電工基礎(chǔ)理論知識(shí)中級(jí)版

1、1 電工基礎(chǔ)理論知識(shí)電工基礎(chǔ)理論知識(shí) （中級(jí)版中級(jí)版） 2 3 4 電路的定義電路的定義:電流的通路稱為電路電流的通路稱為電路。 電路的組成電路的組成:電源、連接導(dǎo)線、控制與保護(hù)裝電源、連接導(dǎo)線、控制與保護(hù)裝 置和負(fù)載四部分組成置和負(fù)載四部分組成。 在日常生活中在日常生活中,我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手電我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手電 筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。 5 電路的基本組成包括以下四個(gè)部分電路的基本組成包括以下四個(gè)部分: (1)電源電源(供能元件供能元件): 為電路提供電能的設(shè)備和器件為電路提供電能的設(shè)備和器件( (如如 電池、發(fā)電機(jī)等電池、發(fā)電機(jī)等) )。

2、模擬手電筒電路模擬手電筒電路 (2)負(fù)載負(fù)載(耗能元件耗能元件): 使用使用( (消耗消耗) )電能的設(shè)備和器件電能的設(shè)備和器件( (如燈泡如燈泡 等用電器等用電器) )。 控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備( (如開(kāi)關(guān)等如開(kāi)關(guān)等) )。 將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái)將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái) ( (如各種銅、鋁電纜線等如各種銅、鋁電纜線等) )。 (4)控制器件控制器件: (3)連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線: 6 電路可以實(shí)現(xiàn)電能的電路可以實(shí)現(xiàn)電能的 傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。 電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中: 電子技術(shù)中電子技術(shù)中: 電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的電路可以

3、實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的 傳遞、存儲(chǔ)和處理。傳遞、存儲(chǔ)和處理。 7 電源 負(fù) 載 實(shí)體電路 控制裝置 與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的 , ,稱為實(shí)體電路的稱為實(shí)體電路的。 電路模型 負(fù)載 電源 開(kāi)關(guān) 連接導(dǎo)線 S RL + U I US + _ R0 連接導(dǎo)線 8 白熾燈的電白熾燈的電 路模型可表路模型可表 示為示為: 實(shí)際電路器件實(shí)際電路器件品種繁多品種繁多, ,其電磁特性其電磁特性多元多元而而復(fù)雜復(fù)雜, ,采采 取取模型化處理模型化處理可獲得有意義的分析效果?？色@得有意義的分析效果。 i R R L 的的電電 特性可用特性可用 表征表征 的電的電 特性可用特性可用

4、 表征表征 由于白熾燈中耗能 的因素大大于產(chǎn)生 磁場(chǎng)的因素,因此L 可以忽略。 理想電路元件理想電路元件是實(shí)際電路器件的理想化和近似是實(shí)際電路器件的理想化和近似, 其電特性其電特性單一單一、確切確切,可定量分析和計(jì)算?？啥糠治龊陀?jì)算。 9 R C + US 只具耗能 的電特性 只具有儲(chǔ) 存電能的 電特性 輸出電壓恒 定,輸出電 流由它和負(fù) 載共同決定 輸出電流恒 定,兩端電 壓由它和負(fù) 載共同決定 L 只具有儲(chǔ) 存磁能的 電特性 IS 無(wú)源二端元件 有源二端元件 10 必須指出必須指出, ,電路在進(jìn)行上述電路在進(jìn)行上述模型化處理時(shí)是有條件的模型化處理時(shí)是有條件的: : 實(shí)際電路中各部分的基本

5、電磁現(xiàn)象可以分別研究實(shí)際電路中各部分的基本電磁現(xiàn)象可以分別研究, ,并且并且 相應(yīng)的電磁過(guò)程都集中在電路元件內(nèi)部進(jìn)行。這種電相應(yīng)的電磁過(guò)程都集中在電路元件內(nèi)部進(jìn)行。這種電 路稱為路稱為元件的電路。元件的電路。 1. 電磁過(guò)程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行電磁過(guò)程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行,其次要因素可以其次要因素可以 忽略。如忽略。如R,L、C這些只具有單一電磁特性的理想電這些只具有單一電磁特性的理想電 路元件。路元件。 2. 2. 任何時(shí)刻從集中參數(shù)元件一端流入的電流恒等于從它任何時(shí)刻從集中參數(shù)元件一端流入的電流恒等于從它 另一端流出的電流另一端流出的電流, ,并且元件兩端的電壓值完全確定。并且元件兩端的電

6、壓值完全確定。 工程應(yīng)用中工程應(yīng)用中, ,實(shí)際電路的幾何尺寸遠(yuǎn)小于工作電磁波的波實(shí)際電路的幾何尺寸遠(yuǎn)小于工作電磁波的波 長(zhǎng)長(zhǎng), ,因此都符合模型化處理?xiàng)l件因此都符合模型化處理?xiàng)l件, ,均可按集中假設(shè)為前提，均可按集中假設(shè)為前提， 有效地描述實(shí)際電路，從而獲得有意義的電路分析效果。有效地描述實(shí)際電路，從而獲得有意義的電路分析效果。 11 電荷的定向移動(dòng)形成電流。電荷的定向移動(dòng)形成電流。 電流的大小用電流的大小用表示表示,簡(jiǎn)稱電流。簡(jiǎn)稱電流。 電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量。 大寫大寫 I 表示直流電流表示直流電流 小寫小寫 i 表示電流的一般符號(hào)

7、表示電流的一般符號(hào) dt dq i 電流的國(guó)際單位制是安培電流的國(guó)際單位制是安培【A】, ,較小的單位還有毫安較小的單位還有毫安 【mA】和微安和微安【A】等等, ,它們之間的換算關(guān)系為它們之間的換算關(guān)系為: : 12 正電荷運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為電流的實(shí)際方向電流的實(shí)際方向。 電流的方向用一個(gè)箭頭表示。電流的方向用一個(gè)箭頭表示。 任意假設(shè)的電流方向稱為任意假設(shè)的電流方向稱為電流的參考方向電流的參考方向。 如果求出的電流值為正如果求出的電流值為正,說(shuō)明參考方向與說(shuō)明參考方向與 實(shí)際方向一致實(shí)際方向一致,否則說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向否則說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向 相反。相反。 13 電路中

