電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第1章直流電路的分析與應(yīng)用

第1章直流電路的分析與應(yīng)用（2）1.3直流電路的基本元件1.3.1電源1.3.2電阻元件1.4直流電路的分析方法1.4.1電阻的連接1.4.2支路電流法1.4.3疊加定理1.4.4戴維南定理1.3直流電路的基本元件【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）理解電源、電阻的概念及特性。2）掌握電源的兩種模型。3）掌握電阻的歐姆定律。電路中常用的元件有電源、電阻、電感、電容、二極管、三極管、晶閘管等。電路是由電路元件連接組成的。二端元件：具有兩個引出端的元件元件多端元件：具有兩個以上引出端的元件

一、電源電動勢電動勢：

電源內(nèi)部有一種電源力，它將正電荷從低電位處經(jīng)電源內(nèi)部移向高電位處，從而保持電荷運動的連續(xù)性。電源力將單位正電荷q從電源負(fù)極移到電源正極所作的功，用E或者e表示，是電源的專用名詞。大小及方向：電源EU電源EUE=UE=?U

即電源電動勢與電源電壓大小相等、方向相反，單位也是伏特。1.3.1

電源

二、電源模型1、電壓源：具有較低內(nèi)阻的電源。分為直流電壓源和交流電壓源。理想電壓源：內(nèi)阻為零的電壓源—

Us

或us

。US或usUS理想電壓源的符號USR0電壓源電路是一種理想的情況，實際電源不可能如此。

實際電源可以表示為Us=E的理想電壓源和電阻Ro串聯(lián)電路干電池、鉛蓄電池及一般直流發(fā)電機都可視為直流電壓源。2、電流源：具有很大內(nèi)阻的電源。分為直流電流源和交流電流源。理想電流源：內(nèi)阻為無限大的電流源—IS

或is

。理想電流源符號電流源電路是一種理想的情況，實際電源不可能如此。

實際電源也可以用電流為IS的理想電流源和電阻Ro串聯(lián)表示晶體管工作于放大狀態(tài)時就接近于理想直流電流源。Is或isIsR0

1.電阻的概念起電阻作用的二端耗能元件物體對電流的阻礙作用。電阻電阻作用：電阻元件：R或r表示：歐姆[Ω]單位：R1.3.2

電阻元件電阻的倒數(shù)叫電導(dǎo)，用G表示，單位西門子[S]。與導(dǎo)體的材料、長度以及導(dǎo)體橫截面面積有關(guān)，還與導(dǎo)體所處的環(huán)境溫度有關(guān)。大?。?.電阻的分類固定電阻器可變電阻器碳膜電阻金屬膜電阻金屬氧化膜電阻貼片電阻按結(jié)構(gòu)形式熱敏電阻壓敏電阻光敏電阻--------0--------碳膜電阻金屬膜電阻金屬氧化膜電阻貼片電阻繞線電阻熱敏電阻排電阻軸向引線電阻無引線電阻按引出線精密電阻高頻電阻按用途大功率電阻容斷電阻----------------3.電阻的符號

（a）（b）（c）（d）（e）（f）（a）電阻的一般符號；（b）可調(diào)電阻；（c）熱敏電阻；（d）壓敏電阻；（e）光敏電阻；（f）W電阻；4.歐姆定律電壓電流關(guān)聯(lián)參考時：

在一段電路中，通過電路的電流大小與這段電路兩端的電壓大小成正比，與這段電路的電阻值成反比。電壓電流非關(guān)聯(lián)參考時：電壓電流為交流量時，以上各式中的字母均為小寫字母。根據(jù)歐姆定律可以推導(dǎo)出電阻的功率為:1.4直流電路的分析方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）理解電路等效變換的概念。2）掌握電阻等效電路的化簡和等效電阻的計算。3）掌握支路電流法、電源等效互換法、疊加定

理等電路分析方法。4）理解戴維南定理及其應(yīng)用。1.4.1

電阻的連接

電阻在使用時可以根據(jù)需要將它們連接成具有兩個或者三個端子的組合電路，這個組合電路可用一個等效的電阻來代替，其阻值叫做組合電路的等效電阻(或總電阻)。

常見的電阻連接方式有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、星形連接和三角形連接等形式。R1R3R2U1U2U3UI1I2I3II1

=I2

=I3

=IU=

U1

+U2

+U3R=

R1

+R2

+R3特點：第i個電阻的阻值第i個電阻的電壓串聯(lián)電路的總電阻串聯(lián)電路的總電壓分壓公式選擇電流、電壓參考方向如圖分壓系數(shù)電阻首尾順序相連中間無分支串聯(lián)(+)：1.電阻的串聯(lián)電路

在圖所示的分壓器中輸入電壓U

i=12V，R1=350Ω，R2=550Ω，RW=270Ω，試求輸出電壓UO的變化范圍?！1R2R3RPUOUi分壓器

解：由圖知，當(dāng)RP觸頭調(diào)到下端時，輸出為Uomin當(dāng)觸頭調(diào)到上端時，輸出為Uomax

即分壓器的輸出電壓Uo的變化范圍是5.6～8.4V之間。例R3R1并聯(lián)(∥)：電阻首和尾分別相并連接R2U1U2U3UI2I1I3I選擇電流、電壓參考方向如圖U1

