電工培訓(xùn)電路的組成ppt課件

1、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)sss第第1章章 直流電路直流電路目目 錄錄1.1 電路和電路模型電路和電路模型1.2 電路基本物理量電路基本物理量1.3 電阻元件、電感元件和電容元件電阻元件、電感元件和電容元件1.4 電壓源、電流源及其等效變換電壓源、電流源及其等效變換1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.6 復(fù)雜電路的分析和計(jì)算復(fù)雜電路的分析和計(jì)算目目 錄錄1.1 電路和電路模型電路和電路模型1.2 電路基本物理量電路基本物理量1.3 電阻元件、電感元件和電容元件電阻元件、電感元件和電容元件1.4 電壓源、電流源及其等效變換電壓源、電流源及其等效變換1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.6 復(fù)

2、雜電路的分析和計(jì)算復(fù)雜電路的分析和計(jì)算負(fù)載負(fù)載電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)1.1 電路和電路模型1.1.1 實(shí)際電路的組成和作用實(shí)際電路的組成和作用 電路是電流的流通路徑電路是電流的流通路徑, 它由以下三部分組成它由以下三部分組成（1電源：電路中提供電能或信號(hào)的器件電源：電路中提供電能或信號(hào)的器件（2負(fù)載：電路中吸收電能或輸出信號(hào)的器件負(fù)載：電路中吸收電能或輸出信號(hào)的器件（3中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié):起連接電源和負(fù)載作用的元器件起連接電源和負(fù)載作用的元器件電路的組成電路的組成電路的作用電路的作用 電路的作用可以概括為以下兩個(gè)方面電路的作用可以概括為以下兩個(gè)方面（1實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換（

3、2實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理RsUs-RS1.1.2 電路模型電路模型實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型元件名稱圖型符號(hào)元件名稱圖型符號(hào)電阻 R電池電感理想電壓源電容 C理想電流源Us+-I sLE+-表表1.11.1常用的幾種理想電路元件及其圖形符號(hào)常用的幾種理想電路元件及其圖形符號(hào)1.2 電路的基本物理量1.2.1 電流及其參考方向電流及其參考方向1.帶電粒子電子、離子等有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)帶電粒子電子、離子等有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng), 稱為電流。用符號(hào)稱為電流。用符號(hào)i 表示表示, 即即 dtdqi 2. 2. 電流的實(shí)際方向?yàn)檎姾蛇\(yùn)動(dòng)方向。電流的實(shí)際方向?yàn)檎姾蛇\(yùn)動(dòng)方向。3. 當(dāng)電流

4、的量值和方向都不隨時(shí)間變化時(shí), 稱為直流電流, 簡(jiǎn)稱直流。 直流電流常用英文大寫字母I表示。 量值和方向隨著時(shí)間按周期性變化的電流, 稱為交流電流, 常用英文小寫字母i表示。 I 0IiIm-ImOOtt(a)直 流 電 流(b)交 流 電 流5. 在分析與計(jì)算電路時(shí)在分析與計(jì)算電路時(shí), ?？扇我庖?guī)定某一方向作常可任意規(guī)定某一方向作為電流的參考方向或正方向。電流的方向一般用箭為電流的參考方向或正方向。電流的方向一般用箭頭表示頭表示,也可用雙下標(biāo)表示也可用雙下標(biāo)表示.4. 單位是安培單位是安培, 符號(hào)為符號(hào)為A。常用的有千安。常用的有千安kA）, 毫安毫安mA）, 微安微安A等。等。A10A10

5、A163m電路分析中的正方向參考方向）電路分析中的正方向參考方向）問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR(1) 在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反

6、。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；系的代數(shù)表達(dá)式；式中式中, q為由為由a點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)的電荷量點(diǎn)的電荷量, Wab為移動(dòng)過程中電荷所減少的電能。為移動(dòng)過程中電荷所減少的電能。 2. 電壓的實(shí)際方向是使正電荷電能減少電壓的實(shí)際方向是使正電荷電能減少的方向的方向, 電壓的電壓的SI單位是伏特單位是伏特, 符號(hào)為符號(hào)為V。 常用的有千伏常用的有千伏kV）、毫伏）、毫伏mV）、）、 微伏微伏V）等。）等。 V10V10V163m3. 當(dāng)電壓的量值和方向都不隨時(shí)間變化時(shí), 稱為直流電壓。 直流電壓常用英文大寫字母表示。 量

