【科普】电路基础知识
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qqj93 楼主
我们可以通过之前介绍过的支路电流法来求出AB开路电压,现I1已知(电流源电流),我们设另外4个支路的电流分别为I2,I3,I4,I5可列出两个KVL和两个KCL方程:
大家是不是已经在计算了?其实这是个很愚蠢的方法,因为仔细观察一下,你就会发现这里的开路电压其实就是I1R!
我把KVL,KCL方程写出来的目的是告诉大家,在求戴维南等效的时候,二端网络的开路电压都可以通过这种方法来求得,并不是所有情况的开路电压都可以一眼看出来的。
好了,我们现在来求等效电阻,把电源置零(电压源变导线,电流源变断路)后,电路就是这个样子:
很显然,AB两端的电阻就是R
于是我们就可以得到原电路的戴维南等效电路:
这样的电路看起来是不是就简单多了?好现在我们开始正式求解!
2013年01月25日 08点01分 46
弱弱说一句看不懂等效电压和电阻怎么出来的……
2015年05月07日 14点05分
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Virus����
:参照10L戴维南定理。等效电压是开路电压,等效电阻是电源置零后从端口看进去的电阻
2015年05月07日 14点05分
@qqj93 我不懂你是怎么一下子就看出来的[啊]
2015年05月07日 14点05分
回复
Virus����
:这。。先说电压,开路时最左边的电阻上的电流是I1,电阻两端就是A,B,所以AB间电压即电阻电压V=I1R;再说电阻,看把电源擦掉的那张图,最左边的电阻两端是A,B,且电阻没有和任何东西并联,所以AB间有且只有一个电阻R,等效电阻即为R。。。。多看些电路图,你也能一下子看出来
2015年05月07日 14点05分
level 12
qqj93 楼主
首先我们来学一条线性电路的重要性质:叠加定理
独立电源代表外界对电路的输入,统称激励。电路在激励作用下产生的电流和电压称为响应。
叠加定理的内容是:在任何由线性电阻、线性受控源及独立电源组成的电路中,多个激励共同作用时,在任一支路中产生的响应等于各激励单独作用时在该支路所产生响应的代数和。
在这里当K闭合时,电容两端电压u(t)就等于只有左边回路时的电容电压u1(t),加上只有右边回路时的电容电压u2(t)。u2(t)的情况我们在上面讨论电容充电时已经求解过了,即为:
现在我们来求u1(t)。
我们列出左边回路的KVL方程和电容、电感的伏安特性方程
现在只需对①求导,再将②,③代入即可得到:
同时在t=0时电容上电压为0;从电感的伏安特性中可以看出通过电感电流可导,也就是说电流i是连续的,不能突变,所以t=0时,有i=0。这样我们就得到两个定解条件:
方程④是一个二阶非齐次线性方程,它同样可以用齐次方程的通解+一个特解来求出通解。
(这里我依然讲一下解的过程,至于为什么这么解就不细说了,若有童鞋对微分方程不太熟悉可以去看“常微分方程”或者“高等数学”的相关章节)
我们先来看④的齐次方程:
其特征方程为
解得其特征根为λ1,λ2。为了不把问题搞得太复杂,我们这里就当λ1,λ2是不相等的实数。
于是齐次方程的通解为
k1,k2为任意常数。
虽然我们没有把λ1,λ2算出来,但是可以肯定λ1λ2都小于零,因为在特征方程中Lλ^2和1/C都大于零,要是等式成立,必然λ1,λ2都是负数。这点很重要,后面我们分析稳态的时候有用。
2013年01月25日 08点01分 47
今天先更到这了。。。这个方程还没解完,留着下次解吧[汗]
2013年01月25日 08点01分
楼主大人辛苦了,关于这条《电磁学》大二《电子线路》大三《电工学》大四,从大二到大四都讲过这个东西,太熟悉了
2013年01月28日 15点01分
回复 全民0情敌 :[汗]你们是反复学了好几遍啊。。。我们“电路分析”是半学期就结束的,然后开始讲模电。。。
2013年01月28日 23点01分
level 11
[email protected] 谢谢!
