第1章直流電路課件分解

第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解1.1電路的基本概念及歐姆定律電流所流過的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。1.1.1電路模型，理想電路元件電路實(shí)物圖電路原理圖第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解第1章直流電路課11.1電路的基本概念及歐姆定律

電流所流過的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。

1.1.1電路模型，理想電路元件電路實(shí)物圖電路原理圖1.1電路的基本概念及歐姆定律電流所流過的路徑稱為電路實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電路通、斷的開關(guān)及保障安全用電的熔斷器等。將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備。如發(fā)電機(jī)、電池等。將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備。如電動(dòng)機(jī)、照明燈等。傳遞信號(hào)、傳輸電能。負(fù)載：電源：連接導(dǎo)線：實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電路通、斷的電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？為何要引入?yún)⒖挤较颍繀⒖挤较蚝蛯?shí)際方向有何聯(lián)系與區(qū)別？何謂電路模型？理想電路元件與實(shí)際元器件有何不同？

學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好四個(gè)主要環(huán)節(jié)：提前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽課、及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立作業(yè)。還要處理好三個(gè)基本關(guān)系：聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？為何要引入?yún)⒖挤较?？參考電源?fù)載負(fù)載電源開關(guān)實(shí)體電路ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)電路模型與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)的電路圖稱為實(shí)體電路的電路模型。RL+

U–導(dǎo)線電源負(fù)負(fù)載電源開關(guān)實(shí)體電路ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)電路模型與白熾燈的電路模型可表示為：

實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特性多元而復(fù)雜，采取模型化處理可獲得有意義的分析效果。如iR

R

L消耗電能的電特性可用電阻元件表征產(chǎn)生磁場(chǎng)的電特性可用電感元件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。

理想電路元件是實(shí)際電路器件的理想化和近似，其電特性單一、確切，可定量分析和計(jì)算。白熾燈電路白熾燈的電路模型可表示為：實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的線圈就有幾種模型形式。實(shí)際線圈理想線圈模型不能忽略線圈損耗的線圈模型考慮線圈匝與匝之間電容效應(yīng)的模型實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的RC+

US–電阻元件只具耗能的電特性電容元件只具有儲(chǔ)存電能的電特性理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定理想電流源輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定L電感元件只具有儲(chǔ)存磁能的電特性IS理想電路元件分有無源和有源兩大類無源二端元件有源二端元件RC+電阻元件電容元件理想電壓源理想電流源L電感元件只具有儲(chǔ)電路的作用1.電能傳輸與轉(zhuǎn)換。

2.信號(hào)的傳遞與處理。電路的基本組成

以手電筒為例,包括:

電源:電池,提供能量。負(fù)載:電珠,把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(光能)。開關(guān):控制電路通或斷。導(dǎo)線:筒體,輸送和分配電能。電路的作用1.電能傳輸與轉(zhuǎn)換。

2.信號(hào)的傳遞與處理1.1.2電流，電壓，電位，電功率的物理意義及計(jì)算1電流2電壓3電位4電功率1.1.2電流，電壓，電位，電功率的物理意義及計(jì)算1大寫I表示直流電流，小寫i表示電流的一般符號(hào)☆電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流的單位及換算：1A=103mA=106μA=109nA☆電荷的定向移動(dòng)形成電流?！铍娏鞯拇笮∮秒娏鲝?qiáng)度表示，簡稱電流。1電流大寫I表示直流電流，小寫i表示電流的一般符號(hào)☆電電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子(負(fù)電荷){規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的參考方向(正方向)在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的一個(gè)電流方向。RI

>0I<0R電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流值為正；反之為負(fù)。參考方向可以任意規(guī)定。電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電

電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。電流的強(qiáng)弱(或大小)：電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106

At：為時(shí)間，單位是秒(s)；Q：t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線的電荷量，單位是庫(C)；I：電流

交流電的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的直流情況下高中物理課對(duì)電壓的定義是：電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。其表達(dá)式為：注意：變量用小寫字母表示，恒量用大寫字母表示。1V=103mV=10－3KV電工技術(shù)基礎(chǔ)問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓降。從工程應(yīng)用的角度來講，電路中電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點(diǎn)電位的差值。即：直流情況下高中物理課對(duì)電壓的定義是：電場(chǎng)力把單位正電2電壓維持某種電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電壓為零＋＋＋低電壓＋＋＋高電壓＋＋＋兩種不同極性的電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。要把電荷分離，必須對(duì)電荷做功，而做功是由電源完成的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。2電壓維持某種電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電壓為電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。可任選一方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较蚶?當(dāng)ua=3Vub=2V時(shí)u1=1V最后求得的u為正值，說明電壓的實(shí)際方向與參考方向一致，否則說明兩者相反。u2=－1V電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。例： 當(dāng)ua=3實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。

在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；在3電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電流；電流從高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。+-REI+-Uabcd*電位用字母V表示；**不同點(diǎn)電位用字母V加

下標(biāo)表示；***衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為0V。3電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“”表示)，電路中任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓，就是該點(diǎn)的電位。+-R2

EI+-UabcdR1

[例]圖示電路，E=10V，R1

=R2

=2

，求各點(diǎn)電位。電壓等于電位差例如，Uab=Va-Vb=5V[解]該電路c點(diǎn)是零電位點(diǎn)I=2.5A，Va=Uac=10V，Vb=Ubc=5V，Vc=Vd=0V電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“”表示)，電路電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功

WS

與其電量Q之比稱為電動(dòng)勢(shì)，用E表示，即E的單位是伏(V)WS單位是焦耳(J)

Q的單位是庫(C)電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正電荷方向。＋＋R+-EI+-U＋當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流I。靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用電壓U表示W(wǎng)：靜電力移動(dòng)電荷做的功；Q:

