電路分析基礎課件

第1章電路分析基礎1精選課件ppt模塊1——電路基礎第1章電路分析基礎第2章暫態(tài)電路分析第3章交流電路2精選課件ppt第1章電路分析基礎1.1電路元件1.2基爾霍夫定律1.3疊加定理

1.4等效電源定理1.5含受控源電路的分析3精選課件ppt第1章電路分析基礎本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義；2.理解電路的基本定律并能正確應用；3.了解電路的通路、開路與短路狀態(tài)，理解電功率和額定值的意義；4.會計算電路中各點的電位。5.了解實際電源的兩種模型及其等效變換。6.掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。4精選課件ppt1.1.1電路及電路模型

電路是由若干電路元件或設備組成的，能夠傳輸能量、轉換能量；能夠采集電信號、傳遞和處理電信號的有機整體。①電路的組成：電源信號源負載中間環(huán)節(jié)

1.1電路元件1.電路的組成和作用電路——電流流通的路徑。5精選課件ppt手電筒電路·中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載②電路的作用：燈泡電池開關電源負載電源：非電能電能負載：電能非電能電能的輸送和轉換（如電力工程）信號的傳遞與處理（如信息工程）6精選課件ppt返回發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線7精選課件ppt中間環(huán)節(jié)負載放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源（電源）8精選課件ppt③電路系統(tǒng)的概念

系統(tǒng)是由若干互相關聯(lián)的單元或設備組成，并具有一定功能的有機整體。激勵響應

系統(tǒng)中電源（或信號源）的作用稱為激勵。

由激勵引起的結果（如某個元件的電流、電壓）稱為響應。9精選課件ppt2理想元件和電路模型將實際電路中的元件用理想元件來表示，構成的電路圖——電路模型①常用的理想元件RLE+_Is電阻電感電容恒壓源恒流源C+R10精選課件ppt③

電路模型US+_RLSRO電路模型是實際電路的科學抽象手電筒電路模型iuRL日光燈電路的模型②電路元件分類線性元件非線性元件時變元件非時變元件有源元件無源性元件11精選課件pptUsIRU+_E+_1.1.2電流、電壓的參考方向1.實際方向物理量單位實際方向

-E

+電流IA,kA,mA,μA正電荷定向移動的方向電壓

UV,kV,mV,μV電場力作用,電位降落的方向電動勢EV,kV,mV,μV電源力作用,電位升高的方向+I

-+U

-12精選課件ppt分析計算電路時，人為任意設定的電量方向2.參考方向（假設方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入參考方向后，物理量為代數量

若計算結果為正(I>0)，則實際方向與參考方向一致；若計算結果為負(I′<0)，則實際方向與參考方向相反。電流方向a

b？電流方向b

a？13精選課件pptI①參考方向的表示方法參考極性abUab

雙下標箭標_+USabR②參考方向的作用.便于列寫電路方程③關聯(lián)參考方向.便于確定實際方向關聯(lián)參考方向

U與I

的方向一致

+_IUabR_IUabR+非關聯(lián)參考方向

U與I

的方向相反

U=IRU=-IR14精選課件ppt

+_I=3AU=6VabR例應用歐姆定律求電阻Ra+_I=-3AU=6VbR

+_I=3AU=－6VabR

+_I=-3AU=－6VabR15精選課件ppt（3）應用歐姆定律列寫式子時，式中有_____套正負號。列寫公式時，根據U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分（1）分析計算電路時，首先要畫出

，標出電壓、電流的

。（2）參考方向是________設定的。未標參考方向的前提下，討論電壓、電流的正、負值是__________。問題與討論電路圖參考方向兩參考方向公式中的正負號正值負值沒有意義的人為任意16精選課件ppt例試求：當U分別為3V和1V時的電流IR解：(1)假定電路各電量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：IRR=1ΩE=2VURabU+—+—+—(3)數值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）17精選課件ppt1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。實物Riu1.電壓與電流的基本關系R

的單位為歐［姆］（Ω）（R常用單位：、k、M）伏安特性18精選課件ppt1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。返回19精選課件pptoiuuio線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性2.電阻的伏安特性注意:歐姆定律僅適用于線性電阻電路。20精選課件ppt3.電阻元件的功率和能量在關聯(lián)參考方向下，電阻元件的功率為單位為瓦特（W）從t1到t2的時間內，電阻元件吸收的能量為單位為焦耳（J）21精選課件ppt1.理想電壓源和理想電流源①理想電壓源（恒壓源）:RO=0時的電壓源.特點：(1）輸出電壓