8、電路中a a、b b點(diǎn)兩點(diǎn)間的點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓電壓定義為單位正定義為單位正 電荷由電荷由a a點(diǎn)移至點(diǎn)移至b b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。 dq dW u ab ab 電路中某點(diǎn)的電路中某點(diǎn)的電位電位定義為單位正電荷由該定義為單位正電荷由該 點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。 Q W U ab ab 直流情況下直流情況下 注意注意: :變量用小寫字母表示變量用小寫字母表示, , 恒量用大寫字母表示。恒量用大寫字母表示。 14 從工程應(yīng)用的角度來(lái)講從工程應(yīng)用的角度來(lái)講, ,電路電路中電壓是產(chǎn)生電中電壓是產(chǎn)生電 流的根本原因流的根本原因。數(shù)值上。數(shù)值上, ,電壓等于電

9、路中兩點(diǎn)電壓等于電路中兩點(diǎn) 電位的差值。即電位的差值。即: : 電路中電路中a a、b b兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間的電壓等于a a、b b兩點(diǎn)電位差兩點(diǎn)電位差。 baab uuu 電壓的國(guó)際單位制是伏特電壓的國(guó)際單位制是伏特 V, ,常用的單位還有常用的單位還有 毫伏毫伏 mV和千伏和千伏【KV】等等, ,換算關(guān)系為換算關(guān)系為: : 電工技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題分析中電工技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題分析中, ,通常規(guī)定通常規(guī)定電壓的電壓的參參 考正方向考正方向高電位指向低電位高電位指向低電位, ,因此電壓又稱作因此電壓又稱作 電壓降電壓降 15 電壓的實(shí)際方向電壓的實(shí)際方向規(guī)定由規(guī)定由電位高處指向電位低處電位高處指向電位低

10、處。 與電流方向的處理方法類似與電流方向的處理方法類似, 可任選一方向?yàn)榭扇芜x一方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较螂妷旱膮⒖挤较?例例:當(dāng)當(dāng)ua =3V ub = 2V時(shí)時(shí) u1 =1V 最后求得的最后求得的u為正值為正值,說(shuō)明電壓的實(shí)際說(shuō)明電壓的實(shí)際方向方向與與 參考參考方向方向一致一致,否則說(shuō)明兩者相反。否則說(shuō)明兩者相反。 u2 =1V 16 對(duì)一個(gè)元件對(duì)一個(gè)元件,電流參考方向和電壓參考電流參考方向和電壓參考 方向可以相互獨(dú)立地任意確定方向可以相互獨(dú)立地任意確定,但為了方便但為了方便 起見(jiàn)起見(jiàn),常常將其取為一致，稱常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向;如不如不 一致，稱一致，稱非關(guān)聯(lián)方向非關(guān)聯(lián)方向。 如

11、果采用關(guān)聯(lián)方向如果采用關(guān)聯(lián)方向,在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可 。如果采用非關(guān)聯(lián)方向。如果采用非關(guān)聯(lián)方向,則必須全部標(biāo)示。則必須全部標(biāo)示。 17 對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意應(yīng)注意: :列寫電路方程式之列寫電路方程式之 前前, ,首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。電電 路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定, ,原則上任意假定原則上任意假定, , 但但一經(jīng)選定，在整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中，這些參考方向一經(jīng)選定，在整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中，這些參考方向 就不允許再變更就不允許再變更 a I U b 非關(guān)聯(lián)參考方向

12、非關(guān)聯(lián)參考方向 a I U b 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向 實(shí)際電源上的電壓、電流方向總是實(shí)際電源上的電壓、電流方向總是的的, , 實(shí)際負(fù)載上的電壓、電流方向是實(shí)際負(fù)載上的電壓、電流方向是的。因此的。因此, , 假定某元件是電源時(shí)假定某元件是電源時(shí), ,應(yīng)選取應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向， 假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。 18 電動(dòng)勢(shì)是衡量外力即非靜電力做功能力電動(dòng)勢(shì)是衡量外力即非靜電力做功能力 的物理量。外力克服電場(chǎng)力把單位正電荷從的物理量。外力克服電場(chǎng)力把單位正電荷從 電源的負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功電源的負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功,稱為稱為電源的電源的

13、 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)。 dq dW e 電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反相反, 規(guī)定為由負(fù)極指向正極。規(guī)定為由負(fù)極指向正極。 19 電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率電功率,簡(jiǎn)簡(jiǎn) 稱功率。它是稱功率。它是描述電流做功快慢描述電流做功快慢的物理量。的物理量。 dt dW p 功率與電流、電壓的關(guān)系功率與電流、電壓的關(guān)系: 關(guān)聯(lián)方向時(shí)關(guān)聯(lián)方向時(shí): p =ui 非關(guān)聯(lián)方向時(shí)非關(guān)聯(lián)方向時(shí): p =ui p0時(shí)吸收功率時(shí)吸收功率,p0時(shí)放出功率。時(shí)放出功率。 20 :求圖示各元件的功率求圖示各元件的功率. （a）關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向, P=UI=52

14、=10W, P0,吸收吸收10W功率。功率。 （b）關(guān)聯(lián)方向，關(guān)聯(lián)方向， P=UI=5(2)=10W， P0，吸收吸收10W功率。功率。 21 UI t UIt t W P 電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如如100W 的電燈表明在的電燈表明在1 1秒鐘內(nèi)該燈可將秒鐘內(nèi)該燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能; ; 電機(jī)電機(jī)1000W表明它在一秒鐘內(nèi)可將表明它在一秒鐘內(nèi)可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 國(guó)際單位制國(guó)際單位制:U 【V】,I【A】,電功率電功率P用瓦特用瓦特【W(wǎng)】 用電器用電器額定工作時(shí)的電壓額

15、定工作時(shí)的電壓叫額定電壓叫額定電壓, , ; ;額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘 牌數(shù)據(jù)上牌數(shù)據(jù)上, ,作為用電器正常工作條件下的最高限值。作為用電器正常工作條件下的最高限值。 對(duì)于對(duì)于線性電阻元件線性電阻元件而言而言,電功率公式還可以寫成電功率公式還可以寫成 2 2 RI R U UIP 22 擴(kuò)展擴(kuò)展:最大輸出功率定理最大輸出功率定理 當(dāng)當(dāng)負(fù)載電阻負(fù)載電阻R和電源內(nèi)阻和電源內(nèi)阻R0相等相等時(shí)時(shí),電源輸出功率電源輸出功率 最大（負(fù)載獲得最大功率最大（負(fù)載獲得最大功率Pmax）,即當(dāng)即當(dāng)R= R0時(shí)時(shí), 在無(wú)線電技術(shù)中在無(wú)線電技術(shù)中,把負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻的狀態(tài)把負(fù)