被移動(dòng)電荷的電量；U：電壓電壓的方向規(guī)定為由正極(高電位端)指向負(fù)極(低電位端)，單位為伏(V)。電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正1度=1KW?h=1KV?A?h電能電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過程中進(jìn)行的。因此，電流作功所消耗電能的多少可以用電功來量度。電功：式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時(shí)，電功W為焦耳【J】1度電的概念1000W的電爐加熱1小時(shí)；100W的電燈照明10小時(shí)；40W的電燈照明25小時(shí)。1度=1KW?h=1KV?A?h電能電能的轉(zhuǎn)換是在電流作kW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計(jì)數(shù)器鋁轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)器用來記錄電能V、A、Hz

值是電壓電流和頻率的使用條件2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(shí)(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。[例]額定功率120W彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)0.45元，工作5小時(shí)電費(fèi)為多少？[解]

電費(fèi)=0.1250.45元=0.27元kW·h00316220V5A4電功率用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母P表示，即單位：瓦(W)、或千瓦(kW)電功率可利用功率表測(cè)量。右圖為功率表的接線圖[例]額定電壓220V，電流5A的電爐功率為多大？

[解]P=UI=220

5W=1100W=1.1kW*12*34+－URkW4電功率用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如100W的電燈表明在1秒鐘內(nèi)該燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電機(jī)1000W表明它在一秒鐘內(nèi)可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。通常情況下，用電器的實(shí)際功率并不等于額定電功率。當(dāng)實(shí)際功率小于額定功率時(shí)，用電器實(shí)際功率達(dá)不到額定值，當(dāng)實(shí)際功率大于額定功率時(shí)，用電器易損壞。用電器額定工作時(shí)的電壓叫額定電壓，額定電壓下的電功率稱為額定功率；額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)上，作為用電器正常工作條件下的最高限值。電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如100W的電燈表右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓U=5V，求電流I。+UI元件由圖可知UI為關(guān)聯(lián)參考方向，因此:

右下圖電路，若已知元件中電流為I=－100A，電壓U=10V，求電功率P，并說明元件是電源還是負(fù)載。+UI元件

解：UI非關(guān)聯(lián)參考，因此:元件吸收正功率，說明元件是負(fù)載。I為負(fù)值，說明它的實(shí)際方向與圖上標(biāo)示的參考方向相反。右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓U=5V，求電例試計(jì)算下圖電路中負(fù)載在一小時(shí)內(nèi)消耗的電能。負(fù)載電阻為

該負(fù)載一小時(shí)消耗的電能為例試計(jì)算下圖電路中負(fù)載在一小時(shí)內(nèi)消耗的電能。負(fù)載電阻為

想想練練1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此電器正常工作10小時(shí)，消耗多少焦耳電能？合多少度電？2、一只標(biāo)有“220V，60W”的電燈，當(dāng)其兩端電壓為多少伏時(shí)電燈能正常發(fā)光？正常發(fā)光時(shí)電燈的電功率是多少？若加在燈兩端的電壓僅有110伏時(shí)，該燈的實(shí)際功率為多少瓦？額定功率有變化嗎？P=UIR=P=I*I*R3、把一個(gè)電阻接在6伏的直流電源上，已知某1分鐘單位時(shí)間內(nèi)通過電阻的電量為3個(gè)庫侖，求這1分鐘內(nèi)電阻上通過的電流和電流所做的功各為多少？3A，1080J3600000J，1度電220V，60W；15W，不變。想想練練1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此++-REI+-UR0-內(nèi)電路可等效為E與R0的串聯(lián)電路；外電路是電阻性電路可等效成一個(gè)電阻R。內(nèi)電路和外電路總稱為全電路。外電路若不含電源，電壓U、電流I關(guān)系滿足歐姆定律：電流和電壓的參考方向必須一致；若方向相反I

=-

U/R注意1.1.3歐姆定律++-REI+-UR0-內(nèi)電路可等效為E與R0的全電路歐姆定律++-REI+-UR0-°°I°+-RU°+-RUI[例]求圖示電路中的電流。U=1.5V，R=1。[解]

設(shè)定I的參考方向與U

相同若I的參考方向與U

相反全電路歐姆定律++-REI+-UR0-°°I°+-RU°+-1.2獨(dú)立電源與受控電源1．電壓源

由一個(gè)電壓為US的理想電壓源和代表內(nèi)阻為R0的電阻元件串聯(lián)而成。1.2.1獨(dú)立電源實(shí)際電源有兩種模型，電壓源和電流源。

該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，其輸入電壓波動(dòng)很小，常用的電源有電池、穩(wěn)壓電源。2．電流源模型

由一個(gè)恒定的電流為IS的理想電流源和代表內(nèi)阻為R0的電阻元件并聯(lián)而成。

該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻變化時(shí)，輸出電位波動(dòng)小，如光電池電源。1.2獨(dú)立電源與受控電源1．電壓源由一個(gè)電壓為US3．電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換

如能保證圖(a)圖(b)中輸出的電壓和電流相等，則兩種電源就可以等效轉(zhuǎn)換。(a)(b)圖(b)圖(a)變換條件3．電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換如能保證圖(a)圖(b)中輸出的電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)阻也保持不變。注意(1)等效轉(zhuǎn)換時(shí)，US

