電工電子技術(shù)模塊1直流電路及應(yīng)用

電工電子技術(shù)主講人：趙海軍目錄2怎樣學(xué)好本課程？

1、課前預(yù)習(xí)

2、課堂認(rèn)真聽課、做筆記、和老師互動

3、課后復(fù)習(xí)、認(rèn)真完成作業(yè)積極主動模塊1直流電路及應(yīng)用教學(xué)要點(diǎn)1.了解電路基本組成，理解電路模型；2.掌握直流電路的基本概念及其相互關(guān)系，學(xué)會電位分析與計(jì)算；3.掌握電阻元件的特性及應(yīng)用，熟悉電阻的串并聯(lián)及其特點(diǎn)；4.掌握歐姆定律、基爾霍夫定律，學(xué)會電路的分析方法及應(yīng)用；5.掌握電流源及電壓源的等效變換，熟悉電路直流法，學(xué)會疊加定理和戴維南定理的應(yīng)用。模塊1直流電路及應(yīng)用返回模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識

1.2簡單電阻電路的測量與分析1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識1.1.1電路的基本知識1.1.2電阻元件及測量1.1.3電路基本物理量1.1.4電路的工作狀態(tài)模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識返回1.1.1電路的基本知識1.電路的組成及作用把一些電器設(shè)備或元器件，按其所要完成的功能，用一定的方式連接而成的電流通路稱為電路。電路由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)（包括開關(guān)和導(dǎo)線）三部分組成。模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識電力系統(tǒng)電路

擴(kuò)音機(jī)電路模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識電路功能：

(1).實(shí)現(xiàn)能量的傳輸、轉(zhuǎn)換與分配

(2).實(shí)現(xiàn)信號的傳遞、轉(zhuǎn)換、處理和儲存2.電路模型在電路分析中，為簡化分析和計(jì)算，通常只考慮電路元件主要電磁性質(zhì)，將其近似看作理想電路元件。而由理想電路元件構(gòu)成的電路稱為電路模型。常用理想電路元件：電阻、電感、電容、電壓源、電流源3.電氣文字符號與圖形符號元器件及連線的電路符號統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn)模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識返回1.1.2電阻元件及測量

電阻映實(shí)際電路中的耗能元器件，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用大小，符號記為R。主要用于調(diào)節(jié)控制電流、電壓，消耗電能。常用單位是歐姆、千歐、兆歐。

喬治·西蒙·歐姆，德國物理學(xué)家。歐姆發(fā)現(xiàn)了電阻中電流與電壓的正比關(guān)系，即著名的歐姆定律；他還證明了導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，與其橫截面積和傳導(dǎo)系數(shù)成反比；以及在穩(wěn)定電流的情況下，電荷不僅在導(dǎo)體的表面上，而且在導(dǎo)體的整個(gè)截面上運(yùn)動。電阻的國際單位制“歐姆”以他的名字命名。1.電阻定律導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長度l成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積S成反比，且與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識

其中為導(dǎo)體的電阻率。電阻元件還可以用電導(dǎo)G來表征,單位為西門子(S)

維爾納·馮·西門子，世界著名的德國發(fā)明家、企業(yè)家、物理學(xué)家，鋪設(shè)、改進(jìn)海底、地底電纜、電線，修建電氣化鐵路，提出平爐煉鋼法，革新煉鋼工藝，創(chuàng)辦西門子公司2.電阻與溫度的關(guān)系一般金屬材料的電阻與溫度正相關(guān)；而絕緣體和半導(dǎo)體一般是負(fù)相關(guān)，如NTC熱敏電阻；少數(shù)合金（錳銅合金、鎳銅合金）的電阻幾乎不隨溫度變化，用以制造標(biāo)準(zhǔn)電阻器。模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識3.電阻的伏安特性電阻元件按伏安特性曲線（加在電阻兩端的電壓與流過電流之間的關(guān)系曲線）的不同分兩種：線性電阻和非線性電阻。