16、載電阻等于電源內(nèi)阻的狀態(tài) 叫做叫做電阻匹配電阻匹配。負(fù)載匹配負(fù)載匹配時(shí)時(shí),負(fù)載（如揚(yáng)聲器）可負(fù)載（如揚(yáng)聲器）可 獲得最大功率獲得最大功率。 R E P 4 2 max 電路中的功率平衡電路中的功率平衡:在一個(gè)閉合回路中在一個(gè)閉合回路中,根據(jù)能根據(jù)能 量守恒和轉(zhuǎn)化定律量守恒和轉(zhuǎn)化定律,電源電動(dòng)勢(shì)發(fā)出的功率電源電動(dòng)勢(shì)發(fā)出的功率,等于負(fù)等于負(fù) 載電阻和電源內(nèi)阻消耗的功率。即載電阻和電源內(nèi)阻消耗的功率。即 內(nèi)阻負(fù)載電源 PPP 23 日常生產(chǎn)和生活中日常生產(chǎn)和生活中,電能（或電功）也常用度電能（或電功）也常用度 作為量綱作為量綱:1度度=1KWh=1KVAh 電能電能 電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過(guò)程中進(jìn)

17、行的。因此電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過(guò)程中進(jìn)行的。因此, ,電流電流 作功所消耗電能的多少可以用電功來(lái)量度。電功作功所消耗電能的多少可以用電功來(lái)量度。電功: : 式中單位式中單位:U【V】;I【A】;t【s】時(shí)時(shí),電功電功W為焦耳為焦耳【J】 1度電的概念度電的概念 1000W的電爐加熱的電爐加熱1小時(shí)小時(shí); 100W的電燈照明的電燈照明10小時(shí)小時(shí); 40W的電燈照明的電燈照明25小時(shí)。小時(shí)。 UItUqW 對(duì)于對(duì)于純電阻電路純電阻電路, ,歐姆定律成立歐姆定律成立, ,電能也可由下式計(jì)算。電能也可由下式計(jì)算。 tRIt R U W 2 24 %100%100 2 2 1 2 PP P P P

18、 提高電能效率能大幅度節(jié)約投資。據(jù)專家測(cè)算提高電能效率能大幅度節(jié)約投資。據(jù)專家測(cè)算, ,建建 設(shè)設(shè)1 1千瓦的發(fā)電能力千瓦的發(fā)電能力, ,平均在平均在70007000元左右元左右; ;而節(jié)約而節(jié)約1 1千瓦千瓦 的電力的電力, ,大約平均需要投資大約平均需要投資20002000元，不到建設(shè)投資的元，不到建設(shè)投資的 1/31/3。通過(guò)提高電能效率節(jié)約下來(lái)的電力還不需要增加。通過(guò)提高電能效率節(jié)約下來(lái)的電力還不需要增加 煤等一次性資源投入，更不會(huì)增加環(huán)境污染。煤等一次性資源投入，更不會(huì)增加環(huán)境污染。 效率效率 電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)客觀上存在損耗電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)客觀上存在損耗,在工程應(yīng)用中在工程應(yīng)用中,常把輸

19、常把輸 出功率與輸入功率的比例數(shù)稱為效率出功率與輸入功率的比例數(shù)稱為效率,用用“”表示表示: 所以所以, ,提高電能效率與加強(qiáng)電力建設(shè)具有相同的提高電能效率與加強(qiáng)電力建設(shè)具有相同的 重要地位重要地位, ,不僅有利于緩解電力緊張局面不僅有利于緩解電力緊張局面, ,還能促進(jìn)資還能促進(jìn)資 源節(jié)約型社會(huì)的建立。源節(jié)約型社會(huì)的建立。 25 電氣設(shè)備電氣設(shè)備工作條件下的工作條件下的稱為額定值稱為額定值 電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝 等因素等因素,由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。 IUS(RSRL) （1）通路）通路 U=USIRS

20、 RL S US RS （2）開(kāi)路）開(kāi)路 U=US I0 S US RS RL U=0 IUS/RS （3）短路短路 RL S US RS 26 27 伏安關(guān)系（伏安關(guān)系（歐姆定律歐姆定律）: 關(guān)聯(lián)方向時(shí)關(guān)聯(lián)方向時(shí):u =Ri 非關(guān)聯(lián)方向時(shí)非關(guān)聯(lián)方向時(shí):u =Ri 一種消耗電能的元件。一種消耗電能的元件。 R u Riuip 2 2 0 U I I U R 由電阻的伏安特性曲線可得由電阻的伏安特性曲線可得,電阻元件上的電阻元件上的 電壓、電流關(guān)系為電壓、電流關(guān)系為關(guān)系關(guān)系,即即: 即時(shí)電阻元件上的電壓、電流關(guān)即時(shí)電阻元件上的電壓、電流關(guān) 系遵循歐姆定律。即元件通過(guò)電系遵循歐姆定律。即元件通過(guò)電

21、 流就會(huì)發(fā)熱流就會(huì)發(fā)熱,消耗的能量為消耗的能量為: 28 1、部分電路歐姆定律、部分電路歐姆定律:流過(guò)電阻的電流跟導(dǎo)體流過(guò)電阻的電流跟導(dǎo)體 兩端的電壓成正比兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。跟導(dǎo)體的電阻成反比。 R U I 歐姆定律歐姆定律 或U=IR 部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律 注意注意: （1）當(dāng)）當(dāng)U、I見(jiàn)為見(jiàn)為非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)參考方向（參考方向（U、I參參 考方向相反）時(shí)考方向相反）時(shí),歐姆定律應(yīng)寫成歐姆定律應(yīng)寫成 ,式中式中“-” 號(hào)切不可漏掉號(hào)切不可漏掉; （2）電阻值不隨電壓、電流變化而變化的電阻叫）電阻值不隨電壓、電流變化而變化的電阻叫 線性電阻線性電阻,由線性電阻組成的

22、電路叫線性電路。阻由線性電阻組成的電路叫線性電路。阻 值隨電壓、電流的變化而改變的電阻叫值隨電壓、電流的變化而改變的電阻叫非線性電非線性電 阻阻，含有非線性電阻的電路叫非線性電路。，含有非線性電阻的電路叫非線性電路。 R U I 29 2、全電路歐姆定律、全電路歐姆定律 對(duì)全電路進(jìn)行分析研究時(shí)對(duì)全電路進(jìn)行分析研究時(shí),必須考慮電源的內(nèi)阻。如圖必須考慮電源的內(nèi)阻。如圖R 為負(fù)載的電阻、為負(fù)載的電阻、E為電源電動(dòng)勢(shì)、為電源電動(dòng)勢(shì)、r為電源的內(nèi)阻。為電源的內(nèi)阻。 0 RR E I 關(guān)聯(lián)方向下關(guān)聯(lián)方向下,全電路歐姆定律可用公式表述為全電路歐姆定律可用公式表述為 式中式中: E電源電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì),單位是

