面例题的电路比较简单，可选择任意一种方法求解，对于一些比较复杂但有一
动态电路的分析与计算 RUSER redacted on the night of December 17,2020
1．如图所示的电路中，电源电压不变．闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，变小的是（） A．电压表V示数 B．电压表V示数与电流表A1示数的乘积 C．电流表A1示数 D．电压表V示数与电流表A示数的乘积 2．如图所示的四个电路中，电源及各灯泡规格均相同．当开关闭合时，电流表读数最大的是 （） A．只有甲 B．只有乙 C．甲和丙 D．甲和丁 3．如图所示的电路中，甲、乙、丙是连接在电路中的三只电学仪表．闭合开关S后，灯L1、L2均 正常发光．则（） A．甲是电流表，乙、丙是电压表 B．甲是电压表，乙、丙是电流表 C．乙是电流表，甲、丙是电压表 D．乙是电压表，甲、丙是电流表 4．如图所示的电路，电源两端的电压一定，开关S1闭合，如果要使电压表的示数减小，电流表的示数增大，则下列操作中可行的是（） A．滑动变阻器的滑片P向上移 B．滑动变阻器的滑片P向下移 C．开关S2闭合，滑动变阻器的滑片P向下移 D．开关S2闭合，开关S1断开 5．在如图所示的电路中，电源电压不变，R2=10Ω．S1闭合、S2断开时，电流表的示数为 0.2A．两开关都闭合时，电流表的示数为0.5A，则电阻R1= Ω． 6．如图甲所示电路，闭合开关S后，两相同电压表的指针偏转都如图乙所示，（） A．电压表V1的读数为 B．电压表V2的读数为 C．L1和L2两灯的电阻之比为1：5 D．L1和L2两灯的电压之比为1：4
7．小明同学做电学实验，通过改变滑动变阻器R3电阻的大小，依次记录的电压表和电流表的读数如表所示，分析表格中实验数据，可推断小明实验时所用的电路可能是下列电路图中的哪一个答： 电压表示数U/V 电流表示数I/A A． B． C．D． 8．如图所示，是探究“电流与电阻的关系”实验电路图，电源电压保持3V不变，滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”．实验中，先在a、b两点间接入5Ω的电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2V，读出并记录下此时电流表的示数．接着需要更换a、b间的电阻再进行两次实验，为了保证实验的进行，应选择下列的哪两个电阻（） A．10Ω和40Ω B．20Ω和30Ω C．10Ω和20Ω D．30Ω和40Ω 9．某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时，利用图1所示电路，在a，b两点间分别接入定值电阻R1、R2，通过调节滑动变阻器测得了多组数据，并根据数据绘制了两个电阻的U-I关系图象，如图2所示，若将R1、R2组成并联电路，当通过R1的电流为1A时，通过R2的电流 为（） A．0.5A B．1A
第二章电路的基本分析方法 一、填空题： 1. 有两个电阻，当它们串联起来的总电阻为10Ω，当他们并联起来的总电阻为 2.4Ω。这两个电阻的阻值分别为_ _4Ω___和__6Ω。 2. 下图所示的电路，A、B之间的等效电阻R AB= 1 Ω。 3. 下图所示的电路，A、B之间的等效电阻R AB= 3 Ω。 A 2Ω B 4. 下图所示电路，每个电阻的阻值均为30Ω，电路的等效电阻R AB= 60 Ω。 5. 下图所示电路中的A、B两点间的等效电阻为___12KΩ________.若图中所示的电流I=6mA，则流经6K电阻的电流为__2mA _____；图中所示方向的电压U 为____12V____.此6K电阻消耗的功率为__24mW_________。
U A 6. 下图所示电路中，ab 两端的等效电阻为 12Ω ，cd 两端的等效电阻为 4Ω 。 7．下图所示电路a 、b 间的等效电阻Rab 为 4 。 8. 下图所示电路中，ab 两点间的电压 ab U 为 10 V 。 9. 下图所示电路中，已知 U S =3V ， I S = 3 A 时，支路电流I 才等于2A 。
3 Ω 1 10. 某二端网络为理想电压源和理想电流源并联电路，则其等效电路为理想电压源。 11．已知一个有源二端网络的开路电压为20V，其短路电流为5A，则该有源二端网络外接 4 Ω电阻时，负载得到的功率最大，最大功率为25W 。 12．应用叠加定理分析线性电路时，对暂不起作用的电源的处理，电流源应看作开路，电压源应看作短路。 13．用叠加定理分析下图电路时，当电流源单独作用时的I1= 1A ，当电压源单独作用时的I1= 1A ，当电压源、电流源共同时的I1= 。 2A 14．下图所示的电路中，（a）图中Uab与I的关系表达式为Uab= 3I ，(b) 图中Uab与I的关系表达式为Uab=3I+10 ，(c) 图中Uab与I的关系表达式为Uab=6(I+2)-10 ，（d）图中Uab与I的关系表达式为Uab=6(I+2)-10 。
