第7章直流電路

1、1 1、電路的基本概念、電路的基本概念2 2、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律3 3、電路分析方法、電路分析方法本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容電路有直流電路和交流電路。復(fù)雜的電路稱為電網(wǎng)電路有直流電路和交流電路。復(fù)雜的電路稱為電網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。絡(luò)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。發(fā)電發(fā)電機(jī)組機(jī)組升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電器電器設(shè)備設(shè)備輸電線輸電線 (1) (1) 電源電源直流電源直流電源: :干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、整流電源干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、整流電源交流電源交流電源: :由交流電網(wǎng)提供，其來源是交流發(fā)電機(jī)組由交流電網(wǎng)提供，其來源是交流發(fā)電機(jī)組(2)(2)負(fù)載負(fù)載是取用電能的設(shè)備。電燈是取用電能的設(shè)

2、備。電燈 電爐電爐 電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)等(3)(3)中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)是連接電源和負(fù)載的部分。包括導(dǎo)線、開關(guān)、熔斷是連接電源和負(fù)載的部分。包括導(dǎo)線、開關(guān)、熔斷器以及測(cè)量儀表等器以及測(cè)量儀表等圖圖7-2 照明用戶配電板照明用戶配電板1.1.電路元件：電路元件：電源元件電源元件 （電池（電池 發(fā)電機(jī)）發(fā)電機(jī)）無源元件無源元件 耗能元件耗能元件 ( (電阻器電阻器) )儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件 ( (電感器電感器 電容電容) )2.2.電路模型電路模型由理想元件組成的電路由理想元件組成的電路理想元件理想元件: : 理想電源無內(nèi)阻理想電源無內(nèi)阻, , 理想電阻器不理想電阻器不產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)S圖有載工作

3、狀態(tài)圖有載工作狀態(tài)0RREI 假定電流一個(gè)正方向假定電流一個(gè)正方向參考方向參考方向 I0,II0,I實(shí)際方向?yàn)榧俣ㄕ较颍瑢?shí)際方向?yàn)榧俣ㄕ较?，I0,II0,I實(shí)際方向與假定正方向相反。實(shí)際方向與假定正方向相反。URIIE0R圖電源的外特性曲線圖電源的外特性曲線電氣設(shè)備額定值電氣設(shè)備額定值:保證保證安全可靠、充分發(fā)揮設(shè)安全可靠、充分發(fā)揮設(shè)備的效能，保證正常的備的效能，保證正常的使用壽命。使用壽命。UE0R IIU0URIER I圖短路圖短路圖重合后的電路圖重合后的電路IRIRE0RSIRIR0RE0REIS 圖熔斷器和短接開關(guān)例例7-1 7-1 有一電源，開路時(shí)電壓有一電源，開路時(shí)電壓U U0

4、 0 =12V =12V，當(dāng)電流，當(dāng)電流I=2AI=2A時(shí)端電壓時(shí)端電壓U=11.8V.U=11.8V.求求(1)(1)電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì);(2);(2)求求電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)阻;(3);(3)求短路時(shí)的線路電流。求短路時(shí)的線路電流。解解(1) (1) 電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì) (2)電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)阻 1 . 028 .11120IUER(3)短路電流短路電流 AREIS1201.0120 012EUV PIUAPtUIt16度電.6 10 JR1R4R3R2121I2I3Iabcdeabcd, ad, aeda, dabcdea, abcda aeda有源支路有源支路無源支路無源支

5、路R1R4R3R2121I2I3Iabcde在恒定的直流電路中，在恒定的直流電路中，流向節(jié)點(diǎn)流入的所有電流向節(jié)點(diǎn)流入的所有電流之和等于從節(jié)點(diǎn)流出流之和等于從節(jié)點(diǎn)流出的所有電流之和的所有電流之和10kiiI312點(diǎn)：I -I -I =0123d點(diǎn)：I +I -I =0（n-1n-1個(gè)方程）個(gè)方程）AIBICIABIBCICAIAABCAIIIBBCABIIICCABCIII0ABCIII0I 或或在任一瞬時(shí)，通過任一閉合面的電流的代數(shù)和也為零在任一瞬時(shí)，通過任一閉合面的電流的代數(shù)和也為零從電路任意一點(diǎn)出發(fā)，沿任一回路繞行方向，回路內(nèi)從電路任意一點(diǎn)出發(fā)，沿任一回路繞行方向，回路內(nèi)各段電路的電勢(shì)降落

