電工學(xué)張南主編PPT課件

1、1主要教學(xué)內(nèi)容電工學(xué) 電工技術(shù)電子技術(shù)直流電路、交流電路暫態(tài)分析、三相電路變壓器、電動機(jī)、工業(yè)控制 三極管、放大電路 運(yùn)算放大電路 數(shù)字集成電路（上篇）（下篇）第1頁/共153頁2電工技術(shù) 應(yīng)用舉例 (1)工 業(yè) 控 制 電機(jī)控制 機(jī)床控制 生產(chǎn)過程自動化控制 樓宇電梯控制 . . . . . . . . . . .電工技術(shù)的應(yīng)用第2頁/共153頁3電工技術(shù) 應(yīng)用舉例 (2)信 號 檢 測 壓力、溫度、水位、流量等的測量與調(diào)節(jié) 電子儀器 醫(yī)療儀器 . . . . . .第3頁/共153頁4家 用 電 器 電燈、電話 廣播、電視 冰箱、洗衣機(jī) 家庭影院 . . . . . .電工技術(shù) 應(yīng)用舉例

2、(3)第4頁/共153頁5智能建筑電工技術(shù) 應(yīng)用舉例 (4)第5頁/共153頁6中央空調(diào)及加濕器：美國 TEMPSTAR 中央吸塵：加拿大 DUO VAC 中央熱水爐：美國 小區(qū)安防、智能系統(tǒng) 周界雙層紅外監(jiān)測防闖入系統(tǒng)，保安電子巡更系統(tǒng) 重要場所、主要路口24小時(shí)攝象監(jiān)視系統(tǒng) 門衛(wèi)與住戶對講系統(tǒng) 車輛自動識別準(zhǔn)入系統(tǒng) 燃?xì)庑孤丁煾刑筋^、緊急求助、非法入室自動報(bào)警系統(tǒng) 彩屏可視對講、公共信息發(fā)布、家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 水、電、氣三表 IC 卡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng) 所有房間留有電視、電話及數(shù)據(jù)接口、分戶電話交換機(jī)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通話 第6頁/共153頁7樓 宇 電 梯 的 控 制信號檢測供電系統(tǒng)電機(jī)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))可

3、編程序控制器ProgrammableLogicController電機(jī)控制器第7頁/共153頁8汽車電子汽 車 電 子電源發(fā)動機(jī)控制行駛裝置報(bào)警與安全裝置旅居性儀表娛樂通訊收音機(jī)、汽車電話、業(yè)余電臺點(diǎn)火裝置、燃油噴射控制、發(fā)動機(jī)電子控制車速控制、間歇刮水、除霧裝置、車門緊鎖.安全帶、車燈未關(guān)報(bào)警、速度報(bào)警、安全氣囊.空調(diào)控制、動力窗控制里程表、數(shù)字式速度表、出租車用儀表.電工技術(shù) 應(yīng)用舉例 (5)第8頁/共153頁9EV?Electric Vehicle第9頁/共153頁1021世紀(jì) 綠色 環(huán)保汽車EV安全、舒適、可靠無廢氣排放( 零 排放)高效率渦輪增壓ABS自動巡航GPS衛(wèi)星定位68 安全

4、氣囊第10頁/共153頁11第11頁/共153頁12機(jī)電 機(jī)電一體化EV充電系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)汽車照明、電動轉(zhuǎn)向、空調(diào)、音響、雨刷、安全報(bào)警、電動門窗.電 子機(jī)械驅(qū)動控制系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)第12頁/共153頁13汽車電子強(qiáng)電弱電電機(jī)驅(qū)動逆變電源電力電子.電機(jī)與電器控制信號處理（DSP）計(jì)算機(jī)、單片機(jī).第13頁/共153頁14 課程性質(zhì):技術(shù)基礎(chǔ)課課程對象:工科非電專業(yè)課程特點(diǎn)：內(nèi)容豐富，技術(shù)更新快，緊密聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用非常廣泛。 本課是非電專業(yè)一切電類后續(xù)課程（電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理、自動控制等）的基礎(chǔ)。學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多，不能輕視。否則，對以后的學(xué)習(xí)將會造成很大影響。第14頁/共153頁15 主要教學(xué)環(huán)