交流电路参数的测定三表法的实验原理 交流电路参数的测定三表法的实验原理 类别：电子综合 1．交流电路元件的等值参数R，L，C可以用交流电桥直接测得，也可以用交流电压表、交流电流表和功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它消耗的功率P，然后通过计算得到。后一种方法称为“三表法”。“三表法”是用来测量50Hz频率交流电路参数的基本方法。 如被测元件是一个电感线圈，则由关系可得其等值参数为同理，如被测元件是一个电容器，可得其等值参数为2．阻抗性质的判别方法。如果被测的不是一个元件，而是一个无源一端口网络，虽然从U,I,P三个量，可得到该网络的等值参数为R＝|Z|cos，X＝|Z|sin，但不能从X的值判断它是等值容抗，还是等值感抗，或者说无法知道阻抗幅角的正负。为此，可采用以下方法进行判断。（1）在被测无源网络端口（入口处）并联一个适当容量的小电容。在一端口网络的端口再并联一个小电容C时，若小电容C＝Zsinr,a，视其总电流的增减来判断。若总电流增加，则为容性；若总电流减小，贝刂为感性。图1（a）中，Z为待测无源网络的阻抗，C为并联的小电容。图1（b）是图1（a）的等效电路，图中G，B为待测无源网络的阻抗Z的电导和电纳，B为并联小电容C的电纳。在端电压有效值不变的条件下，按下面两种情况进行分析：①设B＋B＝B"，若B增大，B"也增大，则电路中电流I单调地增大，故可判断B为容性。②设B＋B＝B"，若B增大，而B"先减小再增大，则电流I也是先减小再增大，如图2所示，则可判断B为感性。由以上分析可见，当B为容性时，对并联小电容的值C无特殊要求；而当B为感性时，B<|2B|才有判定为感性的意义。B>|2B|时,电流单调增大,与B为容性时相同,但并不能说明电路是感性的。因此，B<|2B|是判断电路性质的可靠条件。由此可得定条件为 图1 阻抗与导纳变换示意图图2 负载并联电容后电流变化示意图（2）在被测无源网络的入口串联一个适当容量的电容C。若被测网络的端电压下降，则判为容性电路；反之，若端电压上升，则判为感性电路。判定条件为，式中X为被测网络的电抗，C为串联电容的值。（3）用“三压法”测Φ，进行判断。在原一端口网络入口处串联一个电阻r，如图3(a)所示，向量如图3(b)所示，由图可得r，Z串联后的阻抗角Φ为测得U,Ur,Uz,即可求得Φ
第2章 电路的分析方法 本章要求： 1. 掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。 2. 理解实际电源的两种模型及其等效变换。 3. 了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路的图解分析法。 重点： 1． 支路电流法； 2． 叠加原理； 3．戴维宁定理。 难点： 1． 电流源模型； 2． 结点电压公式； 3． 戴维宁定理。 2.1 电阻串并联联接的等效变换 1．电阻的串联 特点： 1)各电阻一个接一个地顺序相联； 2)各电阻中通过同一电流； 3)等效电阻等于各电阻之和； 4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。 两电阻串联时的分压公式： 2．电阻的并联 特点: 1)各电阻联接在两个公共的结点之间； 2)各电阻两端的电压相同； 3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和； 4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。 U R R R U 2111+=U R R R U 2 122+=
两电阻并联时的分流公式： 2.3 电源的两种模型及其等效变换 1．电压源 电压源是由电动势 E 和内阻 R 0 串联的电源的电路模型。若 R 0 = 0，称为理想电压源。 特点： (1) 内阻R 0 = 0； (2) 输出电压是一定值，恒等于电动势（对直流电压，有 U ≡ E ），与恒压源并联的电路电压恒定； (3) 恒压源中的电流由外电路决定。 2．电流源 电流源是由电流 I S 和内阻 R 0 并联的电源的电路模型。若 R 0 = ∞，称为理想电流源。 特点： (1) 内阻R 0 = ∞ ； (2) 输出电流是一定值，恒等于电流 I S ，与恒流源串联的电路电流恒定； (3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。 3．电压源与电流源的等效变换 等效变换条件： E = I S R 0 0 R E I = S 注意： ① 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。 ② 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 ③ 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 ④ 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路，都可化为一个电流为 I S 和这个电阻并联的电路。 4．电源等效变换法 （1） 分析电路结构，搞清联接关系； （2） 根据需要进行电源等效变换； （3） 元件合并化简：电压源串联合并，电流源并联合并，电阻串并联合并； I R R R I 2121+=I R R R I 2 112+=