6、代數(shù)和為零。各段電路的電勢(shì)降落代數(shù)和為零。0U 方向規(guī)定：先假定各電路元件的電壓參考方向及方向規(guī)定：先假定各電路元件的電壓參考方向及回路的繞行方向回路的繞行方向,凡是電壓的參考方向和繞行方凡是電壓的參考方向和繞行方向一致向一致,即規(guī)定電壓降取正即規(guī)定電壓降取正,電壓升取負(fù)電壓升取負(fù).R1R4R3R21 1r2 2r1I2I3Iabcde111 114331I R +I r +I R +I R =33222 22-I R -I R -I r =-1111 114330I RI rI RI R回路abcda：回路adea：22 222330I rI RI R基爾霍夫電壓定律，不僅適用于閉合回路，也

7、可以基爾霍夫電壓定律，不僅適用于閉合回路，也可以推廣到開口電路推廣到開口電路ABU2U1U120ABUUUUI0UEIR步驟：步驟：.根據(jù)電路圖和題意，先標(biāo)出各支路電流方向，也可直根據(jù)電路圖和題意，先標(biāo)出各支路電流方向，也可直接按第一定律標(biāo)電流方向，這樣可減少未知量的個(gè)數(shù)接按第一定律標(biāo)電流方向，這樣可減少未知量的個(gè)數(shù).根據(jù)標(biāo)定的電流方向，統(tǒng)一選取電流的正負(fù)號(hào)，對(duì)根據(jù)標(biāo)定的電流方向，統(tǒng)一選取電流的正負(fù)號(hào)，對(duì)個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電流方程個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電流方程.對(duì)電路中所有支路分別納入相應(yīng)的電路，按第二定律對(duì)電路中所有支路分別納入相應(yīng)的電路，按第二定律要求寫出要求寫出獨(dú)立回路獨(dú)立回路的電壓

8、方程的電壓方程.根據(jù)第一二定律立出的獨(dú)立方程個(gè)數(shù)應(yīng)等于未知數(shù)根據(jù)第一二定律立出的獨(dú)立方程個(gè)數(shù)應(yīng)等于未知數(shù)的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù).解方程電流若是負(fù)值，說明實(shí)際電流方向和原定方解方程電流若是負(fù)值，說明實(shí)際電流方向和原定方向相反向相反R1R3R2121I2I3Iabcde已知，求電流？例例利用：解：解：（）（）和的方向，和設(shè)定的方向相反已知已知I I1 1=10mA,I=10mA,I2 2=20mA,I=20mA,I3 3=15mA. =15mA. 求求I I4 4,I,I5 5,I,I6 6. .例例解：解：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a: a: I I6 6=I=I1 1+I+I3 3=10+15=25mA;=10+15=2

9、5mA;節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)b: b: I I5 5=I=I1 1I I2 2=10=1020=20=10mA;10mA;節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)c: c: I I4 4=I=I2 2I I6 6=20=2025=25=5mA5mA1R2R3R4R1I2I3I4I5I6IGabcdR1R212Iabcd已知， ， ，求電流？例例利用：解：解： 為 負(fù) 值 ， 和 正方 向 相 反 設(shè)順時(shí)針方向繞行設(shè)順時(shí)針方向繞行12210R IR IEE12126 120.2( )1020EEIARR ?R1R212Iabcd ？解：解：取取abcdefha回路，設(shè)順回路，設(shè)順時(shí)針方向繞行時(shí)針方向繞行0.2IA 第二種第二種方法？方法？

10、110CDUIR116( 0.2*10)8( )CDUIRV 220CDUIRR1R4R3R2121I2I3Iabcde例例解：解：11221234已知=6V,r =0.5 ,=1.5V,r =1 ,R =4.5 ,R =9 ,R =10 ,R =5 ,求各支路中的電流？123）標(biāo)定各支路abcd,aed,ad的電流分別為I ,I ,I，方向如圖)按，對(duì)d節(jié)點(diǎn)：123I +I -I =03)選逆時(shí)針為繞行方向，對(duì)于回路abcd有：03314111 11-I R -I R -I R -I radea對(duì)于回路有：0222 2332I R +I r +I R13I +I =0.623I +I =O.