線性電阻：遵循歐姆定律，阻值為常數(shù)，非線性電阻：不遵循歐姆定律，阻值隨電壓（電流）的變化而變化，如二極管模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識4.線性電阻元件性能直流電路中，電阻消耗的功率P和電能W為：

5.電阻器電阻器按阻值特性分為：

其中固定電阻器應(yīng)用最多，固定電阻器又因材料的不同分為：RT型碳膜電阻，RJ型金屬膜電阻，RX型線繞電阻。模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識

常見電阻模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識6.電阻的標(biāo)注

.直標(biāo)法

此處J表示誤差5%

.數(shù)標(biāo)法

3位或4位阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)注阻值。最后一位表示阻值的倍率n()，前面幾位表示有效數(shù)字。（默認(rèn)單位）

R表示小數(shù)點(diǎn)模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識

.色標(biāo)法

用不同顏色的色環(huán)或色點(diǎn)來表示電阻的阻值及誤差。常用四色環(huán)和五色環(huán)標(biāo)注，末位表示允許誤差，倒數(shù)第二位表示倍率，前面的幾位表示有效數(shù)字。

模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識

棕黑紅金

看似首尾兩端都可以讀數(shù)，如果倒過來就是金紅黑橙？1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用7.電阻元件的測量指針式萬用表數(shù)字萬用表測量電阻時(shí)，先選到Ω位置，再選擇適當(dāng)量程，指針式萬用表還要先調(diào)零（黑紅表筆短接，再調(diào)零；每一次改變量程之后都要先調(diào)零再測試），使用時(shí)黑表筆接"-"，紅表筆接"+"。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.1.3電路基本物理量1.電流

電荷的定向移動形成電流，電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，，直流電路中可寫成。習(xí)慣上規(guī)定正電荷的移動方向或負(fù)電荷移動的反方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。在電路分析中，先假定一個(gè)電流方向，稱為電流的參考方向，一般用箭頭標(biāo)識。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用

在國際單位制中，電流的單位是安培(A)，簡稱安。每秒鐘通過導(dǎo)體橫截面的電量為1庫侖時(shí),其電流強(qiáng)度為1安培。

一個(gè)電子所帶負(fù)電荷量e=1.6021892×10-19庫侖，也就是說1庫侖相當(dāng)于6.24146×1018

個(gè)電子所帶的電荷總量。安德烈·瑪麗·安培，法國物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家。在電磁作用方面的研究成就卓著。1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用2.電壓與電動勢

電壓（電位差）.

圖中，極板a帶正電，極板b帶負(fù)電，a、b間存在電場。正極板a上的正電荷在電場力的作用下從a經(jīng)過負(fù)載移到負(fù)極板b，從而形成了電流。這說明電場力做功產(chǎn)生了電流。

電場力把單位正電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn)所做的功稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓，用表示。直流電路可寫為：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用

電壓分為直流和交流：電壓大小方向都不隨時(shí)間變化，為直流（恒定）電壓U；而電壓大小方向隨時(shí)間而變化，稱為交流電壓u。

國際單位制中，電壓基本單位是伏特（V），簡稱伏，常用單位還有千伏（kV），毫伏（mV）

電壓的實(shí)際方向：由高電位指向低電位對于電阻性負(fù)載來說，沒有電流就沒有電壓，有電壓就一定有電流。電阻兩端的電壓常叫做電壓降（壓降）；而對于電源來說，其端電壓的實(shí)際方向是正極指向負(fù)極。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用

同理，在電路分析中，也可以先假定一個(gè)電壓的參考方向。電流和電壓的參考方向原則上是任意的，但為了方便，元件上的電流和電壓常取一致的參考方向，稱為關(guān)聯(lián)參考方向；不一致的稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用電動勢.

