第一章電路的基本定律與基本分析方法

1、電工電子技術電工電子技術電工基礎教學研究室電工基礎教學研究室2013年7月 一 什么叫電工學 電工學指研究電磁領域的客觀規(guī)律及其應用的科學技術，以及電力生產(chǎn)和電工制造兩大工業(yè)生產(chǎn)體系。電工的發(fā)展水平是衡量社會現(xiàn)代化程度的重要標志，是推動社會生產(chǎn)和科學技術發(fā)展，促進社會文明的有力杠桿。也是工科高等院校為各類非電專業(yè)開設的一門技術基礎課。 課程內(nèi)容(廣義)包括：電路和磁路理論、電磁測量、電機與繼電接觸控制、安全用電、模擬電子電路、數(shù)字電路、自動控制系統(tǒng)等。1986年以來，中國有些高等院校已將電工學課程改為電路與電機、電子技術、電路與電子技術等3門課程，以滿足不同專業(yè)的需要。二.學習電工學的目的：

2、1.科技發(fā)展自身的需要 以電工基礎為技術支撐的五個系統(tǒng)1.通信系統(tǒng)2.計算機系統(tǒng)3.控制系統(tǒng)4.電力系統(tǒng)5.信號處理系統(tǒng) 當前的發(fā)展趨勢：系統(tǒng)間的相互融合。例：數(shù)碼相機， 數(shù)控加工中心，先進制造系統(tǒng)2. 人才市場的需求，系統(tǒng)型、跨專業(yè)復合型人才需求擴大。三三. 學習方法學習方法1.大學學習的三個階段：基礎教學、專業(yè)基礎教學、專業(yè)教學大學學習的三個階段：基礎教學、專業(yè)基礎教學、專業(yè)教學 學習方法上：學習方法上：應試學習到主動學習應試學習到主動學習，到自主學習到自主學習，到學習與創(chuàng)新到學習與創(chuàng)新2.2.電工電子技術：具有綜述的特點，范圍廣；實踐性強，具有一定的電工電子技術：具有綜述的特點，范圍廣；

3、實踐性強，具有一定的工程性；學時緊張，要求及時復習。工程性；學時緊張，要求及時復習。四四. 成績評定成績評定 平時：平時：25% -30%（包含到課率包含到課率30%30%，課堂表現(xiàn)，課堂表現(xiàn)40%40%，作業(yè)（嚴禁抄襲！，作業(yè)（嚴禁抄襲！30%30%） 實驗：實驗： 10%（包含實驗操作部分包含實驗操作部分50%50%，實驗報告，實驗報告50%50%，若沒有做實驗則實驗成績，若沒有做實驗則實驗成績 為零）為零）五五. 參考書參考書 秦曾煌主編，秦曾煌主編，電工學電工學 ，高教出版社，高教出版社 Electrical EngineeringFor All Engineers,Willam H.

4、Roadstrum羅守信主編，羅守信主編，電工電子技術電工電子技術（上下冊）（上下冊） ，高教出版社，高教出版社 期末考試：期末考試： 60 -65%六、答疑時間、地點：每周四下午2：003：30，電氣大樓（519）電工教研室七、作業(yè)：下次公布上次的作業(yè)答案。批改 1/2（簡單內(nèi)容不批改），作業(yè)請用作業(yè)本。第一章 電路的基本定律與基本分析方法1.1 電路的組成及基本物理量1.2 電路的基本元件1.3 電路的基本定律1.4 基本元件的串聯(lián)與并聯(lián)1.5 電路的3種基本工作狀態(tài)1.6 電路的基本分析方法1.1 1.1 電路組成及基本物理量電路組成及基本物理量1.1.1 電路的基本物理量及其參考方向1

5、.1.2 電路模型第1章上頁下頁返回1.1. 電路的組成及基本物理量 電路是電流的通路，它是為了某種需要由電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工、電子器件或設備組合而成的某些電工、電子器件或設備組合而成的 。電路的組成：電路的組成：電源、電源、負載負載和聯(lián)接導線、變壓器控制開關保護裝置等中間環(huán)節(jié)和聯(lián)接導線、變壓器控制開關保護裝置等中間環(huán)節(jié). .實實際際電電路路電電路路模模型型第1章上頁下頁返回E+SIR強化上頁下頁返回第1章 各種蓄電池和干電池由化學能轉換成電能。電電源源電源是將其他形式的能量轉換為電能的裝置上頁下頁返回第1章 汽輪發(fā)電機和風力發(fā)電機將機械能轉換成電能。 實際的負載包括電

6、動機、電動工具和家用電器等等。電動機電動機手電鉆手電鉆吸塵器吸塵器負負載載上頁下頁返回第1章負載是消耗電能的設備,將電能轉換成非電形態(tài)的能量并消耗掉中間環(huán)節(jié) 中間環(huán)節(jié)包含變壓器/連接導線/控制開關/保護裝置等. 作用:在電路中主要起傳輸/控制/分配與保護的作用.電力系統(tǒng)擴音器電路的作用電路的作用實現(xiàn)電能的傳輸和轉換實現(xiàn)電能的傳輸和轉換實現(xiàn)信號的傳遞和處理實現(xiàn)信號的傳遞和處理電路的作用上頁下頁返回第1章電 燈電 爐電動機發(fā)電機升 壓變壓器降 壓變壓器話筒話筒揚聲器揚聲器放大器1.1.1 1.1.1 電路的基本物理量及其參考方向電路的基本物理量及其參考方向1 1. . 基本物理量基本物理量W、kW