U不變，即Uab

US

；（2）電源中的電流

I由外電路決定。外特性U=f(I)oIUUS1.1.4獨立電源元件IUS+_abURL22精選課件ppt設:

E=10VIE+_abUab2

R1當R1

R2

同時接入時：I=10AR22

例

當R1接入時：

I=5A則：（3）恒壓源中的電壓US為零時，恒壓源視為短路。US=0+_（4）與恒壓源并聯(lián)的元件對外電路而言為可視為開路。E+_abR2E+_abR1R2Is23精選課件ppt恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓源特性中變化的是：_____________I_________________會引起

I的變化。外電路的改變I的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒壓源兩端可否短路？

a+_IUSUabbR問題與討論否因為R=0時24精選課件ppt②理想電流源（恒流源):

RO=

時的電流源.特點：（1）輸出電流

I不變，即

I

IS

外特性（2）輸出電壓U由外電路決定。abIUIsRLIUabISo25精選課件pptIUIsR設:IS=1AR=10

時，U=10

VR=1

時，U=1

V則:例E+_abR1R2Is（3）恒流源的電流IS為零時，恒流源視為開路。（4）與恒流源串聯(lián)的元件對外電路而言為可視為短路。IS=0abR1Is26精選課件ppt恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特性中變化的是：_____________Uab_________________會引起Uab

的變化。外電路的改變Uab的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒流源兩端可否開路？

abIUabIsR問題與討論否因為R=∞時27精選課件ppt恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵串聯(lián)電流相同?！嚯妷涸粗械碾娏鱅=IS恒流源兩端的電壓取決外電路IUs

R_+abUab=?Is解：28精選課件ppt恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵并聯(lián)電壓相同。電壓源中的電流取決外電路∴恒流源兩端的電壓解：aIUs

R_+bUab=?IsIR29精選課件ppt③電功率的正負(1)概念：(2)公式：關聯(lián)時：IU+—P=UI非關聯(lián)時：IU+—P=-UI負載消耗（吸收）的功率；電源產生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件為負載發(fā)出（產生）功率，元件為電源若P

0若P

0(3)功率的正負：30精選課件ppt根據能量守恒定律電路中的功率平衡∑P=0

例+—+——+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，試求電流I和各元件的功率。解：31精選課件ppt

已知：U1=20V，

I1=2A，U2=10V，I2=-1A，

U3=-10V，I3=-3A，試求元件的功率，并說明性質。I3

I2I1U3U2U11423例元件1功率

元件2功率

元件3功率

元件4功率

解：

元件1、2發(fā)出功率是電源，元件3、4吸收功率是負載。上述計算滿足ΣP=0

。32精選課件ppt2.實際電壓源的兩種電路模型①電壓源模型及外特性IURo越小斜率越小UIRO+-USRLUSO恒壓RO=0時，U=US外特性33精選課件pptRO越大特性越陡②電流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUISROO恒流ISRO=∞時，I=IS34精選課件ppt3.電源(電路)的三種狀態(tài)

(1).通路：電路中有電流和功率的轉換①電流：②電壓：③功率：RLIUabE+_abRo+_RO

↓→IRO↓→Uab↑通路、開路、短路35精選課件ppt④電氣設備的額定值額定值:

電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備的三種運行狀態(tài):欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經濟)

過載(超載)：

I>IN

，P>PN(設備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN(經濟合理安全可靠)

⑴額定值反映電氣設備的使用安全性；⑵額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

額定電壓UN、額定電流IN和額定功率PN36精選課件ppt（2）額定電流為100A的發(fā)電機，只接60A的照明負載，還有電流40A流到哪里去了？問題與討論（1）一個100Ω、1W的電阻器，在使用時允許流過的電流和允許加的電壓不得超過多少？答:不存在40A.電源的輸出功率和輸出電流取決于負載.答:37精選課件ppt2.開路：開路電壓：特點：Uo=

EIE+_RoUoabRL+_輸出功率P=0

輸出電流I=0有源二端網絡ab無源二端網絡abUo+_Roab38精選課件ppt3.短路：IsUabE+_abRoRLFU特點：輸出功率P=0

輸出電壓U=0短路電流：短路保護:

熔斷器FU工作短接:ASR1R239精選課件ppt4.兩種電源的等效變換

等效互換的條件：對外的電壓電流相等。I=I'Uab=U'ab即：IRO+-USbaUabU'abISabI'R'O40精選課件pptaUS+-bIUabRO電壓源電流源U'abR‘oIsabI'①等效互換公式41精選課件ppt+－②等效變換的注意事項(1)兩電路對外等效，外特性一致。(2)兩內阻相等（Ro=R‘o），所接位置不同。(3)IS流出端對應US的正極“+”