為維持電路中的電流流通，則必須保持電路a、b兩端間的電壓恒定不變，這就需要電源力源源不斷地把正電荷從負(fù)極板b移回正極板a上。電源力（非電場力）克服電場力把單位正電荷從b點(diǎn)（負(fù)極）經(jīng)電源內(nèi)部移回到a點(diǎn)（正極）所做的功，叫電動勢，用e(直流電路E)表示。

電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極，即電位升；電動勢的單位與電壓單位相同，也是伏特（V）。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用電動勢（E）和電壓（Uab）的區(qū)別：1.物理意義不同；2.實(shí)際方向不同；3.電動勢只表征電源，而電壓既可表征電源，也可表征負(fù)載。注意：

對于一個(gè)電源來說，既有電動勢，又有端電壓。電動勢只存在于電源內(nèi)部，方向由負(fù)極指向正極；而端電壓只存在于電源外部，其方向由正極指向負(fù)極。一般情況下，電源的端電壓總是低于電源內(nèi)部的電動勢，只有當(dāng)電源開路或者電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)時(shí)，電源的端電壓才與其電動勢相等。3.電位

電位是度量電路中各點(diǎn)所具有的電位能大小的物理量，數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從該點(diǎn)移動到參考點(diǎn)所做的功。即電位實(shí)際上是相對于參考點(diǎn)的電壓，習(xí)慣上規(guī)定電位參考點(diǎn)電位VO=0.1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用

一般規(guī)定大地電位為零；在電子線路中，常用一條特定的公共線或機(jī)殼作電位參考點(diǎn)；汽車電路中，以搭鐵點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，符號為"⊥"。電位參考點(diǎn)確定以后，電路中各點(diǎn)電位隨之確定，任意兩點(diǎn)a,b的電壓與電位的關(guān)系為：

注意：參考點(diǎn)不同，電路中各點(diǎn)的電位也不同，但任意兩點(diǎn)的電位差（電壓）不變。

『例1.1』

試求如圖所示電路中A,B兩點(diǎn)的電位。解：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用4.電功和電功率

直流電路中，，則電場力做功(電功)為：電功率P（單位時(shí)間產(chǎn)生或消耗的電能）：（關(guān)聯(lián)參考方向）國際單位制中，電能單位是焦耳（J），實(shí)際應(yīng)用中常以千瓦時(shí)（kW·h）作為電能單位，1kW·h就是1度；功率單位是瓦特（W），還有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。

1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用詹姆斯·普雷斯科特·焦耳，出生于曼徹斯特近郊的沙弗特，英國皇家學(xué)會會員，英國物理學(xué)家。焦耳在研究熱的本質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了熱和功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并由此得到了能量守恒定律，最終發(fā)展出熱力學(xué)第一定律。國際單位制導(dǎo)出單位中，能量的單位——焦耳，就是以他的名字命名。他和開爾文合作發(fā)展了溫度的絕對尺度。他還觀測過磁致伸縮效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體電阻、通過導(dǎo)體電流及其產(chǎn)生熱能之間的關(guān)系，也就是常稱的焦耳定律。1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用『例1.2』一臺電視機(jī)并聯(lián)在電壓是220V的電路中，正常工作電流為500mA，平均每天使用4小時(shí)，每度電的電費(fèi)為0.6元。試求每月（30天）應(yīng)付電費(fèi)多少？解：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.1.4電路的工作狀態(tài)

日常照明電路中，開關(guān)開啟，電燈點(diǎn)亮；開關(guān)關(guān)閉，電燈熄滅；電線不經(jīng)過電器而直接連接在一起，就會產(chǎn)生事故。這三種情況，對應(yīng)電路的三種工作狀態(tài)：有載工作狀態(tài)、開路狀態(tài)和短路狀態(tài)。1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用1.有載工作狀態(tài)電源與負(fù)載接通，電路為有載工作狀態(tài)（通路）負(fù)載電流為：電源端電壓為：

在E一定時(shí)，電源端電壓U與I、R0呈反比；R0<<R時(shí)，U≈E，如圖所示，這表明當(dāng)電流（負(fù)載）變動時(shí)端電壓變化不大，這說明它帶負(fù)載能力強(qiáng)。