7、、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、 VA、mA、 A(用電或供電)電源力驅(qū)動正電荷的方向（低電位低電位 高電位高電位）電位降低的方向（高電位高電位 低電位低電位） 正電荷移動的方向 高電位流向低電位PE（直流直流） e（交流交流）U（直流直流） u（交流交流）i（交流）（交流）I（直流直流）物理量物理量單位單位方向方向功率功率電流電壓電壓電動勢電動勢上頁下頁返回第1章2. 2. 電壓、電流參考電壓、電流參考方向方向 在復雜電路中難于預先判斷某段電路在復雜電路中難于預先判斷某段電路中電流的實際方向，從而影響電路求解。中電流的實際方向，從而影響電路求解。問題問題電流方向ba,ab？電壓、電

8、壓、電流實際方向：電流實際方向：上頁下頁返回第1章abR5R2R1R3R4R6+ + +E1E2EURIab方向方向確定確定 在解題前先任意選定一個方向，稱為在解題前先任意選定一個方向，稱為參參考方向（或正方向）。考方向（或正方向）。依此參考方向，根據(jù)依此參考方向，根據(jù)電路定理、定律列電路方程，從而進行電路電路定理、定律列電路方程，從而進行電路分析計算。分析計算。解決方法解決方法: :計算結果為正，實際方向與假設方向一致；計算結果為正，實際方向與假設方向一致；計算結果為負，實際方向與假設方向相反。計算結果為負，實際方向與假設方向相反。 由計算結果可確定由計算結果可確定U、I 的實際方向：的實際

9、方向：上頁下頁返回第1章解：解：假定假定I I 的的參考方向參考方向如圖所示。如圖所示。 則：則：abaddb RUEUUUabRUEUIRR（實際方向與參考方向相反！）（實際方向與參考方向相反?。?已知：已知：E =2=2V, , R R =1=1問：當問：當Uab為為1V時，時，I = ?= ?ab121V A1A1UI , ,上頁下頁返回第1章 例例1.1.11.1.1URE IRabd 假定假定U 、I 的參考方向如圖所的參考方向如圖所示示，若若 I = -= -3 3A ，E =2=2V , , R =1 Uab= =？（實際方向與參考方向一致）實際方向與參考方向一致） 小小結結1.

10、1.電壓電流“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向” 是人為假設的方向。ab( ) I R EU 解解：上頁下頁返回第1章URE IRabd=-(-(-3）1+2V = 5V 例例1.1.21.1.24 4.為方便列電路方程，習慣假設I與U 的參 考方向一致（關聯(lián)參考方向）。 2.2.方程U/I=R 只適用于R 中U、I參考方向一 致的情況。即歐姆定律表達式含有正負號， 當U、I參考方向一致時為正，否則為負。 3.3.在解題前，一定先假定電壓電流的“參考方 向 ”，然后再列方程求解。即 U、I為代數(shù) 量，也有正負之分。當參考方向與實際方 向一致時為正，否則為負。上頁下頁返回第1章 小小結

11、結 設電路任意兩點間的電壓為U，電 流為 I , 則這部分電路消耗的功率為3 .3 .電路功率電路功率如果假設方向不一致怎么辦？如果假設方向不一致怎么辦？功率有無正負？功率有無正負？問題：問題：上頁下頁返回第1章bIRUa+ +- -P = UI1)1)按所設參考方向列式按所設參考方向列式U、I參考參考方向一致方向一致 P = U I功率的計算功率的計算 U、I參考方向相反參考方向相反上頁下頁返回第1章bIRUa+ +- -IbRUa- -+ +bRUa+ +- -IbIRUa- -+ +P = U I2 2）將）將U、I 的代數(shù)值代入式中的代數(shù)值代入式中 若計算的結果若計算的結果P 0, 0

12、, 則說明則說明U、I 的的實際方實際方 向一致，向一致，此部分電路吸收電功率此部分電路吸收電功率（吸收吸收能量能量） 負載負載 。 若計算結果若計算結果P 0, , 則說明則說明U、I 的的實際方向?qū)嶋H方向相反，相反，此部分電路輸出電功率此部分電路輸出電功率（提供能量提供能量） 電源電源 。P = U IIUP上頁下頁返回第1章已知：U = 10 V, I = 1 A 。按圖中 P =10 W (負載性）假設的正方向列式：P = UI 1 ) P 為為“”表示該元件吸收功率；表示該元件吸收功率； P 為為“” 則表示輸出功率。則表示輸出功率。2）在同一電路中，電源產(chǎn)生的總功在同一電路中，電源

13、產(chǎn)生的總功 率和負載消耗的總功率是平衡的。率和負載消耗的總功率是平衡的。小小結結若：U = 10 V, I = 1 A 則 P =10 W （電源性質(zhì)） 例例1.1.31.1.3IbaUIbaU1.1.2 電路模型 實際電路由實際電路元件構成,每一個實際元件都包含了多種復雜的電磁關系. 為了便以分析計算,引入電路模型的概念.只含一種主要的電磁關系的電路元件稱為理想的電路元件. 實際電路可以用一個或若干個理想電路元件經(jīng)理想導體連接起來模擬，這便構成了電路模型手電筒的電路模型1.2 電路的基本元件電路的基本元件1.2.1 電阻、電容、電感元件第1章上頁下頁返回1.2.2 電壓源1.2.3 電流源上

14、頁下頁第1章返回1. 1. 電阻元件電阻元件電阻（電阻（R）：具有消耗電能特）：具有消耗電能特 性的元件。性的元件。 伏安特性：伏安特性：電阻元件上電壓與電流間電阻元件上電壓與電流間的關系稱為伏安特性。的關系稱為伏安特性。212ttdtRiWRuRiuiPRiu22,Riu1.2.1 電阻、電容、電感元件iu當當 恒定不變時，稱為線性電阻恒定不變時，稱為線性電阻。iuR 第1章上頁下頁返回Riu 伏伏- -安安特性曲線特性曲線第1章上頁下頁返回 實際的金屬導體的電阻與導體的尺寸實際的金屬導體的電阻與導體的尺寸及材料的導電性能有關。及材料的導電性能有關。SlR式中式中稱為電阻率，是表示材料對電流