=U2

=U3

=UI=I1

+I2

+I3特點：（G=G1+G2+G3）

兩電阻并聯(lián)等效電阻：兩電阻并聯(lián)分流公式：2.電阻的并聯(lián)電路

有一表頭，滿刻度電流I

g=100μA（即允許通過的最大電流），內(nèi)阻R

g=1kΩ?，F(xiàn)需擴展其量程，如圖示。若要改變成量程（即測量范圍）為10mA，50mA的電流表，應(yīng)并聯(lián)多大的電阻R

a、R

b

？例解：先求表頭允許的最大電壓U

g

=

I

g

R

g

=0.1V再求分流電阻分流的數(shù)值量程10mA時：Ia

=I-

Ig

=

9.9mA量程50mA時：Ib

=I-

Ig

=

49.9mA再求分流電阻的阻值既有串聯(lián)又有并聯(lián)構(gòu)成的電阻連接方式。利用串并聯(lián)電路的特點及分壓、分流公式分析。混聯(lián)：難點關(guān)鍵電路總電阻的求解等效電路圖的畫法

用字母將各電阻連接點標(biāo)出，相同的點用同一字母將各字母依次排開端點字母在兩端將各字母間的電阻補上得到等效電路3.電阻的混聯(lián)電路例b···abbbbc·cd·de·ef·fR1R2R3R4R5R6R7R8R9b求下圖1中a、b間的等效電阻。····ab····R1R2R3R4R5R6R7R8R9圖1圖2a、b間等效電路如圖2，則等效電阻是：Rab=[（R4∥R6+R3）∥R5+R2]∥（R8+R7∥R9）+R1根據(jù)畫等效電路的方法，解:電路的有關(guān)術(shù)語支路：電路中每一段不分支的路，稱一條支路。節(jié)點：電路中支路的交點。用字母或者數(shù)字表示?；芈罚弘娐分杏芍方M成的閉合路徑稱回路。網(wǎng)孔：回路內(nèi)部不含支路的回路，稱為網(wǎng)孔。用字母表示，首尾字母呼應(yīng)。即一個“窟窿”為一個網(wǎng)孔。1.4.2

支路電流法1.基爾霍夫定律a123管道3中的水流方向

？？？KCL：電路任一節(jié)點，在任一時刻，流入該節(jié)點全部電流的總和等于流出該節(jié)點全部電流的總和。節(jié)點電流方程（KCL）方程：∑i

i（t）

=∑i

o（t）也可寫成：∑i(t)

=0·ai1（t）i2（t）i3（t）i1（t）+i2（t）

=

i3（t）如果電流是直流量，則各電流都用大寫字母。基爾霍夫電流定律（基爾霍夫第一定律，KCL）基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫第二定律，KVL）US1US2R1R2R3··abcdU3U2U1Uad+Udb+Ubc+Uca=0U2+US2-US1+U1=0Uab=Uad+Udb=Uac+UcbUad+Udb-Ucb-Uac=0KVL：電路任一回路，在任一時刻，組成該回路的各支路的電壓代數(shù)和為零?；芈冯妷悍匠蹋↘VL）方程：∑U

=0如果電壓是交流量，則都用小寫字母。構(gòu)建支路電流法方程找出電路中的節(jié)點（n個)、支路（b條）、網(wǎng)孔（m個）在電路中標(biāo)出各支路的電流（b個）用支路電流表示各電阻電壓，列出m個網(wǎng)孔的KVL方程列出n-1個KCL方程

聯(lián)立（n-1）+m=b個方程，組成方程組（求解方程組，可以得到各支路電流）2.基爾霍夫定律例列出圖示電路的支路電流法方程。US1US2US3····R1R2R3R5R4R6a節(jié)點：a、b、c、d1支路：ab、ad、ac、bc、bd、cdbcd網(wǎng)孔：abda、bcdb、acba①②③2標(biāo)出各支路電流選擇參考方向KCL方程：3a：I1+I2-I4=0I4I1I2I6I5I3b：I3+I4-I6=0c：I1+I5-I6=0KVL方程：4①：I4R4+US3-I3R3+I2R2-US2=0②：I6R6+I5R5+I3R3-US3=0③：US1-I1R1-I6R6-I4R4=0聯(lián)立六個方程組成方程組，求解后可以得到各支路電流1.4.3

疊加定理

疊加定理：在線性電路中，當(dāng)有兩個或兩個以上

的獨立電源作用時，則任意支路的電

流或電壓，都可以認(rèn)為是電路中各個

電源單獨作用而其他電源不作用時，

該支路中產(chǎn)生的各電流分量或電壓分

量的代數(shù)和。證明（a）·USISR1R2UI·IS（b）··R1R2U′I′US（c）R1R2U″I″（a）圖中（b）圖中（c）圖中注意事項1、求電壓、電流代數(shù)和時，分量的參考方向與總量的參考方向一致時，該分量取正，相反時該分量取負(fù)。2、激勵作用為零又稱作除源：電壓源用短路替代，電流源用開路替代。3、不能用疊加定理計算功率?？梢姟啵╝）+（b）=（c）有源二端網(wǎng)絡(luò)：含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)：沒有電源的二端網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)ab電源abUSR0abUS：等于網(wǎng)絡(luò)a、b間開路時的開路電壓，即US

=Uaboc

。Ri：網(wǎng)絡(luò)除源后（成為無源二端網(wǎng)絡(luò)）的等效電阻Rab

。1.4.4

戴維南定理戴維南定理：任意有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以等效為一電壓源US串一電阻Ri；其中電壓源的電壓US等于網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，電阻Ri等于網(wǎng)絡(luò)除源后端口的等效電阻。注意：除源是指網(wǎng)絡(luò)中所有的電源作用為零。

電壓源除源相當(dāng)于短路，可用短路線替代。

電流源除源相當(dāng)于開路，可用開路替代。用戴維南定理求圖示電路中R上的電流I。例IS（a）·USR