5、節(jié)習(xí)題獨(dú)立完成作業(yè) 緊跟老師講課思路，搞清基本概念，注意解題方法和技巧。 課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)注意理論聯(lián)系實(shí)際，掌握常用儀器、儀表的使用方法，驗(yàn)證與探索相結(jié)合。第15頁/共153頁16學(xué)分：4.5 總學(xué)時(shí): 90面授: 70電工技術(shù)30學(xué)時(shí)，電子技術(shù)35學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：20 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)18學(xué)時(shí)（9個(gè)） 綜合性實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)（1個(gè)）第16頁/共153頁17本課程考核由期末書面考試、實(shí)驗(yàn)( (含實(shí)驗(yàn)報(bào)告) ) 、平時(shí)（考勤、測驗(yàn)等）三部分組成。其中，期末書面書面考試占總成績的70%70%，實(shí)驗(yàn)( (含實(shí)驗(yàn)報(bào)告) )占總成績的20%20%，平時(shí)作業(yè)占總成績的10%10%。 第17頁/共153頁18教 材 及 參 考

6、 書教材：電 工學(xué) （少學(xué)時(shí)） （第二版）張南主編 高等教育出版社電工技術(shù)與電子技術(shù) （上冊）王鴻明主編 清華大學(xué)出版社 參考書： 電工學(xué)（第五版）秦增煌主編 第18頁/共153頁19希望和要求:教學(xué)形式: 課堂上，多媒體授課； 課后，復(fù)習(xí)預(yù)習(xí) 。意見要求及時(shí)反饋新生事物大家支持教師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)學(xué)生積極配合師生共同創(chuàng)造佳績建議希望踴躍發(fā)表第19頁/共153頁20第一章電路分析基礎(chǔ)第20頁/共153頁21 11 電路的基本概念一. 電路的組成 電路的基本組成部分是電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。EIRU+_電源負(fù)載第21頁/共153頁22電路元件的理想化 在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把

7、它近似地看作理想電路元件。為什么電路元件要理想化? 便于對實(shí)際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)描述，將實(shí)際元件理想化（或稱模型化）。二、電路元件和電路模型第22頁/共153頁23手電筒的電路模型UI開關(guān)ER0R干電池電珠第23頁/共153頁241.電源有載工作（通路）開關(guān)閉合ER0+U-RIabdc通路開關(guān)斷開開路cd短接短路三、電路的工作狀態(tài)第24頁/共153頁25 電壓和電流由歐姆定律可列上圖的電流RREI0負(fù)載電阻兩端電壓RIU IREU0UEOI電源的外特性曲線當(dāng)R0R時(shí)EU 由上兩式得第25頁/共153頁262、開路 開路就是將電路斷開。 開路時(shí)電路中沒有電流，負(fù)載上也沒有電壓， 開路時(shí)電源的端

8、電壓稱為開路電壓或空載電壓，用Uo表示,顯然，U0E。 開路時(shí)，開關(guān)觸點(diǎn)a、b之間的電壓UabUoE。ER0+U-RIabdc特征：I0 UU0E P0第26頁/共153頁273、短路可以看出，負(fù)載R上已沒有電壓所以負(fù)載電流 IR0 短路后電源回路的電流 電源的內(nèi)阻Ro往往很小，所以短路電流很大,這會引起電源或?qū)Ь€絕組的損壞。 短路是一種電路事故。由于操作不當(dāng)?shù)仍?，短路現(xiàn)象是難以避免的，所以要有保護(hù)措施。簡單可行的方法是在線路中裝設(shè)熔斷器，使熔斷器內(nèi)的熔絲(又稱保險(xiǎn)絲)與負(fù)載串聯(lián)( FU)。如果負(fù)載發(fā)生短路，熔絲會很快燒斷，使電源和供電線路得到保護(hù)。0SREI IR0R EU0 第27頁/共

9、153頁28 U0 IISER0 PEPR0 I 2 P0短路的特征：第28頁/共153頁29 電路的物理量 及其參考方向電池?zé)襞蓦娏麟妷弘妱觿軪IRU+_負(fù)載電源第29頁/共153頁30電路中物理量的正方向物理量的正方向：實(shí)際正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向（參考正方向）： 在分析計(jì)算時(shí)，對電量人為規(guī)定的方向。第30頁/共153頁31物理量的實(shí)際正方向 物物理理量量單單位位實(shí)實(shí)際際正正方方向向電電流流 IA、kA、mA、A正正電電荷荷移移動動的的方方向向電電動動勢勢 E V、kV、mV、V電電源源驅(qū)驅(qū)動動正正電電荷荷的的方方向向 (低低電電位位 高高電電位位)