11、15123I +I -I =01230.350.10.25IAIAIA 電路分析方法電路分析方法支路電流法支路電流法疊加原理疊加原理電源等效變換法電源等效變換法R0aabbUURR+-+-IIIUUIOO0R IRIII0UEIRIUQIUBAO直線直線ABAB是電源的伏安特性曲線是電源的伏安特性曲線直線直線OQOQ是負(fù)載的伏安特性曲線是負(fù)載的伏安特性曲線A A點(diǎn)是空載點(diǎn)點(diǎn)是空載點(diǎn)B B點(diǎn)是短路點(diǎn)點(diǎn)是短路點(diǎn)0tanR tanRQ稱為電路的工作點(diǎn)UIRRiaabbUURR+-IUIUOOIISISISIIISI/U R/iU R1IIUQIUBAO直線直線ABAB是電源的伏安特性曲線是電源的伏安

12、特性曲線直線直線OQOQ是負(fù)載的伏安特性曲線是負(fù)載的伏安特性曲線A A點(diǎn)是空載點(diǎn)點(diǎn)是空載點(diǎn)(I=0)(I=0)B B點(diǎn)是短路點(diǎn)點(diǎn)是短路點(diǎn)(U=0)(U=0)0tanR tanLRQ稱為電路的工作點(diǎn)siiiEUUIIRRRsiiUI RIRiURiEIsRR0-RUURIIRiSIsiUIIR00EUIRR0iRR0sEIR例例有一個(gè)直流發(fā)電機(jī)，有一個(gè)直流發(fā)電機(jī)， 當(dāng)負(fù)當(dāng)負(fù)載電阻載電阻 時(shí)，用電源的兩種等效時(shí)，用電源的兩種等效電路分別求電壓電路分別求電壓V V和電流和電流I I，并計(jì)算電源內(nèi)部的，并計(jì)算電源內(nèi)部的損耗功率和內(nèi)阻壓降，看是否相等？損耗功率和內(nèi)阻壓降，看是否相等？0230 ,1 ,E

13、V R 22LR 解：解：(1)計(jì)算電壓和電流計(jì)算電壓和電流IEV0RbLRa02301022 1LEIARR10*22220LVIRVI0SEIRV0RbLRa0VR0012301022 11SLRIIARR10*22220LVIRV(2)計(jì)算內(nèi)阻壓降和電源內(nèi)部損耗的功率計(jì)算內(nèi)阻壓降和電源內(nèi)部損耗的功率0220010 110101100IRVPI RW 002220000220220()48.41VRVRVVPRKWRR因此，電壓源和電流源因此，電壓源和電流源對(duì)外電路來講，相互間對(duì)外電路來講，相互間是等效的，但電源內(nèi)部是等效的，但電源內(nèi)部來講，是不等效的。來講，是不等效的。R1R3R2121

14、I2I3Iab例例121233已 知=140V,=90V,R =20,R =5,R =6,求 支 路 中 的 電 流 I ？解：解：(1)把左面的電路化為用電流把左面的電路化為用電流源表示的電路來求：源表示的電路來求：R1R3R21SI24I2I3Iab應(yīng)用應(yīng)用KCLKCL和和KVLKVL，對(duì)節(jié)點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)和右、中兩個(gè)單孔分別和右、中兩個(gè)單孔分別列出方程：列出方程：111140720SEIAR143222332413300SIIIII RI REI RI R43223437056902060IIIIIII3 10IAR1R3R21SI24I2I3Iab(2)把右面的支路也化為用電流源表示的電路來

15、求：把右面的支路也化為用電流源表示的電路來求：R1R3R21SI4I2I3Iab2SI22290185SEIAR12312123/()(/)4(7 18)1046SSRRIIIRRRA在多個(gè)電源作用的在多個(gè)電源作用的線性電路線性電路中，任中，任一支路中的電流，可認(rèn)為是由各個(gè)電源一支路中的電流，可認(rèn)為是由各個(gè)電源單獨(dú)作用單獨(dú)作用時(shí)分別在該支路中產(chǎn)生的電流時(shí)分別在該支路中產(chǎn)生的電流的的代數(shù)和代數(shù)和。各元件上的電壓可認(rèn)為是各。各元件上的電壓可認(rèn)為是各個(gè)電源個(gè)電源單獨(dú)作用單獨(dú)作用時(shí)在該元件上產(chǎn)生的電時(shí)在該元件上產(chǎn)生的電壓的壓的代數(shù)和代數(shù)和。)(2122112121IIIIRRERRERREEI 只適用于線性電路只適用于線性電路疊加原理不能用來計(jì)算功率疊加原理不能用來計(jì)算功率例例用疊加原理求用疊加原理求圖圖7-207-20中中R R1 1支路支