15、起阻礙稱為電阻率，是表示材料對電流起阻礙作用的物理量。作用的物理量。l 是導體的長度，是導體的長度， S 為導體的為導體的截面積。截面積。電阻的單位是歐姆（電阻的單位是歐姆（），千歐（），千歐（k k）。）。第1章上頁下頁返回幾種常見的幾種常見的電阻元件電阻元件普通金屬普通金屬膜電阻膜電阻繞線繞線電阻電阻電阻排電阻排熱敏熱敏電阻電阻非線性電阻非線性電阻: :當電壓與當電壓與電流之間電流之間不是線性函不是線性函數(shù)關系時，稱為非線性電阻。數(shù)關系時，稱為非線性電阻。iu- -iu 伏伏- -安安特性曲線特性曲線二極管二極管二極管電壓電流關系二極管電壓電流關系2 2 電容元件電容元件uqCC 相當于開

16、路相當于開路電容元件在電容元件在 直流電路中直流電路中：電容：具有存儲電場能量特性的元件電容：具有存儲電場能量特性的元件。dudt= =0i = 0第1章上頁下頁返回uiCi = Cd ud t電容元件的基本 伏安關系式i =d ud tCd qd t=C C上有電壓嗎上有電壓嗎! ! 電容是一種儲能元件，電容是一種儲能元件，儲存的電場能量為：儲存的電場能量為：221uCWC上頁下頁返回 電容器的電容與其極板的尺寸及其間介電容器的電容與其極板的尺寸及其間介質(zhì)的介電常數(shù)有關。質(zhì)的介電常數(shù)有關。式中式中即為其間介質(zhì)的介電常數(shù)（即為其間介質(zhì)的介電常數(shù)（F/m)F/m)，S 為極板的面積（為極板的面積

17、（m m2 2) )，d 是極板的距離（是極板的距離（m m）。）。dSCtdtu iWt0dtp0第1章上頁下頁返回幾種常見的幾種常見的電容器電容器普通電容器普通電容器電力電容器電力電容器電解電容器電解電容器 電解電容 常用的各種電容器陶瓷電容陶瓷電容聚脂膜電容聚脂膜電容有機薄膜電容有機薄膜電容玻璃釉電容玻璃釉電容滌綸電滌綸電容容小結小結(1) 、i的大小與的大小與 u 的變化率成正比，與的變化率成正比，與 u 的大小無關；的大小無關；(3) 、電容元件是一種記憶元件；、電容元件是一種記憶元件；(2) 、電容在直流電路中相當于開路，有隔直作用；電容在直流電路中相當于開路，有隔直作用；(4)

18、、當當 u，i為關聯(lián)方向時，為關聯(lián)方向時，i= Cdu/dt； u，i為非關聯(lián)方向時，為非關聯(lián)方向時，i= Cdu/dt 。3.3.電感元件電感元件 單位單位：H, mH, H單位電流產(chǎn)生的磁單位電流產(chǎn)生的磁鏈鏈iiNL 電感：能夠存儲磁場能量的元件。電感：能夠存儲磁場能量的元件。上頁下頁第1章返回L L符號符號iddLiueLt ddddLieLtt 電感元件的基本電感元件的基本 伏伏安關系式安關系式電感元件的基本關系式電感元件的基本關系式iiNL其中：其中：第1章上頁下頁返回uiL L+ +- -eL+ +- -iu = Ld id t電感是一種儲能元件電感是一種儲能元件，儲存的磁場能量為

19、，儲存的磁場能量為221iLWL電感元件電感元件在在直流電路中直流電路中d0d0itu相當于一根相當于一根無阻導線無阻導線 ! !ddiuLt第1章tdtuiWt0dtp0第1章上頁下頁返回 線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近介質(zhì)的導磁性能等有關。近介質(zhì)的導磁性能等有關。 對于一個密繞的對于一個密繞的N 匝線圈，其電感可表匝線圈，其電感可表示為示為 式中式中即為線圈附近介質(zhì)的磁導率（即為線圈附近介質(zhì)的磁導率（H/m)H/m)，S 為線圈的橫截面積（為線圈的橫截面積（m m2 2) )，l 是線圈的長度（是線圈的長度（m m）。）。lSNL2第1章上頁下頁返回

20、幾種常見的電感元件幾種常見的電感元件帶有磁心的電感帶有磁心的電感陶瓷電感陶瓷電感鐵氧體電感鐵氧體電感常用電感臥式電感臥式電感工形電感工形電感工形電感（帶外套）工形電感（帶外套）環(huán)形電感環(huán)形電感多層電感多層電感貼片功率電感貼片功率電感(1) 、u的大小與的大小與 i 的變化率成正比，與的變化率成正比，與 i 的大小無關；的大小無關；(3) 、電感元件是一種記憶元件；、電感元件是一種記憶元件；(2)、電感在直流電路中相當于短路；電感在直流電路中相當于短路；(4) 、當當 u，i 為關聯(lián)方向時，為關聯(lián)方向時，u=L di / dt； u，i 為非關聯(lián)方向時，為非關聯(lián)方向時，u= L di / dt

21、。小結：小結：理想元件的伏安關系理想元件的伏安關系第1章上頁下頁返回iRudtdiLu dtduCi R L Cu = Rii = Cd ud tu = Ld id t（u與與i參考參考方向一致）方向一致）1 1、實際電壓源、實際電壓源u = uu = us s i i R0 (1-2-10)實際電壓源伏安特性實際電壓源伏安特性可見：可見：實際電壓源的內(nèi)電阻實際電壓源的內(nèi)電阻R0越小，外特性曲線越越小，外特性曲線越平，電源的帶載能力越強。平，電源的帶載能力越強。+Nu u s si i u u R0i i u uu uu uS S 由電動勢由電動勢E E和電阻和電阻R R0 0串聯(lián)組成的電源模

