由于相量形式的基尔霍夫定律与欧姆定律在形式上与电阻电路中的基尔霍夫定律和欧姆定律全同,因此关于电阻电路分析的各种方法(支路法、网孔法、节点法)、定理(齐次定理、叠加定理、等效电源定理、互易定理)以及电路的各种等效变换原则,均适用于正弦电流电路的稳态分析,只是此时必须在频域中进行,所有电量用相量表示,各无源支路用阻抗(或导纳)代替,相应的运算是复数运算。其步骤如下:
(1)从时域到频域的变换,即先将已知的时间正弦激励函数变换为相量,将时域电路变换为频域电路,将待求的正弦电量用相量表示。
(2)频域运算,即应用复数代数理论在频域中进行分析计算,以求得待求量的频域解相量。
(3)从频域到时域的变换,即将求得的各电量的相量变换为时域解正弦量的时间函数表示式。
一.无源电路的等效电路
1.阻抗的串、并联:
阻抗的串、并联和第一章的电阻的串、并一样。个阻抗串联,其等效阻抗(即输入阻抗)为
(5.23)
个导纳并联示,其等效导纳(即输入导纳)为
(5.24)
2.无独立源单口电路的输入阻抗与输入导纳
线性无独立源的单口电路,其输入阻抗与输入导纳的定义分别为
(5.25)
例5.11图5.16所示电路,已知
。求。
图5.16
解:其频域电路如图5.16(b)所示,其中。
或
故
例5.12图5.17所示电路,求输入阻抗Z。
解用外施电压源法求,如图5.17(b)所示。故可列出方程为
又有代入上式解得
图5.17
例5.13求图5.18所示电路,求时的并联等效电路。
图5.18
解:
对图:,其导纳
对图(b):
据题意:
故:
其等效电路如图5.18所示。
二.电压源与电流源的等效变换
频域电压源模型如图5.19所示,图5.19则为其等效的电流源模型。其中
频域电流源模型如图5.20所示,图5.20则为其等效的电压源模型。其中
图5.19电压源变换为电流源 图5.20电流源变换为电压源
三.网孔法与节点法
例5.13图5.21电路,,列写出网孔方程与节电方程。
图5.21
解:设三个网孔电流的大小和参考方向如图5.21中所示,并设受控电流源的端电压为,于是可列出网孔方程为
又有
联立求解,可得。
设电路中3个独立节点的电位为,于是可列出节点方程为
又有,联解即可求得.
例5.14用节点法求图5.22所示电路的电流和。
图5.22
解:
节点方程为;
解之得
所以
四.等效电源定理
例5.15图5.23电路,用等效电压源定理求。已知。
解:按图5.23(b)求开路电压;
按图5.23(c)求短路电流,于是得输出阻抗
其等效电路如图5.23(d)所示。
图5.23
于是根据图5.23(d)得