。+－aUSbIRo(Ro、R‘o不一定必須是電源的內阻。)ISaR‘obI'42精選課件ppt（4）兩電路的內部不等效，其內阻的壓降和內阻的損耗一般不相等。（5）恒壓源和恒流源不能等效互換abI'U'abIsaUS+－bI43精選課件ppt③應用舉例例10V－+2A3

1

2

I10V－+3

1

I2

4V－+I=?44精選課件ppt1A6

2V－+2

3

4A2

2

I－+1A3

12V－+6

2

2

2

I6VI=?例45精選課件ppt(接上頁)1A6

2V－+2

3

4A2

2

I3A1

2V-+2

2

I+1

3V+2

2V2

I－-46精選課件ppt10V+－2A2

I討論題哪個答案對???+－10V+－4V2

47精選課件ppt1.1.5電路中電位的概念和計算電位：參考點：1.電位的概念電路中某點的是對參考點的電壓零電位點、O點、“地”電力工程中以大地為參考點電子線路以輸入、輸出的公共線為參考點放大器48精選課件pptbR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd設b點為參考點:c點的電位為:

Uc=E1d點的電位為:

Ud=-E2電子電路的習慣畫法49精選課件pptR1R2+15V-15V

參考電位在哪里？R1R215V+-正電源負電源電子電路的習慣畫法：電源電壓用電位值給出正電位值表示正電源，電源的負極接地。負電位值表示負電源，電源的正極接地。15V+-50精選課件pptS斷開時各電阻為同一電流其中：UD=+12V；UC=－12V

S閉合上時：例試求開關S斷開和閉合時電路中各點的電位解：2.電位計算AB4kΩ6kΩC20kΩS－12V+12VDUA=－4VUB=－7.2VUD=+12V；UC=－12VUA=2VUB=051精選課件pptUa=5V

a

點電位：ab1

5AUb

－5V

b

點電位：例試求圖示電路中各點的電位及電壓UabUb=0V

b點電位：Ua=0V

a

點電位：ab1

5A可見:電位與參考點的選擇有關；電壓與參考點的選擇無關.Uab=Ua-UbUab=5VUab=5V52精選課件ppt①電位與參考點的選擇有關；電壓與參考點的選擇無關例試分別以電路中的a、b、c點為參考點求電位和電壓。注意：②電壓等于電位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc參考點電位和電壓UaUbUcUabUbcUcaa為參考點0V-3V-9V3V6V-9Vb為參考點3V0V-6V3V6V-9Vc為參考點9V6V0V3V6V-9V53精選課件ppt

1.2基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律(KCL)應用于結點基爾霍夫電壓定律(KVL)應用于回路名詞注釋：結點：三個或三個以上支路的聯(lián)結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑網孔：單孔回路54精選課件ppt支路：ab、ad、bc、

…;I1I2…I6

（共6條）回路：abda、bcdb、

…...

（共7個）結點：a、b、c、d(共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-確定電路中的支路、結點、回路、網孔數目。網孔：abda、bcdb、

adca

（共3個）55精選課件ppt1.2.1

基爾霍夫電流定律(KCL)I1I2I3I4定律的依據：電荷守恒、電流的連續(xù)性或：1.定律內容對任何結點，在任一瞬間，

I=0或：流入取正號，流出取負號。例流入流出56精選課件ppt廣義結點

I1+I2=I3I=0I=?2.定律推廣封閉面例例I1I2I3例IEICIBIE=

IB+IC8V9V+_3

4

+_4

6

2

I57精選課件ppt1.2.2基爾霍夫電壓定律(KVL)

在任一瞬間，沿任意閉合回路循行方向繞行一周，例如：回路a-d-c-a電位升電位降或：或：1.定律內容I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-升取正號降取負號58精選課件ppt電位升電位降2.定律推廣開口電路假想的閉合回路例例一段有源電路的歐姆定律IUS+_RabUab+_US+_RabUabI+_59精選課件pptR2R1USI+—U2U1例分壓公式

例分流公式

R2R1UISI2I160精選課件ppt1.3.3基爾霍夫定律的應用(1)特點：以支路電流為未知量，應用KCL和KVL列方程，然后聯(lián)立求解。(2)解題步驟：①確定支路數目（b），結點數目（n），網孔數目（m）。②由KCL列（n-1）個結點的電流方程。③由KVL列m個網孔回路的電壓方程。④代入數據，解聯(lián)立方程，求出各個支路電流。1.支路電流法61精選課件ppt例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖示電路，b=3，n=2，m=2。②由KCL列a點:③由KVL列回路1:回路2:④代入數據，解聯(lián)求解，可得I1=4A，I2=-1A，I3=3A。baI1I2US220V+－R12