23、伏單位是伏特特,符號(hào)為符號(hào)為V; R負(fù)載電阻負(fù)載電阻,單位是歐單位是歐姆姆，符號(hào)為，符號(hào)為; R0電源內(nèi)阻，單位是歐電源內(nèi)阻，單位是歐姆姆，符號(hào)為，符號(hào)為; I閉合電路中的電流，單位是安閉合電路中的電流，單位是安培培，符號(hào)為，符號(hào)為A。 閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律說(shuō)明說(shuō)明:閉合電路中的電流與電閉合電路中的電流與電 源電動(dòng)勢(shì)成正比源電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與 外電路電阻之和）成反比。外電路電阻之和）成反比。 30 一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件,是實(shí)是實(shí) 際電感器的理想化模型。際電感器的理想化模型。 dt di Lu dt

24、di Lu 線性電感元件的韋安特性線性電感元件的韋安特性 0 i 電感產(chǎn)品實(shí)物圖電感產(chǎn)品實(shí)物圖 電感元件圖符號(hào)電感元件圖符號(hào) 對(duì)線性電感元件而言對(duì)線性電感元件而言,任一瞬時(shí)任一瞬時(shí), 其電壓和電流的關(guān)系為微分其電壓和電流的關(guān)系為微分(或積或積 分分)的的關(guān)系關(guān)系,即即伏安關(guān)系伏安關(guān)系: 顯然顯然,只有電感元件上的只有電感元件上的電流電流時(shí)時(shí),電感兩端才有電壓。電感兩端才有電壓。在在直流直流 電路中電路中,電感電感上即使有電流通過(guò)，但，上即使有電流通過(guò)，但，相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路。因此，我們因此，我們 把電感元件稱為動(dòng)態(tài)元件。動(dòng)態(tài)元件可以儲(chǔ)能，儲(chǔ)存的磁能為把電感元件稱為動(dòng)態(tài)元件。動(dòng)態(tài)元件可以儲(chǔ)能，

25、儲(chǔ)存的磁能為: 2 2 1 Liw L 2 2 1 LIW L 稱為電感元件的電感稱為電感元件的電感 ,單位是亨利（）。單位是亨利（）。 31 一種能夠貯存電場(chǎng)能量的元件一種能夠貯存電場(chǎng)能量的元件,是是 實(shí)際電容器的理想化模型。實(shí)際電容器的理想化模型。 dt du Ci dt du Ci 電容元件的電容元件的工作方式就是充放電工作方式就是充放電。只有電容上的。只有電容上的電壓變電壓變 化時(shí)化時(shí), ,電容兩端才有電流電容兩端才有電流。在。在直流電路中直流電路中, ,電容上即使有電容上即使有 電壓電壓, ,但，但，相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路，即，即 電容具有電容具有隔直作用隔直作用。 電容元件也是動(dòng)態(tài)元

26、件，其儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為電容元件也是動(dòng)態(tài)元件，其儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為: : C稱為電容元件的電容稱為電容元件的電容,單單 位是法拉（位是法拉（F）。）。 0 q q u 電容元件圖符號(hào) 對(duì)線性電容元件而言對(duì)線性電容元件而言,任一瞬時(shí)任一瞬時(shí),其其 電壓、電流的關(guān)系也是微分電壓、電流的關(guān)系也是微分(或積或積 分分)的的關(guān)系關(guān)系,即即伏安關(guān)系伏安關(guān)系: 2 C 2 1 Cuw 2 2 1 CUW C 32 （1）伏安關(guān)系）伏安關(guān)系 u=uS 端電壓為端電壓為us， ，與流過(guò)電 與流過(guò)電 壓源的電流無(wú)關(guān)，由電壓源的電流無(wú)關(guān)，由電 源本身確定，電流任意源本身確定，電流任意 ，由外電路確定。，由外電路確定。

27、： i=iS 流過(guò)電流為流過(guò)電流為is， ，與電源 與電源 兩端電壓無(wú)關(guān)，由電兩端電壓無(wú)關(guān)，由電 源本身確定，電壓任源本身確定，電壓任 意，由外電路確定。意，由外電路確定。 33 （2）特性曲線與符號(hào)）特性曲線與符號(hào) 34 任何電源都可以用兩種電源任何電源都可以用兩種電源 模型來(lái)表示模型來(lái)表示,輸出電壓比較穩(wěn)定輸出電壓比較穩(wěn)定 的的,如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池 等等通常用電壓源模型通常用電壓源模型(理想電壓理想電壓 源和一個(gè)電阻元件相串聯(lián)的形源和一個(gè)電阻元件相串聯(lián)的形 式式)表示表示; 柴油機(jī)組柴油機(jī)組 汽油機(jī)組汽油機(jī)組 蓄電池蓄電池 輸出電流較穩(wěn)定的輸出電流較穩(wěn)定的:如

28、光電池或如光電池或 晶體管的輸出端等晶體管的輸出端等通常用電流源模型通常用電流源模型 (理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的形理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的形 式式)表示。表示。 US + _ R0 IS R0 電壓源電壓源 電流源電流源 35 理想電壓源的外特性理想電壓源的外特性 0 U I 電壓源模型的外特性電壓源模型的外特性 0 U I 電壓源模型 輸出端電壓 I 理想電壓源內(nèi)阻為零理想電壓源內(nèi)阻為零,因此輸出電壓因此輸出電壓 恒定恒定; 實(shí)際電源總是存在內(nèi)阻的實(shí)際電源總是存在內(nèi)阻的,因此實(shí)際因此實(shí)際 電壓源模型電路中的負(fù)載電流增大時(shí)電壓源模型電路中的負(fù)載電流增大時(shí),內(nèi)內(nèi) 阻上必定增加消耗，從而造

29、成輸出電壓阻上必定增加消耗，從而造成輸出電壓 隨負(fù)載電流的增大而減小。因此，實(shí)際隨負(fù)載電流的增大而減小。因此，實(shí)際 電壓源的外特性稍微向下傾斜。電壓源的外特性稍微向下傾斜。 U S US R0U RL 36 理想電流源的內(nèi)阻理想電流源的內(nèi)阻 R0I(相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路),因此因此 內(nèi)部不能分流內(nèi)部不能分流,輸出的電流值恒定。輸出的電流值恒定。 理想電流源的外特性理想電流源的外特性 0 I I U 電流源模型的外特性電流源模型的外特性 0 I I U U + _ RL R0I IS I 電流源模型 實(shí)際電流源的內(nèi)阻總是有限值實(shí)際電流源的內(nèi)阻總是有限值,因此當(dāng)負(fù)載增因此當(dāng)負(fù)載增 大時(shí)大時(shí),內(nèi)阻上

