華工網(wǎng)絡教育-電路與電子技術(shù)PPT(全8章)

1、1電路的基本定律與電路的基本定律與分析方法分析方法 第第1 1章章21.1 電路的基本概念電路的基本概念 1.2 電路的基本定律電路的基本定律1.3 電路的分析方法電路的分析方法電路的基本定律與分析方法電路的基本定律與分析方法 第第1章章3l理解物理量的參考方向的概念。理解物理量的參考方向的概念。l掌握各種理想電路元件的伏安特性。掌握各種理想電路元件的伏安特性。l掌握基爾霍夫定律。掌握基爾霍夫定律。l能夠正確使用支路電流法、結(jié)點電壓法列寫電路方程。能夠正確使用支路電流法、結(jié)點電壓法列寫電路方程。l掌握電源等效變換、疊加原理、等效電源定理。掌握電源等效變換、疊加原理、等效電源定理。l理解電位的概

2、念，掌握電位的計算。理解電位的概念，掌握電位的計算。l 了解含受控源的簡單電路的分析方法。了解含受控源的簡單電路的分析方法。本章學習目標本章學習目標4電源電源電源電源負載負載負載負載中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)1.1 電路的基本概念電路的基本概念1.1.1 電路的組成及作用電路的組成及作用EIU+_5電源（或信號源）：電源（或信號源）：提供電能（或信號）的部分；提供電能（或信號）的部分；負負 載：載：吸收或轉(zhuǎn)換電能的部分；吸收或轉(zhuǎn)換電能的部分；中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：連接和控制電源和負載的部分；連接和控制電源和負載的部分；電路中各部分在正常工作時，必須工電路中各部分在正常工作時，必須工作在作在

3、額定狀態(tài)額定狀態(tài)！即電源、負載、導線！即電源、負載、導線等都有相應的等都有相應的額定值額定值。注意注意！61.1.2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向電流和電壓的電流和電壓的正方向正方向：實際正方向?qū)嶋H正方向假設正方向假設正方向?qū)嶋H正方向：實際正方向：物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。電流電流I電動勢電動勢E電壓電壓U正方向正方向物理量物理量單位單位正電荷移動的方向正電荷移動的方向電源驅(qū)動正電荷的方向電源驅(qū)動正電荷的方向電位降落的方向電位降落的方向低電位低電位高電位高電位高電位高電位低電位低電位A, kA, mA, AV, kV, mV, VV, kV, mV, V7物理

4、量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法IRUabE+_abu_+正負號正負號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后低電位在后） 雙下標雙下標箭箭 頭頭uab+-RI1238假設正方向（參考方向）假設正方向（參考方向）在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。在復雜電路中難于判斷元件中物理在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？量的實際方向，電路如何求解？問題的提出問題的提出電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR9(1) 在解題前先任意設定一個正方向，作為參考方向；在解題前先任意設定一個正方向，作為參考方向； 若

5、計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致； 若計算結(jié)果為負，則實際方向與參考方向相反；若計算結(jié)果為負，則實際方向與參考方向相反； 若未標參考方向，則結(jié)果的正、負無意義！若未標參考方向，則結(jié)果的正、負無意義！(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關 系的代數(shù)表達式；系的代數(shù)表達式；(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：假設正方向（參考方向）的應用假設正方向（參考方向）的應用注意注意！10例例1已知已知：E=2V, R=1求求： 當當U 分別為分別為 3V 和和 1V 時時，求求IR的大小

6、和方向的大小和方向?解解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUUR+=REURUIRR-=EUUR-= E RabUIRUR+-(3) 數(shù)值數(shù)值 計算計算A112-3 3V=RIUA-112-1 1V=RIU（實際方向與參（實際方向與參考方向一致）考方向一致）（實際方向與參（實際方向與參考方向相反）考方向相反）11(4) 為了避免列方程時出錯，為了避免列方程時出錯，習慣上習慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設。稱為按相同方向假設。稱為關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向。(1) 方程式方程式U/I=R 僅適用于僅

7、適用于U, I參考方向一致的情況。參考方向一致的情況。(2) “實際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“參考方向參考方向”則則 是人們在進行電路分析計算時是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。任意假設的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程然后再列方程 計算計算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的. 歸納歸納12RIURR= IRURab假設假設: 與與 的方向一致的方向一致RIRURIURR-= IRURa