3.2 基本放大电路的分析方法 3.2.1 放大电路的静态分析 放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。 （1）静态工作状态的计算分析法 根据直流通路可对放大电路的静态进行计算 (03.08) I = I B (03.09) C V =V CC－I C R c (03.10) CE I 、I C和V CE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。 B 在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位V B、V E和V C即可确定三极管的工作状态。 （2）静态工作状态的图解分析法 放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。 图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析 直流负载线的确定方法：
1. 由直流负载列出方程式V CE=V CC－I C R c 2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点 V CC和V CC/R c,即可画出直流负载线。 3. 在输入回路列方程式V BE =V CC－I B R b 4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。 5. 得到Q点的参数I BQ、I CQ和V CEQ。 例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。 图03.09 三极管工作状态判断 例3.2：用数字电压表测得V B=4.5V 、V E=3.8V 、V C =8V，试判断三极管的工作状态。 电路如图03.10所示 图03.10 例3.2电路图 3.2.2 放大电路的动态图解分析 (1) 交流负载线 交流负载线确定方法：
1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/R L'。 2.R L'= R L∥R c，是交流负载电阻。 3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。 4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。 图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析 (2) 交流工作状态的图解分析 动画 图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1）通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论： 1. v i→↑ v BE→↑ i B→↑ i C→↑ v CE→↓ |-v o|↑； 2. v o与v i相位相反； 3.可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4.可以确定最大不失真输出幅度。 (3) 最大不失真输出幅度 ①波形的失真
动态电路的分析方法 一电流表，电压表功能的确定 1、观察整个电路连接结构。 2、、其次，按常规方法确定表的功能。即：在保证电路正常的前提下，与用电器保持串联的 是电流表，与用电器保持并联的是电压表。 二、利用电流表（导线）、电压表判断电路故障及故障分析方法 1、电路故障是指电路连接完成通电时，整个电路或部分电路不能正常工作。 △产生电路故障的主要原因有：①元件本身存在问题，如元件内部开路、短路； ②电路导线接触不良或断开等； ③连接时选用的器材不当（如R1>>R2）； ④连接错误。 2、故障类型①短路：电路被短路部分有电流通过（电流表有示数）被短路两点之间 没有电压（电压表无示数） ②断路：电路断路部分没有电流通过（电流表无示数）断路两点之间有电 压，断路同侧导线两点无电压 3、故障检测方法 A:常用检测方法；⑴电流表：“电流表示数正常”表明主电路为通路 “电流表无示数”表明几乎没有电流流过电流表或电路为断路。 ⑵电压表：“电压表有示数”表明和电压表并联的用电器断路。 “电压表无示数”表明与电压表并联的用电器短路。 （3）、电流表电压表均无示数:“两表均无示数”表明无电流通过两表， 除了两表同时短路外，最大的可能是主电路断路导致无电流。B:特例故障检测方法: △电灯故障分析方法 先分析电路连接方式，再根据题给条件确定故障是断路还是短路： （1）两灯串联时，如果只有一个灯不亮，则此灯一定是短路了； 如果两灯都不亮，则电路一定是断路了； （2）两灯并联，如果只有一灯不亮，则一定是这条支路断路； 如果两灯都不亮，则一定是干路断路； ※在并联电路中，故障不能是短路，因为如果短路，则电源会烧坏。 △电表示数变化故障分析方法 （1）首先正确分析电路中电压表，电流表的测量对象，根据电表示数变化情况并结合串并联电路的特点分析电路故障原因。 （2）电压表串联接入电路中时，该部分电路断路，但电压表有示数。此时与电压表串联的用电器视为导线。 串联电路：①电压表示数变大，一是所测用电器断路，电压表串联在电路中， 二是另一个用电器短路； ②电压表示数变小（或为0），一种情况是所测用电器短路， 另一种情况是另一个用电器断路；
线性电路主要分析方法步骤汇总 网孔电流法的一般步骤 步骤： 1）确定网孔，假定网孔电流的绕行方向； 2）列写KVL方程； 3）联立求解。 说明： 1）对于含有电流源的支路： a）若在单一网孔支路上，少列一个方程； b）若在两网孔公共支路上，要假定电压变量，多列一个方程，即：网孔电流与电流源电流关系的方程； 2）对于含有受控源的支路： a）列方程时，受控源视为独立源； b）如果控制量不是网孔电流，则要补充一个方程，即：网孔电流与控制量之间关系的方程。 结点电压法的一般步骤 步骤： 1）选参考结点； 2）列写独立结点电压方程； 3）联立求解。 说明： 1）对于含有纯电压源的支路： a）如果电压源接在独立结点和参考点之间，这个独立结点电压就等于电压源电压，可以少解一个方程； b）如果电压源接在两个独立结点之间，则要在电压源支路假定电流变量，多列一个方程，即：结点电压与电压源电压之间的关系方程； 2）对于含有受控源的支路： a）列方程时，受控源视为独立源； b）如果控制量不是结点电压，则要补充一个方程，即：结点电压与控制量之间的关系方程。
一端口网络的戴维宁等效电路 (1) 开路电压Uoc 的计算 戴维宁等效电路中的电压源电压即为一端口开路电压Uoc ，电压源的极性与所求开路电压极性相同。计算Uoc 的方法视电路形式而定（结点电压法、网孔电流法）。 （2）等效电阻的计算 等效电阻为将一端口网络内部独立电源全部置零(电压源短路，电流源开路)后，所得无源一端口网络的输入电阻。 常用下列方法计算： A 、当网络内部不含有受控源时可采用电阻串、并联和△－Y 互换的方法计算等效电阻； B 、外加电源法（加压求流或加流求压）：eq u R i =（此时一端 口内部独立电源全部置零） C 、开路电压，短路电流法：oc eq sc u R i =（此时一端口内部独立电源全部保留） 一阶电路初始值的计算 如何判断一阶电路？电路含有一个独立的动态元件；有带开 关的直流激励、或已知初始储能和直流激励、或有阶跃函数激励。 求初始值的步骤: 1. 由换路前电路（一般为稳定状态）求u C (0－)和i L (0－)； 2. 由换路定律得 u C (0+) 和 i L (0+)； 3. 画0+等效电路。 在0+时刻等效电路中，电容用u C (0+)的电压源替代，电感用i L (0+)的电流源替代。 4. 由0+电路求所需各变量的值即为0+值 三要素法求解一阶电路的步骤 1、求响应量的初始值； 2、求响应量的稳态值； 画出t →∞时稳态电路，其中电容和电感分别用开路和短路置
电路问题计算的先决条件是正确识别电路，搞清楚各部分之间的连接关系。对较复 杂的电路应先将原电路简化为等效电路，以便分析和计算。识别电路的方法很多，现结合具体实例介绍十种方法。 一、特征识别法 串并联电路的特征是；串联电路中电流不分叉，各点电势逐次降低，并联电路中电流分叉，各支路两端分别是等电势，两端之间等电压。根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。 例1 .试画出图1所示的等效电路。 阳b-oB Bo, 解：设电流由A端流入，在a点分叉，b点汇合，由B端流出。支路a—R1— b和a—R2 —R3(R4)—b各点电势逐次降低，两条支路的a、b两点之间电压相等，故知R3和R4并 联后与R2串联，再与R1并联，等效电路如图2所示。 二、伸缩翻转法在实验室接电路时常常可以这样操作，无阻导线可以延长或缩短，也可以翻过来转过去, 或将一支路翻到别处，翻转时支路的两端保持不动；导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动，但不能越过元件。这样就提供了简化电路的一种方法，我们把这种方法称为伸缩翻转法。 例2 .画出图3的等效电路。