30、分配的電流必定增加內(nèi)阻上分配的電流必定增加,從而造成輸出電從而造成輸出電 流隨負(fù)載的增大而減小。即實(shí)際電流源的外特性也流隨負(fù)載的增大而減小。即實(shí)際電流源的外特性也 是一條稍微向下傾斜的直線。是一條稍微向下傾斜的直線。 37 Us = Is R0 內(nèi)阻改并聯(lián) Is = Us R0 兩種電源模型之間等效變換時(shí)兩種電源模型之間等效變換時(shí),電壓源的數(shù)電壓源的數(shù) 值和電流源的數(shù)值遵循歐姆定律的數(shù)值關(guān)系值和電流源的數(shù)值遵循歐姆定律的數(shù)值關(guān)系, 但變換過(guò)程中但變換過(guò)程中內(nèi)阻不變。內(nèi)阻不變。 b I I R0 Uab + _ US+ _ a IS R0 US b I I R0 Uab + _ a 當(dāng)外接當(dāng)外接

31、負(fù)載相同負(fù)載相同時(shí)時(shí),兩種電源兩種電源 模型模型對(duì)外部電路的電壓、電流相等對(duì)外部電路的電壓、電流相等。 內(nèi)阻改串聯(lián) 38 受控源的電壓或電流受電路中另一受控源的電壓或電流受電路中另一 部分的電壓或電流控制。部分的電壓或電流控制。 VCVS 電壓控制電壓源 VCCS 電壓控制電流源 CCVS 電流控制電壓源 CCCS 電流控制電流源 39 VCVS i1=0 u2= u1 CCVS u1=0 u2=ri1 VCCS i1=0 i2=gu1 CCC S u1=0 i2=i1 40 如采用關(guān)聯(lián)方向如采用關(guān)聯(lián)方向: p =u1i1 +u2i2=u2i2 41 : :一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間沒(méi)有一

32、個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間沒(méi)有 分岔分岔, ,使各元件上通過(guò)的電流相等。使各元件上通過(guò)的電流相等。 結(jié)結(jié)/節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn):三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。（三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。（n） 回路回路:電路中的任意閉合路徑。（電路中的任意閉合路徑。（l） 網(wǎng)孔網(wǎng)孔:其中不包含其它支路的單一閉合路徑。其中不包含其它支路的單一閉合路徑。 m=3 a b l=3 n=2 1 1 2 3 3 2 網(wǎng)孔網(wǎng)孔=2 + _ R1 US1 + _ US2 R2 R3 42 例例 支路:共 ?條 回路:共 ?個(gè) 節(jié)點(diǎn):共 ?個(gè) 網(wǎng)孔:?個(gè) I3 I1I2 I5 I6 I4 R3 US4 US3 _ + R6 + R4

33、R5 R1 R2 _ 43 在任一瞬時(shí)在任一瞬時(shí),流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必 定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。 出入 ii 在任一瞬時(shí)在任一瞬時(shí),通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒 等于零。等于零。 0i 可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正,流出節(jié)點(diǎn)的流出節(jié)點(diǎn)的 電流為負(fù)電流為負(fù);也可以作相反的假定。也可以作相反的假定。 所有電流均為正。所有電流均為正。 44 KCL通常用于節(jié)點(diǎn)通常用于節(jié)點(diǎn),但是對(duì)于包圍幾但是對(duì)于包圍幾 個(gè)節(jié)點(diǎn)的個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面也是適用的閉合面也是適用的。 例例:列出下圖中各節(jié)點(diǎn)的列出下圖中各節(jié)點(diǎn)

34、的KCL方程方程 解解:取流入為正取流入為正 以上三式相加以上三式相加: i1 i2i3 0 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a i1i4i60 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)b i2i4i50 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)c i3i5i60 45 在任一瞬時(shí)在任一瞬時(shí),在任一回路上的電位升之在任一回路上的電位升之 和等于電位降之和。和等于電位降之和。 在任一瞬時(shí)在任一瞬時(shí),沿任一回路電壓的代數(shù)和恒沿任一回路電壓的代數(shù)和恒 等于零。等于零。 降升 uu 電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí) 取正號(hào)取正號(hào),相反時(shí)取負(fù)號(hào)。相反時(shí)取負(fù)號(hào)。 所有電壓均為正。所有電壓均為正。 0u 46 對(duì)于電阻電路對(duì)于電阻電路,回路中電阻上電壓降的回路中

35、電阻上電壓降的 代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù)和代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù)和, 即即電阻壓降等于電壓源升電阻壓降等于電壓源升。 s uiR 在運(yùn)用上式時(shí)在運(yùn)用上式時(shí),電流參考方向與回路電流參考方向與回路 繞行方向一致時(shí)繞行方向一致時(shí)iR前取正號(hào)前取正號(hào),相反時(shí)取負(fù)號(hào)相反時(shí)取負(fù)號(hào); 電壓源電壓方向與回路繞行方向一致時(shí)電壓源電壓方向與回路繞行方向一致時(shí)us 前取負(fù)號(hào)前取負(fù)號(hào),相反時(shí)取正號(hào)。相反時(shí)取正號(hào)。 47 #1 #2 例例 0 S13311 URIRI #3 ）（ ）（ 2 1 S23322 S13311 URIRI URIRI S23322 URIRI S1S22211 UURI

36、RI I1I2 I3 R3US1 + _ US2 _ + R1R2 KVL方程式的常用形式, 是把變量和已知量區(qū)分放在 方程式兩邊,顯然給解題帶來(lái) 一定方便。 S13311 URIRI 先標(biāo)繞行方向 48 KVL通常用于通常用于閉合閉合回路回路,但但也可推廣也可推廣 應(yīng)用到任一不閉合的電路上應(yīng)用到任一不閉合的電路上。 0 111222333 sssab uRiuRiRiuu 例例:列出下圖的列出下圖的KVL方程方程 49 US I I U R + _ + _ A BC UA + _UAB + _ UB + _ 50 具有相同電壓電流關(guān)系（即伏安關(guān)系具有相同電壓電流關(guān)系（即伏安關(guān)系, 簡(jiǎn)寫為簡(jiǎn)寫