8、b例例2假設假設: 與與 的方向相反的方向相反RIRU（關聯(lián)參考方向）（關聯(lián)參考方向）131.1.3 能量與能量與 功功 率率aIRUb設電路任意兩點間的電壓為設電路任意兩點間的電壓為 U ,流入此流入此 部分電部分電路的電流為路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為:P = U I功率的概念功率的概念單位單位: W, kW, mW負載負載若元件上的電壓為若元件上的電壓為 U 和電流為和電流為 I的的實際方向一致實際方向一致 ,則該元件則該元件吸收功率吸收功率,為為負載負載;電源電源若元件上的電壓為若元件上的電壓為 U 和電流為和電流為 I的的實際方向相反實際方向相反

9、 ,則該元件則該元件發(fā)出功率發(fā)出功率,為為電源電源。14在在 U、 I 為關聯(lián)參考方向的前提下：為關聯(lián)參考方向的前提下： IRUab或或IRUab則吸收功率則吸收功率為負載為負載若若 P = UI 0若若 P = UI 0IUab+-根據(jù)能量守衡關系根據(jù)能量守衡關系P（吸收吸收）= P（發(fā)出發(fā)出）則發(fā)出功率則發(fā)出功率為電源為電源15根據(jù)根據(jù) 電壓和電流的實際方向電壓和電流的實際方向判斷器件的性質(zhì)，或是判斷器件的性質(zhì)，或是電源電源，或是，或是負載負載。當元件上的當元件上的U、I 的實際方向一致，則此元件消耗電功率，的實際方向一致，則此元件消耗電功率，為為負載負載。當元件上的當元件上的U、I 的實

10、際方向相反，則此元件發(fā)出電功率，的實際方向相反，則此元件發(fā)出電功率，為電源為電源。實際方向根據(jù)實際方向根據(jù)參考方向和計算結(jié)果的正、負參考方向和計算結(jié)果的正、負得到。得到。結(jié)結(jié) 論論根據(jù)根據(jù) P 的的 + 或或 - 可以可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電電源，源，或是或是負載。負載。在進行功率計算時，在進行功率計算時，如果假設如果假設 U、I 正方向一致。正方向一致。當當P 0 時時, 說明說明 U，I 實際方向一致，電路消耗電功率，實際方向一致，電路消耗電功率，為為負載負載。當當P 0 時時, 說明說明 U、I 實際方向相反，電路發(fā)出電功率，實際方向相反，電路發(fā)出電功率，為電源為電

11、源。16負載電阻負載電阻1.1.4 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)1.有載工作狀態(tài)有載工作狀態(tài)+-SER0RLIU電源電源電源電動勢電源電動勢電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻電路電流電路電流:LRRUI 0電源端電壓電源端電壓:0IREU 電路功率電路功率:02RIEIUI 電源外特性電源外特性:IUE0PPPE 功率平衡功率平衡172.開路狀態(tài)開路狀態(tài)+-SER0IU0I = 0U=U0=EP = 03.短路狀態(tài)短路狀態(tài)U = 0+-ER0ISU0REIS 20IRPE 181.理想電壓源理想電壓源 （恒壓源）（恒壓源）:特點特點：(1）輸出電輸出電 壓不變，其值恒等于電動勢。壓不變，其值恒等于電動勢。 即即

12、 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性伏安特性IUabE1.1.5 電路模型與理想電路元件電路模型與理想電路元件19恒壓源中的電流由外電路決定恒壓源中的電流由外電路決定設設: E=10VIE+_abUab2 R1當當R1 R2 同時接入時：同時接入時： I=10AR22 當當R1接入時接入時 ： I=5A則：則：例例3202、理想電流源、理想電流源 （恒流源（恒流源):特點特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（2）輸出電壓由外電路決

13、定。）輸出電壓由外電路決定。21恒流源兩端電壓由外電路決定恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設設: IS=1 A R=10 時時， U =10 V R=1 時時， U =1 V則則:例例422恒壓源與恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量E+_abIUabUab = E （常數(shù)常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負載對外電路負載對 Uab 無影響。無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負載對外電路負載對 I 無影響。無影響。輸出電流輸出電流 I 可

14、變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定23電壓源中的電流電壓源中的電流如何決定如何決定？電流電流源兩端的電壓等源兩端的電壓等于多少于多少？原則原則：Is不能變，不能變，E 不能變。不能變。E-Uab=恒壓源中的電流恒壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓恒流源兩端的電壓IE _+abUab=?Is例例524伏伏 - 安安 特性特性iuRiuui3. 電阻電阻 R（常用單位常用單位： 、k 、M ）constiuR 線性線性電阻電阻非線性非線性電阻電阻constiuR iR

