<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>Electric Circuit Theory</b>
</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>
Contents
I.
Basic Elements Of Electrical Circuits
II.
Basic Laws
<b>III. Electrical Circuit Analysis</b>
IV. Circuit Theorems
V. Active Circuits
VI. Capacitor And Inductor
VII. First Order Circuits
VIII.Second Order Circuits
IX. Sinusoidal Steady State Analysis
X. AC Power Analysis
XI. Three-phase Circuits
XII. Magnetically Coupled Circuits
XIII.Frequency Response
</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>
Electrical Circuit Analysis
</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>
Branch current method (1)
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>4</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>2</sub>
<i>J</i>
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
+
<i><sub>v</sub></i>
<sub>1</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>3</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>2</sub>
–
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
+
<i>v</i>
<sub>4</sub>
–
<i>Node a: i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ i</i>
<sub>2</sub>
<i>– i</i>
<sub>3</sub>
= 0
<i>Node b: i</i>
<sub>3</sub>
<i>– i</i>
<sub>4</sub>
<i>+ J = 0</i>
<i>A</i>
<i>B</i>
<i>Loop A: – E</i>
<sub>1</sub>
<i>+ R</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>– R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ E</i>
<sub>2</sub>
= 0
<i>Loop B: – E</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
= 0
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ i</i>
<sub>2</sub>
<i>– i</i>
<sub>3</sub>
= 0
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>– i</i>
<sub>4</sub>
<i>= –J</i>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>– R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>= E</i>
<sub>1</sub>
<i>– E</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
<i>= E</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>
Branch current method (2)
<i>A</i>
<i>B</i>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ i</i>
<sub>2</sub>
<i>– i</i>
<sub>3</sub>
= 0
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>– i</i>
<sub>4</sub>
<i>= –J</i>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>– R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>= E</i>
<sub>1</sub>
<i>– E</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
<i>= E</i>
<sub>2</sub>
<i>n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
<i>= n – 1</i>
<i>n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
<i>= b – n + 1</i>
<b>Ex. 1</b>
<i>R</i>
1
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>4</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>2</sub>
<i>J</i>
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
+
<i><sub>v</sub></i>
<sub>1</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>3</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>2</sub>
–
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
+
<i>v</i>
<sub>4</sub>
</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>
Branch current method (3)
<i>A</i>
<i>B</i>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ i</i>
<sub>2</sub>
<i>– i</i>
<sub>3</sub>
= 0
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>– i</i>
<sub>4</sub>
<i>= –J</i>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>– R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>= E</i>
<sub>1</sub>
<i>– E</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
<i>= E</i>
<sub>2</sub>
1.
Find:
<i>n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
<i>= n – 1, and</i>
<i>n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
<i>= b – n + 1</i>
2.
<i>Apply KCL at n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
nodes
3.
<i>Apply KVL at n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
loops
4.
Solve simultaneous equations
<b>Ex. 1</b>
<i>R</i>
1
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>4</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>2</sub>
<i>J</i>
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
+
<i><sub>v</sub></i>
<sub>1</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>3</sub>
–
+
<i>v</i>
<sub>2</sub>
–
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
+
<i>v</i>
<sub>4</sub>
</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>
Branch current method (4)
1.
Find:
<i>n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
<i>= n – 1, and</i>
<i>n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
<i>= b – n + 1</i>
2.
<i>Apply KCL at n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
nodes
3.
<i>Apply KVL at n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
nodes
4.