37、為VAR）的不同電路稱為的不同電路稱為,將將 某一電路用與其等效的電路替換的過(guò)程稱某一電路用與其等效的電路替換的過(guò)程稱 為為。將電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q。將電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q, 可以使電路的分析計(jì)算得到簡(jiǎn)化?？梢允闺娐返姆治鲇?jì)算得到簡(jiǎn)化。 51 n RRRR 21 n個(gè)電阻串聯(lián)可等效為一個(gè)電阻個(gè)電阻串聯(lián)可等效為一個(gè)電阻 串聯(lián)各電阻中通過(guò)的電流相同串聯(lián)各電阻中通過(guò)的電流相同 52 分壓公式分壓公式 u R R iRu k kk 兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí) u RR R u 21 1 1 u RR R u 21 2 2 53 n個(gè)電阻并聯(lián)可等效為一個(gè)電阻個(gè)電阻并聯(lián)可等效為一個(gè)電阻 n RRRR

38、 1111 21 并聯(lián)各電阻兩端的電壓相同并聯(lián)各電阻兩端的電壓相同 54 分流公式分流公式 兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí) i R R R u i kk k i RR R i 21 2 1 i RR R i 21 1 2 55 Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5) R1 R2R3 R4 R5 R6 a b 由由a、b端向里看端向里看, R2和和R3,R4和和R5 均連接在相同的兩點(diǎn)之間均連接在相同的兩點(diǎn)之間,因此是因此是 并聯(lián)關(guān)系，把這并聯(lián)關(guān)系，把這4個(gè)電阻兩兩并聯(lián)個(gè)電阻兩兩并聯(lián) 后，電路中除了后，電路中除了a、b兩點(diǎn)不再有結(jié)兩點(diǎn)不再有結(jié) 點(diǎn)，所以它們的等效電阻與點(diǎn)，所以它們的等

39、效電阻與R1和和R6 相串聯(lián)。相串聯(lián)。 電阻混聯(lián)電路的等效電阻計(jì)算電阻混聯(lián)電路的等效電阻計(jì)算,關(guān)鍵在關(guān)鍵在 于正確找出電路的連接點(diǎn)于正確找出電路的連接點(diǎn),然后分別把兩兩然后分別把兩兩 結(jié)點(diǎn)之間的電阻進(jìn)行串、并聯(lián)簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)點(diǎn)之間的電阻進(jìn)行串、并聯(lián)簡(jiǎn)化計(jì)算,最最 后將簡(jiǎn)化的等效電阻相串即可求出。后將簡(jiǎn)化的等效電阻相串即可求出。 56 支路電流法是以支路電流為未知量支路電流法是以支路電流為未知量, 直接應(yīng)用直接應(yīng)用KCL和和KVL,分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和回路分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和回路 列出所需的方程式列出所需的方程式,然后聯(lián)立求解出各未然后聯(lián)立求解出各未 知電流。知電流。 一個(gè)具有一個(gè)具有b條支路、條支路、n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電

40、路個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路, 根據(jù)根據(jù)KCL可列出（可列出（n1）個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電 流方程式流方程式,根據(jù)根據(jù)KVL可列出可列出b(n1)個(gè)獨(dú)個(gè)獨(dú) 立的回路電壓方程式。立的回路電壓方程式。 57 圖示電路圖示電路 （2）節(jié)點(diǎn)數(shù)）節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2, 可列出可列出21=1個(gè)個(gè) 獨(dú)立的獨(dú)立的KCL方程。方程。 （1）電路的支路）電路的支路 數(shù)數(shù)b=3,支路電流支路電流 有有i1 、 、i2、 i3三個(gè)。 三個(gè)。 （3）獨(dú)立的）獨(dú)立的KVL方程數(shù)為方程數(shù)為3(21)=2個(gè)。個(gè)。 13311s uRiRi回路回路I 23322s uRiRi回路回路 0 321 iii節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a 58 解得解得:i1=1A

41、i2=1A i10說(shuō)明其實(shí)際方向與圖示方向相反。說(shuō)明其實(shí)際方向與圖示方向相反。 對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)a列列KCL方程方程: i2=2+i1 例例:如圖所示電路如圖所示電路,用支路電流法求各支路電流用支路電流法求各支路電流 及各元件功率。及各元件功率。 解解:2個(gè)電流變量個(gè)電流變量i1和和i2,只只 需列需列2個(gè)方程。個(gè)方程。 對(duì)圖示回路列對(duì)圖示回路列KVL方程方程: 5i1+10i2=5 59 各元件的功率各元件的功率: 5電阻的功率電阻的功率:p1=5i12=5(1)2=5W 10電阻的功率電阻的功率: p2=10i22=512=10W 5V電壓源的功率電壓源的功率: p3=5i1=5(1)=5W

42、因?yàn)橐驗(yàn)?A電流源與電流源與10電阻并聯(lián)電阻并聯(lián),故其兩端的故其兩端的 電壓為：電壓為：u=10i2=101=10V,功率為：功率為： p4=2u=210=20W 由以上的計(jì)算可知由以上的計(jì)算可知,2A電流源發(fā)出電流源發(fā)出20W功率功率 ，其余，其余3個(gè)元件總共吸收的功率也是個(gè)元件總共吸收的功率也是20W，可見(jiàn)可見(jiàn) 電路功率平衡。電路功率平衡。 60 例例:如圖所示電路如圖所示電路,用支路電流法求用支路電流法求u、i。 解解:該電路含有一個(gè)電壓為該電路含有一個(gè)電壓為4i的受控源的受控源,在求解在求解 含有受控源的電路時(shí)含有受控源的電路時(shí),可將受控源當(dāng)作獨(dú)立電可將受控源當(dāng)作獨(dú)立電 源處理。源處理

43、。 對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)a列列KCL方程方程: i2=5+i1 對(duì)圖示回路列對(duì)圖示回路列KVL方程方程: 5i1+i2=4i1+10 由以上兩式解得由以上兩式解得: i1=0.5A i2=5.5A 電壓電壓:u=i2+4i1=5.5+40.5=7.5V 61 對(duì)只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路對(duì)只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路,可用彌爾曼公式可用彌爾曼公式 直接求出兩節(jié)點(diǎn)間的電壓。直接求出兩節(jié)點(diǎn)間的電壓。 R i R u u s s 1 ab 62 如圖電路如圖電路,根據(jù)根據(jù)KCL 有有:i1+i2-i3-is1+is2=0 設(shè)節(jié)點(diǎn)設(shè)節(jié)點(diǎn)ab間電壓為間電壓為uab, 則有則有: 3 ab 3 2 ab2 2 1 ab1 1 R