7、值和方向隨著時(shí)間按周期性變化的電壓, 稱為交流電壓, 常用英文小寫字母表示。 OtOtUU 0( a ) 直 流 電 壓( b ) 交 流 電 壓uU m- U m. 在分析與計(jì)算電路時(shí)在分析與計(jì)算電路時(shí), ?？扇我庖?guī)定某一方向作?？扇我庖?guī)定某一方向作為電壓的參考方向或正方向。電壓的方向一般用為電壓的參考方向或正方向。電壓的方向一般用“”“”“”表示，也可用雙下標(biāo)表示或箭頭表示表示，也可用雙下標(biāo)表示或箭頭表示.當(dāng)電流與電壓的參考方向一致時(shí)，稱為關(guān)聯(lián)方當(dāng)電流與電壓的參考方向一致時(shí)，稱為關(guān)聯(lián)方向，否則為非關(guān)聯(lián)方向向，否則為非關(guān)聯(lián)方向AB+-abab6V-6VII(a)關(guān)聯(lián)方向(b)非關(guān)聯(lián)方向有時(shí)把

8、電路中任一點(diǎn)與參考點(diǎn)有時(shí)把電路中任一點(diǎn)與參考點(diǎn)(規(guī)定電位能為規(guī)定電位能為零的點(diǎn)零的點(diǎn))之間的電壓，稱為該點(diǎn)的電位。也就是該之間的電壓，稱為該點(diǎn)的電位。也就是該點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)所具有的電位能。某點(diǎn)的電位用點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)所具有的電位能。某點(diǎn)的電位用V加下加下標(biāo)表示例如，標(biāo)表示例如，Va表示表示a點(diǎn)的電位），單位與電壓點(diǎn)的電位），單位與電壓相同，用伏特相同，用伏特(V)表示。參考點(diǎn)的電位為零可用符表示。參考點(diǎn)的電位為零可用符號(hào)號(hào)“”表示。表示。電路中兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，電路中兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，而電位隨參考點(diǎn)零電位點(diǎn)選擇的不同而不同。而電位隨參考點(diǎn)零電位點(diǎn)選擇的不同而不同。1.2.3

9、1.2.3 功功 率率aIRUb功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流流入此入此 部分電路的電流為部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的則這部分電路消耗的功率為功率為: WIUP功率有無(wú)正負(fù)？功率有無(wú)正負(fù)？如果如果U I方向不一方向不一致結(jié)果如何？致結(jié)果如何？ 在在 U U、 I I 正方向選擇一致的前提下，正方向選擇一致的前提下， IRUab或或IRUab“吸收功率吸收功率” （負(fù)載）（負(fù)載）“發(fā)出功率發(fā)出功率” （電源）（電源）假設(shè)假設(shè) P = UI 0假設(shè)假設(shè) P = UI P = UI 0 0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系根據(jù)能量守衡關(guān)系P

10、吸收）吸收）= P發(fā)出）發(fā)出） 當(dāng)當(dāng) 計(jì)算的計(jì)算的 P 0 P 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 U U、I I 的實(shí)際的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。 所以，從所以，從 P P 的的 + + 或或 - - 可以區(qū)分器件的性質(zhì)，可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載?；蚴请娫?，或是負(fù)載。結(jié)結(jié) 論論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè)在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè) U U、I I 正方向一致。正方向一致。 當(dāng)計(jì)算的當(dāng)計(jì)算的 P 0 P 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 U U、I I 的實(shí)際的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。方向相反，此部分電路發(fā)出電功