22、型串聯(lián)組成的電源模型, ,稱為電壓源稱為電壓源. .當當I=0(電壓源開路電壓源開路),U=U0=E, U0稱為開路電壓稱為開路電壓;當當U=0(電壓源短路電壓源短路),I=IS=E/R0, IS稱為短路電流稱為短路電流;注意注意:實際的電壓源決不允許短路實際的電壓源決不允許短路,避免燒壞電源避免燒壞電源!外特性：輸出電壓與輸出電流的關系。外特性：輸出電壓與輸出電流的關系。特特點點：UIO(1)端電壓始終恒定，等于直流端電壓始終恒定，等于直流(交流交流)電壓電壓US(us)。(2)輸出電流是任意的，即隨負載輸出電流是任意的，即隨負載(外電路）的外電路）的 改變而改變。改變而改變。_ _U IU

23、S+_RL 2 2、 理想電壓源理想電壓源(R(R0 0=0)=0)(3)理想電壓源不能短路理想電壓源不能短路,否則引起矛盾。否則引起矛盾。(4)理想的電壓源不存在理想的電壓源不存在,當當R0RL時時,可將此可將此電流源看做理想的電流源電流源看做理想的電流源. 例例11分析：分析：I IS S 固定不變固定不變, , U US S 固定不變。固定不變。USIRU IsU=?IUS+ +- -R所以：所以： I = Is, , 已知：已知：Is ，US ，R 問：問：I等于多少？等于多少？ U又等又等于多少？于多少？例例2US+bRIsIIUsa- -1A4V2 已知：已知：IS ，US ，R；

24、 試分析：試分析：1. I 等于多少？等于多少？ 2. 若使若使R 減小為減小為1，I 如如 何變？兩個電源的功率如何變？兩個電源的功率如 何變？何變？解：解：1. Uab = US 2. 若若R 減小為減小為1，電流源的功率不變！電流源的功率不變！電壓源的功率電壓源的功率IUs = I Is=3A 增大！增大！P = USIUs = 12WI = US / R=4A 為什麼？為什麼？I = US/R=4/2 =2A例例3 求下列各電路的等效電源求下列各電路的等效電源解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a5AbU3 (b)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5

25、A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ b(自學自學)三、受控電源三、受控電源 非獨立電源非獨立電源i i bi i bi i c=電流電流 i i c 受電受電流流 i i b 控制控制一條支路的電壓（或電流）受另一一條支路的電壓（或電流）受另一條支路的條支路的 電壓（或電流）控制。電壓（或電流）控制。被控支路被控支路 電壓電壓電流電流控制支路控制支路 電壓電壓電流電流VCCSVCVSCCCSCCVSi i bi i bi i c=電流電流控制控制的電的電流源流源受控源受控源受控源的電路模型受控源的電路模型圖中的圖中的、 沒有單位，沒有單位，k的單位是的單位是，g的單位是的單位是S。+u

26、 u u uVCVSu u gu uVCCSRi i i i CCCSCCVS+ki iRi i 注意事項：注意事項：1. 控制支路、被控支路控制支路、被控支路 及參考方向在電路圖及參考方向在電路圖 中一定要標清楚。中一定要標清楚。2. 控制支路控制量的參控制支路控制量的參 考方向改變，被控量考方向改變，被控量 的參考方向也要相應的參考方向也要相應 改變。改變。u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R4u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R43. 變換電路時，控制支路不能變換掉。變換電路時，控制支路不能變換掉。u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R4u uS+

27、 +- -+i iR1R4R R2 2RR3 34. 受控源不是獨立電源受控源不是獨立電源。受控源不能單獨在電路中。受控源不能單獨在電路中 起起“激勵激勵”作用作用?；鶢柣舴蚧鶢柣舴蚨墒请娐纷鳛橐粋€整體所服從的基本規(guī)律，它定律是電路作為一個整體所服從的基本規(guī)律，它闡述了電路各部分電壓或各部分電流相互之間的內(nèi)在聯(lián)系闡述了電路各部分電壓或各部分電流相互之間的內(nèi)在聯(lián)系 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL) )( (KirchhoffKirchhoffs Current Laws Current Law) )基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( (KVL) )( (KirchhoffKirc

28、hhoffs Voltage Laws Voltage Law) )歐姆定律歐姆定律、基爾霍夫定律是進行電路分析和計算的基本定律基爾霍夫定律是進行電路分析和計算的基本定律. .Gustav Robert KirchhoffKirchhoff was a German physicist born on March 12, 1842.His first research was on the conduction of electricity,which led to his presentation of the laws of closed electric circuits in 1845

29、.He was the first to verify that an electricial impulse travelled at the speed of light.Kirchhoff died in Berlin on October 17,1887 一、名詞注釋：一、名詞注釋：支路：支路：流過同一電流的電路分支。流過同一電流的電路分支?；芈罚夯芈罚河芍窐嫵傻拈]合路徑。由支路構成的閉合路徑。支路：支路：ab, ad, ab, ad, ( (b b=6=6）回路：回路：abda, bcdb abda, bcdb ( (L L=7=7）結點：結點：a, b, a, b, ( (n n

30、=4=4）結點：結點：三條或三條以上支路的連接點。三條或三條以上支路的連接點。網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：在電路模型的平面圖上不含其它在電路模型的平面圖上不含其它支路的回路。支路的回路。網(wǎng)孔網(wǎng)孔（m m=3=3）a aU US1S1d db bc c_ _+ +R R1 1_ _+ +_ _+ +R R6 6R R5 5R R4 4R R3 3R R2 2U US6S6U US5S5二、基爾霍夫電流定律（二、基爾霍夫電流定律（KCL）任一時刻，對任一結點，任一時刻，對任一結點，所有通過結點的各支路電所有通過結點的各支路電流的代數(shù)和恒等于零。流的代數(shù)和恒等于零。設：流出結點的電流為設：流出結點的電流為“+”，流