44、u i R uu i R uu i s s 321 21 2 2 1 1 ab 111 RRR ii R u R u u ss ss 因此可得因此可得: 63 例例:用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖示電路中節(jié)點(diǎn)用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖示電路中節(jié)點(diǎn)a的電位的電位ua。 + 15V 3 4 + 8V a a +15V +8V 6V 6 6V + (a) 電路(b) 圖(a)還原后的電路 3 4 6 4 4 V6 4 1 6 1 4 1 3 1 6 6 4 8 3 15 a u 解解: 求出求出ua后后,可用歐可用歐 姆定律求各支路姆定律求各支路 電流。電流。 64 a 點(diǎn)電位 a b 1 5A a b 1 5A 1、電位

45、的概念、電位的概念 b點(diǎn)電位 65 12V 12V 6K 4K 20K 12V b a b a d c 6K 4K c 20K 12V V420 2046 1212 12 a V 6K 4K 20K 12V 12V ba c V24 204 12 a V d d 2、電位的計(jì)算、電位的計(jì)算 66 10 V 2 + 5 V + 3 I I = 10 + 5 3 + 2 = 3 A VC = 3 3 = 9 V VD= 3 2= 6 V UCD = VC VD = 15 V VD = 5 VVC = 10 V UCD = VC VD= 15 V 67 實(shí)際電源的伏安特性實(shí)際電源的伏安特性 o IR

46、UU s 或或 o R U II s 可見(jiàn)一個(gè)實(shí)際電源可見(jiàn)一個(gè)實(shí)際電源 可用可用兩種電路模型兩種電路模型表示表示: 一種為一種為電壓源電壓源Us和內(nèi)阻和內(nèi)阻 Ro串聯(lián)串聯(lián),另一種為另一種為電流源電流源Is 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro并聯(lián)。并聯(lián)。 68 同一個(gè)實(shí)際電源的兩種模型對(duì)同一個(gè)實(shí)際電源的兩種模型對(duì)等效等效, 等效條件為等效條件為: o R U I s s o RIU ss 或或 且兩種電源模型的內(nèi)阻相等且兩種電源模型的內(nèi)阻相等 69 例例:用電源模型等效變換的方法求圖（用電源模型等效變換的方法求圖（a）電路電路 的電流的電流i1和和i2。 解解:將原電路變換為圖（將原電路變換為圖（c）電路電路,由

47、此可得由此可得: (a) 電路 2A i1 i2 + 5V 10 5 (b) (a)的等效電路 2A i2 10 5 1A 3A i2 10 5 (c) (b)的等效電路 A13 510 5 2 i A1212 21 ii 70 在線性電路中在線性電路中,任何一條支路的電流（或電任何一條支路的電流（或電 壓）壓）,都是各個(gè)電源單獨(dú)單獨(dú)作用時(shí)在該支路都是各個(gè)電源單獨(dú)單獨(dú)作用時(shí)在該支路 中所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。這就是中所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。這就是 。 :當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí),其其 他獨(dú)立源置零他獨(dú)立源置零。 開(kāi)路短路0 0 SS Iu 71 I R1 R

48、2 IS US I R1 R2 US I R1 R2 IS 4V R1 R2 2A 2 2 I 求求 I 解解:應(yīng)用疊加定理應(yīng)用疊加定理 R1 2A I R2 R1 R2 I 4V A2 2 4 I A1 22 2 2 I A211I 72 12V + _ B A I2 3 7.2V + _ 2 12V + _ 6 A1 )2/3(6 2 . 7 2 I A1 63 3 )6/3(2 12 2 I B A 3 7.2V + _ 2 6 I2 I 2 73 1. 1. 疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù) 不隨電壓、電流的變化而改變）不隨電壓、電流的變化而改變）。

49、 2. 疊加時(shí)只將電源分別考慮疊加時(shí)只將電源分別考慮, ,電路的結(jié)構(gòu)和電路的結(jié)構(gòu)和 參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短 路路, ,即令即令U=0;暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以 開(kāi)路開(kāi)路,即令即令I(lǐng)s=0。 3. 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方 向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是 各分電壓、分電流的代數(shù)和。各分電壓、分電流的代數(shù)和。 74 4. 疊加定理只能用于電壓或電流的計(jì)算疊加定理只能用于電壓或電流的計(jì)算, ,不不 能用來(lái)求功率能用來(lái)求功率, ,即功率

50、不能疊加。如即功率不能疊加。如: : 5. 運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解,每每 個(gè)分支電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。個(gè)分支電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 333 III 3 2 33 2 3 3 2 333 2 33 )()( )( RIRI RIIRIP R3 I3 =+ 75 對(duì)外電路來(lái)說(shuō)對(duì)外電路來(lái)說(shuō),任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò),都都 可以用一條含源支路即電壓源和電阻串聯(lián)的支路可以用一條含源支路即電壓源和電阻串聯(lián)的支路 來(lái)代替來(lái)代替,其電壓源電壓等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)其電壓源電壓等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi) 路電壓路電壓uOC，電阻等

51、于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩電阻等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩 端間的等效電阻端間的等效電阻Ro。這就是這就是。 N a b us Ro a b + 76 A B A B 77 已知:R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V 求:當(dāng) R5=16 時(shí),I5=? R1 R3 + _ R2 R4 R5 U I5 R5 I5 R1 R3 + _ R2 R4 U 有源二 端網(wǎng)絡(luò) 78 2V4-6 2030 20 10 3020 30 10 DBADOC UUU I5 20 + _ A B 30 30 20 10V 16 US R0 + _ A B 20 + _ + _ 30 30

52、20 10V 79 R0=RAB=20/3030/20 =12+12=24 A05. 0 1624 2 5 I 2030 30 20 A 2V 24 + _ 16 I5 B 由全電路歐姆定律可得: 80 US =(30/50) RS +30 US =(50/100) RS +50 有源 V U0 二端網(wǎng)絡(luò) U0 150V 200K R 81 :電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一 個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),電壓、電流等物理量經(jīng)歷一個(gè)電壓、電流等物理量經(jīng)歷一個(gè) 隨時(shí)間變化的過(guò)程。隨時(shí)間變化的過(guò)程。 :電路結(jié)構(gòu)或參數(shù)的突然改變。電路結(jié)構(gòu)或參數(shù)的突然改變。 :能量不能躍變。能量不能躍