的正極與IS

的流出端相對(duì)應(yīng)；(2)分析電阻時(shí)，電阻不僅局限于電源內(nèi)阻；(3)電源同等效轉(zhuǎn)換可以簡化電路。電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)[例]電路如圖，US1=10V，US2=8V，R1=R2=R3=2，求電阻R3中的電流I3。[解]用電源變換簡化電路R1、R2不變將電壓源變換成電流源[例]電路如圖，US1=10V，US2=8[例]電路如圖，US1=10V，US2=8V，R1=R2=R3=2，求電阻R3中的電流I3。[解]將IS1、IS2合并成一個(gè)電流源IS=IS1+IS2=(5+4)A=9A電流源IS、R轉(zhuǎn)換成電壓源US=RIS=9V，R=1

[例]電路如圖，US1=10V，US2=81.3基爾霍夫定律1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)1.3基爾霍夫定律1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)1支路：一端不分岔的電路；結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；回路：由支路組成的閉合電路。練習(xí):說出該電路的支路、結(jié)點(diǎn)和回路數(shù)目。術(shù)語

基爾霍夫定律由兩個(gè)定律組成。是分析與計(jì)算電路的基本定律。BAGDCEFH基爾霍夫定律支路：一端不分岔的電路；結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；回1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點(diǎn)上的各支路電流之間的關(guān)系。定律：在結(jié)點(diǎn)上，任一瞬間，流向該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。記為i=0(對(duì)任意波形的電流)I=0(直流電路中)1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是[例]列寫出圖中所示電路中結(jié)點(diǎn)A的基爾霍夫第一定律表達(dá)式。[解]對(duì)于結(jié)點(diǎn)A上的電流，假設(shè)流入結(jié)點(diǎn)電流為正，流出結(jié)點(diǎn)電流為負(fù)，那么，根據(jù)公式(1.21)可得

可見，基爾霍夫第一定律也可描述為流入結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出結(jié)點(diǎn)的電流之和。或[例]列寫出圖中所示電路中結(jié)點(diǎn)A的基爾霍夫第[若設(shè)流向結(jié)點(diǎn)a的電流為負(fù)，流出結(jié)點(diǎn)a的電流為正，根據(jù)KCL結(jié)點(diǎn)電流方程為:I1I2I3I4aI1–I2+I3+I4=0若I1=9A，I2=–2A，I4=8A，求I3。9–(–2)+I3+8=0有I3電流為負(fù)值，是由于電流參考方向與實(shí)際方向相反所致。I3=–19A[解]

[例]列寫出圖示電路基爾霍夫電流定律表達(dá)式。若設(shè)流向結(jié)點(diǎn)a的電流1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電壓降的代數(shù)和，寫作E=U=

RI

E2+R1I1=

U4–

U3R2I2+_R1+_E2U2I1U1CADB+_U3+U4_E1圖示電路選逆時(shí)針為繞行方向。則：=R2

I2+

E1

電動(dòng)勢(shì)和電壓的方向與繞行方向一致取正，反之為負(fù)?？梢姡谌我凰查g沿繞行方向電位的升高等于電位的降低。1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路的一種基本方法。

凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡化的電路，稱為復(fù)雜電路。AI2I1I3R1+–R2R3+–E2E1圖示電路為復(fù)雜電路。支路電流法的解題原則是：以支路電流為求解對(duì)象，應(yīng)用基爾霍夫電流、電壓定律對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出所需的方程組，然后求解各支路電流。介紹分析電路的方法1.3.3基爾霍夫定律解題方法

支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路的一種基本方法。凡不能用電阻I1+I2–I3=

0用支路電流法求解電路的步驟：對(duì)于有n

個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，只能列出(n–1)個(gè)獨(dú)立的KCL方程式。1.3.4基爾霍夫應(yīng)用實(shí)例步驟一確定支路數(shù)

b，選擇各支路電流參考方向。步驟二

根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)列寫?yīng)毩⒌腒CL方程。R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3步驟三應(yīng)用KVL列出余下的b–(n–1)個(gè)方程。E1

–

E2

=R1

I1–R2I2E2

=R2I2+R3

I3I1+I2–I3=0用支路電流法求解電路的步驟步驟四R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3注意：所列回路電壓方程必須是獨(dú)立的方程；電壓方程數(shù)視未知量減電流方程數(shù)所定。一般可以網(wǎng)孔為回路列電壓方程；聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。I1+I2–I3=

0E1

–

E2

=R1

I1–R2I2E2

=R2

I2+R3

I3步驟四R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3注意：所列

[例]圖示電路，若R1=5，R2=10，R3=15，E1=180V，E2=80V，求各支路電流。[解]待求支路電流有三個(gè)。(1)設(shè)電流參考方向；(2)對(duì)結(jié)點(diǎn)A列KCL方程：(3)選網(wǎng)孔繞行方向列KVL方程：I1+I2–I3=

0E1=R1

I1+R3

I3E2

=R2

I2+R3

I3(4)解聯(lián)立方程組：I1=12AI2=-4AI3=8AI1+I2–I3=0180=5I1+15I3

80=10I2+15I3[例]圖示電路，若R1=5，R2=101.4電路運(yùn)行狀態(tài)1.4.1斷路狀態(tài)短路狀態(tài)1.4.2負(fù)載工作狀態(tài)伏在匹配1.4電路運(yùn)行狀態(tài)1.4.1斷路狀態(tài)短路（1）通路I＝0SRL（2）開路＋U=US－＋

US－RSI＝US÷(RS＋RL)＋U=US－IRS－RLS＋

US－RS（1）通路I＝0SRL（2）開路＋＋RSI＝US÷(RS1.4.1電路的狀態(tài)三種狀態(tài)：分別是通路、短路、斷路1．通路(有載工作狀態(tài))++-REI+-UR0-U0根據(jù)全電路歐姆定律E=RI+R0IE=U＋U0