31、入為，流入為“-”結點結點a:I4 I5+I6=0 結點結點b: I1+I2+I3+I4=0 I4+I5=I6 I1=I2+I3+I4 I出出= I入入 i i 出出= i i 入入 i i = 0I1I2I3I4I5I6Rab例：例：I1I2I3I4I5I6Rab若：若：I1=5A, I2=2A,I3= 3A, R=1 求：求：UabI4=I1I2I3= 5 2 (3)=6(A)Uab= I4R= 6(V)電流參考方向與實際方向相反電流參考方向與實際方向相反電流從結點流出電流從結點流出 基爾霍夫基爾霍夫電流定律電流定律的的擴展應用擴展應用 -用于包圍部分電路的任意封閉面用于包圍部分電路的任意

32、封閉面廣義結點廣義結點 包圍部分電路的任意封閉面I1 - I3- I6= 0R5US5US1I1d_aR6I3bc_+R1+_+R4R3R2US6I6例例:I =?廣義結點廣義結點I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12VI = ?KCL的擴展應用舉例IsR2R3US2+_R4US1+_R1II = 0返回3 3. .基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)(KVL) 內(nèi)容：內(nèi)容：在任一時刻，沿電路內(nèi)任一回路以任一方向巡行一周時，沿巡行方向上的電位升（電動勢）之和等于電位降之和。回路：回路：a-b-d-aa-b-d-a112233S1

33、UI RI RI R電位升電位升電位降電位降)( IRE依據(jù)：依據(jù)：電位的單值性。US1_+R6R5US5I2I1I3dbc_E1+R1_+R4R3R2US6aE6返回 KVL應用步驟：應用步驟：US1_+R6R5US5I2I1I3dbc_+R1_+R4R3R2US6a 在電路圖上標出電流(電壓或電動勢)的參考方向。* * 標出回路的循行方向。* *根據(jù)KVL列方程，依IR=E,I(E)與參考方向一致取正，否則取負。* *返回 KVL的擴展應用的擴展應用-用于開口電路用于開口電路。KVLKVL的意義：的意義：表明了電路中各部分電壓間的相互關系。SabUUI R電位升電位升電位降電位降US+_R

34、abUabI+例例 解：解：設流過設流過R R1 1電流的參考電流的參考方向如圖所示。方向如圖所示。應用應用KCL可得可得IR1=I2 - I1=1A發(fā)出功率發(fā)出功率P2 = (Uca+Uab) I2電流源電流源I2的功率的功率= -80W (-I2R2 -IR1R1)I2= 已知電路參數(shù)如圖已知電路參數(shù)如圖中所示，求各電流源的功中所示，求各電流源的功率、并判斷是輸出還是吸率、并判斷是輸出還是吸收功率。收功率。b1AI1I2R1R2a 10 202AcIR1電流源電流源I1的功率的功率W20 PIUba11 IRIR111 吸收功率吸收功率作業(yè)：1.1.3，1.2.1，1.2.2 1.3.21

35、.41.4基本元件的串聯(lián)與并聯(lián)基本元件的串聯(lián)與并聯(lián)元件的串聯(lián)與并聯(lián)是電路最簡單最常用的連接形式元件的串聯(lián)與并聯(lián)是電路最簡單最常用的連接形式1.4.1電容、電感元件的串聯(lián)和并聯(lián)電容、電感元件的串聯(lián)和并聯(lián)、電容的串聯(lián)、電容的串聯(lián) 、電容的并聯(lián)、電容的并聯(lián)、電感的串聯(lián)、電感的串聯(lián)、電感的并聯(lián)、電感的并聯(lián)、電容的串聯(lián)、電容的串聯(lián)u1uC2C1u2+-itiCud)(111tiCud)(122tiCCuuud)()11(2121tiCd)(1等效電容等效電容 C 2121CCCCiu+-C等效等效u1uC2C1u2+-i21111CCC串聯(lián)電容的分壓串聯(lián)電容的分壓tiCud)(111tiCud)(122

36、tiCud)(1uCCCuCCu21211uCCCuCCu21122iu+-Cu1uC2C1u2+-i、電容的并聯(lián)、電容的并聯(lián)i2i1u+-C1C2ituCidd11tuCidd22tuCCiiidd)(2121tuCdd CCC 21iu+-C等效等效并聯(lián)電容的分流并聯(lián)電容的分流i2i1u+-C1C2ituCidd11tuCidd22tuCiddiCCi11iCCi22iu+-C、電感的串聯(lián)、電感的串聯(lián)tiLudd11tiLtiLLuuudddd)(212121 LLLu1uL2L1u2+-iiu+-LtiLudd22等效等效串聯(lián)電感的分壓串聯(lián)電感的分壓uLLLuLLtiLu211111dd

37、uLLLuLLtiLu212222ddu1uL2L1u2+-iiu+-L等效等效、電感的并聯(lián)、電感的并聯(lián)tuLid)(111u+-L1L2i2i1iu+-L等效等效tuLid)(122tuLLiiid)(111121tuLd)(1212111111LLLLLLL并聯(lián)電感的分流并聯(lián)電感的分流iLutd)(212111d)(1LLiLiLLuLit211222d)(1LLiLiLLuLitu+-L1L2i2i1iu+-L等效等效課堂小結 、電容、電感的串并聯(lián)。、電容、電感的串并聯(lián)。、電感元件；、電感元件；、電容元件；、電容元件；1.4.2 1.4.2 電壓源、電流源的串聯(lián)和并聯(lián)電壓源、電流源的串聯(lián)