10、電電壓壓 UV、kV、mV、V電電位位降降落落的的方方向向 (高高電電位位 低低電電位位)第31頁/共153頁32物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號abUab（高電位在前， 低電位在后） 雙下標(biāo)箭 頭uab電壓+-IR電流：從高電位 指向低電位。第32頁/共153頁33電路分析中的假設(shè)正方向（參考方向）問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR第33頁/共153頁34(1) 在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法(3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方

11、向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；第34頁/共153頁35例已知：E=2V, R=1問： 當(dāng)U分別為 3V 和 1V 時(shí)，IR=?E IRRURabU解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程： EUURREURUIRREUUR 第35頁/共153頁36(3) 數(shù)值計(jì)算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）REUIRE IRRURabU第36頁/共153頁37(4) 為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上把 I 與 U 的方向 按相同方向假

12、設(shè)。(1) 方程式U/I=R 僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2) “實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“假設(shè) 正方向”則 是人們在進(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要先假定“正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程 計(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的. 提示第37頁/共153頁38 歐姆定律U、I 參考方向相同時(shí)，RU+IRU+I 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號： 式前的正負(fù)號由U、I 參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考 方向之間的關(guān)系。 通常取 U、I 參考方向相同。U = I R第38頁/共153頁39解：對圖(a)有

13、, U = IR例：應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有, U = IR326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A第39頁/共153頁40四.電功率和電能aIRUb功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流入此 部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為: WIUP功率有無正負(fù)？如果U I方向不一致結(jié)果如何？第40頁/共153頁41 在 U、 I 正方向選擇一致的前提下， IRUab或IRUab“吸收功率” （負(fù)載）“發(fā)出功率” （電源）若 P = UI 0若 P = UI 0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸

14、收）= P（發(fā)出）第41頁/共153頁42 IUP功率 設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流入此部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為:功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2PPE P電源輸出的功率電源內(nèi)阻上損耗功率電源產(chǎn)生的功率W為瓦特KW為千瓦第42頁/共153頁43 當(dāng) 計(jì)算的 P 0 時(shí), 則說明 U、I 的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。 所以，從 P 的 + 或 - 可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載。結(jié) 論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè) U、I 正方向一致。 當(dāng)計(jì)算的 P 0 時(shí), 則說明 U、I 的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。第43頁/共

15、153頁44解A273.022060UPI 806273.0220IUR 一個(gè)月的用電量 WPt60(W)30 (h) 5.4kWh來來計(jì)計(jì)算算和和或或可可用用PURIPR22 已知：有一220V 60W的電燈，接在220V的電源上，求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時(shí)電阻如每晚用3小時(shí)，問一個(gè)月消耗電能多少？例題 第44頁/共153頁4512 基爾霍夫定律 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括克氏電流和克氏電壓兩個(gè)定律。名詞注釋：節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：電路中每一個(gè)分支回路：電路中任一閉合路徑第45頁/共153頁46支路：ab、ad、 . （共6條）回

16、路：abda、 bcdb、 . （共7 個(gè)）節(jié)點(diǎn)：a、 b、 . (共4個(gè)）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第46頁/共153頁47一、 基爾霍夫電流定律 對任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I44231IIII克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性 I =0即：例或：04231IIII第47頁/共153頁48電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0 電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R第48頁/共153頁49二、 基

17、爾霍夫電壓定律從回路中任意一點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向循行一周，則在這個(gè)方向上的電位升之和等于電位降之和. 或電壓的代數(shù)和為 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1U2U3U40即 U0第49頁/共153頁50上式可改寫為 E1E2R1I1R2I20 或 E1E2R1I1R1I1 即 E （RI）在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和 在這里電動勢的參考方向與所選回路循行方向相同者，取正號，一致者則取負(fù)號。 電壓與回路循行方向一致者，取正號，反之則取負(fù)號。注第50頁/共153頁511列方程前標(biāo)注回路循行方向；

18、 電位升 = 電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應(yīng)用 U = 0項(xiàng)前符號的確定： 3. 開口電壓可按回路處理 注意：1對回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_第51頁/共153頁52基爾霍夫電壓定律的推廣：可應(yīng)用于回路的部分電路+-ABC-UABUAUBER+-+-UIUUAUBUAB或 UABUAUBEURI0或 UERI注列方程時(shí)，要先在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動勢的參考方向。第52頁/共153頁53+-ACBD+-UABUBCUCDUDAUCA解由基爾霍夫電壓定律可得（1）UABUBCUCDUDA=0 即 UCD2V（2）UA