或

U

=E-R0I稱電壓平衡方程U0

=

R0I為電源內(nèi)部電壓降U=RI為外電路電壓降；1.4.1電路的狀態(tài)三種狀態(tài)：分別是通路、短路、斷路1．通2．開路電壓平衡方程各項(xiàng)乘以IEI=UI+U0I即PS

=PL

+P0電源產(chǎn)生的電功率

PS

等于負(fù)載從電源得到功率PL

和電源內(nèi)部的損耗功率P0

之和。++-EI=0+-U=ER0-U0°°I=0；R0I=U0

=0根據(jù)U

=E-R0I

U

=

E

PS

=PL

=P0=02．開路電壓平衡方程各項(xiàng)乘以IEI=UI+U0I特征:I=0電源端電壓(開路電壓)負(fù)載功率U

=EP

=0IRoR+

-EU+

-U0=0U0特征:I=0電源端電壓(開路電壓)負(fù)載功率3．短路U0++-REI+-UR0-··根據(jù)全電路歐姆定律而通常R0非常小，短路電流比正常工作電流大得多，若短路應(yīng)及時(shí)切斷電路，否則會(huì)引起劇烈發(fā)熱而使電源、導(dǎo)線等燒毀?？稍陔娐分薪尤脒^電流保護(hù)裝置。如熔斷器或斷路器。電源輸出電壓U=0動(dòng)畫：電路的狀態(tài)3．短路U0++-REI+-UR0-··根據(jù)全電路歐姆定律而特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=P=I2R0P

=0IR0R+

-EU+

-特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電電源的外特性討論電源端電壓

U

與電源輸出電流

I

的關(guān)系。電壓平衡方程式：

U

=E

-R0I隨著電流I的增大，電源電壓U不斷下降。電源的外特性

U=f(I

)實(shí)際應(yīng)用中，總希望電源能有穩(wěn)定的輸出電壓——減小內(nèi)阻R0。IUUUR0IEOI電源的外特性討論電源端電壓U與電源輸出電流I的關(guān)系[解]

[例]兩個(gè)蓄電池電動(dòng)勢(shì)E1、

E2都是12V，其內(nèi)電阻R01=0.5、R02

=0.1，試分別計(jì)算當(dāng)負(fù)載電流為10A時(shí)的輸出電壓。(1)當(dāng)內(nèi)電阻R01

=0.5時(shí)，有U1=E1R01I=(120.510)V=7V(2)當(dāng)內(nèi)電阻R02

=0.1時(shí)，U2=E2R02I=(120.110)V=11V可見，輸出電流相同時(shí)，內(nèi)電阻小的電源輸出電壓高。[解][例]兩個(gè)蓄電池電動(dòng)勢(shì)E1、E2都是121.4.2負(fù)載工作狀態(tài)

負(fù)載匹配電氣設(shè)備正常工作時(shí)對(duì)電流、電壓和功率的限額。使用時(shí)必須遵守額定值的規(guī)定。

設(shè)定額定值的原則：考慮電氣設(shè)備壽命、絕緣材料的耐熱性能、絕緣強(qiáng)度等因素，即經(jīng)濟(jì)性和可靠性。額定值利用銘牌直接標(biāo)在產(chǎn)品上或記錄在產(chǎn)品說明中。應(yīng)用時(shí)，電壓、電流和功率的實(shí)際值等于額定值，稱電器設(shè)備工作在額定狀態(tài)；若實(shí)際值超過額定值，稱過載狀態(tài)；實(shí)際值低于額定值，稱負(fù)載狀態(tài)。過載會(huì)損壞電器設(shè)備或低壽命；欠載則不能發(fā)揮正常效能，有些設(shè)備也不能發(fā)生損壞。1.4.2負(fù)載工作狀態(tài)負(fù)載匹配電氣設(shè)備正常工作時(shí)對(duì)[解][例]標(biāo)有100、4W的電阻，如果將它接在20V或40

V的電源上，能否工作？額定功率為4W，若電阻消耗的功率超過4W就會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象甚至燒毀。(1)在20V電源作用下

(2)在40V電源作用下

實(shí)際功率遠(yuǎn)大于額定值(P>>PN)，此時(shí)極易燒毀電阻使其不能正常工作。P=PN可以正常工作P＝U2R202100＝W＝4W100P=

W=40216W[解][例]標(biāo)有100、4W的電阻，如果將它上一頁下一頁返回電路中的用電器是由用戶控制的，而且是經(jīng)常變動(dòng)的。當(dāng)并聯(lián)的用電器增多時(shí)，等效電阻RL就會(huì)減小，而電源電動(dòng)勢(shì)E通常為一恒定值，且內(nèi)Ro很小，電源端電壓U變化很小，則電源輸出的電流和功率將隨之增大，這時(shí)稱為電路的負(fù)載增大。當(dāng)并聯(lián)的用電器減少時(shí)，等效負(fù)載電阻RL增大，電源輸出的電流和功率將隨之減小，這種情況稱為負(fù)載減小。

可見，所謂負(fù)載增大或負(fù)載減小，是指增大或減小負(fù)載電流，而不是增大或減小電阻值。

上一頁下一頁返回電路中的用電器是由用戶控制的，而且是經(jīng)二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個(gè)接線端的部分電路;幾個(gè)概念：含源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源。無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不含有電源；任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個(gè)電壓源模型(理想電壓源US0和其內(nèi)阻R0串聯(lián)的電路)來代替。理想電壓源US0等于該含源二端網(wǎng)絡(luò)開路時(shí)的端電壓，電阻R0等于該含源二端網(wǎng)絡(luò)除去電源后(理想電壓源用短接線代替，理想電流源用開路代替)在其端口處的等效電阻。戴維南定理:1.5疊加定理戴維南定理二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個(gè)接線端的部分電路;幾個(gè)概念：含源二端網(wǎng)絡(luò)：E–+RLR2R1R3IS有源二端網(wǎng)絡(luò)N對(duì)于負(fù)載RL，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)一個(gè)電源，故它可以用電源模型來等效代替。1.5.1戴維南定理ab圖示說明：E–+RLR2R1R3IS有源二端網(wǎng)絡(luò)N對(duì)于負(fù)載RLUI線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Nab–+RLR0N0abUSONab–+USO為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓戴維南定理bUS0UR0RL+_+_aINR0為有源二端網(wǎng)絡(luò)所有電源都不作用，從a、b兩點(diǎn)看進(jìn)的等效電阻。除去獨(dú)立電源方法：理想電壓源用短接線代替；理想電流源用開路代替。UI線性Nab–+RLR0N0abUSONab–+USO[例]