38、和并聯(lián) 1.1.理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)sksnssuuuuu21等效電路等效電路注意參考方向注意參考方向下 頁上 頁+_u返 回uSn+_+_uS1+_u+_uS2下下 頁頁上上 頁頁并聯(lián)并聯(lián)21ssuuu相同電壓源才能并聯(lián)相同電壓源才能并聯(lián), ,電源中的電流不確定電源中的電流不確定。注意+_uuS1+_+_iuS2+_u返返 回回等效電路等效電路各電源的參考方向相同各電源的參考方向相同各電源大小相等各電源大小相等電壓源與支路的串、并聯(lián)等效電壓源與支路的串、并聯(lián)等效RiuiRRuuiRuiRuuSSSss)()(21212211下 頁上 頁uS2+_+_uS1+_

39、iuR1R2+_uS+_iuRuS+_i任意任意元件元件u+_RuS+_iu+_返 回對外電路而言，與電壓源并聯(lián)的元件為虛元件，應斷開。對外電路而言，與電壓源并聯(lián)的元件為虛元件，應斷開。RRabuS電壓源與電壓源與電阻并聯(lián)電阻并聯(lián)iSabuSR電壓源與電壓源與電阻及電電阻及電流源并聯(lián)流源并聯(lián)abuS電壓源的并聯(lián)（續(xù)）電壓源的并聯(lián)（續(xù)）2. 2. 理想電流源的串聯(lián)并聯(lián)理想電流源的串聯(lián)并聯(lián) 相同的理想電流源才能串聯(lián)相同的理想電流源才能串聯(lián), , 每個電流源每個電流源的端電壓不能確定。的端電壓不能確定。串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián) sksnssiiiii21注意參考方向注意參考方向21ssiii下 頁上 頁iS

40、1iS2iSni等效電路等效電路等效電路等效電路iiS2iS1i注意返 回RuiuRRiiRuiRuiisssss)11 (21212211下 頁上 頁3.3.電流源與支路的串、并聯(lián)等效電流源與支路的串、并聯(lián)等效R2R1+_uiS1iS2i等效電路等效電路iS等效電路等效電路iS任意任意元件元件u_+R返 回對外電路而言，與電流源串聯(lián)的元件為虛元件，應短路。對外電路而言，與電流源串聯(lián)的元件為虛元件，應短路。RiSi+_uR電流源與電流源與電阻串聯(lián)電阻串聯(lián)電流源與電流源與電阻及電電阻及電壓源串聯(lián)壓源串聯(lián)a ab bi iS Sa ab bi iS SR R a ab bi iS SR Ru uS

41、 S電流源的串聯(lián)（續(xù)）電流源的串聯(lián)（續(xù)）例例2:例例1:usisusus1is2is1us2is = is2 - is1isusisis小結：對外電路而言，與電壓源并聯(lián)的元件為虛元件，應斷開。小結：對外電路而言，與電壓源并聯(lián)的元件為虛元件，應斷開。 與電流源串聯(lián)的元件為虛元件，應短路。與電流源串聯(lián)的元件為虛元件，應短路。 電路的工作狀態(tài)1.通路2.斷路（開路）3.短路目錄目錄頁頁前一前一頁頁1.5 電路的三種工作狀態(tài)電路的三種工作狀態(tài)1.通路目錄目錄頁頁前一前一頁頁1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路RREIo1)1)電壓與電流電壓與電流1.5.1 電源有載工作電源有載工作

42、當電源內(nèi)阻當電源內(nèi)阻 Ro R 時，時，則則U E ，表明當電流，表明當電流( (負載負載) )變變動動時電源的端電壓變動不大，時電源的端電壓變動不大，這說明它帶負載能力強。這說明它帶負載能力強。EUIO電源的外特性曲線電源的外特性曲線oRS+-RUE+-IIRUIREUo電源輸出的功率電源輸出的功率電源產(chǎn)生的功率電源產(chǎn)生的功率內(nèi)阻損耗的功率內(nèi)阻損耗的功率 在一個電路中，電源產(chǎn)生的功率和負載取用的在一個電路中，電源產(chǎn)生的功率和負載取用的功率以及內(nèi)阻上所損耗的功率是平衡的。功率以及內(nèi)阻上所損耗的功率是平衡的。2 ) )功率與功率平衡功率與功率平衡1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工

43、作、開路與短路IREUo2oIREIUIPPPE3)電源與負載的判別電源與負載的判別U 和和 I 取非關聯(lián)參考方向，若取非關聯(lián)參考方向，若P = UI 0，電源；，電源； 若若P = UI 0，負載。，負載。U 和和 I 取關聯(lián)參考方向，若取關聯(lián)參考方向，若P = UI 0，負載；，負載； 若若P = UI 0，電源。，電源。 方法一：根據(jù)方法一：根據(jù) U 和和 I 的實際方向判別的實際方向判別方法二：根據(jù)方法二：根據(jù) U 和和 I 的參考方向判別的參考方向判別電源：電源：U和和I 的實際方向相反，電流從的實際方向相反，電流從“+”端流出，端流出， 發(fā)出功率；發(fā)出功率；負載：負載：U和和I 的

44、實際方向相同，電流從的實際方向相同，電流從“+”端流入，端流入， 取用功率。取用功率。1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路例：下圖所示方框為電路元件，已知：例：下圖所示方框為電路元件，已知：UAB= 50V，I1=15A，I2=10A，I3=-5A，試求電路各元件的功率，試求電路各元件的功率，并校驗功率是否平衡。并校驗功率是否平衡。解：解：UAB = 50VA點為點為“+”，B點為點為“-”I1 = 15AI1實際方向與參考方向相同，電流從實際方向與參考方向相同，電流從“+”端出，端出，“1”元件為電源，輸出功率為：元件為電源，輸出功率為：W7505015AB11U

45、IP1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路+-123ABI1I2I3UABI2 = 10AI2實際方向與參考方向相實際方向與參考方向相同，電流從同，電流從“+”端入，端入，“2”元件為負載，吸收功率為：元件為負載，吸收功率為：W5005010AB22UIPI3 = - -5AI3實際方向與參考方向相反，電流從實際方向與參考方向相反，電流從“+”端入，端入，“3”元件為負載，吸收功率為：元件為負載，吸收功率為：W25050)5(AB33UIP可見負載吸收的功率與電源輸出的功率平衡可見負載吸收的功率與電源輸出的功率平衡1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、

