電工學(xué)-第1章直流電路

1、電工技術(shù)電工技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 返回主頁(yè)返回主頁(yè) 2高等教育出版社高等教育出版社1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成 電路就是電流流通的路徑。電路就是電流流通的路徑。 是由某些元、器件為完成一定功能、按一定是由某些元、器件為完成一定功能、按一定 方式組合后的總稱。方式組合后的總稱。S E3高等教育出版社高等教育出版社+mA 一是實(shí)現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換。一是實(shí)現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換。 二是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理。二是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理。 E 電源：電源：將非電形態(tài)的能量將非電形態(tài)的能量 轉(zhuǎn)換為電能。轉(zhuǎn)換為電能。 負(fù)載：負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換為將電能轉(zhuǎn)換為 非電形態(tài)的能量。非電形態(tài)的能量。

2、導(dǎo)線等：導(dǎo)線等：起溝通電路和起溝通電路和 輸送電能的作用。輸送電能的作用。S E ES 4高等教育出版社高等教育出版社 從電源來(lái)看，電源本身的電流通路稱為從電源來(lái)看，電源本身的電流通路稱為內(nèi)電路內(nèi)電路， 電源以外的電流通路稱為電源以外的電流通路稱為外電路外電路。 當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)，當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)， 這種電路稱為這種電路稱為直流電路直流電路。 當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交 流電流時(shí)，這種電路稱為流電流時(shí)，這種電路稱為交流電路交流電路。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)

3、絡(luò)5高等教育出版社高等教育出版社1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量I電流的實(shí)際方向：規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。電流的實(shí)際方向：規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。 EUS UL 直流電路中：直流電路中： I =Qti =dqdt（A） 6高等教育出版社高等教育出版社電場(chǎng)力將單位正電荷從電路電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)所消的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)所消耗的電能。耗的電能。參考點(diǎn)的電位為零。參考點(diǎn)的電位為零。I EUS UL 直流電路中電位用直流電路中電位用 V 表示，單位為伏表示，單位為伏特特（V）。）。參考點(diǎn)的選擇：參考點(diǎn)的選擇： 選大地為參考點(diǎn)：選大地為參考點(diǎn)： 選元件匯集的公共端或公共線

4、為參考點(diǎn)：選元件匯集的公共端或公共線為參考點(diǎn)： 7高等教育出版社高等教育出版社3. 電壓電壓電場(chǎng)力將單位正電荷從電路電場(chǎng)力將單位正電荷從電路的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)所消的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)所消耗的電能。耗的電能。電壓就是電位差。電壓就是電位差。IUS E UL直流電路中電壓用直流電路中電壓用 U 表示，單位為伏表示，單位為伏特特（V）。）。US 是電源兩端的電壓，是電源兩端的電壓， UL 是負(fù)載兩端的電壓。是負(fù)載兩端的電壓。電源中的局外力（非電場(chǎng)力）將單位正電荷從電源負(fù)極電源中的局外力（非電場(chǎng)力）將單位正電荷從電源負(fù)極移至電源正極時(shí)所轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能稱為電源的移至電源正極時(shí)所轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能稱為電源的

5、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：由低電位指向高電位。電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：由低電位指向高電位。 符號(hào)：符號(hào)： E 或或 e，單位：，單位：V。8高等教育出版社高等教育出版社定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。 電源產(chǎn)生的功率：電源產(chǎn)生的功率： PE = E I符號(hào)：符號(hào)：P（直流電路）。（直流電路）。 單位：?jiǎn)挝唬篧。負(fù)載取用的功率：負(fù)載取用的功率： PL = UL II EUS UL 定義：在時(shí)間定義：在時(shí)間 t 內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱為電能：電能：W = P t 符號(hào)：符號(hào)：W（直流電路）。（直流電路）。單位：?jiǎn)挝唬篔。單位轉(zhuǎn)換：千瓦時(shí)（單位轉(zhuǎn)換：千瓦時(shí)（k

6、Wh） 1 千瓦時(shí)為千瓦時(shí)為 1 度電，度電，1 kWh3.6 106 J。電源輸出的功率：電源輸出的功率： P = US IUS9高等教育出版社高等教育出版社當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。電路的這一狀態(tài)稱為電路的這一狀態(tài)稱為通路通路。1.3 電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)IEUS UL S通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱為為有載有載或稱電源處于負(fù)載狀態(tài)?；蚍Q電源處于負(fù)載狀態(tài)。各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一定的