電路如圖

所示，已知

US1=10V，US2=8V，R1=2

，R2=2，R3=2，利用戴維寧定理求解流過電阻R3的電流I3。[例]電路如圖所示，已知US1=10V，US[解]

計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓USO。如圖

(a)所示，在斷開R3后回路中只有流，設(shè)其參考方向如圖中虛線所示?；?a)[解]計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓USO。如圖(a)計(jì)算等效電阻

R0，由圖

(b)可見，電阻

R1和R2并聯(lián)。流過電阻

R3的電流可以利用全電路歐姆定律求得，如圖(c)所示。(b)(c)計(jì)算等效電阻R0，由圖(b)可見，電阻R1和R

在多個(gè)電源共同作用的線性電路中，某一支路的電流(電壓)等于每個(gè)電源單獨(dú)作用，在該支路上所產(chǎn)生的電流(電壓)的代數(shù)和。當(dāng)電壓源不作用時(shí)將電壓源兩端視其短路，而電流源不作用時(shí)則應(yīng)視其開路。計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加原理。注意I=IIIR1+–R2ISE1=IR1+–R2E1I

R1R2ISE1+1.5.2疊加定理在多個(gè)電源共同作用的線性電路中，某一支路的電流(電壓)等[例]

電路如圖(a)所示，已知

US1=12V，US2=6V，R1=2

，R2=2，R3=2，利用疊加定理求各支路中的電流I1、I2、I3。[解]

根據(jù)疊加定理，將圖

(a)分解成圖

(b)、(c)，并分別設(shè)定各圖中電流參考方向。

(a)(b)(c)[例]電路如圖(a)所示，已知[解]根據(jù)疊加US1單獨(dú)作時(shí)[如圖

(b)]有或(b)US1單獨(dú)作時(shí)[如圖(b)]有或(b)US2單獨(dú)作時(shí)[如圖

(c)]有或(c)US2單獨(dú)作時(shí)[如圖(c)]有或(c)計(jì)算結(jié)果I2=0，說明此時(shí)電壓源

US2、R2支路既沒有釋放功率，也沒有吸收功率，電池充電達(dá)到額定值就是處于這種狀態(tài)。將US1

和US2

分別作用時(shí)產(chǎn)生的電流疊加，也即求其代數(shù)和，各電源分別作用時(shí)的電流方向與原電路電流方向一致時(shí)取“+”，反之取“-”。計(jì)算結(jié)果I2=0，說明此時(shí)電壓源US2、R2支路謝謝觀賞謝謝觀賞69第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解1.1電路的基本概念及歐姆定律電流所流過的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。1.1.1電路模型，理想電路元件電路實(shí)物圖電路原理圖第1章直流電路課件分解第1章直流電路課件分解第1章直流電路課701.1電路的基本概念及歐姆定律

電流所流過的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。

1.1.1電路模型，理想電路元件電路實(shí)物圖電路原理圖1.1電路的基本概念及歐姆定律電流所流過的路徑稱為電路實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電路通、斷的開關(guān)及保障安全用電的熔斷器等。將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備。如發(fā)電機(jī)、電池等。將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備。如電動(dòng)機(jī)、照明燈等。傳遞信號(hào)、傳輸電能。負(fù)載：電源：連接導(dǎo)線：實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電路通、斷的電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？為何要引入?yún)⒖挤较?？參考方向和?shí)際方向有何聯(lián)系與區(qū)別？何謂電路模型？理想電路元件與實(shí)際元器件有何不同？

學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好四個(gè)主要環(huán)節(jié)：提前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽課、及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立作業(yè)。還要處理好三個(gè)基本關(guān)系：聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？為何要引入?yún)⒖挤较?？參考電源?fù)載負(fù)載電源開關(guān)實(shí)體電路ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)電路模型與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)的電路圖稱為實(shí)體電路的電路模型。RL+

U–導(dǎo)線電源負(fù)負(fù)載電源開關(guān)實(shí)體電路ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)電路模型與白熾燈的電路模型可表示為：

實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特性多元而復(fù)雜，采取模型化處理可獲得有意義的分析效果。如iR

R

L消耗電能的電特性可用電阻元件表征產(chǎn)生磁場(chǎng)的電特性可用電感元件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。

理想電路元件是實(shí)際電路器件的理想化和近似，其電特性單一、確切，可定量分析和計(jì)算。白熾燈電路白熾燈的電路模型可表示為：實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的線圈就有幾種模型形式。實(shí)際線圈理想線圈模型不能忽略線圈損耗的線圈模型考慮線圈匝與匝之間電容效應(yīng)的模型實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的RC+

US–電阻元件只具耗能的電特性電容元件只具有儲(chǔ)存電能的電特性理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定理想電流源輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定L電感元件只具有儲(chǔ)存磁能的電特性IS理想電路元件分有無源和有源兩大類無源二端元件有源二端元件RC+電阻元件電容元件理想電壓源理想電流源L電感元件只具有儲(chǔ)電路的作用1.電能傳輸與轉(zhuǎn)換。