已知，則，其中ΔP=I2R0是內(nèi)阻的消耗功率，P為電源輸出功率，PE為電源產(chǎn)生功率。由此可見，通路狀態(tài)中，電源產(chǎn)生功率PE和電源輸出功率P以及內(nèi)阻的消耗功率ΔP滿足平衡關(guān)系。2.開路狀態(tài)當(dāng)電路開關(guān)斷開或?qū)Ь€折斷時(shí)，電路處于開路（空載）狀態(tài)，不對外輸出電能。對于電源而言，外電路電阻相當(dāng)于無窮大，電路中無電流流通，電源不對外做功，電源的端電壓等于電動勢。即：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用3.短路狀態(tài)

如圖所示，電源的兩端由于某種原因（絕緣部分損壞或接線不慎）連接在一起，就成了短路。此時(shí)，外電路電阻視為零，同時(shí)電源內(nèi)阻R0很小，造成電路電流I很大，容易燒壞電源和電氣設(shè)備，產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。短路的電路參數(shù)特征如下：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用4.電氣設(shè)備的額定值有載電路中的各種電氣設(shè)備和元器件都有額定值，超過額定值運(yùn)行，會發(fā)熱、溫度過高，損害元器件；低于額定值運(yùn)行，設(shè)備未被充分利用，會出現(xiàn)工作不正常，嚴(yán)重時(shí)還會損壞設(shè)備。因此，只有在額定工作狀態(tài)下，電氣設(shè)備和元器件的運(yùn)行才安全可靠。額定電壓UN，額定電流IN，額定功率PN。電氣設(shè)備的工作狀態(tài)又可以根據(jù)負(fù)載電流I與額定電流IN之間的關(guān)系分為以下三種：

.I=IN，滿載運(yùn)行；1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用

.I?IN，過載運(yùn)行；

.I?IN，輕載運(yùn)行?！豪?.3』常用市電(220V)的內(nèi)阻取決于降壓供電變壓器的功率。功率越大，內(nèi)阻越小。另外還與你距離供電變壓器的距離有關(guān)。也就是說：電源內(nèi)阻=變壓器內(nèi)阻+線路內(nèi)阻。注意這個(gè)內(nèi)阻不是純電阻，含有電感在內(nèi)。所以稱為阻抗更恰當(dāng)。對于一般民用電，這個(gè)阻抗值在0.01-0.1歐。我們?nèi)≈虚g值0.05歐，試計(jì)算一下1s內(nèi)短路熱量是多少。解：1.1電路的認(rèn)識模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.2簡單電阻電路的測量與分析

1.2.1歐姆定律的再認(rèn)識1.2.2電阻的串并聯(lián)及其等效1.2簡單電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.2.1歐姆定律的再認(rèn)識

歐姆定律指出，通過線性電阻的電流與作用在其兩端的電壓成正比。這其實(shí)是一個(gè)理想化的狀態(tài)，因?yàn)殡娏魍ㄟ^電源內(nèi)電路時(shí)也有電阻，這個(gè)電阻叫內(nèi)電阻，電源的內(nèi)阻是實(shí)實(shí)在在的導(dǎo)體電阻。電流在內(nèi)電阻上同樣要消耗電能發(fā)熱。實(shí)際應(yīng)用中歐姆定律有兩種表述：1.部分電路（外電路）歐姆定律忽略電源內(nèi)阻，將電源看成一個(gè)理想電動勢提供者，部分歐姆定律可表示為：電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比，與電阻成反比。即2.全（閉合）電路歐姆定律