53、變。 82 :電路工作條件發(fā)生變化電路工作條件發(fā)生變化,如電源的接通或如電源的接通或 切斷切斷,電路連接方法或參數(shù)值的突然變化等稱電路連接方法或參數(shù)值的突然變化等稱 為換路。為換路。 :電容上的電壓電容上的電壓uC及電感中的電流及電感中的電流iL在在 換路前后瞬間的值是相等的換路前后瞬間的值是相等的,即即: :只有只有uC 、 、 iL受換路定理的約束而保持 受換路定理的約束而保持 不變不變,電路中其他電壓、電流都可能發(fā)生躍變。電路中其他電壓、電流都可能發(fā)生躍變。 )0()0( )0()0( LL CC ii uu 83 例例:圖示電路原處于穩(wěn)態(tài)圖示電路原處于穩(wěn)態(tài),t=0時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合閉合

54、,求求 初始值初始值uC(0+)、iC(0+)和和u(0+)。 解解:由于在直流穩(wěn)態(tài)電路中由于在直流穩(wěn)態(tài)電路中,電感電感L相當(dāng)于短路、相當(dāng)于短路、 電容電容C相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路,因此因此t=0-時(shí)電感支路電流時(shí)電感支路電流 和電容兩端電壓分別為和電容兩端電壓分別為: 4 R1 R2 2 + u + C uC + Us 12V L iL + uL R3 6 i1 iC V2 . 762 . 1 )0( )0()0( A2 . 1 64 12 )0( 3L 31C 31 L Ri Riu RR U i s 84 在開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)S閉合后瞬間閉合后瞬間,根據(jù)換路定理有根據(jù)換路定理有: V2 . 7)0

55、()0( A2 . 1)0()0( CC LL uu ii 由此可畫出開(kāi)關(guān)由此可畫出開(kāi)關(guān)S閉合后瞬間即時(shí)的等閉合后瞬間即時(shí)的等 效電路效電路,如圖所示。由圖得如圖所示。由圖得: 4 R1 R2 2 + Us 12V R3 6 iL(0+) + uL(0+) + u(0+) + uC(0+) i1(0+) iC (0+) A02 . 12 . 1 )0()0()0( A2 . 1 6 2 . 7 )0( )0( 1LC 3 1 iii R u i C 85 u(0+)可用節(jié)點(diǎn)電壓法由可用節(jié)點(diǎn)電壓法由t=0+時(shí)的電路求出時(shí)的電路求出, 為為: V4 . 2 2 1 4 1 2 . 1 4 12 1

56、1 )0( )0( 21 L 1 RR i R U u s 4 R1 R2 2 + Us 12V R3 6 iL(0+) + uL(0+) + u(0+) + uC(0+) i1(0+) iC (0+) 86 R + C uC + Us iCS s Uu dt du RC C C s UuRi CC dt du Ci C C 圖示電路圖示電路,電容電容C無(wú)初始儲(chǔ)能無(wú)初始儲(chǔ)能,uC(0+)=0V,t=0時(shí)開(kāi)時(shí)開(kāi) 關(guān)關(guān)S閉合，電源對(duì)電容充電，從而產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)閉合，電源對(duì)電容充電，從而產(chǎn)生過(guò)渡過(guò) 程。根據(jù)程。根據(jù)KVL，得回路電壓方程為得回路電壓方程為: 從而得微分方程從而得微分方程: 而而: 87

57、解微分方程解微分方程,得得: t euuuu )()0()( CCCC 可見(jiàn)只要知道可見(jiàn)只要知道uC(0+)、uC()和和三個(gè)要素三個(gè)要素, 即可求出即可求出uC。這種利用三要素來(lái)求解一階線性這種利用三要素來(lái)求解一階線性 微分方程解的方法稱為微分方程解的方法稱為。 式中式中uC(0+)、uC()和和分別為換路后電容分別為換路后電容 電壓電壓uC的的、和電路的和電路的。 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)=RC決定充電過(guò)程的快慢。決定充電過(guò)程的快慢。 88 R + C uC + Us iCS 對(duì)于圖示電路對(duì)于圖示電路,由于由于 uC(0+)=0, uC()=US,=RC，所所 以以: )1 ( C RC t s

58、eUu 充電電流為充電電流為: RC t sC e R U dt du Ci C uC iC t O uC，iC Us R Us uC及及iC的波形如右圖所示。的波形如右圖所示。 89 圖示電路圖示電路,開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S原來(lái)在位置原來(lái)在位置1,電容已充有電壓電容已充有電壓 Uo。t=0開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S從位置從位置1迅速撥到位置迅速撥到位置2,使電容使電容C 在初始儲(chǔ)能的作用下通過(guò)電阻在初始儲(chǔ)能的作用下通過(guò)電阻R放電，產(chǎn)生電放電，產(chǎn)生電 壓、電流的過(guò)渡過(guò)程，直到全部能量被消耗完壓、電流的過(guò)渡過(guò)程，直到全部能量被消耗完 為止。由于為止。由于uC(0+)= Uo ， uC()=0，=RC，根根 據(jù)三要素法，得換

59、路后電容電壓為據(jù)三要素法，得換路后電容電壓為: R + C uC + Us iC S1 2 RC t eUu oC 90 放電電流為放電電流為: RC t C e R U dt du Ci o C uC及及iC的波形如下圖所示。的波形如下圖所示。 uC iC t O uC，iC Uo R U o 91 RL電路的過(guò)渡過(guò)程分析方法與電路的過(guò)渡過(guò)程分析方法與RC電路相同電路相同, 即根據(jù)換路后的電路列出微分方程即根據(jù)換路后的電路列出微分方程,然后求解然后求解 該微分方程即可。由于該微分方程即可。由于RL電路的微分方程也電路的微分方程也 是一階常系數(shù)線性微分方程是一階常系數(shù)線性微分方程,所以三要素法

60、對(duì)所以三要素法對(duì) RL電路過(guò)渡過(guò)程的分析同樣適用，但需注意電路過(guò)渡過(guò)程的分析同樣適用，但需注意 RL電路的時(shí)間常數(shù)為電路的時(shí)間常數(shù)為:=L/R。例如，電感例如，電感L 中的電流中的電流iL為為: t LLLL eiiii )()0()( 92 93 磁力線與電磁力線與電 流的方向流的方向 94 95 96 確定安培力確定安培力f的的 方向方向 97 直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)（直導(dǎo)體中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)（切割電動(dòng)勢(shì)切割電動(dòng)勢(shì)）。）。 E=Blvsin Em=Blv 右手定則判感生電動(dòng)勢(shì)的方向。右手定則判感生電動(dòng)勢(shì)的方向。發(fā)電機(jī)制作原發(fā)電機(jī)制作原 理。理。 確定切割電動(dòng)勢(shì)確定切割電動(dòng)勢(shì)e的方向的方向