7、限額，這些限額是用來(lái)表示它們的正常工作條件定的限額，這些限額是用來(lái)表示它們的正常工作條件和工作能力的，稱為電氣設(shè)備的和工作能力的，稱為電氣設(shè)備的額定值額定值。10高等教育出版社高等教育出版社S1S2EEL1EL2當(dāng)某一部分電路與電源斷開(kāi)，當(dāng)某一部分電路與電源斷開(kāi)，該部分電路中沒(méi)有電流，亦無(wú)該部分電路中沒(méi)有電流，亦無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路所處的狀態(tài)稱為路所處的狀態(tài)稱為開(kāi)路開(kāi)路。有有源源電電路路 開(kāi)路的特點(diǎn)：開(kāi)路的特點(diǎn)：開(kāi)路處的電流等于零開(kāi)路處的電流等于零I0開(kāi)路處的電壓應(yīng)視電路情況而定開(kāi)路處的電壓應(yīng)視電路情況而定電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱為電源既

8、不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱為空載空載。U 視電視電路而定路而定11高等教育出版社高等教育出版社當(dāng)某一部分電路的兩端用電當(dāng)某一部分電路的兩端用電阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線或開(kāi)阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電路中的電流全部被導(dǎo)線或開(kāi)路中的電流全部被導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)所旁路，這一部分電路所關(guān)所旁路，這一部分電路所處的狀態(tài)稱為處的狀態(tài)稱為短路短路或或短接短接。S1S2電源短路電源短路 短路的特點(diǎn)：短路的特點(diǎn)：短路處的電壓等于零短路處的電壓等于零U0短路處的電流應(yīng)視電路情況而定短路處的電流應(yīng)視電路情況而定I 視電路而定視電路而定有有源源電電路路EL1EL212高等教

9、育出版社高等教育出版社1.4 電路中的參考方向電路中的參考方向II原則上參考方向可任意選擇。原則上參考方向可任意選擇。在分析某一個(gè)電路元件的電壓與電流的關(guān)系在分析某一個(gè)電路元件的電壓與電流的關(guān)系時(shí)，需要將它們聯(lián)系起來(lái)選擇，這樣設(shè)定的時(shí)，需要將它們聯(lián)系起來(lái)選擇，這樣設(shè)定的參考方向稱為參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。 U電電源源負(fù)負(fù)載載 U13高等教育出版社高等教育出版社1.5 理想電路元件理想電路元件理想電路元件理想電路元件理想有源元件理想有源元件理想無(wú)源元件理想無(wú)源元件電電壓壓源源電電流流源源電電阻阻元元件件電電容容元元件件電電感感元元件件14高等教育出版社高等教育出版社 US I U

10、US 定值定值USU O I 電壓源的特點(diǎn)：電壓源的特點(diǎn)：輸出電流輸出電流 I 不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)?？商峁┮粋€(gè)固定的電壓可提供一個(gè)固定的電壓 US ，稱為，稱為源電壓源電壓。輸出電壓輸出電壓 U 等于源電壓等于源電壓 US ，是由其本身所確定的定值，是由其本身所確定的定值， 與輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)。與輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)。15高等教育出版社高等教育出版社IS U I IS定值定值ISU O I 電流源的特點(diǎn)：電流源的特點(diǎn)：輸出電流輸出電流 I 等于源電流等于源電流 IS ，是由其本身所確定的定值，是由其本身所確定的定值，與

11、輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)。與輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)。輸出電壓輸出電壓 U 不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。電激電激流流可提供一個(gè)固定的電流可提供一個(gè)固定的電流 IS ，稱為，稱為源電流源電流。16高等教育出版社高等教育出版社 當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)，當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)， 它們輸出（產(chǎn)生）電功率，起它們輸出（產(chǎn)生）電功率，起電源電源作用。作用。 US I U IS U I US I U IS U I 當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)，當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)， 它