不忽略電源內(nèi)阻，電源有內(nèi)阻R0。全電路歐姆定律可表示為：模塊1直流電路及應(yīng)用1.2簡單電阻電路的測量與分析在整個(gè)閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內(nèi)電阻、外電阻之和成反比，即『例1.4』電源端電壓，下圖所示為兩個(gè)獨(dú)立電路A和B的電源端電壓與其總電流I的關(guān)系圖線，則（）A.電源端電壓都為U1時(shí)，它們的外電阻相等B.電流都是I1時(shí)，兩電源內(nèi)電壓相等C.電路A的電動勢大于電路B的電動勢D.A中電源的內(nèi)阻大于B中電流的內(nèi)阻模塊1直流電路及應(yīng)用1.2簡單電阻電路的測量與分析返回1.2.2電阻的串并聯(lián)及其等效在電路中，電阻的連接方式多種多樣，最基本的連接形式有兩種：串聯(lián)和并聯(lián)。多個(gè)電阻連接在一起時(shí)，可以用一個(gè)等效電阻來代替。模塊1直流電路及應(yīng)用1.2簡單電阻電路的測量與分析1.電阻的串聯(lián)（1）.電阻的串聯(lián)及其等效n個(gè)電阻串聯(lián)（一個(gè)接一個(gè)首尾相聯(lián)），可以等效為一個(gè)電阻R，其值等于各串聯(lián)電阻之和。

.電流處處相等：

.總的等效電阻等于各分電阻值和：

1.2簡單電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

.總電壓等于各分壓之和：；串聯(lián)分壓為：。

（2）.串聯(lián)電路的應(yīng)用利用串聯(lián)方式增大電路的電阻，電壓一定（電壓源），可以限制電路電流；串聯(lián)分壓（電流源），做成分壓器或用于擴(kuò)大電壓表量程。注意：串聯(lián)電路中的任意一個(gè)元器件損壞或電流斷路，其它元器件都無法正常工作。2.電阻的并聯(lián)1.2簡單電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用（1）.電阻并聯(lián)及其等效將電阻R1，R2，...，Rn這n個(gè)電阻并列地連接在兩點(diǎn)之間，使這些電阻都承受同一電壓的連接方式稱為電阻的并聯(lián)。同樣地，可以用一個(gè)等效電阻R來代替這n個(gè)電阻，其值的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和。

.各支路的端電壓相等：.電路總電流等于各支路電流之和：

.并聯(lián)電路的總等效電阻為：1.2簡單電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用（2）.并聯(lián)電路的應(yīng)用額定電壓相同的家用電器大都采用并聯(lián)，各元器件互不影響，可以獨(dú)立工作。還可以利用并聯(lián)分流原理，擴(kuò)大電流表量程；利用并聯(lián)等效電阻小于各分電阻的原理，獲得較小電阻。『例1.5』現(xiàn)在只有阻值為80Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，想要獲得120Ω的電阻，該如何操作？分析：120>80，根據(jù)“并聯(lián)等效電阻變小，串聯(lián)等效電阻變大”的原則，要得到較大電阻可考慮串聯(lián)，應(yīng)該用一個(gè)80Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻串上一個(gè)40Ω的電阻；而40<80，要得到較小的電阻，可以考慮用并聯(lián)，兩個(gè)80Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻并聯(lián)恰好得到40Ω的電阻。1.2簡單電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析1.3.1電壓源與電流源及其等效1.3.2基爾霍夫定律及應(yīng)用1.3.3支路電流法及應(yīng)用1.3.4疊加定理及應(yīng)用1.3.5戴維南定理及應(yīng)用1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.3.1電壓源與電流源及其等效電源在電路中是一個(gè)非常重要的裝置，將非電能轉(zhuǎn)化為元件的電能或電信號，為電路提供電能。電路中的電源有兩種不同的表示模式：一是電壓形式的電壓源，二是電流形式的電流源。理想電壓源的特點(diǎn)是輸出電壓恒定，其端電壓不隨輸出電流的變化而變化；理想電流源的特點(diǎn)是輸出電流恒定，其電流不隨輸出電壓的變化而變化。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用理想電壓源理想電流源1.電壓源

實(shí)際電源含有內(nèi)阻，實(shí)際的電壓源可以用一個(gè)理想電壓源US和一個(gè)小電阻Rs串聯(lián)的模型來表示，簡稱為電壓源。實(shí)際電壓源的端電壓U可以表示為：