11、率，為電源。RUI留意：用歐姆定律列方程時(shí)，一留意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在定要在 圖中標(biāo)明正方向。圖中標(biāo)明正方向。IRU IRUIRURUIRUI 圖示電路為直流電路, U1=4V, U2=-8V, U3=6V, I=4A, 求各元件接受或發(fā)出的功率P1、 P2和P3, 并求整個(gè)電路的功率P。 U1IU2U3P1P2P3例例1.1解解 P1的電壓參考方向與電流參考方向相關(guān)聯(lián)的電壓參考方向與電流參考方向相關(guān)聯(lián), 故故 P1=U1I=44=16W (接受接受16W)P2和和P3的電壓參考方向與電流參考方向非的電壓參考方向與電流參考方向非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián), 故故 P2=U2I=(-8)4=-32W (

12、接受接受32W)P3=U3I=64=24W (發(fā)出發(fā)出24W)整個(gè)電路的功率整個(gè)電路的功率P, 設(shè)接受功率為正設(shè)接受功率為正, 發(fā)出功發(fā)出功率為負(fù)率為負(fù), 故故 P=16+32-24=24W1.3.1 1.3.1 電阻元件電阻元件 R R（常用單位：（常用單位：、k、M ）1.3 1.3 電阻元件、電感元件和電容元件電阻元件、電感元件和電容元件1.電阻電阻 電流通過導(dǎo)體時(shí)要受到阻礙作用，反映這種阻電流通過導(dǎo)體時(shí)要受到阻礙作用，反映這種阻礙作用的物理量稱為電阻，用礙作用的物理量稱為電阻，用R表示。在電路圖中表示。在電路圖中常用理想電阻元件來(lái)反映物質(zhì)對(duì)電流的這種阻礙常用理想電阻元件來(lái)反映物質(zhì)對(duì)電流

13、的這種阻礙作用。電阻元件的圖形符號(hào)如圖所示。作用。電阻元件的圖形符號(hào)如圖所示。 aRbiu常數(shù)iuRRiuui常數(shù)iuR線性電阻線性電阻非線性電阻非線性電阻2.電阻元件的電壓、電流關(guān)系電阻元件的電壓、電流關(guān)系 電阻元件上電流和電壓的實(shí)際方向總是一致的，因此，只有電壓與電流為關(guān)聯(lián)方向歐姆定律才成立。如圖 (a)所示。Riu -+(a)aR-+(b)baRbuiui 電壓與電流為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，則歐姆定律應(yīng)用下式表示：如圖b所示Riu3.電阻的串聯(lián)與并聯(lián)電阻的串聯(lián)與并聯(lián)+-+-+-R1R2RnR+-UIIU1U2Un+-UR1R2Rn-+UII1I2InR-UI+（ a） 電 阻 的 串 聯(lián)（ a）

14、 電 阻 的 并 聯(lián)（1電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)電流：流過各電阻的電流相同，電流：流過各電阻的電流相同，即即 I1=I2=I3=In=I電壓：電路兩端的總電壓等于各電壓：電路兩端的總電壓等于各個(gè)電阻兩端電壓之和，即個(gè)電阻兩端電壓之和，即 U=U1+U2+U3+Un 等效電阻：電路的等效電阻等于等效電阻：電路的等效電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即各串聯(lián)電阻之和，即 R=R1+R2+R3+Rn 功率：電路中消耗的總功率等于功率：電路中消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功率之和，即各個(gè)電阻消耗的功率之和，即 P=P1+P2+P3+Pn=(R1+R2+R3+Rn)I2 =RI2 ARUI331021060120U-

15、+R2R2dcR1ba 如圖所示的分壓器中，已知輸入電壓U=120V，d是共公接點(diǎn)，R1=R2=R3=20K，求輸出電壓Ucd和Ubd。 解：電路中的總電阻和總電流為 R=R1+R2+R3=60k Ucd=R3I=201032103=40V Ubd=（R2+R3I=401032103=80V 例例1.2(2)電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)電流：電路中的總電流等于各電阻中的電流之和，即電流：電路中的總電流等于各電阻中的電流之和，即 I=I1+I2+I3+In電壓：各個(gè)電阻兩端的電壓相同，即電壓：各個(gè)電阻兩端的電壓相同，即 U1=U2=U3=Un=U等效電阻：電路等效電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻的倒數(shù)等效電阻：電