46、開路與短路+-123ABI1I2I3UAB4) 額定值與實際值額定值與實際值額定值：電氣設備的額定電壓、額定電流和額定功額定值：電氣設備的額定電壓、額定電流和額定功率及其他標準使用規(guī)定值稱為電氣設備的額定值。率及其他標準使用規(guī)定值稱為電氣設備的額定值。分別用分別用UN、IN、PN表示。表示。 制造廠在制定產(chǎn)品的額定值時，要全面考慮使制造廠在制定產(chǎn)品的額定值時，要全面考慮使用的經(jīng)濟性、可靠性及壽命等因素，特別要保證設用的經(jīng)濟性、可靠性及壽命等因素，特別要保證設備的工作溫度不超過規(guī)定的容許值。備的工作溫度不超過規(guī)定的容許值。 使用時，電壓、電流和功率的實際值不一定等使用時，電壓、電流和功率的實際值

47、不一定等于它們的額定值。于它們的額定值。1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路2.斷路（開路）目錄目錄頁頁前一前一頁頁 當開關斷開時，當開關斷開時，電源處于開路電源處于開路( (空載空載) )狀態(tài)，不輸出電能，狀態(tài)，不輸出電能，其特征如下：其特征如下：1.5.2 電源開路電源開路電源端電壓電源端電壓 （ 即開路電壓）即開路電壓）等于電源電動勢等于電源電動勢負載功率為零負載功率為零開路電流為零開路電流為零1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路oR+-ESRU+-I0P0IIREUo3.短路目錄目錄頁頁前一前一頁頁1.5.3 電源短路電源短路電源

48、端電壓為零電源端電壓為零負載功率為零負載功率為零電源產(chǎn)生的電能全被內(nèi)阻所消耗電源產(chǎn)生的電能全被內(nèi)阻所消耗短路電流（很大）短路電流（很大）短路通常是一種嚴重事故，應該盡力預防短路通常是一種嚴重事故，應該盡力預防1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路oR+-ESRU+-I 當電源的兩端被短接時，當電源的兩端被短接時，其特征如下：其特征如下：0UoSREII2oIRPPE0P1.6 電路的基本分析方法 所謂的電分路析電分路析,就是在已知電路各元件的參數(shù)、激勵和電路結構的條件下,分析和計算電路中的響應. 簡單電路用串并聯(lián)等效,對于復雜電路,應用電路的分析方法. 以電阻電路為例

49、介紹支路電流法,節(jié)點電壓法,疊加原理,電源的等效變換,電源等效定理等幾種常用的電路分析方法. 上述的分析方法都是以歐姆定律和基爾霍夫定律為基礎.1.6.11.6.1支路電流法支路電流法以支路電流為變量求解以支路電流為變量求解電路的方法電路的方法 1 1. .思路思路：應用KCL 、KVL分別對結點和回路列方程，聯(lián)立求解。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I5返回2 .2 .解題步驟解題步驟：節(jié)點節(jié)點a a：143III節(jié)點節(jié)點c c：352III節(jié)點節(jié)點b b：261III節(jié)點節(jié)點d d：564III節(jié)點數(shù)節(jié)點數(shù)n n=4 =4 支路數(shù)支路數(shù)b b=6=6

50、6條支路6個未知電流，應列6個方程可列“n n-1-1”個獨立的電流方程。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I51)設各支路電流的參考方向如圖所示。 2)2)根據(jù)KCL列方程。返回6條支路6個未知電流應列6個方程?？闪?m個獨立個獨立的回路電壓方程。US4=I4R4+I1R1-I6R6bCd:adc: US3-US4=I3R3-I4R4-I5R5abd:0 =I2R2+I5R5+I6R63)3)設各回路的循行方向,應用KVL列方程,如圖示（順時針）。求解求解4)4)聯(lián)立聯(lián)立以上以上方程組方程組61 IIR1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI

51、1I6I3I2I4I5返回：若一支路中含有理想電流， 可否少列一個方程?12S324546S3a: 0b: 0c: 0IIIIIIIII結點結點電流方程電流方程思考題思考題dR6n=4 =4 b =6=6US+_abcIS3I1I2I3I4I5I6R5R4R2R1返回112255Sabda: I RI RI RU回路回路電壓方程電壓方程結果結果：未知數(shù)少一個支路電流，但多一個未知電壓，方程數(shù)不變！dR6n=4 =4 b =6=6US+_abcIS3I1I2I3I4I5I6R5R4R2R1+ +- -Ux2244abca: xI RI RU446655bcdb: 0I RI RI R返回1.1.

52、應用支路電流法解題步驟：應用支路電流法解題步驟： 小結小結設定支路電流的參考方向。根據(jù)KCL可列“n-1”個獨立的電流方程。設各回路的循行方向。應用KVL可列 m個獨立的回路電壓方程。解聯(lián)立方程組求解。2. 支路電流法是電路分析的基本方法支路電流法是電路分析的基本方法, ,適用于任何電路。缺點是當支路較多時，需列的方程數(shù)多，求解繁瑣。返回結點電壓方程的推導：結點電壓方程的推導：設：設：Vb = 0 V 結點電壓為結點電壓為 U，參，參考方向從考方向從 a 指向指向 b。111RIEU 因因為為111RUEI 所所以以2. 應用歐姆定律求各支路電流應用歐姆定律求各支路電流 ：111RUEI 22

53、2RUEI 33RUI 1. 用用KCL對結點對結點 a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U3212211111RRRIREREUS 3211RUIRUERUE S2RIREUS1 RIREU1SabV18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI212S1S2211ab11RRIIREREU V24V312127330250 1ab11RUEI A13A22450 A18A324302ab22 RUEI1.6.3 疊加原理疊加