可以看出，輸出電壓隨輸出電流的變化而變化，電源內(nèi)阻Rs越小，輸出電壓的變化就越小，輸出電壓也就越穩(wěn)定。當(dāng)Rs=0時(shí)，，電壓源的輸出電壓恒定不變，與通過它的電流無關(guān)，即為理想電壓源。常用插座就是電壓源，輸出220V電壓。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，R0=0不大可能，當(dāng)電源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，即R0<<RL時(shí)，內(nèi)阻壓降IR0<<U，則U≈US，電壓源的輸出電壓基本恒定不變，此時(shí)可以稱為理想電壓源，也稱恒壓源。2.電流源

實(shí)際電流源同樣地也含有內(nèi)阻，可以用一個(gè)理想電流源IS并聯(lián)一個(gè)內(nèi)阻RS來表示，稱之為電流源。電流源比較少見，常用以測量和繼電保護(hù)，用作電流互感器，輸出穩(wěn)定電流（5A）1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

電流源接入負(fù)載之后，負(fù)載電流，其中為電源短路電流，U/RS為流經(jīng)電源內(nèi)阻的電流。由上述公式可看出，輸出電流隨輸出電壓的變化而變化，且輸出電流與內(nèi)阻阻值的大小有關(guān)。內(nèi)阻越大，輸出電流的變化就越小，也就越穩(wěn)定。當(dāng)內(nèi)阻RS=∞時(shí)，I=IS，輸出電流恒定不變，此時(shí)為理想電流源。但實(shí)際應(yīng)用中RS=∞不太可能，當(dāng)電源內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻，即RS>>R時(shí)，U/RS<<I，I≈IS，電流輸出基本恒定不變，可視為理想電流源。3.電壓源和電流源的等效變換1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

在電路分析中，有些復(fù)雜電路含有多個(gè)電源（電流源、電壓源），常常需要將電源進(jìn)行合并，等效為一個(gè)電源。這種從復(fù)雜到簡化等效電路的分析方法稱為電源等效變換法。而電流源、電壓源是實(shí)際電源的兩個(gè)極端抽象。一個(gè)實(shí)際電源既可以用電壓源模型來等效，也可以用電流源模型來等效。電路分析中，為了方便，當(dāng)兩個(gè)電源模型滿足一定條件時(shí)，可以等效變換，對負(fù)載外電路效果是一樣的，稱之為電壓源和電流源的等效變換。電壓源和電流源的輸出電壓與輸出電流的關(guān)系式相同，伏安特性一致，故它們的電路模型是等效的，可以進(jìn)行等效變換。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

電壓源和電流源可以等效變換的條件是對外電路的輸出電壓和輸出電流不變。即：

.把電壓源變換為電流源時(shí)，電流源中的IS的大小等于原電壓源的短路電流US/RS，方向與原電壓源的電動勢箭頭方向相同，電路形式由串聯(lián)改并聯(lián)，內(nèi)阻大小不變。.把電流源變換為電壓源時(shí)，電壓源中的US的大小等于原電流源的開路電壓ISRS，方向與原電流源方向相同，電路形式由并聯(lián)改串聯(lián)，內(nèi)阻大小不變。

電壓源和電流源對外電路等效，但對電源內(nèi)部并不等效；理想電壓源與理想電流源之間不能進(jìn)行等效變換；等效變換時(shí)，要注意電壓源US與電流源IS的參考方向保持一致；理想電壓源內(nèi)阻無窮小，相當(dāng)于短路，和任何一個(gè)元件并聯(lián)不起作用；理想電流源內(nèi)阻無窮大，相當(dāng)于開路，與任何一個(gè)元件串聯(lián)不起作用。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用『例1.6』求下列電路的等效電源。解：1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用『例1.7』求下列電路中的電流I。解：1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用『例1.8』化簡電路，求電流I。分析：1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用解：1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用返回1.3.2基爾霍夫定律及應(yīng)用在遇到一些復(fù)雜電路時(shí)，再用歐姆定律、串并聯(lián)分析計(jì)算就比較困難，本節(jié)介紹一種新的解決方法——基爾霍夫定律。電路內(nèi)部，各段電流、電壓之間相互影響、相互制約，成為一個(gè)具有內(nèi)在規(guī)律的統(tǒng)一系統(tǒng)?；鶢柣舴蚨删褪菑碾娐返恼w解釋電路各段之間電流、電壓之間的必然聯(lián)系的。電路相關(guān)名詞術(shù)語支路：電路中流過同一電流的分支稱為支路，即一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相連中間沒有分岔，使各元件上流過電流相同，如圖有三條支路。