R38

R24

+_I312US132V62精選課件ppt例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖中含恒流源的支路，I1=IS=5A只需列兩個方程。②由KCL列a點③由KVL列回路1④代入數據，解聯(lián)求解，可得I2=2A，I3=-3A。R34ΩR18ΩR21ΩbaIS5AI2I3US10VI1+-1注意：①圖中含恒流源的支路時，

可減少列方程數。②列回路方程時，要避開含恒流源的支路。63精選課件ppt討論題你能否很快說I1、I2

、I3

、I4、I5

出結果？1

++－－3V4V1

1

+－5VI1I2I3I4I564精選課件ppt支路電流法小結優(yōu)點：支路電流法是電路分析中最基本的方法之一。只要根據基爾霍夫定律列方程，就能得出結果。缺點：電路中支路數多時，所需方程的個數較多，求解顯得十分繁瑣。支路數B=4須列4個方程式ab65精選課件ppt(1)特點

在只有兩個結點的電路中，先用公式求結點電壓，再求各支路電流。2.結點電壓法(彌爾曼定理)支路數b=3，結點n=2支路電流法須列3個方程式

若能先求出a、b兩點的電壓Uab

，再求出各個支路電流就容易多了。R2R1+-I1-+UabbaR3US2US1I2I366精選課件ppt(2)公式+－I1－+R2UabbaR3R1US2US1I2I3設結點電壓為Uab，則:結點a:67精選課件ppt代入結點a的電流方程，經整理后可得兩結點的結點電壓公式:68精選課件ppt分母為兩結點之間各支路的電阻的倒數和

分子為各支路US與本支路R相除后的代數和。當US與Uab的參考方向一致時取正號，相反時則取負號。（或各支路恒流源IS的代數和，一致取負號，相反取正號。）結點電壓公式:注意：等效恒流源的電流69精選課件ppt+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3例試用結點電壓法求各支路電流。已知US1=54V，US2=72V，R1=3ΩR2=6Ω，R3=2Ω。解：70精選課件ppt+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3結點電壓法應用舉例（接上頁）71精選課件pptI1U1U3R1R4R3R2I4I3I2AB試求A點的電位及各支路電流。設UB=0V解：則：例72精選課件pptRS與恒流源串聯(lián)對外可視為短路則：BR1I2I1E1IsR2ARS?試求A點的電位。例設解：73精選課件ppt作業(yè)：1-8、1-9、1-11、1-16、1-1774精選課件ppt1.3疊加定理1.3.1定理內容：

含有多個電源的線性電路中的電壓或電流，等于各電源單獨作用時，對應的電壓或電流的代數和。線性電路：R=常數去源方法：恒壓源短接，恒流源開路代數和：以原電路的電壓或電流方向為準，一致取正號，相反取負號。注意：75精選課件ppt=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原電路R2R3R1ISUS=0(b)IS單獨作用電路R2R3R1IS=0US+-(c)US單獨作用電路解：（1）畫出原電路及各個電源單獨作用的電路，并標出各支路電流的參考方向。1.3.2應用舉例例如圖示,已知US=9V，IS=6A，R1=6Ω，R2=4Ω，R3=3Ω。試用疊加原理求各支路中的電流。76精選課件ppt②US單獨作用：R2R3R1IS=0US+-

US單獨作用電路①IS單獨作用：R2R3R1ISUS=0IS單獨作用電路（2）計算各電源單獨作用時的，各支路的電流。77精選課件ppt（3）疊加求出原電路中各支路電流。

=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原電路R2R3R1ISUS=0(b)IS單獨作用電路R2R3R1IS=0US+-(c)US單獨作用電路78精選課件ppt例+-10

I4A20V10

10

用疊加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10

I′4A10

10

+-10

I"20V10

10

解：79精選課件ppt1.3.3.幾點注意1.疊加定理只適用于線性電路（電路參數不隨電壓、電流的變化而改變）。去電源時，恒壓源短接，恒流源開路，電路的結構和其它參數不變。3.解題時要標明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電流的代數和。=+80精選課件ppt4.疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來求功率。如：5.運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分電路的電源個數可能不止一個。