2.信號(hào)的傳遞與處理。電路的基本組成

以手電筒為例,包括:

電源:電池,提供能量。負(fù)載:電珠,把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(光能)。開關(guān):控制電路通或斷。導(dǎo)線:筒體,輸送和分配電能。電路的作用1.電能傳輸與轉(zhuǎn)換。

2.信號(hào)的傳遞與處理1.1.2電流，電壓，電位，電功率的物理意義及計(jì)算1電流2電壓3電位4電功率1.1.2電流，電壓，電位，電功率的物理意義及計(jì)算1大寫I表示直流電流，小寫i表示電流的一般符號(hào)☆電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流的單位及換算：1A=103mA=106μA=109nA☆電荷的定向移動(dòng)形成電流?！铍娏鞯拇笮∮秒娏鲝?qiáng)度表示，簡稱電流。1電流大寫I表示直流電流，小寫i表示電流的一般符號(hào)☆電電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子(負(fù)電荷){規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的參考方向(正方向)在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的一個(gè)電流方向。RI

>0I<0R電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流值為正；反之為負(fù)。參考方向可以任意規(guī)定。電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電

電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。電流的強(qiáng)弱(或大小)：電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106

At：為時(shí)間，單位是秒(s)；Q：t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線的電荷量，單位是庫(C)；I：電流

交流電的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的直流情況下高中物理課對(duì)電壓的定義是：電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。其表達(dá)式為：注意：變量用小寫字母表示，恒量用大寫字母表示。1V=103mV=10－3KV電工技術(shù)基礎(chǔ)問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓降。從工程應(yīng)用的角度來講，電路中電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點(diǎn)電位的差值。即：直流情況下高中物理課對(duì)電壓的定義是：電場(chǎng)力把單位正電2電壓維持某種電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電壓為零＋＋＋低電壓＋＋＋高電壓＋＋＋兩種不同極性的電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。要把電荷分離，必須對(duì)電荷做功，而做功是由電源完成的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。2電壓維持某種電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電壓為電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處?？扇芜x一方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较蚶?當(dāng)ua=3Vub=2V時(shí)u1=1V最后求得的u為正值，說明電壓的實(shí)際方向與參考方向一致，否則說明兩者相反。u2=－1V電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。例： 當(dāng)ua=3實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。

在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；在3電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電流；電流從高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。+-REI+-Uabcd*電位用字母V表示；**不同點(diǎn)電位用字母V加

下標(biāo)表示；***衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為0V。3電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“”表示)，電路中任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓，就是該點(diǎn)的電位。+-R2

EI+-UabcdR1

[例]圖示電路，E=10V，R1

=R2

=2

，求各點(diǎn)電位。電壓等于電位差例如，Uab=Va-Vb=5V[解]該電路c點(diǎn)是零電位點(diǎn)I=2.5A，Va=Uac=10V，Vb=Ubc=5V，Vc=Vd=0V電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“”表示)，電路電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功

WS

與其電量Q之比稱為電動(dòng)勢(shì)，用E表示，即E的單位是伏(V)WS單位是焦耳(J)

Q的單位是庫(C)電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正電荷方向。＋＋R+-EI+-U＋當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流I。靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用電壓U表示W(wǎng)：靜電力移動(dòng)電荷做的功；Q:

被移動(dòng)電荷的電量；U：電壓電壓的方向規(guī)定為由正極(高電位端)指向負(fù)極(低電位端)，單位為伏(V)。電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正1度=1KW?h=1KV?A?h電能電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過程中進(jìn)行的。因此，電流作功所消耗電能的多少可以用電功來量度。電功：式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時(shí)，電功W為焦耳【J】1度電的概念1000W的電爐加熱1小時(shí)；100W的電燈照明10小時(shí)；40W的電燈照明25小時(shí)。1度=1KW?h=1KV?A?h電能電能的轉(zhuǎn)換是在電流作kW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計(jì)數(shù)器鋁轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)器用來記錄電能V、A、Hz

值是電壓電流和頻率的使用條件2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(shí)(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。[例]額定功率120W彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)0.45元，工作5小時(shí)電費(fèi)為多少？[解]

電費(fèi)=0.1250.45元=0.27元kW·h00316220V5A4電功率用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母P表示，即單位：瓦(W)、或千瓦(kW)電功率可利用功率表測(cè)量。右圖為功率表的接線圖[例]額定電壓220V，電流5A的電爐功率為多大？

[解]P=UI=220

5W=1100W=1.1kW*12*34+－URkW4電功率用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如100W的電燈表明在1秒鐘內(nèi)該燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電機(jī)1000W表明它在一秒鐘內(nèi)可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。通常情況下，用電器的實(shí)際功率并不等于額定電功率。當(dāng)實(shí)際功率小于額定功率時(shí)，用電器實(shí)際功率達(dá)不到額定值，當(dāng)實(shí)際功率大于額定功率時(shí)，用電器易損壞。用電器額定工作時(shí)的電壓叫額定電壓，額定電壓下的電功率稱為額定功率；額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)上，作為用電器正常工作條件下的最高限值。電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如100W的電燈表右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓U=5V，求電流I。+UI元件由圖可知UI為關(guān)聯(lián)參考方向，因此:

右下圖電路，若已知元件中電流為I=－100A，電壓U=10V，求電功率P，并說明元件是電源還是負(fù)載。+UI元件

解：UI非關(guān)聯(lián)參考，因此:元件吸收正功率，說明元件是負(fù)載。I為負(fù)值，說明它的實(shí)際方向與圖上標(biāo)示的參考方向相反。右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓U=5V，求電例試計(jì)算下圖電路中負(fù)載在一小時(shí)內(nèi)消耗的電能。負(fù)載電阻為