54、原理返回 疊加原理是分析線性電路的最基本方法之一疊加原理是分析線性電路的最基本方法之一, ,它反映了線性電路的兩個基本性質(zhì)它反映了線性電路的兩個基本性質(zhì), ,即即和和疊加原理疊加原理 將一個多電源共同作用的電路，轉化為單電源分別作用的電路。 思路思路: 對于一個線性電路來說，由幾個獨立電源共同作用所產(chǎn)生的某一支路的電壓或電流，等于各個電源單獨作用時分別在該支路所產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。當其中某一個電源單獨作用時，其余的獨立電源應除去（電壓源予以短路，電流源予以開路）。 內(nèi)容內(nèi)容: :返回 333222111IIIIIIIIIBI1I2R1US1R2AI3R3+_US2+_=R1US1R2AB

55、R3+_I2I1I3R1R2AUS2R3+_I2I1I3應用說明應用說明返回疊加原理只適用于線性電路。疊加時只將電源分別考慮，電路的結構和參數(shù)（包括電源的內(nèi)阻）不變。暫時不予考慮的恒壓源應予以短路，即令US =0；暫時不予考慮的恒流源應予以開路，即令Is=0 。=USIsIs+USIII解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。最后結果是各部分電壓或電流的代數(shù)和。 333333UUUIII 33333333333IUIUIIUUIUP少少3333IUIU返回疊加原理只能用于求電壓或電流，不能用于求功率。I3R3U3+_US1US2 分別單獨作用產(chǎn)生的功率A1A5510322 RREIV5V512

56、2S RIUA5 .0A5 .0A1 222 III所所以以A5 . 01555S3232 IRRRIV5 . 2V55 . 022S RIUV5 . 72.5V5VSSS UUU等效電路的概念等效電路的概念1. 兩個結構參數(shù)不同的電路在端子上有相同的電壓、兩個結構參數(shù)不同的電路在端子上有相同的電壓、電流關系，因而可以互相代換；電流關系，因而可以互相代換；2. 代換的效果是不改變外電路（或電路未變化部分）代換的效果是不改變外電路（或電路未變化部分）中的電壓、電流和功率。中的電壓、電流和功率。等效只是針對外電路而言，等效只是針對外電路而言，對其內(nèi)部電路是不等效的。對其內(nèi)部電路是不等效的。1.6.

57、4 電壓源和電流源的等效變換電壓源和電流源的等效變換電壓源與電流源變換公式：電壓源與電流源變換公式：i i Su u i i G22 變換條件變換條件u u = u ui i = i i u uSRi i = = u uS u uRu uRi i =i i Su u G令令i i S=u uSRG=1R電壓源電壓源 電流源電流源即：即：i i S為電壓源的短路電流；電阻不變。為電壓源的短路電流；電阻不變。電流源電流源 電壓源電壓源u uS=i i SRR=1G即：即：u u S為電流源的開路電壓；電阻不變。為電流源的開路電壓；電阻不變。+u uSRu u i i 11 注意：注意：1. 電壓源

58、、電流源變換前后要保證對外的電壓、電壓源、電流源變換前后要保證對外的電壓、 電流大小、方向均不改變。電流大小、方向均不改變。2. 變換只是對外等效，對內(nèi)部不等效。變換只是對外等效，對內(nèi)部不等效。3. 理想電壓源、理想電流源之間不能變換。理想電壓源、理想電流源之間不能變換。4. 含有受控源時，不能把受控源的控制支路變含有受控源時，不能把受控源的控制支路變 換掉。換掉。5. 獨立源變換后仍是獨立源，受控源變換后仍獨立源變換后仍是獨立源，受控源變換后仍 是受控源。是受控源。 例例11+6V2A3VI361312A試利用電源試利用電源的等效變換的等效變換求求I。+2A2A361132V3VI續(xù)前：續(xù)前

59、：+4A21132V3VI+1132V3VI+28V2A31A31I3A1.51II= A95例例22I1AI228求：電流求：電流I=？解：將左邊受控電流解：將左邊受控電流 源變換為受控電源變換為受控電 壓源。壓源。+1A8I224I1A8I4I不能變換不能變換成電壓源成電壓源I=0.5A 有源二端網(wǎng)絡無源二端網(wǎng)絡返回無源二端網(wǎng)絡abNPabb有源二端網(wǎng)絡aNA二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡1.6.5 等效電源定理等效電源定理名詞解釋：二端網(wǎng)絡，對外有兩個端點的電網(wǎng)絡。 當求解對象為某一支路的電壓或電流時，可將所求支路以外的電路，用一個有源二端網(wǎng)絡等效代替。返回R1R2R3R4+-USIRIabRNAR1

60、R2R3R4+-USIabRIabRNA返回戴維寧戴維寧定理定理+-UOR0ab諾頓諾頓定理定理baISCR0 內(nèi)容：內(nèi)容：對外電路來說，任意一個線性有源二端網(wǎng)絡可以用一個電壓源模型來等效代替。戴維寧定理 ! !bU0R0+_RaRab有源二端網(wǎng)絡返回 等效電壓源模型的電動勢，等于有源二端網(wǎng)絡的開等效電壓源模型的電動勢，等于有源二端網(wǎng)絡的開路電壓；路電壓；R0無源二無源二端網(wǎng)絡端網(wǎng)絡US =0，應予以短路Is= 0，應予以開路baUSR0+_Rba有源二端網(wǎng)絡+_U0 等效電壓源模型的內(nèi)阻，等于該有源二端網(wǎng)絡內(nèi)等效電壓源模型的內(nèi)阻，等于該有源二端網(wǎng)絡內(nèi)所有電源為零時，所得到的相應的無源二端網(wǎng)絡