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)。如a,b.回路：電路中一條或多條支路所組成的任一閉合路徑都稱為回1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用路。如圖有三個(gè)回路。網(wǎng)孔：不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔（不包含其它支路的單一閉合路徑）。如圖有兩個(gè)網(wǎng)孔。無論復(fù)雜與否，電路都是由一些節(jié)點(diǎn)、支路和閉合回路組成。基爾霍夫定律規(guī)定了電路中任一節(jié)點(diǎn)電流和任一閉合回路各段電壓所必須服從的約束關(guān)系，是電路分析的基本理論依據(jù)。1.基爾霍夫電流定律（KCL）

如圖為某一用水管道局部，由守恒定律可知，流進(jìn)A點(diǎn)的水流量等于流出A點(diǎn)的水流量。即流經(jīng)A點(diǎn)的水流量的代數(shù)和為零（流進(jìn)為正，流出為負(fù)）。

同理，任意時(shí)刻，電路中與任一節(jié)點(diǎn)相連接的所有支路電流的1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用代數(shù)和恒等于零，這就是基爾霍夫電流定律。即任意時(shí)刻流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流，可表示為：如圖，在節(jié)點(diǎn)A上：I1－I2+I3－I4－I5=0(代數(shù)和恒等于零)或I1+I3=I2+I4+I5（流入等于流出）列寫基爾霍夫電流方程的步驟為：.選定節(jié)點(diǎn)；.標(biāo)出各支路電流的參考方向；.針對節(jié)點(diǎn)應(yīng)用基爾霍夫電流定律（KLC）列出方程。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展應(yīng)用：基爾霍夫電流定律說明電路中的節(jié)點(diǎn)上不會發(fā)生電荷堆積現(xiàn)象，反映了電流具有連續(xù)性?？勺鲞M(jìn)一步推廣：對于包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的封閉面（廣義節(jié)點(diǎn)），根據(jù)電流的連續(xù)原理，電路中流入一個(gè)封閉面的電流等于流出的電流，即流入一個(gè)封閉面的電流代數(shù)和等于零。

如圖三極管，有

iB+iC=iE

2.基爾霍夫電壓定律（KVL）基爾霍夫電壓定律是確定一個(gè)回路內(nèi)部各段電壓之間關(guān)系的定律，描述為：在任意回路中，任意時(shí)刻，從任意點(diǎn)以順時(shí)針或逆時(shí)針方向沿回路循行一周，則所有支路或元件上電壓的代數(shù)和等于零，即1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

應(yīng)用KVL定律時(shí)，先假定繞行方向（順或逆時(shí)針），一般取順時(shí)針為回路繞行方向，若電壓的參考方向與回路循行方向一致，則電壓取正值，反之取負(fù)。如圖，取順時(shí)針方向，應(yīng)用KVL，有列寫基爾霍夫電壓方程的步驟：.選定回路，標(biāo)出回路繞行的方向（順時(shí)針或逆時(shí)針）；.標(biāo)出各支路電流、電壓的參考方向；.對回路應(yīng)用KVL定律列出方程。一般列寫方程式時(shí)，若沿著回路繞行方向電壓降，則該電壓前取正，反之取負(fù)。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用基爾霍夫電壓定律的擴(kuò)展應(yīng)用：