12、們?nèi)∮茫ㄏ模╇姽β剩鹚鼈內(nèi)∮茫ㄏ模╇姽β?，起?fù)載負(fù)載作用。作用。17高等教育出版社高等教育出版社 電阻元件電阻元件當(dāng)電路的某一部分只存在電當(dāng)電路的某一部分只存在電能的消耗而沒(méi)有電場(chǎng)能和磁能的消耗而沒(méi)有電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的儲(chǔ)存，這一部分電路場(chǎng)能的儲(chǔ)存，這一部分電路可用可用電阻元件電阻元件來(lái)代替。來(lái)代替。 R i u R =ui（ ） 線性電阻與非線性電阻線性電阻與非線性電阻 P = UI = RI2 =U2R 電阻消耗的功率電阻消耗的功率18高等教育出版社高等教育出版社 電阻圖片電阻圖片水泥電阻水泥電阻線繞電阻線繞電阻碳膜電阻碳膜電阻可變電阻可變電阻壓敏電阻壓敏電阻功率電阻功率電阻19高等教育

13、出版社高等教育出版社 例例1.5.1在圖示直流電路中，已知在圖示直流電路中，已知 US3 V， IS3 A， R1 。求：。求：(1) 電壓源的電流和電流源的電壓；電壓源的電流和電流源的電壓； (2) 討論電路的功率平衡關(guān)系。討論電路的功率平衡關(guān)系。 R I US IS U解解(1) 由于電壓源與電流源串聯(lián)由于電壓源與電流源串聯(lián)IIS3 A根據(jù)電流的方向可知根據(jù)電流的方向可知UUSRIS ( 3 + 1 3 ) V = 6 V(2) 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系電壓源吸收電功率：電壓源吸收電功率：PLUS I( 3 3 ) W = 9 W 電流源發(fā)出電功率：電流源發(fā)出電功率： POU IS( 6

14、3 ) W = 18 W電阻電阻 R 消耗的電功率：消耗的電功率：PRR IS( 1 32 ) W = 9 W功率平衡：功率平衡： 20高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律ba電路中電路中 3 個(gè)或個(gè)或 3 個(gè)以個(gè)以上電路元件的連接點(diǎn)上電路元件的連接點(diǎn)稱為稱為結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)。有有 a、b 兩個(gè)結(jié)點(diǎn)兩個(gè)結(jié)點(diǎn) 。21高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba有有 acb 、adb、aeb 三條支路三條支路 。R1 I1 US1 c R2 I2 US2 dR3 I3 R4

15、e兩結(jié)點(diǎn)之間的每一條兩結(jié)點(diǎn)之間的每一條分支電路稱為分支電路稱為支路支路。22高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba由于電流的連續(xù)性，由于電流的連續(xù)性，流入任一結(jié)點(diǎn)的電流流入任一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該結(jié)點(diǎn)之和等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流之和。的電流之和。對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a I1 I2 I3I1 I2 I3 0流入結(jié)點(diǎn)的電流前取正號(hào)，流入結(jié)點(diǎn)的電流前取正號(hào)，流出結(jié)點(diǎn)的電流前取負(fù)號(hào)。流出結(jié)點(diǎn)的電流前取負(fù)號(hào)。23高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba在電路的任何一個(gè)在電路的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)上，同一瞬間結(jié)點(diǎn)上

16、，同一瞬間電流的代數(shù)和為零。電流的代數(shù)和為零。對(duì)任意波形的電流：對(duì)任意波形的電流： i 0 在直流電路中：在直流電路中： I 0 基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中 任意結(jié)點(diǎn)，而且還可以推廣應(yīng)用于任意結(jié)點(diǎn)，而且還可以推廣應(yīng)用于 電路中任何一個(gè)假定的閉合面電路中任何一個(gè)假定的閉合面 廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)。 ICIEIBICIBIEICIBIE024高等教育出版社高等教育出版社 解解 由圖中所示電流由圖中所示電流的參考方向，應(yīng)用基爾霍夫的參考方向，應(yīng)用基爾霍夫電流定律，分別由結(jié)點(diǎn)電流定律，分別由結(jié)點(diǎn) a、b、c 求得求得I6I4I1 (53 ) A 8 A 例例1.6.1