15、u 25消耗能量消耗能量吸收功率吸收功率RURIUIP22 電阻元件是耗能元件電阻元件是耗能元件 tuidtW0（W）單位單位：P（W），）， t（s） ，W（J） P（kW），），t（h），）， W（kWh）264.電感電感 L（單位單位：H, mH, H）單位電流產(chǎn)生的磁鏈單位電流產(chǎn)生的磁鏈線圈線圈匝數(shù)匝數(shù)磁通磁通理想電感元件：理想電感元件：ui 即即：L i = N iNL 27lSNL2線圈線圈面積面積線圈線圈長度長度導磁率導磁率電感和電感和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關系參數(shù)的關系線性電感線性電感:L=Const (如如:空心電感空心電感 不變不變)非線性電感非線性電感 : L = Const (

16、如如:鐵心電感鐵心電感 不為常數(shù)不為常數(shù))ui 線圈線圈匝數(shù)匝數(shù)28電感中的感應電動勢電感中的感應電動勢eui ee 的方向的方向：與電流方向一致與電流方向一致與磁通符合右螺旋法則與磁通符合右螺旋法則e 的大小的大?。篸tdiLdtdNe29電感中電流、電壓的關系電感中電流、電壓的關系當當 Ii (直流直流) 時時,0dtdi0u所以所以,在直流電路中電感相當于短路在直流電路中電感相當于短路.ueiLdtdiLdtdNe eu dtdiLu udtLi1直流電直流電路中，路中，電感中電感中的電流的電流是否為是否為0？30電感是一種電感是一種儲能元件儲能元件, 儲存的儲存的磁場磁場能量為：能量為

17、：電感的儲能電感的儲能dtdiLu 20021LiLidiuidtWtiL 221LiWL ？電感中的電流是直流時電感中的電流是直流時, 儲儲存的磁場能量是否為存的磁場能量是否為0？否！否！221LIWL 315.電容電容 C單位電壓下存儲的電荷單位電壓下存儲的電荷（單位單位：F, F, pF）ui電容符號電容符號有極性有極性無極性無極性+q = CuuqC 32dsC極板極板面積面積板間板間距離距離介電介電常數(shù)常數(shù)電容和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關系電容和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關系線性電容線性電容:C=Const ( 不變不變)非線性電容非線性電容:C = Const ( 不為常數(shù)不為常數(shù))uiC33dtduCdtdq

18、i電容上電流、電壓的關系電容上電流、電壓的關系當當 Uu (直流直流) 時時,0dtdu0i所以所以,在直流電路中電容相當于開路。在直流電路中電容相當于開路。uiCq = CudtduCi idtCu1直流電直流電路中，路中，電容兩電容兩端的電端的電壓是否壓是否為為0？34電容是一種電容是一種儲能元件儲能元件, 儲存的儲存的電場電場能量為：能量為：電容的儲能電容的儲能dtduCi 20021CuCuduuidtWtuC 221CuWC ？電容兩端的電壓是直流時電容兩端的電壓是直流時, 儲存的電場能量是否為儲存的電場能量是否為0？否！否！221CUWC 35無源元件小結(jié)無源元件小結(jié) LCRu，I

19、關關 系系能量能量儲放儲放dtduCi dtdiLu iRu=221CuWC 221LiWL tuidtW036R1UR2當當U為直流電壓時，計算電感和電容的電壓、為直流電壓時，計算電感和電容的電壓、電流和儲能。電流和儲能。例例6UR1R2LCiLuC221LLLIW 221CCCUW 21RRUIL ，0 LU，0 CI，212*RRRUUC ，37實際元件實際元件的特性可以用若干理想元件來表示的特性可以用若干理想元件來表示例：例： 電感電感線圈線圈L ：電感量電感量R：導線電阻導線電阻C：線間分布電容線間分布電容參數(shù)的影響和電路的工作條件有關。在一定條件參數(shù)的影響和電路的工作條件有關。在一

20、定條件下可忽略次要參數(shù)的影響。下可忽略次要參數(shù)的影響。386、理想受控源、理想受控源在電路中起電源作用，但其電壓或在電路中起電源作用，但其電壓或電流受電路其他部分控制的電源。電流受電路其他部分控制的電源。受控源受控源電壓控制受控源電壓控制受控源電流控制受控源電流控制受控源受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源壓控電壓源：壓控電壓源：VCVS流控電壓源：流控電壓源：VCCS壓控電流源：壓控電流源：CCVS流控電流源：流控電流源：CCCS39理想受控源的分類理想受控源的分類壓控電流源壓控電流源12 UgI U1I212 UgI 流控電流源流控電流源12 III2I112 II壓控電壓源壓控電壓源