19、BUBCUCA0 即 UCA1V已知：下圖為一閉合電路，各支路的元件是任意的，但知UAB5V，UBC4V，UDA3V試求：（1）UCD：（2）UCA。例題 第53頁/共153頁54UsI1IBRBI2EBUBE+-解應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出 EBRBI2UBE0得 I20.315mAEBRBI2R1I1US0得 I10.57mA應(yīng)用基爾霍夫電流定律列出 I2I1IB0 得 IB0.255mA如圖：RB20K ， R110K ，EB6VUS6V，UBE0.3V 試求電流 IB ，I2 及 I1。例題 第54頁/共153頁55關(guān)于獨(dú)立方程式的討論 問題的提出：在用克氏電流定律或電壓定律列方程時(shí)，究

20、竟可以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？第55頁/共153頁56克氏電流方程：節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)b：321III213III獨(dú)立方程只有 1 個(gè)克氏電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE獨(dú)立方程只有 2 個(gè)aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1第56頁/共153頁57設(shè)：電路中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小 結(jié)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程有 (N -1) 個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程有 (B -N+1)個(gè)則：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)

21、）獨(dú)立電流方程：個(gè)獨(dú)立電壓方程：個(gè)第57頁/共153頁58討論題A11433I求：I1、I2 、I3 能否很快說出結(jié)果？1+-3V4V11+-5VI1I2I3A615432IA7321III第58頁/共153頁59 對于簡單電路，通過串、并聯(lián)關(guān)系即可求解。如：E+-RE+-RRRRRRR第59頁/共153頁60對于復(fù)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，才能算出結(jié)果。 E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如：第60頁/共153頁61 在電路中，電阻的聯(lián)接形式是多種多樣的，其中最簡單和最常用的是串聯(lián)與并聯(lián)。具有串、并聯(lián)關(guān)系的電阻電路總可以等效

22、變化成一個(gè)電阻。所謂等效是指兩個(gè)電路的對外伏安關(guān)系相同等效13 電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換第61頁/共153頁62 如果電路中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻串聯(lián)，這些電阻的串聯(lián)可以等效為一個(gè)電阻。21RRR +-+-+1R2R1U2UUI+IRU一、 電阻的串聯(lián) RIIRRU21 伏安關(guān)系第62頁/共153頁63 兩個(gè)串聯(lián)電阻上的電壓分別為：+-+-+1R2R1U2UUIURRRIRU21111 URRRIRU21222 第63頁/共153頁64 式中G為電導(dǎo)，是電阻的倒數(shù)。在國際單位 制中，電導(dǎo)的單位是西門子（S）。21GGG21111RRR 上式也可寫成 兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻的并聯(lián)也可以用一個(gè)電阻來

23、等效。+-1R2RUI1I2I+-IUR二、 電阻的并聯(lián)第64頁/共153頁65 兩個(gè)并聯(lián)電阻上的電流分別為：+-1R2RUI1I2IIRRRI2121 IRRRI2112 第65頁/共153頁667R3V3I6R 134R2112R12I5I5R67I 計(jì)算圖中所示電阻電路的等效電阻R，并求電流 I 和I5 。例題 第66頁/共153頁671 14 4 支路電流法 凡不能用電阻串并聯(lián)化簡的電路，一般稱為復(fù)雜電路。在計(jì)算復(fù)雜電路的各種方法中，支路電流法是最基本的。它是應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對節(jié)點(diǎn)和回路列出方程，求出未知量。第67頁/共153頁68第68頁/共153頁69第69頁/共

24、153頁70求各支路電流：1. 對每一支路假設(shè)一未 知電流（I1-I6）4. 解聯(lián)立方程組對每個(gè)節(jié)點(diǎn)有0I2. 列電流方程對每個(gè)回路有UE3. 列電壓方程節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4支路數(shù) B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例1第70頁/共153頁71節(jié)點(diǎn)a：143III列電流方程節(jié)點(diǎn)c：352III節(jié)點(diǎn)b：261III節(jié)點(diǎn)d：564IIIbacd（取其中三個(gè)方程）節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4支路數(shù) B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_第71頁/共153頁72列電壓方程電壓、電流方程聯(lián)立求得：61IIbacd55443343RIRIRIEE :adca