該負(fù)載一小時(shí)消耗的電能為例試計(jì)算下圖電路中負(fù)載在一小時(shí)內(nèi)消耗的電能。負(fù)載電阻為

想想練練1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此電器正常工作10小時(shí)，消耗多少焦耳電能？合多少度電？2、一只標(biāo)有“220V，60W”的電燈，當(dāng)其兩端電壓為多少伏時(shí)電燈能正常發(fā)光？正常發(fā)光時(shí)電燈的電功率是多少？若加在燈兩端的電壓僅有110伏時(shí)，該燈的實(shí)際功率為多少瓦？額定功率有變化嗎？P=UIR=P=I*I*R3、把一個(gè)電阻接在6伏的直流電源上，已知某1分鐘單位時(shí)間內(nèi)通過電阻的電量為3個(gè)庫侖，求這1分鐘內(nèi)電阻上通過的電流和電流所做的功各為多少？3A，1080J3600000J，1度電220V，60W；15W，不變。想想練練1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此++-REI+-UR0-內(nèi)電路可等效為E與R0的串聯(lián)電路；外電路是電阻性電路可等效成一個(gè)電阻R。內(nèi)電路和外電路總稱為全電路。外電路若不含電源，電壓U、電流I關(guān)系滿足歐姆定律：電流和電壓的參考方向必須一致；若方向相反I

=-

U/R注意1.1.3歐姆定律++-REI+-UR0-內(nèi)電路可等效為E與R0的全電路歐姆定律++-REI+-UR0-°°I°+-RU°+-RUI[例]求圖示電路中的電流。U=1.5V，R=1。[解]

設(shè)定I的參考方向與U

相同若I的參考方向與U

相反全電路歐姆定律++-REI+-UR0-°°I°+-RU°+-1.2獨(dú)立電源與受控電源1．電壓源

由一個(gè)電壓為US的理想電壓源和代表內(nèi)阻為R0的電阻元件串聯(lián)而成。1.2.1獨(dú)立電源實(shí)際電源有兩種模型，電壓源和電流源。

該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，其輸入電壓波動(dòng)很小，常用的電源有電池、穩(wěn)壓電源。2．電流源模型

由一個(gè)恒定的電流為IS的理想電流源和代表內(nèi)阻為R0的電阻元件并聯(lián)而成。

該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻變化時(shí)，輸出電位波動(dòng)小，如光電池電源。1.2獨(dú)立電源與受控電源1．電壓源由一個(gè)電壓為US3．電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換

如能保證圖(a)圖(b)中輸出的電壓和電流相等，則兩種電源就可以等效轉(zhuǎn)換。(a)(b)圖(b)圖(a)變換條件3．電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換如能保證圖(a)圖(b)中輸出的電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)阻也保持不變。注意(1)等效轉(zhuǎn)換時(shí)，US

的正極與IS

的流出端相對(duì)應(yīng)；(2)分析電阻時(shí)，電阻不僅局限于電源內(nèi)阻；(3)電源同等效轉(zhuǎn)換可以簡化電路。電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)[例]電路如圖，US1=10V，US2=8V，R1=R2=R3=2，求電阻R3中的電流I3。[解]用電源變換簡化電路R1、R2不變將電壓源變換成電流源[例]電路如圖，US1=10V，US2=8[例]電路如圖，US1=10V，US2=8V，R1=R2=R3=2，求電阻R3中的電流I3。[解]將IS1、IS2合并成一個(gè)電流源IS=IS1+IS2=(5+4)A=9A電流源IS、R轉(zhuǎn)換成電壓源US=RIS=9V，R=1

[例]電路如圖，US1=10V，US2=81.3基爾霍夫定律1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)1.3基爾霍夫定律1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)1支路：一端不分岔的電路；結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；回路：由支路組成的閉合電路。練習(xí):說出該電路的支路、結(jié)點(diǎn)和回路數(shù)目。術(shù)語

基爾霍夫定律由兩個(gè)定律組成。是分析與計(jì)算電路的基本定律。BAGDCEFH基爾霍夫定律支路：一端不分岔的電路；結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；回1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點(diǎn)上的各支路電流之間的關(guān)系。定律：在結(jié)點(diǎn)上，任一瞬間，流向該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。記為i=0(對(duì)任意波形的電流)I=0(直流電路中)1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是[例]列寫出圖中所示電路中結(jié)點(diǎn)A的基爾霍夫第一定律表達(dá)式。[解]對(duì)于結(jié)點(diǎn)A上的電流，假設(shè)流入結(jié)點(diǎn)電流為正，流出結(jié)點(diǎn)電流為負(fù)，那么，根據(jù)公式(1.21)可得

可見，基爾霍夫第一定律也可描述為流入結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出結(jié)點(diǎn)的電流之和?；騕例]列寫出圖中所示電路中結(jié)點(diǎn)A的基爾霍夫第[若設(shè)流向結(jié)點(diǎn)a的電流為負(fù)，流出結(jié)點(diǎn)a的電流為正，根據(jù)KCL結(jié)點(diǎn)電流方程為:I1I2I3I4aI1–I2+I3+I4=0若I1=9A，I2=–2A，I4=8A，求I3。9–(–2)+I3+8=0有I3電流為負(fù)值，是由于電流參考方向與實(shí)際方向相反所致。I3=–19A[解]

[例]列寫出圖示電路基爾霍夫電流定律表達(dá)式。若設(shè)流向結(jié)點(diǎn)a的電流1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電壓降的代數(shù)和，寫作E=U=