Solve simultaneous equations
<i>n</i>
<i><sub>KCL</sub></i>
= 4 – 1 = 3;
<i>n</i>
<i><sub>KVL</sub></i>
= 6 – 4 + 1 = 3
<i>A: R</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ R</i>
<sub>5</sub>
<i>i</i>
<sub>5</sub>
+
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>– E</i>
<sub>1</sub>
= 0
<i>B: R</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ R</i>
<sub>5</sub>
<i>i</i>
<sub>5</sub>
<i>– R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
= 0
<i>C: R</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>+ R</i>
<sub>6</sub>
<i>i</i>
<sub>6</sub>
<i>+ R</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
<i>– E</i>
<sub>6</sub>
= 0
<i>a: – i</i>
<sub>1</sub>
<i>+ i</i>
<sub>2</sub>
–
<i>i</i>
<sub>6</sub>
= 0
<i>b: i</i>
<sub>1</sub>
<i>– i</i>
<sub>5</sub>
+
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>+ J</i>
= 0
<i>c: – i</i>
<sub>3</sub>
<i>– i</i>
<sub>4</sub>
<i>+ i</i>
<sub>6</sub>
–
<i>J = 0</i>
<i>A</i>
<i>B</i>
<i>C</i>
<b>Ex. 2</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>4</sub>
<i>R</i>
<sub>5</sub>
<i>R</i>
<sub>6</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>6</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>J</i>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
<i>i</i>
<sub>5</sub>
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
<i>d</i>
<i>i</i>
<sub>6</sub>
</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>
Branch current method (5)
<i>A</i>
<i>B</i>
<i>C</i>
2
3
6
:
0
<i>b</i>
<i>i</i>
+ + =
<i>i</i>
<i>i</i>
4
3
5
:
0
<i>c</i>
<i>i</i>
− + =
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>5</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>6</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>4</sub>
1
4
:
0
<i>d</i>
− − − =
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>J</i>
1 1
5 5
4 4
1
:
<i>A</i>
<i>R i</i>
+
<i>R i</i>
−
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
3 3
6 6
5 5
3
6
:
<i>B</i>
<i>R i</i>
−
<i>R i</i>
+
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
−
<i>E</i>
6 6
2 2
6
:
<i>C</i>
<i>R i</i>
−
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>4</sub>
<i>R</i>
<sub>5</sub>
<i>R</i>
<sub>6</sub>
<i>E</i>
<sub>6</sub>
<i>E</i>
<sub>3</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i><sub>J</sub></i>
<i>d</i>
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>c</i>
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>
Branch current method (6)
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i><sub>J</sub></i>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>E</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<b>Ex. 4</b>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
= 10
<sub>Ω</sub>
<i>, R</i>
<sub>2</sub>
= 20
<sub>Ω</sub>
<i>, R</i>
<sub>3</sub>
= 15
<sub>Ω</sub>
<i>, E</i>
<sub>1</sub>
= 30V,
<i>E</i>
<sub>3</sub>
<i>= 45V, J = 2A. Find currents?</i>
1 2 3
0
<i>i</i>
+ − + =
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>J</i>
1 1 2 2 1
<i>R i</i>
−
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
2 2 3 3 3
<i>R i</i>
+
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
1 2 3
1 2
2 3
2
10
20
30
20
15
45
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
+
− = −
→
−
=
<sub>+</sub>
<sub>=</sub>
1 2 3
1
;
2
;
3
<i>i</i>
=
∆
<i>i</i>
=
∆
<i>i</i>
=
∆
∆
∆
∆
1
1
1
10
20
0 ;
0
20
15
−
∆ =
−
<sub>1</sub>
2
1
1
30
20
0 ;
45
20
15
−
−
∆ =
−
<sub>2</sub>
1
2
1
10
30
0 ;
0
45
15
−
−
∆ =
<sub>3</sub>
1
1
2
10
20
30
0
20
45
−
</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>
Branch current method (7)
<b>+</b>
<b>–</b>
<b>+</b>
<b>–</b>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
<i>E</i>
<sub>1</sub>
<i>R</i>
<sub>2</sub>
<i><sub>J</sub></i>
<i>R</i>
<sub>3</sub>
<i>E</i>
<sub>3</sub>
<i>i</i>
<sub>1</sub>
<i>i</i>
<sub>2</sub>
<i>i</i>
<sub>3</sub>
<i>R</i>
<sub>1</sub>
= 10
<sub>Ω</sub>
<i>, R</i>
<sub>2</sub>
= 20
<sub>Ω</sub>
<i>, R</i>
<sub>3</sub>
= 15
<sub>Ω</sub>
<i>, E</i>
<sub>1</sub>
= 30V,
<i>E</i>
<sub>3</sub>
<i>= 45V, J = 2A. Find currents?</i>
1 2 3
0
<i>i</i>
+ − + =
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>J</i>
1 1 2 2 1
<i>R i</i>
−
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
2 2 3 3 3
<i>R i</i>
+
<i>R i</i>
=
<i>E</i>
1 2 3
1 2
2 3
2
10
20
30
20
15
45
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
+
− = −
→
−
=
<sub>+</sub>
<sub>=</sub>
1
1
1
10
20
0
0
20
15
−
∆ =
−
1
20
0
10
1
1
0
1
1
20
15
20 15
20
0
−
−
−
=
−
+
−
1( 20 15 20 0) 10[1 15 20( 1)] 0[1 0 ( 20)( 1)]
= − × −
× −
× −
− +
× − −
−
= −
650
</div>
<!--links-->