設：則：I3R3=+81精選課件ppt例已知：

US=1V、IS=1A時Uo=0V；US=10V、IS=0A時，Uo=1V求：US=0V、IS=10A時

Uo=?US線性無源網絡UOIS設解：（1）和（2）聯(lián)立求解得：82精選課件ppt1.4等效電源定理有源二端網絡RABU+-IABRU+-I等效電源定理用于化簡復雜電路有源二端網絡將有源二端網絡等效為等效電壓源或等效電流源有源二端網絡用電壓源替代的方法稱戴維寧定理有源二端網絡用電流源替代的方法稱諾頓定理83精選課件ppt1.4.1戴維寧定理1.定理內容

任意一個線性有源二端網絡對外都可等效為等效電壓源。UoRo+_RL戴維寧等效電路ABU+-IRL有源二端網絡ABU+-I有源二端網絡84精選課件ppt

有源二端網絡去源后端口的等效電阻Ro等于等效電壓源的內阻（去源方法：恒壓源短接，恒流源開路。）

有源二端網絡端口的開路電壓Uo

等于等效電壓源的電動勢有源二端網絡AB開路求電壓Uo無源二端網絡AB去源求內阻Ro85精選課件ppt求:I

=?例2.應用舉例3

6

4

2

2AIS+_18VbaIUSR1R2R3R解:(1)求開路電壓Uo3

6

2

2AIS+_18VbaUoUSR1R2R386精選課件ppt(2)求等效內阻Ro3

6

2

baRoUS=0R1R2R3IS=0(3)求未知電流I+_UoRoRI戴維寧等效電路ba4

4

8V87精選課件ppt已知：R1=20

、R2=30

R3=30、R4=20

E=10V求：當R5=10時，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效電路有源二端網絡例88精選課件ppt(1)求開端電壓Uo(2)求等效內電阻RoUoR1R3+_R2R4EABCDCRoR1R3R2R4ABD=2030+3020=24

89精選課件ppt+_UoRoR5I5戴維寧等效電路R5I5R1R3+_R2R4E原電路(3)求未知電流I5時90精選課件ppt求：U=?_+4

4

50

5

33

AB1ARL+_8V10VCDEU例91精選課件ppt(1)求開端電壓Uo此值是所求結果U嗎？_A+4

4

50

B+_8V10VCDEUo1A5

92精選課件ppt(2)求等效內阻RoRo4

4

50

5

AB1A+_8V_+10VCDEUo4

4

50

5

93精選課件ppt+_UoRo57

9V33

Ｕ戴維寧等效電路4

4

50

5

33

AB1ARL+_8V+10VCDEU(2)求解未知電壓Ｕ94精選課件ppt1.4.2諾頓定理=

任意一個線性有源二端網絡對外都可等效為等效電流源。有源二端網絡AB短路求電壓IS無源二端網絡AB去源求內阻RoABISRo諾頓等效電路U+-IRL有源二端網絡AB有源二端網絡U+-IRL95精選課件ppt方法（1）:求開端電壓Uo

與短路電流IS開路、短路法有源網絡Uo有源網絡IS+-ROEIS=EROUo=E+-ROE等效內阻UoEIS==ROERO1.4.3等效電阻Ro的求解方法96精選課件ppt

負載電阻法加負載電阻RL測負載電壓UL方法（2）:RLUL有源網絡Uo有源網絡測開路電壓Uo97精選課件ppt

加壓求流法方法（3）:無源網絡IU有源網絡求電流I步驟：有源網絡無源網絡外加電壓U則：98精選課件pptUIR1R2Ro+-R1R2+-E1E2加壓求流加壓求流法舉例99精選課件ppt

求簡單二端網絡的等效內阻時，用電阻串、并聯(lián)的方法即可求出。如前例：CRdR1R3R2R4ABD100精選課件ppt串/并聯(lián)方法?不能用簡單串/并聯(lián)方法求解，怎么辦？

求某些二端網絡的等效內阻時，用串、并聯(lián)的方法則不行。如下圖：ARdCR1R3R2R4BDR5101精選課件ppt方法（4）電阻星形連接和三角形連接的等效變換R11R2R323星形(Y)連接三角形(Δ)連接R12R23R31123等效條件:

對應的三端電位相等,流入電流相等102精選課件pptR12R23R31123R1R2R3(1)三角形(Δ)連接變換星形(Y)連接分母相同,分子要啥有啥103精選課件pptR12R23R31123R1R2R3(2)星形(Y)連接變換三角形(Δ)連接分子相同,分母沒啥有啥104精選課件ppt特例:1Ω11Ω1Ω233Ω3Ω3Ω123105精選課件ppt電路分析方法小結電路分析方法共講了以下幾種：兩種電源等效互換支路電流法結點電位法疊加原理戴維寧定理（諾頓定理）