RI

E2+R1I1=

U4–

U3R2I2+_R1+_E2U2I1U1CADB+_U3+U4_E1圖示電路選逆時(shí)針為繞行方向。則：=R2

I2+

E1

電動(dòng)勢(shì)和電壓的方向與繞行方向一致取正，反之為負(fù)?？梢?，在任一瞬間沿繞行方向電位的升高等于電位的降低。1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路的一種基本方法。

凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡化的電路，稱為復(fù)雜電路。AI2I1I3R1+–R2R3+–E2E1圖示電路為復(fù)雜電路。支路電流法的解題原則是：以支路電流為求解對(duì)象，應(yīng)用基爾霍夫電流、電壓定律對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出所需的方程組，然后求解各支路電流。介紹分析電路的方法1.3.3基爾霍夫定律解題方法

支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路的一種基本方法。凡不能用電阻I1+I2–I3=

0用支路電流法求解電路的步驟：對(duì)于有n

個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，只能列出(n–1)個(gè)獨(dú)立的KCL方程式。1.3.4基爾霍夫應(yīng)用實(shí)例步驟一確定支路數(shù)

b，選擇各支路電流參考方向。步驟二

根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)列寫?yīng)毩⒌腒CL方程。R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3步驟三應(yīng)用KVL列出余下的b–(n–1)個(gè)方程。E1

–

E2

=R1

I1–R2I2E2

=R2I2+R3

I3I1+I2–I3=0用支路電流法求解電路的步驟步驟四R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3注意：所列回路電壓方程必須是獨(dú)立的方程；電壓方程數(shù)視未知量減電流方程數(shù)所定。一般可以網(wǎng)孔為回路列電壓方程；聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。I1+I2–I3=

0E1

–

E2

=R1

I1–R2I2E2

=R2

I2+R3

I3步驟四R1+–R2R3+–E2E1AI2I1I3注意：所列

[例]圖示電路，若R1=5，R2=10，R3=15，E1=180V，E2=80V，求各支路電流。[解]待求支路電流有三個(gè)。(1)設(shè)電流參考方向；(2)對(duì)結(jié)點(diǎn)A列KCL方程：(3)選網(wǎng)孔繞行方向列KVL方程：I1+I2–I3=

0E1=R1

I1+R3

I3E2

=R2

I2+R3

I3(4)解聯(lián)立方程組：I1=12AI2=-4AI3=8AI1+I2–I3=0180=5I1+15I3

80=10I2+15I3[例]圖示電路，若R1=5，R2=101.4電路運(yùn)行狀態(tài)1.4.1斷路狀態(tài)短路狀態(tài)1.4.2負(fù)載工作狀態(tài)伏在匹配1.4電路運(yùn)行狀態(tài)1.4.1斷路狀態(tài)短路（1）通路I＝0SRL（2）開路＋U=US－＋

US－RSI＝US÷(RS＋RL)＋U=US－IRS－RLS＋

US－RS（1）通路I＝0SRL（2）開路＋＋RSI＝US÷(RS1.4.1電路的狀態(tài)三種狀態(tài)：分別是通路、短路、斷路1．通路(有載工作狀態(tài))++-REI+-UR0-U0根據(jù)全電路歐姆定律E=RI+R0IE=U＋U0

或

U

=E-R0I稱電壓平衡方程U0

=

R0I為電源內(nèi)部電壓降U=RI為外電路電壓降；1.4.1電路的狀態(tài)三種狀態(tài)：分別是通路、短路、斷路1．通2．開路電壓平衡方程各項(xiàng)乘以IEI=UI+U0I即PS

=PL

+P0電源產(chǎn)生的電功率

PS

等于負(fù)載從電源得到功率PL

和電源內(nèi)部的損耗功率P0

之和。++-EI=0+-U=ER0-U0°°I=0；R0I=U0

=0根據(jù)U

=E-R0I

U

=

E

PS

=PL

=P0=02．開路電壓平衡方程各項(xiàng)乘以IEI=UI+U0I特征:I=0電源端電壓(開路電壓)負(fù)載功率U

=EP

=0IRoR+

-EU+

-U0=0U0特征:I=0電源端電壓(開路電壓)負(fù)載功率3．短路U0++-REI+-UR0-··根據(jù)全電路歐姆定律而通常R0非常小，短路電流比正常工作電流大得多，若短路應(yīng)及時(shí)切斷電路，否則會(huì)引起劇烈發(fā)熱而使電源、導(dǎo)線等燒毀?？稍陔娐分薪尤脒^電流保護(hù)裝置。如熔斷器或斷路器。電源輸出電壓U=0動(dòng)畫：電路的狀態(tài)3．短路U0++-REI+-UR0-··根據(jù)全電路歐姆定律而特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=P=I2R0P

=0IR0R+

-EU+

-特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電電源的外特性討論電源端電壓

U

與電源輸出電流

I

的關(guān)系。電壓平衡方程式：

U

=E

-R0I隨著電流I的增大，電源電壓U不斷下降。電源的外特性

U=f(I

)實(shí)際應(yīng)用中，總希望電源能有穩(wěn)定的輸出電壓——減小內(nèi)阻R0。IUUUR0IEOI電源的外特性討論電源端電壓U與電源輸出電流I的關(guān)系[解]

[例]兩個(gè)蓄電池電動(dòng)勢(shì)E1、

E2都是12V，其內(nèi)電阻R01=0.5、R02

=0.1，試分別計(jì)算當(dāng)負(fù)載電流為10A時(shí)的輸出電壓。(1)當(dāng)內(nèi)電阻R01

=0.5時(shí)，有U1=E1R01I=(120.510)V=7V(2)當(dāng)內(nèi)