21、U1+-U2 U1m=U2+- U1m=U2流控電壓源流控電壓源I1+-U2 I1r=U2+- I1r=U240獨立源和受控源的異同獨立源和受控源的異同相同點：相同點：兩者性質(zhì)都屬電源，均可向電路兩者性質(zhì)都屬電源，均可向電路 提供電壓或電流。提供電壓或電流。不同點：不同點：獨立電源的電動勢或電流是由非電獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的，其大小、方向和電路能量提供的，其大小、方向和電路中的電壓、電流無關；中的電壓、電流無關； 受控源的電動勢或輸出電流，受電受控源的電動勢或輸出電流，受電 路中某個電壓或電流的控制。它不路中某個電壓或電流的控制。它不 能獨立存在，其大小、方向由控制能獨立存在

22、，其大小、方向由控制 量決定。量決定。41歐姆定律歐姆定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCL） 基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL）1.2 電路的基本定律電路的基本定律42RUI注意注意：用用歐姆定律列方程時，一定要在歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標明正方向。圖中標明正方向。IRU IRUIRURUIRUI1.2.1 歐姆定律歐姆定律431.2.2 基爾霍夫定律基爾霍夫定律名詞解釋：名詞解釋：節(jié)點：節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：支路：電路中每一個分支電路中每一個分支回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔

23、：網(wǎng)孔：回路中無支路時稱網(wǎng)孔回路中無支路時稱網(wǎng)孔描述電路中各部分電壓或各部分電流間的描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關系關系,其中包括電流和電壓兩個定律。其中包括電流和電壓兩個定律。44支路支路：ab、ad、 . （共共6條條）回路回路：abda、 bcdb、 . （共共7 個個）節(jié)點節(jié)點：a、 b、 . (共共4個個）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-網(wǎng)孔網(wǎng)孔：abda、 bcdb adca （共共3 個個）451. 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電

24、流等于由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。 I = 0即即：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1對對a節(jié)點：節(jié)點：321III 或：或：0321 III設流入節(jié)點取設流入節(jié)點取“+”，流出節(jié)點取，流出節(jié)點取“-”。46KCL還適用于電路的任意封閉面。還適用于電路的任意封閉面。I1+I2 + I3=0基爾霍夫電流定律的擴展基爾霍夫電流定律的擴展證明：證明：I1I2I3abcIbcIabIcacaabIII 1a:abbcIII 2b:bccaIII 3c:0321 bccaabbccaabIIIIIIIII4

25、7I=0I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例例7例例8計算圖示電路中的未知電流計算圖示電路中的未知電流 I 。I2A-3A4A解：解：2 - 3 - 4 - I=0I= 2 - 3 - 4=-5A利用擴展的利用擴展的KCL列方程：列方程：482. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)對電路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其電位對電路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為升等于電位降?；颍妷旱拇鷶?shù)和為 0。回路回路 a-d-b-c-a電位升電位升電位降電位降即即：0U或：或：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd122211ERIERI

26、 0122211 ERIERI49列寫列寫KVL方程的步驟：方程的步驟：標出回路中各段電壓和電流的參考方向；選定一個標出回路中各段電壓和電流的參考方向；選定一個回路方向；回路方向；沿回路巡行一周，若電壓（電流）與回路方向一沿回路巡行一周，若電壓（電流）與回路方向一致，取正；致，取正； 相反，取負；相反，取負；aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd回路回路 a-b-c-a013311 ERIRI回路回路 a-b-d-a023322 ERIRI50RIUEab電位升電位升電位降電位降E+_RabUabIKVL也適合于開口電路。也適合于開口電路。基爾霍夫電壓定律的擴展基爾霍夫電壓定律的擴展

27、51A11433I求求：I1、I2 、I3 能否很快說出結(jié)果能否很快說出結(jié)果？A615432IA7321III1 +-3V4V1 1 +-5VI1I2I3例例9521.3 電路的分析方法電路的分析方法電路分析通常是已知電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，電路中電路分析通常是已知電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，電路中的基本物理量。分析的依據(jù)是電路的基本定律。的基本物理量。分析的依據(jù)是電路的基本定律。對于簡單電路，通過串、并聯(lián)關系即可求解。如對于簡單電路，通過串、并聯(lián)關系即可求解。如E+-RRRRRRRE+-R53對于復雜電路（如下圖）僅通過串、并聯(lián)無法求解，對于復雜電路（如下圖）僅通過串、并聯(lián)無法求解，必須經(jīng)過一定的解題方法，