16、路等效電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和，即之和，即 nRRRR111121功率：電路中消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功率之和，即功率：電路中消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功率之和，即 RURURURUUIPn222212KKRUIR1R1I1I2+U-I并聯(lián)電阻中，各電阻流過的電流與電阻值成反比，即并聯(lián)電阻中，各電阻流過的電流與電阻值成反比，即 兩個(gè)電阻的并聯(lián)，如下圖，兩個(gè)電阻的并聯(lián)，如下圖，有關(guān)系有關(guān)系 等效電阻等效電阻 2121RRRRR 支路電流IRRRIIRRRI21221211上式為兩個(gè)電阻并聯(lián)的分流公式，經(jīng)常使用。上式為兩個(gè)電阻并聯(lián)的分流公式，經(jīng)常使用。R5-U+R1R6R4R3R

17、2圖1.15 電阻的混聯(lián)（3電阻的混聯(lián)電阻的混聯(lián)電路中電阻元件既有串聯(lián)，又有并聯(lián)的連接方式電路中電阻元件既有串聯(lián)，又有并聯(lián)的連接方式，稱為混聯(lián)，如下圖。，稱為混聯(lián)，如下圖。 對(duì)于混聯(lián)電路的計(jì)算，只要按串、并聯(lián)的計(jì)算對(duì)于混聯(lián)電路的計(jì)算，只要按串、并聯(lián)的計(jì)算方法，一步步將電路化簡(jiǎn)，最后就可求出總的等效方法，一步步將電路化簡(jiǎn)，最后就可求出總的等效電阻。電阻。 求圖求圖1.17(a)所示電路所示電路ab間的等效電阻間的等效電阻Rab，其中其中R1=R2=R3=2，R4=R5=4。R1baR4R3R5aR1R2R3bR3R2R4(a)(b)cc例例1.3R1baR4R3R5aR1R2R3bR3R2R4(

18、a)(b)cc 解 將圖1.17(a)根據(jù)電流的流向進(jìn)行整理?？傠娏鞣殖扇罚恢方?jīng)R4到b點(diǎn)另兩支路分別經(jīng)過R5、 R1和R2到達(dá)c點(diǎn)，電流匯合后經(jīng)R3到b點(diǎn)，故畫出等效電路圖1.16(b)。由等效電路可求出ab間的等效電阻，即 R12=R1+R2=2+2=4 R125=R5R12=24444512512RRRR R1253=R125+R3=2+2=4 Rab=R1253R4=24444lSNL2線圈線圈面積面積線圈線圈長(zhǎng)度長(zhǎng)度導(dǎo)磁率導(dǎo)磁率3 電感和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系電感和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系線性電感線性電感:L=Const (如如:空心電感空心電感 不變不變)非線性電感非線性電感 :L = Con

19、st (如如:鐵心電感鐵心電感 不為常數(shù)不為常數(shù))ue ei1 .電容元件的基本概念電容元件的基本概念 (1). 電容元件是一個(gè)理想的二端元件電容元件是一個(gè)理想的二端元件uqC (2). 電容的SI單位為法拉, 符號(hào)為F; 1 F=1 CV。常采用微法F和皮法pF作為其單位。FpFFF126101101dsC極板極板面積面積板間板間間隔間隔介電介電常數(shù)常數(shù)2 電容和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系電容和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系線性電容線性電容:C=Const ( 不變不變)非線性電容非線性電容:C = Const ( 不為常數(shù)不為常數(shù))uiCR R、L L、C C 元件小結(jié)元件小結(jié) 理想元件的特性理想元件的特性 （u 與

20、與 i 的關(guān)系）的關(guān)系）LCRiRudtdiLudtduCi 留意留意:以上關(guān)系均為電流和電壓為關(guān)聯(lián)方向以上關(guān)系均為電流和電壓為關(guān)聯(lián)方向?qū)嶋H元件的特性可以用若干理想元件來(lái)表示實(shí)際元件的特性可以用若干理想元件來(lái)表示例：例： 電感線圈電感線圈L ：電感量：電感量R：導(dǎo)線電阻：導(dǎo)線電阻C：線間分布電容：線間分布電容參數(shù)的影響和電路的工作條件有關(guān)。參數(shù)的影響和電路的工作條件有關(guān)。UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時(shí)為直流電壓時(shí),以上電路等效為以上電路等效為留意留意 L L、C C 在不同電路中的作用在不同電路中的作用1.4.1電壓源電壓源1. 電壓源是一個(gè)理想二端元件。電壓源具有兩個(gè)特點(diǎn): (1)