17、 在圖示部分電路中，已知在圖示部分電路中，已知 I13 A， I45 A， I58 A 。試求。試求 I2 ，I3 和和 I6 。 a I1 I3 I2 I4 I5 I6 cbI2I5I4 8(5 ) A 13 AI3I6I5 (88 ) A 16 A或由廣義結(jié)點(diǎn)得或由廣義結(jié)點(diǎn)得 I3I1I2 (313 ) A 16 A25高等教育出版社高等教育出版社由電路元件組成的閉由電路元件組成的閉合路徑稱為合路徑稱為回路回路。有有 adbca、aebda 和和 aebca 三個(gè)回路三個(gè)回路 。 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2

18、bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 badeR1 I1 US1 R3 I3 R4 bace未被其他支路分割的單孔回路稱為未被其他支路分割的單孔回路稱為網(wǎng)孔網(wǎng)孔。 有有 adbca、aebda 兩個(gè)網(wǎng)孔兩個(gè)網(wǎng)孔 。26高等教育出版社高等教育出版社由于電位的單值性，由于電位的單值性，從從 a 點(diǎn)出發(fā)沿回路環(huán)點(diǎn)出發(fā)沿回路環(huán)行一周又回到行一周又回到 a 點(diǎn)，點(diǎn)，電位的變化應(yīng)為零。電位的變化應(yīng)為零。對(duì)回路對(duì)回路 adbca US2U1US1U2 與回路環(huán)行方向一致的電壓前取正號(hào)，與回路環(huán)行方向一致的電壓前取正號(hào)， 與回路環(huán)行方向相反的電壓前取負(fù)號(hào)。與回路環(huán)行方向相反的電壓前取負(fù)號(hào)。 R1 I

19、1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd U1 U2 US2U1US1U2027高等教育出版社高等教育出版社在電路的任何一個(gè)回在電路的任何一個(gè)回路中，沿同一方向循路中，沿同一方向循行，同一瞬間電壓的行，同一瞬間電壓的代數(shù)和為零。代數(shù)和為零。對(duì)任意波形的電壓對(duì)任意波形的電壓 u0在直流電路中：在直流電路中： U0 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde28高等教育出版社高等教育出版社如果回路中理想電壓源如果回路中理想電壓源兩端的電壓改用電動(dòng)勢(shì)兩端的電壓改用電動(dòng)勢(shì)表示，電阻元件兩端的表示，電阻元件兩

20、端的電壓改用電阻與電流的電壓改用電阻與電流的乘積來(lái)表示，則乘積來(lái)表示，則 RI E R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde或或 U E U RI E對(duì)回路對(duì)回路 adbcaR1I1R2I2 E1E2 與回路環(huán)行方向一致的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)前面取正號(hào)，與回路環(huán)行方向一致的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)前面取正號(hào)， 不一致的前面取負(fù)號(hào)。不一致的前面取負(fù)號(hào)。 R1 I1 E1 R2 I2 E2 R3 I3 R4 bacde29高等教育出版社高等教育出版社 基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中任一閉基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中任一閉 合的回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任何一個(gè)合的回路，而

21、且還可以推廣應(yīng)用于任何一個(gè) 假想閉合的一段電路。假想閉合的一段電路。將將 a、b 兩點(diǎn)間的電壓兩點(diǎn)間的電壓作為電阻電壓降一樣考作為電阻電壓降一樣考慮進(jìn)去。慮進(jìn)去。 R IUE U R I E 或或 USba或或 R IUUS030高等教育出版社高等教育出版社 解解 由回路由回路 abcdefaUab + UcdUed + UefE1E2 例例1.6.2在圖示回路中，已知在圖示回路中，已知 E120 V，E210 V，Uab4 V ，Ucd6 V ，Uef 5 V 。試。試求求Ued 和和 Uad 。 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得

22、Ued Uab + Ucd + Uef E1 + E2 4 + (6 )52010 V 7 V31高等教育出版社高等教育出版社 由假想的回路由假想的回路 abcdaUab + UcdUadE2 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Uad Uab + Ucd + E2 4 + (6 ) 10 V 8 V32高等教育出版社高等教育出版社1.7 支路電流法支路電流法 支路電流法解題的一般步驟支路電流法解題的一般步驟R1 E1 R3 R2 E2 R1 E1 R3 R2 E2 (1) 確定支路數(shù)，選擇各確定支路數(shù)，選擇各 支路電流的參考方向。支路