28、才能算出結(jié)果。必須經(jīng)過一定的解題方法，才能算出結(jié)果。 E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如如：54未知未知：各支路電流：各支路電流解題思路：解題思路：根據(jù)電路的基本定律，列節(jié)點根據(jù)電路的基本定律，列節(jié)點 電流和電流和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解?；芈冯妷悍匠蹋缓舐?lián)立求解。1.3.1 支路電流法支路電流法已知已知：電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)：電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)55關于獨立方程式的討論關于獨立方程式的討論問題問題：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程時，可以列出多少個獨立的時，可以列出多少個獨立的KCL、KVL方程？方程？aI1I2E2+-R1R

29、3R2+_I3#1#2#3bE13條支路；條支路；2個節(jié)點；個節(jié)點；3個回路，個回路，2個網(wǎng)孔個網(wǎng)孔KCL方程：方程：節(jié)點節(jié)點a：0321 III節(jié)點節(jié)點b：0321 IIIKVL方程：方程：獨立方程只有獨立方程只有 1 個個#1：13311ERIRI 23322ERIRI #2：#3：212211EERIRI 獨立方程只有獨立方程只有 2 個個56設：電路中有設：電路中有N個節(jié)點，個節(jié)點，B個支路個支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 結(jié)結(jié)獨立的獨立的節(jié)點電流方程節(jié)點電流方程有有 (N -1) 個個獨立的獨立的回路電壓方程回路電壓方程有有 (B -N+1)個個則：則：（一般

30、為網(wǎng)孔個數(shù)）（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）獨立電流方程：獨立電流方程：個個獨立電壓方程：獨立電壓方程：個個57用支路電流法解題步驟用支路電流法解題步驟1. 對每一支路假設一未知電流對每一支路假設一未知電流（I1IB）；）；4. 解聯(lián)立方程組，得解聯(lián)立方程組，得 I1IB 。2. 列列N-1個節(jié)點電流方程；個節(jié)點電流方程；3. 列列 B -（N-1）個回路（取網(wǎng)孔）電壓方程；）個回路（取網(wǎng)孔）電壓方程；設：電路中有設：電路中有N個節(jié)點，個節(jié)點，B個支路個支路58節(jié)點節(jié)點a：列列3個獨立個獨立KCL方程方程節(jié)點節(jié)點c：節(jié)點節(jié)點b：節(jié)點數(shù)節(jié)點數(shù) N=4支路數(shù)支路數(shù) B=6例例10列列3個獨立個獨立KVL方程（網(wǎng)

31、孔）方程（網(wǎng)孔）0143 III0261 III0352 IIIbacdE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_4446611ERIRIRI 0665522 RIRIRI43554433EERIRIRI 電壓、電流方程聯(lián)立求得電壓、電流方程聯(lián)立求得：I1I659是否能少列是否能少列一個方程一個方程?N=2 B=3支路電流未知數(shù)少一個：支路電流未知數(shù)少一個：支路中含有恒流源的情支路中含有恒流源的情況況例例116A12VI+-2 4 I1I1+6=I解得解得： I = 4A I1 = -2A2I1+4 I =12KCLKVL60支路電流法的優(yōu)缺點支路電流法的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點

32、：支路電流法是電路分析中最基本的支路電流法是電路分析中最基本的 方法之一。只要根據(jù)方法之一。只要根據(jù)KCL、KVL、 歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點：缺點：電路中支路數(shù)多時，所需方程的個電路中支路數(shù)多時，所需方程的個 數(shù)較多，求解不方便。數(shù)較多，求解不方便。手算時，適用于支路數(shù)較少的電路。手算時，適用于支路數(shù)較少的電路。61未知：未知：各結(jié)點電壓各結(jié)點電壓已知：已知：電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)結(jié)點電壓：結(jié)點電壓：任意選擇電路中的某個任意選擇電路中的某個結(jié)點為參考結(jié)點，結(jié)點為參考結(jié)點，其他結(jié)點與此參其他結(jié)點與此參考結(jié)點之間的電壓考結(jié)點之間的電壓稱為結(jié)點電壓。稱