25、 665522RIRIRI0 :bcdb 6611444RIRIRIE :abda E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_第72頁/共153頁73N=4 B=6SII33R6aI3sI3dE+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux例20 :0 :0 :364542321SSIIIcIIIbIIIa電流方程支路電流未知數(shù)少一個(gè)：支路中含有恒流源的情況第73頁/共153頁74N=4 B=6電壓方程：1552211 :ERIRIRIabda結(jié)果：5個(gè)電流未知數(shù) + 一個(gè)電壓未知數(shù) = 6個(gè)未知數(shù) 由6個(gè)方程求解。0:556644RIRIRIbcdbXURIRIabc

26、a4422:dE+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1UxaI3s第74頁/共153頁75支路電流法小結(jié)解題步驟結(jié)論與引申12對每一支路假設(shè)一未知電流1. 假設(shè)未知數(shù)時(shí)，正方向可任意選擇。對每個(gè)節(jié)點(diǎn)有0I1. 未知數(shù)=B，4解聯(lián)立方程組對每個(gè)回路有UE#1#2 #3根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電流的實(shí)際方向。3列電流方程：列電壓方程：2. 原則上，有B個(gè)支路就設(shè)B個(gè)未知數(shù)。 （恒流源支路除外）例外？若電路有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則可以列出 ？ 個(gè)獨(dú)立方程。(N-1)I1I2I32. 獨(dú)立回路的選擇：已有(N-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)方程， 需補(bǔ)足 B -（N -1）個(gè)方程。 一般按網(wǎng)孔選擇第75頁/共153頁76支路電流

27、法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的 方法之一。只要根據(jù)克氏定律、歐 姆定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè) 數(shù)較多，求解不方便。支路數(shù) B=4須列4個(gè)方程式ab第76頁/共153頁771 15 5 結(jié)點(diǎn)電壓法 當(dāng)電路中支路較多，結(jié)點(diǎn)較少時(shí)可選其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)作參考點(diǎn)，求出其他結(jié)點(diǎn)的相對于參考點(diǎn)的電壓，進(jìn)而求出各支路電流。這種方法稱為結(jié)點(diǎn)電壓（位）法。第77頁/共153頁78第78頁/共153頁79 電位值是相對的,參考點(diǎn)選得不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變； 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)的不同而改變。注意：電位和電壓的區(qū)別第79頁/共153

28、頁80電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2第80頁/共153頁81bca204A610AE290V E1140V56A d+90V205+140V6cd第81頁/共153頁82R1R2+15V-15V 參考電位在哪里？R1R215V+-15V+-第82頁/共153頁83圖示電路，計(jì)算開關(guān)S 斷開和閉合時(shí)A點(diǎn) 的電位VA解: (1)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)(2) 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電路 如圖（b）電流 I2 = 0，電位 VA = 0V 。電流 I1 = I2 = 0，電位 VA = 6V 。電流在閉合路徑中流通2KA+I12kI26V(b)2k+6VA2kSI2I1(a)

29、第83頁/共153頁84結(jié)點(diǎn)電位的概念：Va = 5V a 點(diǎn)電位：ab15Aab15AVb = -5V b 點(diǎn)電位：在電路中任選一結(jié)點(diǎn)，設(shè)其電位為零（用此點(diǎn)稱為參考點(diǎn)。其它各結(jié)點(diǎn)對參考點(diǎn)的電壓，便是該結(jié)點(diǎn)的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標(biāo)）。標(biāo)記）， 第84頁/共153頁85 結(jié)點(diǎn)電位法適用于支路數(shù)多，節(jié)點(diǎn)少的電路。 如： 共a、b兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，b設(shè)為參考點(diǎn)后，僅剩一個(gè)未知數(shù)（a點(diǎn)電位Va）。abVa結(jié)點(diǎn)電位法中的未知數(shù)：節(jié)點(diǎn)電位“VX”。結(jié)點(diǎn)電位法解題思路 假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)，令其電位為零， 求其它各結(jié)點(diǎn)電位，求各支路的電流或電壓。 第85頁/共153頁86結(jié)點(diǎn)電壓方程的推導(dǎo)：設(shè)：Vb =