23、電流的參考方向。I1 I2 I3 (2) 確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，列出確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，列出 獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方 程式。程式。 n 個(gè)結(jié)點(diǎn)只能列出個(gè)結(jié)點(diǎn)只能列出 n1 個(gè)個(gè) 獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)方程式。獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)方程式。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) a : I1I2I3 0結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) b : I1I2I3 0只有只有1 1個(gè)方程是獨(dú)立的個(gè)方程是獨(dú)立的33高等教育出版社高等教育出版社(3) 確定余下所需的方程式數(shù)，確定余下所需的方程式數(shù)， 列出獨(dú)立列出獨(dú)立 的回路電壓方程式。的回路電壓方程式。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 ab左網(wǎng)孔左網(wǎng)孔 : R1I1 R3I3 E1 右網(wǎng)孔右網(wǎng)孔 :R2I2 R3I3 E2(4

24、) 解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值。解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值。R1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2求出：求出：I1、 I2 和和 I3。34高等教育出版社高等教育出版社 解解 選擇各支路電流的選擇各支路電流的參考方向和回路方向如圖參考方向和回路方向如圖R4 R3 R1 US1 R2 US2 例例1.7.1在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知 US112 V ， US212 V ，R11 ， R22 ， R32 ， R44 。求各支路電。求各支路電流流 。 I1 I2 I3 I4 上結(jié)點(diǎn)上結(jié)點(diǎn) I1I2I3 I4 0 左網(wǎng)孔左網(wǎng)孔 R1I1R3I3U

25、S10 中網(wǎng)孔中網(wǎng)孔 R1I1 R2I2US1US2 0 右網(wǎng)孔右網(wǎng)孔 R2I2R4I4US2035高等教育出版社高等教育出版社 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)R4 R3 R1 US1 R2 US2I1 I2 I3 I4 I1I2I3 I4 0I12I3120I1 2I21212 02I24I4120 I14 A， I22 A， I34 A， I42 A36高等教育出版社高等教育出版社1.8 疊加定理疊加定理 疊加定理疊加定理是分析線性電路最基本的方是分析線性電路最基本的方 法之一。法之一。在含有多個(gè)有源元件的線性電路中，任在含有多個(gè)有源元件的線性電路中，任一支路的電流和電壓等于電路中各個(gè)有一支路的電流和電

26、壓等于電路中各個(gè)有源元件分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的源元件分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流和電壓的代數(shù)和。電流和電壓的代數(shù)和。37高等教育出版社高等教育出版社R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路電流法可得由支路電流法可得I1 =USR1R2R2ISR1R2IS IS I1 =USR1R2 USIS IS USI1 =R2ISR1R2 = I1 I1 I1 I2 I1 I2 38高等教育出版社高等教育出版社R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路電流法可得由支路電流法可得IS IS I2 =USR1R2 USIS IS

27、USI1 I2 I1 I2 I2 =USR1R2R1ISR1R2I2 =R1ISR1R2 = I2 I2 39高等教育出版社高等教育出版社 （1）在考慮某一有源元件單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)令）在考慮某一有源元件單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)令其他有源元件中的其他有源元件中的 US = 0 ，IS = 0。即應(yīng)將其他電。即應(yīng)將其他電壓源代之以短路壓源代之以短路 ，將其他電流源代之以開(kāi)路。，將其他電流源代之以開(kāi)路。 應(yīng)用疊加定理應(yīng)用疊加定理時(shí)要注意：時(shí)要注意： （2）最后疊加時(shí)，一定要注意各個(gè)有源元件）最后疊加時(shí)，一定要注意各個(gè)有源元件單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓分量的參考方向是否與單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓分量的參考方向是否與總電

28、流和電壓的參考方向一致，一致時(shí)前面取正總電流和電壓的參考方向一致，一致時(shí)前面取正號(hào)，不一致時(shí)前面取負(fù)號(hào)。號(hào)，不一致時(shí)前面取負(fù)號(hào)。 （3）疊加定理只適用于線性電路。）疊加定理只適用于線性電路。 （4）疊加定理只能用來(lái)分析和計(jì)算電流）疊加定理只能用來(lái)分析和計(jì)算電流和電壓，不能用來(lái)計(jì)算功率。和電壓，不能用來(lái)計(jì)算功率。40高等教育出版社高等教育出版社 例例1.8.1在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知 US10 V ，IS2 A ，R14 ，R21 ，R35 ，R43 。試用疊加定。試用疊加定理求通過(guò)電壓源的電流理求通過(guò)電壓源的電流 I5 和電流源兩端的電壓和電流源兩端的電壓 U6 。 R2 USI2