33、為結(jié)點電壓。1.3.2 1.3.2 結(jié)點電壓法結(jié)點電壓法62解題思路：解題思路：（1 1）指定支路電流的參考方向）指定支路電流的參考方向（2 2）除參考結(jié)點外，對其余結(jié)點列）除參考結(jié)點外，對其余結(jié)點列 KCLKCL方程。方程。 （3 3）用結(jié)點電壓來表示支路電流，）用結(jié)點電壓來表示支路電流， 代入代入KCLKCL方程中，求解。方程中，求解。 （4 4）根據(jù)結(jié)點電壓求解電路中其他）根據(jù)結(jié)點電壓求解電路中其他 的參數(shù)。的參數(shù)。 63例例 用結(jié)點電壓法求解用結(jié)點電壓法求解Uab+_E1E2R1R2R3I1I2I3ab以以b點為參考結(jié)點，對點為參考結(jié)點，對a點列點列KCLI1+I2+I3 =0用結(jié)點電

34、壓用結(jié)點電壓Uab表示支路電流：表示支路電流：I1= (UabE1)/R1 I2= (UabE2)/R2 I3= Uab/R3 代入代入KCL方程中：方程中：0RUREUREU3ab22ab11ab 結(jié)點電壓：結(jié)點電壓：3212211abR1R1R1REREU 64+_E1E2R1R2R3結(jié)點電壓：結(jié)點電壓：3212211abR1R1R1REREU ab結(jié)論：結(jié)論：（1）分母各項總為正，等于與該結(jié)點相連的各支）分母各項總為正，等于與該結(jié)點相連的各支 路的電阻的倒數(shù)和。路的電阻的倒數(shù)和。（2）分子各項可為正，也可為負。當與該結(jié)點相連）分子各項可為正，也可為負。當與該結(jié)點相連的支路包含電壓源，的支

35、路包含電壓源，電壓源的電壓與結(jié)點電壓一致電壓源的電壓與結(jié)點電壓一致時，為正時，為正，反之，為負。若該支路包含電流源，反之，為負。若該支路包含電流源，電電流源的電流流入結(jié)點給正流源的電流流入結(jié)點給正，相反為負。，相反為負。65ISR1R2R3+_Eab例例以以b為參考結(jié)點：為參考結(jié)點：3213sabR1R1R1REIU 例例2 AO3 4 4 -4v+6v-8vAO3 4 4 2 _+4v_+8v+_6v4/14/13/12/14/83/62/4UAO 66abcR1R2R3R4R5+_E1+_E23212b11aR1R1R1RVREV 5422a52bR1R1R1RVREV 例例2.5.467

36、1.電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換伏安特性伏安特性實際電壓源模型實際電壓源模型oIREUIUEUIRO+-E1.3.3 電源等效變換法電源等效變換法內(nèi)阻內(nèi)阻串！串！E/RO開路點開路點短路點短路點I U 68實際電流源模型實際電流源模型ISROUIoSRUII-=并！并！伏安特性伏安特性IUIS ISRO開路點開路點短路點短路點I U 內(nèi)阻內(nèi)阻69兩種電源的等效互換兩種電源的等效互換 等效互換的條件：對外的電壓電流相等。等效互換的條件：對外的電壓電流相等。I = I Uab = Uab即：外特性一致即：外特性一致IRO+-EbaUabISabUabI RO70ooosRRRE

37、IRRRIEooosaE+-bIUabRO電壓源電壓源電流源電流源UabROIsabI 71等效變換的注意事項等效變換的注意事項（1 1）“等效等效”是指是指“對外對外”等效（等效互等效（等效互換前后對外伏換前后對外伏-安特性一致），對內(nèi)不等安特性一致），對內(nèi)不等效。效。例如例如： 時時LRIsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量中不消耗能量RO中則消耗能量中則消耗能量0IIEUUabab對內(nèi)不等效對內(nèi)不等效對外等效對外等效72(2) 注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 E 與與 Is 的方向的方向aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObIE與與IS方方向一

38、致向一致！73(3)(3) 恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI恒壓源和恒流源伏安特性不同！恒壓源和恒流源伏安特性不同！(4)(4) 在進行等效變換時，與恒壓源串聯(lián)的電阻在進行等效變換時，與恒壓源串聯(lián)的電阻和與恒流源并聯(lián)的電阻可以作為其內(nèi)阻處理。和與恒流源并聯(lián)的電阻可以作為其內(nèi)阻處理。 74(5) 串聯(lián)的恒壓源可以合并，并聯(lián)的恒串聯(lián)的恒壓源可以合并，并聯(lián)的恒流源可以合并。流源可以合并。8V6V4V6V4A2A1A3A75利用電源的等效變換分析電路利用電源的等效變換分析電路變變換換合合并并簡化簡化電路電路1、所求支路所求支路不得參與變換；不得參與變換；