21、電壓源對(duì)外提供的電壓u(t)是某種確定的時(shí)間函數(shù), 不會(huì)因所接的外電路不同而改變, 即u(t)=us(t)。 (2) 通過電壓源的電流it隨外接電路不同而不同。常見的電壓源有直流電壓源和正弦交流電壓源。1.1. 電壓源、電流源及其等效變換電壓源、電流源及其等效變換u(t)0usi(t)(a)us(t)t(b)us(t)t0Um0.5TT(c)Us電壓源電壓波形電壓源電壓波形2.電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。3.由圖由圖1.10(a)知知, 電壓源發(fā)出的功率為電壓源發(fā)出的功率為p0時(shí)時(shí), 電壓源實(shí)際上是發(fā)出功率；電壓源實(shí)際上是發(fā)出功率；p0時(shí)時(shí), 電壓源實(shí)際上是接受功率

22、。電壓源實(shí)際上是接受功率。iups 1.電流源也是一個(gè)理想二端元件,電流源有以下兩個(gè)特點(diǎn): (1) 電流源向外電路提供的電流i(t)是某種確定的時(shí)間函數(shù), 不會(huì)因外電路不同而改變, 即i(t)=is, is是電流源的電流。 (2) 電流源的端電壓u(t)隨外接的電路不同而不同。 2.如果電流源的電流is=Is (Is是常數(shù)), 則為直流電流源。 3.電流為零的電流源相當(dāng)與開路。1.4.2 電流源電流源ui(a)is0ui(b)Is電流源及直流電流源的伏安特性4.電流源發(fā)出的功率為電流源發(fā)出的功率為suip p0, 電流源實(shí)際是發(fā)出功率; p0, 電流源實(shí)際是接受功率。理想電壓源與理想電流源特性

23、比較理想電壓源與理想電流源特性比較理想電壓源理想電壓源理想電流源理想電流源不不 變變 量量變變 化化 量量Us+_abIUabUab = Us （常數(shù)）（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) Uab 無(wú)影響。無(wú)影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）（常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) I 無(wú)影響。無(wú)影響。輸出電流輸出電流 I 可變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定例例1.4 計(jì)算

24、圖 1.13 所示電路中電流源的端電壓U1, 5電阻兩端的電壓U2和電流源、電阻、電壓源的功率P1, P2, P3。2 AU1U25 U3 3 V電流源的電流、電壓選擇為非關(guān)聯(lián)參考方向, 所以P1=U1Is=132=26W (發(fā)出)電阻的電流、電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向, 所以P2=102=20W (接受)電壓源的電流、 電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向, 所以P3=23=6W (接受)VUUUVU1331010253212解解等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等。等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等。 I = I Uab = Uab即即IRO+-UsbaUabISabUabI RO1.4.3 實(shí)際電源兩種模型

25、的等效變換實(shí)際電源兩種模型的等效變換等效互換公式等效互換公式osabRIUUIRO+-UsbaUabRIRIRIIUoososabISabUabIRO那么那么osRIURIRIoosRIUossRRoo I = I Uab = Uab假假設(shè)設(shè)oossRRRUI0RRRIUooossaE+-bIUabRO電壓源電壓源電流源電流源UabROIsabI 等效變換的注意事項(xiàng)等效變換的注意事項(xiàng)“等效是指等效是指“對(duì)外等效等效互換前后對(duì)外伏對(duì)外等效等效互換前后對(duì)外伏-安安特性一致），特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。對(duì)內(nèi)不等效。(1)IsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量中不消耗能量R