29、 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 41高等教育出版社高等教育出版社 解解電壓源單獨(dú)作用時(shí)電壓源單獨(dú)作用時(shí) R2 USI2 U 6R1 R4 I4 R3 I5 = I2 I4I5 =USR1R2USR3R4=10411053()A = 3.25 A=I2 I4U6 R2R4 = 1.75 V=10411053()1 3 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 42高等教育出版社高等教育出版社電流源單獨(dú)作用時(shí)電流源單獨(dú)作用時(shí) =I2 I4+U6 R2R4R2 I2 U6IS R1 R4 I4 R3 I5 = I2I4I5 =R1R1R2ISR3R3

30、R4IS=441()A = ( 1.61.25 ) A= 0.35 A 2553 2= ( 1 1.6 + 3 1.25 ) V = 5.35 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 最后求得最后求得 = I5I5I5 = ( 3.250.35 ) A = 3.6 A= U6 U6+U6 = (1.75 + 5.35 ) V = 3.6 V43高等教育出版社高等教育出版社1.9 等效電源定理等效電源定理 等效電源定理等效電源定理是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)等效是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)等效 電源代替的定理。電源代替的定理。有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R1 R2 IS US對(duì)對(duì)

31、R2 而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于其電源。在對(duì)外部而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于其電源。在對(duì)外部等效的條件下可用一個(gè)等效電源來(lái)代替。等效的條件下可用一個(gè)等效電源來(lái)代替。R0 UeS 戴維寧戴維寧等效電源等效電源R0 IeS 諾頓等諾頓等效電源效電源44高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R0 UeS(b)戴維寧等效電源戴維寧等效電源輸出端開(kāi)路時(shí)，二者的開(kāi)路電壓輸出端開(kāi)路時(shí)，二者的開(kāi)路電壓 UOC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。輸出端短路時(shí)，二者的短路電流輸出端短路時(shí)，二者的短路電流 ISC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。UeS UOC由圖由圖(b)R0 =UeSI

32、SC=UOCISC由圖由圖(b)45高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R0 UeS(b)戴維寧等效電源戴維寧等效電源因此因此UOC US + R1IS對(duì)于圖對(duì)于圖(a)ISC =USR1+ ISR0 =UOCISC=US + R1ISUSR1+ IS= R1 46高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)(b)諾頓等效電源諾頓等效電源R0 IeS 輸出端短路時(shí)，二者的短路電流輸出端短路時(shí)，二者的短路電流 ISC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。輸出端開(kāi)路時(shí)，二者的開(kāi)路電壓輸出端開(kāi)

33、路時(shí)，二者的開(kāi)路電壓 UOC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。IeS ISC由圖由圖(b)R0 =UOCIeS=UOCISC由圖由圖(b)R0 求法與戴維寧求法與戴維寧定理中相同定理中相同47高等教育出版社高等教育出版社 諾頓等效電源諾頓等效電源R0 IeS R0 UeS 戴維寧等效電源戴維寧等效電源戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用來(lái)等效代替同一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對(duì)外來(lái)等效代替同一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對(duì)外等效的條件下，相互之間可以等效的條件下，相互之間可以等效變換等效變換。等效變換的公式為等效變換的公式為IeS =UeSR0變換時(shí)內(nèi)電阻變換時(shí)內(nèi)電阻 R0

34、不變，不變，IeS 方向應(yīng)由方向應(yīng)由 UeS 的負(fù)極流向正極。的負(fù)極流向正極。48高等教育出版社高等教育出版社 例例1.9.1圖示電路中，已知圖示電路中，已知 US6 V ，IS3 A ，R11 ，R22 。試用等效電源定理求通過(guò)。試用等效電源定理求通過(guò) R2 的電流的電流。 R1 R2 IS US 解解 利用等效電源定理利用等效電源定理解題的一般步驟如下：解題的一般步驟如下： （1） 將待求支路提出，使將待求支路提出，使剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)。剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)。R1 IS US 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)49高等教育出版社高等教育出版社 （2） 求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的求出有源二端網(wǎng)絡(luò)