39、2、與恒壓源并聯(lián)的元件、與恒流、與恒壓源并聯(lián)的元件、與恒流源串聯(lián)的元件對源串聯(lián)的元件對外電路外電路不起作用。不起作用。76111REI 333REI R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?例例12求求 I=？77IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I78454RRREEIdd+RdEd+R4E4R5I-ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3 4432132131/RIERRRRRRRIIESdd7910V+-2A2 I?IA32410A72210A5210III哪哪個個答答案案對對?+-10V+-4V2 例例13

40、801.3.4 1.3.4 疊加原理疊加原理在多個電源同時作用的在多個電源同時作用的線性電路線性電路中，任何支路的電流或中，任何支路的電流或任意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結(jié)果任意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結(jié)果的代數(shù)和。的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原電路原電路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2單獨作用單獨作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1單獨作用單獨作用概念概念IIIIII III333222111 81IIIIII III333222111 +I2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_I2I1AE1+_R1R2I3R3I1

41、 =E1R1 +R2 R3R2 + R3R2 + R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E1=I1 =- E2R2 +R1 R3R1 + R3R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 -E2=I2R1I1R2AE2I3R3+_82 III111 I1 =R2 + R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E1-R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E283證明證明：利用支路電流法求解利用支路電流法求解 I1 + I2 = I3I1 R1 + I3 I3 = E1I2R2 + I3 I3 = E2解得解得：I1 =R2 + R3R1 R2 + R2 R3 + R1

42、 R3 E1-R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E2BR1E1R2AE2I3R3+_+_（以以I1為例為例）I1I284+-10 I4A20V10 10 I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10 I 4A10 10 +-10 I 20V10 10 解解：例例14電路如圖所電路如圖所示，用疊加示，用疊加原理求原理求I=？85應用疊加定理要注意的問題應用疊加定理要注意的問題1. 迭加定理只適用于線性電路中電壓電流的迭加定理只適用于線性電路中電壓電流的計算，計算，不能計算功率不能計算功率；2. 迭加時只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。迭加時只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和

43、參數(shù)不變。 不作用的恒壓源應短路，即令不作用的恒壓源應短路，即令E=0； 不作用的恒流源應開路，即令不作用的恒流源應開路，即令 Is=0。=+I3R3則：則：32332332333233)()()(RIRIRIIRIP+= 333 III+= 設：設：864. 運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分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(shù)可能不止一個。電路的電源個數(shù)可能不止一個。=+3. 首先要標明各支路電流、電壓的參考方向。原電首先要標明各支路電流、電壓的參考方向。原電 路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電 流的代數(shù)和。流

44、的代數(shù)和。87ER1R3R2R4UIS如圖所示電路，已知：如圖所示電路，已知：E=12V，IS=10AR1= R2 = R3 = R4 =1 用疊加原理計算用疊加原理計算U = =？解：解：原圖化為：原圖化為：R3R2ER1R4U +R1R3R2R4ISU U =101/21=5VU =12/4=3VU = U + U =8V例例1588名詞解釋名詞解釋無源二端網(wǎng)絡：無源二端網(wǎng)絡： 二端網(wǎng)絡中沒有電源二端網(wǎng)絡中沒有電源有源二端網(wǎng)絡：有源二端網(wǎng)絡： 二端網(wǎng)絡中含有電源二端網(wǎng)絡中含有電源1.3.5 1.3.5 等效電源定理等效電源定理 二端網(wǎng)絡：二端網(wǎng)絡：若一個電路只通過兩個輸出端與外電路若一個電

45、路只通過兩個輸出端與外電路 相聯(lián)，則該電路稱為相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡”。 （Two-terminals = One port）ABAB89等效電源定理等效電源定理 有源二端網(wǎng)絡用電源模型替代，便為等效有源二端網(wǎng)絡用電源模型替代，便為等效 電源定理。電源定理。有源二端網(wǎng)絡用電壓源模型替代有源二端網(wǎng)絡用電壓源模型替代 - - 戴維南定理戴維南定理有源二端網(wǎng)絡用電流源模型替代有源二端網(wǎng)絡用電流源模型替代 - - 諾頓定理諾頓定理90戴維南定理戴維南定理有源有源二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡RERo+_R注意：注意：“等效等效”是指對端口外是指對端口外（R）等效等效有源二端網(wǎng)絡用電壓源模型等效。有源二