支路外边去，如图4。 再把连接a 、C 节点的导线缩成一点，把连接 b 、d 节点的导线也缩成一点，并把 R5连到 节点d 的导线伸长线上（图5）。由此可看出R2 R3与R4并联，再与R1和R5串联，接到 电源上。 三、电流走向法 电流是分析电路的核心。从电源正极出发 （无源电路可假设电流由一端流入另一端流出 ） 顺着电流的走向，经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地依次流 过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。 例3 .试画出图6所示的等效电路。 口3 r-n-,囲 「Eb 尸「 A * -- a- ■D A D --- 1'— || — 圏6 图T 解：电流从电源正极流出过 A 点分为三路（AB 导线可缩为一点），经外电路巡行一周，由 D 点流入电源负极。第一路经 R1直达D 点，第二路经R2到达C 点，第三路经R3也到达 C 点，显然R2和R3接联在AC 两点之间为并联。二、三络电流同汇于c 点经R4到达D 点, 可知R2、R3并联后与R4串联，再与R1并联，如图7所示。 解：先将连接a 、c 节点的导线缩短, 并把连接 b 、 d 节点的导线伸长翻转到 R3- C — R4 圈3 bCd) Ra
动态电路分析 第一种方法： 工具：1.闭合电路欧姆定律I=E R+r 及U =E －Ir 2.部分电路欧姆定律I =U R 步骤：1.由R 变化可知R 总的变化，从而判断U 路及I 总的变化。 如当R 增大时，根据I=E R+r 可知，I 总减小，再根据U 路=E －Ir 可知，U 路增大。 到此可以判断路端电压的变化，电路总电流的变化，及电源的总功率、电源内部功率等。 2.判断主干路上电阻的电压变化 如果主干路上有电阻，则先判断主干路上电阻两端的电压，再判断并联电路两端的电压。 3.判断并联支路中含固定电阻的分支中电流的变化 4.判断并联支路中含变阻器的分支中电流的变化。 例题1：S 闭合后，当R 2的滑动触头向左滑动时，判断各电 表的示数变化。 【解析】1.当R 2的滑动触头向左滑动时，R 2减小，R 总减小， I 总增大，U 路减小。电压表测量的是路端电压，故减小，A 电流表测量的总电流，故增大。 2.本电路图为R 1与R 2并联电路，故先判断R 1,由于R 1两端 电压减小，故R 1上的电流减小，则A1电流增大。 第二种判断方法：“串反并同” 电阻的变化趋势与电压、电流、功率的变化趋势符合“串”相反，“并”相同。 由电源的正极出发，经过变阻器所在的支路回到电源的负极。凡是在这条路上的元件，我们都称之为串联关系，其他的未涉及的元件，称为并联关系。图中从正极出发，经电流表A 至电流表A1,经变阻器到电源的负极。那么这三个元件我们称之为与变阻器“串联关系”，而R 1、电压表V 与变阻器“并联关系”，这里所谓的串并联不是严格意义的串并联。根据“串反并同”的原则，由于变阻器的电阻是减小的，故两个电流表的示数是增大的，而电压的示数是减小的，R 1上的电流也是减小的。这一结果与第一种方法判断结果是相同的。值得注意的是，无论用哪种方法，首先要根据闭合电路欧姆定律把路端电压及电路的总电流的变化判断出来，有很多题目需要判断电源的总功率或内部功率，或路端电压或电路的总电流，这都需要路端电压及总电流来判断。 利用第二种判断方法似乎简单一些，但有些情况需要我们能认识到。举例如下。 例题2：在如图所示的电路中,闭合电键S,将滑动变阻器的滑片P 向a 端移动一段距离后,下列结论正确的是（AD ） A. 灯泡L 变亮 B. 理想电流表读数变小 C. 理想电压表读数变小 D. 电容器C 上的电荷量增多 【解析】本题中经过变阻器的电流也经过电压表V 及灯泡L 及电 流表A ，因此我们把它们作为“串”的关系，“串反” ，因此L 变亮， V 、A 都变大，电容器与L 是并联的，它两端的电压也增大，故电 量增大。
三相交流电路电压、电流的分析与测量 一、实验目的 1．掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法时线、相电压及线、相电流之间的关系。 2．充分理解三相四线供电系统中中线的作用。 二、原理说明 1．三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)，当三相对称负载作Y 形联接时，线电压U l是相电压U p 的倍。线电流I l等于相电流I p，即 U l＝p I l＝I p 当采用三相四线制接法时，，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。 当对称三相负载作△形联接时，有 I1U1=Up 2．