26、O中則消耗能量中則消耗能量0IIEUUabab對(duì)內(nèi)不等效對(duì)內(nèi)不等效對(duì)外等效對(duì)外等效時(shí)時(shí)例如：例如：0R注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 UsUs與與 Is Is 的方向的方向(2)aUs+-bIROUs+-bIROaIsaRObIaIsRObI(3)恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI0sosSURUI（不存在）（不存在）(4) 進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。者之間均可等效變換。RO和和 RO不一定是電源內(nèi)阻。不一定是電源內(nèi)阻。111RUIs333RUIsR1R3IsR2R5R

27、4I3I1I-+IsR1Us1+-R3R2R5R4IUs3I=?例例1.5如圖所示電路如圖所示電路,求電流求電流I.(接上頁(yè)接上頁(yè))IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I454RRRUUIdsds+RdUsd+R4Us4R5I-(接上頁(yè)接上頁(yè))ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3 4432132131/RIURRRRRRRIIUSsdds1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.5.1 述語(yǔ)述語(yǔ)caI1Us1-R1+I5dR3I3R5R2I4R4I2Us2b+- 1 支路：電路中至少有一個(gè)電路元件且通過同一電流的路徑稱為支路，圖中共有5條支路，分別是ab、bd

28、、cd、ac、ad。bc之間沒有元件，不是支路。2節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖中共有3個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是節(jié)點(diǎn)a、節(jié)點(diǎn)b和節(jié)點(diǎn)d。因?yàn)閎c不是一條支路，所以b、c實(shí)際上是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。3. 回路：電路中的任一閉合路徑稱為回路。圖中共有7條回路，分別是abda、bcdb、abca、abcda、acbda、acdba、acda。 4. 網(wǎng)孔：電路中無(wú)其他支路穿過的回路稱為網(wǎng)孔。圖中共有3個(gè)網(wǎng)孔，分別是abda、bcdb、abca。1.5.2 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCL 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCL指出：對(duì)于電路中的指出：對(duì)于電路中的任一節(jié)點(diǎn)，任一瞬時(shí)流入或流出該節(jié)

29、點(diǎn)電流的代任一節(jié)點(diǎn)，任一瞬時(shí)流入或流出該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和為零。數(shù)和為零。 我們可以選擇電流流入時(shí)為正，流出時(shí)為負(fù)；或我們可以選擇電流流入時(shí)為正，流出時(shí)為負(fù)；或流出時(shí)為正，流入時(shí)為負(fù)。電流的這一性質(zhì)也稱為電流出時(shí)為正，流入時(shí)為負(fù)。電流的這一性質(zhì)也稱為電流連續(xù)性原理，是電荷守恒的體現(xiàn)。流連續(xù)性原理，是電荷守恒的體現(xiàn)。 KCL用公式表示為用公式表示為 0i 由此也可將KCL理解為流入某節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。caI1Us1-R1+I5dR3I3R5R2I4R4I2Us2b+-假設(shè)電流流入為正，流出為負(fù)，列出節(jié)點(diǎn)的電流方程。假設(shè)電流流入為正，流出為負(fù)，列出節(jié)點(diǎn)的電流方程。 對(duì)于節(jié)點(diǎn)對(duì)于

30、節(jié)點(diǎn)a有有 I1+I2-I4=0 或或 I1+I2=I4對(duì)于節(jié)點(diǎn)對(duì)于節(jié)點(diǎn)b有有 I4+I5-I2-I3=0 或或 I4+I5=I2+I3 電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。I1+I2=I3例例I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R1.5.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVL 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)指出：對(duì)于電路中的任一回路，指出：對(duì)于電路中的任一回路，任一瞬時(shí)沿該回路繞行一周，則組成該回路元件的各段電壓任一瞬時(shí)沿該回路繞行一周，則組成該回路元件的各段電壓的代數(shù)和恒等于零。的代數(shù)和恒等于零。 可任意選擇順時(shí)針