46、端網(wǎng)絡用電壓源模型等效。 91等效電壓源的內(nèi)阻等于有源等效電壓源的內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)絡相應無源二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡相應無源二端網(wǎng)絡的輸入電阻。（有源網(wǎng)絡變的輸入電阻。（有源網(wǎng)絡變無源網(wǎng)絡的原則是：恒壓源無源網(wǎng)絡的原則是：恒壓源短路，恒流源開路）短路，恒流源開路）等效電壓源的電動勢等效電壓源的電動勢（E）等于有源二端等于有源二端網(wǎng)絡的開端電壓網(wǎng)絡的開端電壓U0 0有源有源二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡OUab相應的相應的無源無源二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡ab有源有源二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡RabER0+_RabOUE ab0RR 92戴維南定理的證明戴維南定理的證明=原圖（原圖（ a ）用疊加原理計算，得）用疊加原理計算，得I=

47、+ =1A 63+6/66+66126+3/63+633 6V+_6 12V+_I6 （ a ）RoE+_I6 2 8V（ b ）從（從（ a ）圖的戴維南等效電路（）圖的戴維南等效電路（ b ）中計算，得）中計算，得I= =1A82 + 6等效！等效！93戴維南定理的應用戴維南定理的應用應用戴維南定理分析電路的步驟：應用戴維南定理分析電路的步驟：1將待求支路畫出，其余部分就是一個有源二端網(wǎng)絡；將待求支路畫出，其余部分就是一個有源二端網(wǎng)絡；2求有源二端網(wǎng)絡的開路電壓；求有源二端網(wǎng)絡的開路電壓；3求有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻；求有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻；4畫出有源二端網(wǎng)絡的等效電路；畫出有源二端網(wǎng)絡的

48、等效電路；5將（將（1 1）中畫出的支路接入有源二端網(wǎng)絡，由此電路計）中畫出的支路接入有源二端網(wǎng)絡，由此電路計算待求量；算待求量；94等效電源定理中等效電阻的求解方法等效電源定理中等效電阻的求解方法求簡單二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用求簡單二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用串、并聯(lián)串、并聯(lián)的方法的方法即可求出。如前例：即可求出。如前例：CRoR1R3R2R4ABD4321/RRRRRo 95不能用簡單不能用簡單 串串/ /并聯(lián)并聯(lián)方法方法 求解，求解，怎么辦？怎么辦？求某些二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用串、并聯(lián)求某些二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用串、并聯(lián)的方法則不行。如下圖：的方法則不行。如下圖：ARoCR1R3R2R4

49、BDR096求求 開端電壓開端電壓 Uo 與與 短路電流短路電流 Is開路、短路法開路、短路法有源有源網(wǎng)絡網(wǎng)絡Uo有源有源網(wǎng)絡網(wǎng)絡Is+-ROEIs=EROUo=E+-ROEsooIUR 等效等效內(nèi)內(nèi) 阻阻UoIs=RO97已知已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求求：當當 R5=10 時時，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效電路等效電路有源二端有源二端網(wǎng)絡網(wǎng)絡例例16981）求開端電壓）求開端電壓UOV2=434212+-+=RRRERRRE+=UUUDBADo2）求輸入電阻）求輸入電阻 ROUoR1R3+_R2R4E

50、ABCDCRoR1R3R2R4ABD4321/RRRRRo+=2030 +3020=24 99+_ER0R5I53）畫等效電路）畫等效電路W=24oRV2dE4）求未知電流）求未知電流 I5A059. 01024255=+=+=RREIoR5=10 100求：求：U=?4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU例例171011）求開路電壓）求開路電壓Uo_+4 4 50 AB+_8V10VCDEUo1A5 此值是所求此值是所求結(jié)果嗎？結(jié)果嗎？V954010=-+=+=EBDECDACoUUUUU1022）求輸入電阻）求輸入電阻 RoRoW=+=5754/450oR4 4 5

51、0 5 AB1A+_8V_+10VCDEUo4 4 50 5 103+_ERo57 9V33 W=57oRV9=oUE3）畫等效電路）畫等效電路4）求解未知電壓）求解未知電壓V3 . 33333579=+=U104電位的概念電位的概念：Va = 5V a 點電位點電位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 點電位點電位：在電路中任選一節(jié)點，設其電位為零（用在電路中任選一節(jié)點，設其電位為零（用此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是該節(jié)點的電位。記為：該節(jié)點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標）。（注意：電位為單下標）。標記），標記），1.3.6 電位的計算電位的計算105 電位值是相對的電位值是相對的, ,參考點選得不同，電路參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；中其它各點的電位也將隨之改變； 電路中兩點間的電壓值是固定的，不會電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。因參考點的不同而改變。電位和電壓的區(qū)別電位和電壓的區(qū)別注意注意106電路如圖示：電路如圖示：1