35、的開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓 UOC 和短路電流和短路電流 ISC 。R1 IS US 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò) UOCISC 根據(jù)根據(jù) KVL 求得求得UOC US +R1IS（6+1 3）V 9 V根據(jù)根據(jù) KCL 求得求得ISC =USR1+IS =61+3 A = 9 A()50高等教育出版社高等教育出版社 （3）用戴維寧等效電源或諾頓等效電源代替有源二端）用戴維寧等效電源或諾頓等效電源代替有源二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) ,簡(jiǎn)化原電路。簡(jiǎn)化原電路。R1 R2 IS USR0 IeS I2 R2 用諾頓定理用諾頓定理簡(jiǎn)化的電路簡(jiǎn)化的電路用戴維寧定理用戴維寧定理簡(jiǎn)化的電路簡(jiǎn)化的電路R0 UeSI2 R2 51高等

36、教育出版社高等教育出版社或用除源等效法求得或用除源等效法求得R0 IeS I2 R2 用諾頓定理用諾頓定理簡(jiǎn)化的電路簡(jiǎn)化的電路用戴維寧定理用戴維寧定理簡(jiǎn)化的電路簡(jiǎn)化的電路R0 UeSI2 R2 UeS UOC 9 VIeS ISC 9 AR0 =UOCISC =99 = 1 R0R11 若用戴維寧定理若用戴維寧定理 I2 =UeSR0 + R2 =912 A = 3 A (4) 求待求電流求待求電流 若用諾頓定理若用諾頓定理 I2 =R0R0 + R2 IeS =112 9 A = 3 A52高等教育出版社高等教育出版社1.10 非線性電阻電路非線性電阻電路 線性電阻線性電阻的電阻值的電阻值

37、是一常數(shù)，線性電是一常數(shù)，線性電 阻兩端的電壓和通阻兩端的電壓和通 過(guò)它的電流成正比。過(guò)它的電流成正比。IUO 非線性電阻非線性電阻的電阻的電阻 值不是常數(shù)，隨電值不是常數(shù)，隨電 壓或電流值的變化壓或電流值的變化 而變化，電壓與電而變化，電壓與電 流不成正比。流不成正比。IUO53高等教育出版社高等教育出版社 非線性電阻非線性電阻 的圖形符號(hào)的圖形符號(hào) 非線性電阻非線性電阻 的伏安特性的伏安特性IUQ IUO工作工作點(diǎn)點(diǎn)工作點(diǎn)處的電壓電流之工作點(diǎn)處的電壓電流之比稱為比稱為靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻。R =UI= tan Q 點(diǎn)附近的電壓的微小點(diǎn)附近的電壓的微小增量與電流的微小增量增量與電流的微小增量之比

38、稱為之比稱為動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻。r =dUdI= tan 54高等教育出版社高等教育出版社 求解含有非線性電阻的電路時(shí)，常采用求解含有非線性電阻的電路時(shí)，常采用 圖解分析法圖解分析法。當(dāng)電路中只含有一個(gè)非線性電阻時(shí)，可將它單獨(dú)從電當(dāng)電路中只含有一個(gè)非線性電阻時(shí)，可將它單獨(dú)從電路中提出，剩下的電路為一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)。利路中提出，剩下的電路為一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)。利用戴維寧定理，用一個(gè)戴維寧等效電源來(lái)代替這個(gè)線用戴維寧定理，用一個(gè)戴維寧等效電源來(lái)代替這個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，由此可化簡(jiǎn)電路。性有源二端網(wǎng)絡(luò)，由此可化簡(jiǎn)電路。R0 I USR UIUOQUI (0, ) N USR0M (US , 0) U US R0I負(fù)載負(fù)載線線非線性非線性電阻的電阻的伏安特伏安特性性從圖中查得從圖中查得U和和I55高等教育出版社高等教育出版社 例例1.10.1圖（圖（a）電路中，已知）電路中，已知 US6 V ，R1R2 2 k ，R3 的伏安特性如圖（的伏安特性如圖（b）所示）所示。求非線性電阻。求非線性電阻 R3 上的電壓和電流及在工作點(diǎn)