31、或逆時(shí)針的回路繞行方向，各段電壓可任意選擇順時(shí)針或逆時(shí)針的回路繞行方向，各段電壓的正、負(fù)與繞行方向有關(guān)。一般規(guī)定當(dāng)元件電壓的方向與所的正、負(fù)與繞行方向有關(guān)。一般規(guī)定當(dāng)元件電壓的方向與所選的回路繞行方向一致時(shí)為正，反之為負(fù)。選的回路繞行方向一致時(shí)為正，反之為負(fù)。 KVL用公式表示為用公式表示為 0uI310-20Vl1+I120-l2I240V+25-b10Vl1+IU+4a-l24V+2對(duì)于回路對(duì)于回路1，電壓數(shù)值方程，電壓數(shù)值方程20I1+10I3-20=0對(duì)于回路對(duì)于回路2，電壓數(shù)值方程為，電壓數(shù)值方程為 25I2+10I3-40=0上式也可寫成上式也可寫成 25I2+10I3=40KVL

32、不僅適用于閉合電路，不僅適用于閉合電路，也可推廣到開口電路也可推廣到開口電路 左側(cè)開口電路的電壓數(shù)值方程為 U=-4I+10 右側(cè)開口電路的電壓數(shù)值方程為 U=2I+4A11433I如下圖如下圖,求：求：I1、I2 、I3 1+-3V4V11+-5VI1I2I3A615432IA7321III例例1.6解解acbd5A10A12345+-10V-+5V+-2V試計(jì)算如圖試計(jì)算如圖 所示電路中各元件的功率所示電路中各元件的功率例例1.7解解 為計(jì)算功率為計(jì)算功率, 先計(jì)算電流、電壓。先計(jì)算電流、電壓。 元件元件 1 與元件與元件 2 串聯(lián)串聯(lián), idb=iba=10A, 元件元件 1 發(fā)出功率。

33、發(fā)出功率。 WP10010101元件元件 2 接受功率接受功率WP1002102元件元件 3 與元件與元件 4 串聯(lián)串聯(lián), idc= ica=-5A, 元件元件 3 發(fā)出功率發(fā)出功率: P3=5(-5）=-25W, 即接受即接受25W。 取回路取回路cabdc, 應(yīng)用應(yīng)用KVL, 有有 uca2+105=0得得uca=-3V元件元件 4 接受功率接受功率P4=（-3）（-5）=15W取節(jié)點(diǎn)取節(jié)點(diǎn)a, 應(yīng)用應(yīng)用KCL, 有有 iad10(-5)=0得得 iad=5A取回路取回路adba, 應(yīng)用應(yīng)用KVL, 有有 uad10得得 uad元件接受功率元件接受功率W根據(jù)功率平衡根據(jù)功率平衡: 100=

34、20+25+15+40, 證明計(jì)算無(wú)誤。證明計(jì)算無(wú)誤。1.6 復(fù)雜電路的分析與計(jì)算復(fù)雜電路的分析與計(jì)算1.6.1 支路電流法支路電流法（1） 在電路圖中選定各支路在電路圖中選定各支路m個(gè)電流的參考個(gè)電流的參考方向方向, 設(shè)出各支路電流。設(shè)出各支路電流。 （2） 對(duì)對(duì)n獨(dú)立節(jié)點(diǎn)列出獨(dú)立節(jié)點(diǎn)列出(n-1)個(gè)個(gè)KCL方程。方程。 （3） 通常取網(wǎng)孔列寫通常取網(wǎng)孔列寫KVL方程方程, 設(shè)定各網(wǎng)孔繞行設(shè)定各網(wǎng)孔繞行方向方向, 列出列出m-(n-1)個(gè)個(gè)KVL方程。方程。 （4） 聯(lián)立求解上述聯(lián)立求解上述m個(gè)獨(dú)立方程個(gè)獨(dú)立方程, 便得出待求的便得出待求的各支路電流各支路電流支路電流法的解題步驟：支路電流法

35、的解題步驟：如圖所示電路，用支路電流法計(jì)算各支如圖所示電路，用支路電流法計(jì)算各支路電流。路電流。例例1.8I25-10Vl1+I110+l235V-15I3+-30Vab解解 （1假定每一條支路電流的參考方向，并用箭頭標(biāo)在電路假定每一條支路電流的參考方向，并用箭頭標(biāo)在電路圖上，如圖中的圖上，如圖中的I1、I2、I3。電路中有三條支路即。電路中有三條支路即m=3），），兩個(gè)節(jié)點(diǎn)即兩個(gè)節(jié)點(diǎn)即n=2）。）。（2電路中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程個(gè)數(shù)為電路中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程個(gè)數(shù)為n-1=2-1=1個(gè)，任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出電流方程個(gè)，任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出電流方程 I1I2I3 （1） （3前