基爾霍夫電壓定律不僅適用于閉合回路，而且適用于假想的閉合回路，可以推廣應(yīng)用到任何一個(gè)開口電路。如圖，取順時(shí)針方向，開路電壓U有『例1.9』如下圖所示,已知I1=30mA，I3=20mA,I4=15mA,求解其余電流的大小。分析：不知道電壓和電阻，要求電流大小，但已知同一節(jié)點(diǎn)其余電流大小，可以考慮用基爾霍夫電流定律求解。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用解：對于節(jié)點(diǎn)a，有I1-I2-I3=0，

則I2/mA=I1-I3=30-20=10；

對于節(jié)點(diǎn)c，有I3+I6-I4=0，

則

I6/mA=I4-I3=15-20=-5；

對于節(jié)點(diǎn)d，有

I4+I5-I1=0，

則

I5/mA=I1-I4=30-15=15?！豪?.10』如圖，求解電壓U。

1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用分析：如圖所示電路，不知道電流和電阻，只知道部分電阻兩端的電壓，可考慮基爾霍夫電壓定律，回路可任意選定，但是有部分電阻端電壓不知，所以只能選定一個(gè)所有電阻端電壓都已知的回路。解：如圖，選定回路，順時(shí)針繞行。有：

－U－5－20+10=0，U/V=10－20－5=－15『例1.11』如圖，求解U和R。1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用解：KVL:4+U-2I=0,I/A=10-5=5KCL:10-5-I=0,U/V=2I-4=6返回1.3.3支路電流法及應(yīng)用1.支路電流法的基本知識

支路電流法是以支路電流為未知量，分別應(yīng)用KCL、KVL列出節(jié)點(diǎn)電流、回路電壓的方程，從而求解支路電流的方法。已知某個(gè)電路有n個(gè)節(jié)點(diǎn)、b條支路，應(yīng)用基爾霍夫電流定律列出n-1個(gè)獨(dú)立的方程，根據(jù)基爾霍夫電壓定律列出b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的方程。兩種獨(dú)立方程的數(shù)目之和正好與支路數(shù)相等，聯(lián)立求解即可得到b條支路電流。支路數(shù)目：指電路中支路的數(shù)量。獨(dú)立回路：指每個(gè)回路應(yīng)包含一個(gè)其他回路中沒有的"支路"。2.支路電流法的應(yīng)用支路電流法應(yīng)用步驟：.確定支路數(shù)b，同時(shí)設(shè)定各支路電流的參考方向；1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用

.確定節(jié)點(diǎn)數(shù)n，根據(jù)KCL列出n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程；.確定獨(dú)立回路數(shù)，列出b-(n-1)個(gè)回路電壓方程；

④.解聯(lián)立方程式，求各支路電流；

⑤.根據(jù)支路電流，求解元器件電壓、功率等?！豪?.12』如圖，求各未知的支路電流。解：如圖，標(biāo)定電流的參考方向和回路的繞行方向.（不求節(jié)點(diǎn)a和c、b和d之間的電流，a和c等效，b和d等效，相當(dāng)于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)）①.在節(jié)點(diǎn)A有：I1+I2-(I3-7)=0；

②.對回路1有：-42-6I2+12I1=0；

③.對回路2有：6I2+UX=0；

④.對回路3有：3I3-UX=0；聯(lián)立解得：I1=2A,I2=-3A,I3=6A.1.3復(fù)雜電阻電路的測量與分析模塊1直流電路及應(yīng)用返回

1.3.4疊加定理及應(yīng)用

由線性元件組成的電路稱為線性電路。而疊加定理則是反映線性電路性質(zhì)的一個(gè)重要定律：對于線性電路，任意一條支路的電流或電壓，都可以看成是電路中各個(gè)電源（電壓源或電流源）單獨(dú)作用時(shí)，在該支路所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。它反映了線性電路的兩個(gè)基本特點(diǎn)：疊加性和比例性。疊加定理“除源”及其方法：當(dāng)某電源單獨(dú)作用時(shí)，其他電源應(yīng)除去，稱為“除源”——把電源參數(shù)視為零，對電壓源來說，US視為零，相當(dāng)于“短路”；對電流源而言，IS視為零，相當(dāng)于“開路”。如圖，要求流過R2的電流，先分別求出電壓源、