2013年01月25日 08点01分 48
自己写的,还没写完呢。。。 你点上面的“只看楼主”,然后再保存网页就行了。。。
2013年01月25日 08点01分
level 7
收藏
2013年01月26日 07点01分 49
level 12
[88]我就过来看那么一下下……
2013年01月26日 08点01分 50
level 12
qqj93 楼主
好吧,我突然改变主意了。我打算重新解方程④
我们已经解出方程④的齐次方程通解,现在应该找一个特解了,别看它只是个常微分线性方程,非齐次方程的特解找起来也不是太容易。这种方程大多可以用变动任意常数法找出特解,可是非常复杂。因此“常微分方程”里也有介绍带三角函数的非齐次方程的特殊解法,虽说比较简单,但实在是有点“非主流”了,有兴趣大家可以去看看,不过估计都是看了就忘。
所以,我觉得与其用那个套公式般的“非主流”方法来解这个方程,不如用一些正常的方法,我打算用“拉氏变换法”来解它。这是一个比较常用的方法,但是要用到拉普拉斯变换和一些复变函数的知识,大家要是看不懂的话就当我自娱自乐好了,解方程的过程不是重点,我们后面会重点分析一下这个方程解的形式。
我们把方程④再写出来:
方程两边Laplace变换得到:
整理得
用Laplace变换反演公式可得
为了防止与电流函数i(t)混淆,我们这里用j表示sqrt(-1)
2013年01月26日 09点01分 51
level 12
qqj93 楼主
从L [i]表达式中我们发现上式的被积函数有四个单极点,根据公式可以求其留数。
为了形式上的方便,我们这里设R^2>4L/C,其实它并不影响结果。
将s1,s2,s3,s4带入计算可得
好了,这样我们就写出了i(t)的形式解。
2013年01月26日 09点01分 52
传的图片为啥这么不清楚[心碎]
2013年01月26日 09点01分
**,那个水印。。。[拍砖]
2013年01月26日 09点01分
回复 qqj93 :[88]水印什么的在插入图片的过程中可以选择去掉的……
2013年01月26日 10点01分
回复 瀛涯全览 :soga ,下次果断去掉
2013年01月26日 14点01分
level 9

lz
推荐个教材
2013年01月26日 10点01分 53
是说电路分析的教材?感觉电路分析都差不多,我用的是自己系里印的讲义……
2013年01月26日 14点01分
level 12
qqj93 楼主
抱歉,我前面算i(t)的最后一步写错了,漏了一个初相位φ,我们把前面解出的i(t)再写出来
虽然我们没有具体解出这个解(其实我们已经做了求解,但解的形式实在太复杂,写成形式解反而看起来比较清楚),但是已经可以知道在开关闭合后电流的大致情况了。
当t→∞时,G(t)→0,有i(t)=H(t),因此我们称H(t)为“稳态分量”,它就是电路的稳态电流,而G(t)则称之为“暂态分量”,可以说G(t)才是关闭开关这个动作所引起的电流改变。
我们可以发现稳态分量H(t)也是一个正弦函数,且频率与交流电源相同,但是与电源间有一个相位差φ,其系数h(ω)是与正弦交流电源角频率相关的常数。
H(t)的形式非常简单,G(t)则相对复杂。显然,如果在一个正弦交流电路中,用解非齐次微分方程的方法求电路的稳态是很不划算的,其副产品G(t)就要比稳态分量H(t)复杂的多。于是聪明的人类就发明了一种比较简单的正弦交流电路分析方法——相量法,通过复数来进行计算并引入阻抗。这种方法只关心稳态电路,因此它并不关心时间,但却很关心频率,我们称之为频域分析。根据正弦交流电的频域分析方法,阻抗有两种:电阻和电抗,分别是对应着阻抗的实部和虚部,电阻会产生焦耳热,电抗则会使电流与电压间出现相位差,其中电容电抗为负,电感电抗为正,若两者抵消则没有电抗。
因此,若在例子中感抗容抗相等,则电流初相φ=0,同时系数h(ω)也达到最大,此时的频率2π/ω就是电路的“谐振频率”。是不是很神奇?这里我就不细讲了,对“相量法”感兴趣的同学可以去看:https://tieba.baidu.com/p/2020803878
2013年01月27日 09点01分 54
这个问题写了好多,要提醒一下读者,这里还在讲左边的回路,后面要用叠加原理吧两者加起来,所以这里的稳态并不是整个电路的稳态。。。今天就到这里,明天继续更新
2013年01月27日 09点01分
level 6
开帖以来历时近两个多月,回复者寥寥无几,大部分还是刘明= =。。。。真是太失败了。。。
2013年01月28日 07点01分 56
level 13
啊呀。。。
qq姐啊,连我看着最后那部分都觉得很吓人的样子(尽管我也会,但是我很懒)[啊!]
2013年02月02日 02点02分 57
虽说很吓人,但还是要顶[顶]
2013年02月02日 03点02分
回复@KOF2002FANS :其实我只是想自己推一下交流电的情况,之前从来没自己算过……最大的败笔是不该把交流电源和直流电源放一起,最后发现其实用叠加定理不太好处理[汗]
2013年02月02日 05点02分
回复@qqj93 :左边的直流电源只是想用来演示戴维南等效的…
2013年02月02日 05点02分
回复@qqj93 :额,是右边,我又左右不分了[惆怅~]
2013年02月02日 05点02分
level 10
好厉害啊,除了数学上的东西其他我都看不懂[郁闷]
2013年02月02日 02点02分 58
[汗]只有最后一个例子有点复杂,而且是复杂在数学上,求解方法和前面一个是一样的……
2013年02月02日 05点02分
level 11
我初二就明白了
2013年08月15日 14点08分 60
level 7
[啊]
2013年08月16日 00点08分 63
level 12
又学到知识啦,哇哈哈~
2013年10月27日 07点10分 64
level 13
qq姐哪天你跟我讲讲PM和GM与负反馈稳定性的关系吧。。
2013年12月04日 03点12分 65
好呀~qq联系我好了,话说GM是什么?负反馈稳定性都有点忘了。。正好我也去复习一下
2013年12月04日 08点12分
回复 qqj93 :phase margin和gain margin
2013年12月04日 18点12分
level 5
顶。插眼,改天慢慢看
2013年12月04日 20点12分 66
level 13
挖一个
2014年09月18日 05点09分 67
果断收藏[滑稽][滑稽]
2014年09月18日 05点09分
丧心病狂啊
2014年09月18日 05点09分
回复 甲基红橙黄绿蓝 :不是半导体的那个。。
2014年09月18日 06点09分
回复 KOF2002FANS :半导体是mingda的吧?前段时间置顶的
2014年09月18日 06点09分
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