36、面已按前面已按KCL列出了一個(gè)獨(dú)立方程，因此只需選列出了一個(gè)獨(dú)立方程，因此只需選m-1=3-1=2個(gè)回路，應(yīng)用個(gè)回路，應(yīng)用KVL列出兩個(gè)獨(dú)立的方程式求解。這列出兩個(gè)獨(dú)立的方程式求解。這里選擇回路里選擇回路1和回路和回路2，繞行方向如圖中所示，可列出以下，繞行方向如圖中所示，可列出以下兩個(gè)方程兩個(gè)方程 10I130+5I2-10=0 （2） 15I3355I2+30=0 （3） 求解上述三個(gè)聯(lián)立方程式，得求解上述三個(gè)聯(lián)立方程式，得 I1=3A，I2=2A，I3=1A關(guān)于獨(dú)立方程式的討論關(guān)于獨(dú)立方程式的討論問題：用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程問題：用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程 時(shí)，究竟可

37、以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？時(shí)，究竟可以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？討論討論aI1I2Us2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bUs1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？電壓方程？討論討論基爾霍夫電流方程：基爾霍夫電流方程：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)b：321III213III獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 1 個(gè)個(gè)基爾霍夫電壓方程：基爾霍夫電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 2 個(gè)個(gè)aI1I2Us2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bUs1設(shè)：電路中有設(shè)：電路中有n個(gè)結(jié)點(diǎn)，個(gè)結(jié)點(diǎn)，m個(gè)支路

38、個(gè)支路n=2、m=3bR1R2Us2Us1+-R3+_a結(jié)論結(jié)論獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程有獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程有 (n 1) 個(gè)個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程有獨(dú)立的回路電壓方程有 (m n1)個(gè)個(gè)那么：那么：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）獨(dú)立電流方程：個(gè)獨(dú)立電流方程：個(gè)獨(dú)立電壓方程：個(gè)獨(dú)立電壓方程：個(gè) 如圖所示電路中如圖所示電路中, Us1=130V、R1=1為直流發(fā)電機(jī)的模型為直流發(fā)電機(jī)的模型, 電阻負(fù)載電阻負(fù)載R3=24, Us2=117V、R2=0.6為蓄電池組的模型。為蓄電池組的模型。 試試求各支路電流和各元件的功率。求各支路電流和各元件的功率。 Us1R1R2Us2I2abR3I1I3例例1.

39、9代入數(shù)數(shù)可解得代入數(shù)數(shù)可解得I1=10A, I2=-5A, I3=5A。解 以支路電流為變量, 并假定各支路電流的參考方向。 對(duì)節(jié)點(diǎn)a列寫KCL方程0321III按順時(shí)針方向繞行按順時(shí)針方向繞行, 對(duì)左面的網(wǎng)孔列寫對(duì)左面的網(wǎng)孔列寫KVL方程方程:212211ssUUIRIR按順時(shí)針方向繞行對(duì)右面的網(wǎng)孔列寫按順時(shí)針方向繞行對(duì)右面的網(wǎng)孔列寫KVL方程方程:23322sUIRIR（1）（2）（3）600151005851300600245156 . 0)5(100110232323222121WRIWRIWRII2為負(fù)值為負(fù)值, 表明它的實(shí)際方向與所選參考方向相反表明它的實(shí)際方向與所選參考方向相反, 這個(gè)電池組在充電時(shí)是負(fù)載。這個(gè)電池組在充電時(shí)是負(fù)載。 Us1發(fā)出的功率為發(fā)出的功率為Ps1=13010=1300WUs2發(fā)出的功率為發(fā)出的功率為Ps2=117（-5）=-585W即即Us2接受功率接受功率585W。各電阻接受的功率為。各電阻接受的功率為功率平衡功率平衡, 表明計(jì)算正確。表明計(jì)算正確。1.