不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Y0接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。 3．当不对称负载作△接时，Il≠，但只要电源的线电压Ul 对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 四、实验内容 1．三相负载星形联接（三相四线制供电） 按图6-3-3-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源,将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为0V的位置，经指导教师检查后。方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，按表6-3-3-1数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流（相电流）、中线电流、电源与负载
中点的电压，记录之。并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。 图6-3-3-1 三相负载星形联接的实验线路 2．负载三角形联接（三相三线制供电） 按图6-3-3-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表6-3-3-2数据表格要求进行测试 5．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。 答：当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。 6．不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？ 答：对于不对称负载作△接时，Il≠Ip，但只要电源的线电压Vl对称，加三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响 7．根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。
动态电路分析方法大汇总 电路的动态分析，是欧姆定律的具体应用，在历年的高考中经常出现。此类问题能力要求较高，同学们分析时往往抓不住要领，容易出错。电路发生动态变化的原因是由于电路中滑动变阻器触头位置的变化，引起电路的电阻发生改变，从而引起电路中各物理量的变化，在此将动态电路的分析方法介绍如下。 一、 程序法 根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析。基本思路是：“部分—整体—部分”，即从阻值变化的部分如手，由串并联电路规律判知R 总的变化情况，再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况，最后由部分电路的欧姆定律得知个部分物理量的变化情况，一般思路是： 1确定电路的外电阻R 外总如何变化。 2根据闭合电路的欧姆定律E I R r =+总外总确定电路的总电流如何变化。（利用电动势不变） 3由U I r =内内确定电源内电压如何变化。（利用r 不变） 4由U E U =-外内确定电源的外电压如何变化。 5由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端电压如何变化。 6由部分电路和整体的串并联规律确定支路两端电压如何变化及通过各支路电路如何变化。 二、 图像法 电路发生动态变化时，其电路图可等效为如图（1）所示，根据闭合电路的欧姆定律得到U E Ir =-,其图像如图（2）中的a ，根据部分电路的欧姆定律可知U IR =，其导体的 U —I 图像如（2）中b ，在电源确定的电路中，由图（2）得，当电阻R 增大时（即图中的角度变大），通过R 的电流减小，R 两端的电压变大，当电阻R 减小时（即图中的角度变小），其电流增大，电压减小。 三、“串反并同”法 所谓“串反”，即某一电阻增大（减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都减小（增大）。所谓“并同”，即某一电阻增大（减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都增大（减小）。但须注意的前提有两点：1电路中电源内阻不能忽略；2滑动变阻器必须是限流接法。 三、 极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端讨论。（一般应用于滑至滑动变阻器阻值为零） 例1、 在图中电路中，当滑动变阻器的滑动片由a 向b 移动时，下列说法正确的是：