30、 0 V 結(jié)點(diǎn)電壓為 U，參考方向從 a 指向 b。111RIUE 因?yàn)橐驗(yàn)?11RUEI 所以所以2. 應(yīng)用歐姆定律求各支路電流 ：222RUEI 33RUI 1. 用KCL對結(jié)點(diǎn) a 列方程： I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U因?yàn)?E2=U-I2R2所以：第86頁/共153頁873211RUIRUERUE S23212211111RRRIREREUS RIREUS1 第87頁/共153頁88RIREU1Sab V18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3

31、183ab3 UI第88頁/共153頁89212S1S2211ab11RRIIREREU V24V312127330250 第89頁/共153頁90 對于含恒流源支路的電路，列節(jié)點(diǎn)電位方程 時(shí)應(yīng)按以下規(guī)則：方程左邊：按原方法編寫，但不考慮恒流源支路的電 阻。 方程右邊：寫上恒流源的電流。其符號為：電流朝向 未知節(jié)點(diǎn)時(shí)取正號，反之取負(fù)號。第90頁/共153頁91515A1VI 5A2VI 10AB3VVI 10B4VI 1565B5VI 第91頁/共153頁921 16 6 疊加原理 對于線性電路，任何一條支路中的電流，都可以看成是由電路中各個(gè)電源（電壓源或電流源）單獨(dú)作用時(shí)，在此支路中所產(chǎn)生的

32、電流的代數(shù)和。這就是疊加原理。第92頁/共153頁93 *所謂電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用，就是將電路中其它電源置0， 即電壓源短路，電流源開路。 第93頁/共153頁9416 疊加原理 在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原電路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2單獨(dú)作用 +_AE1BI2R1I1R2I3R3E1單獨(dú)作用第94頁/共153頁95I2I1AI2I1III III III333222111 +BI2R1I1E1R2AE2I3R3+

33、_+_E1+B_R1R2I3R3R1R2ABE2I3R3+_ 第95頁/共153頁96例+-10I4A20V1010迭加原理用求：I= ?I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10I4A1010+-10I 20V1010解：第96頁/共153頁97應(yīng)用迭加定理要注意的問題1. 迭加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、 電流的變化而改變）。 2. 迭加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。 暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令E=0； 暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令 Is=0。3. 解題時(shí)要標(biāo)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(jié)果是各分電壓、分電 流的

34、代數(shù)和。=+第97頁/共153頁984. 迭加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率。如：5. 運(yùn)用迭加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分 電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 333 I II 設(shè)：32332332333233)()()(RIR IRI IRIP則：I3R3=+第98頁/共153頁99補(bǔ)充說明齊性定理 只有一個(gè)電源作用的線性電路中，各支路的電壓或電流和電源成正比。如：R2+-E1R3I2I3R1I1若 E1 增加 n 倍，各電流也會增加 n倍。顯而易見：第99頁/共153頁100例 US =1V、IS=1A 時(shí)， Uo=0V已知：US =10 V、IS=0A 時(shí)，Uo=1V求

35、：US =0 V、IS=10A 時(shí)， Uo=?US線性無源網(wǎng)絡(luò)UOIS 解：設(shè)S2S1OIKUKU （1）和（ 2）聯(lián)立求解得：1 .0K1 .0K21 V1UO 當(dāng) US =1V、IS=1A 時(shí)，)1(.01K1KU21O 當(dāng) US =10 v、IS=0A 時(shí)，)2(.10K10KU21O 第100頁/共153頁101A5 . 0A5 . 0A1 222 III所以所以A5 . 01555S3232 IRRRIV5 . 2V55 . 022S RIUV5 . 72.5V5VSSS UUU第101頁/共153頁1021.電壓源伏安特性電壓源模型oIREUIUEUIRO+-ERo越大斜率越大17

36、 理想電壓源和理想電流源主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。第102頁/共153頁103理想電壓源 （恒壓源）: RO= 0 時(shí)的電壓源.特點(diǎn)：(1）輸出電 壓不變，其值恒等于電動勢。 即 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE第103頁/共153頁104恒壓源中的電流由外電路決定設(shè): E=10VIE+_abUab2R1當(dāng)R1 R2 同時(shí)接入時(shí)： I=10AR22例 當(dāng)R1接入時(shí) ： I=5A則：第104頁/共153頁105REI 恒壓源特性中不變的是：_E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

37、變化， 或者是_ 的變化。大小方向+_I恒壓源特性小結(jié)EUababR第105頁/共153頁1062. 電流源ISROabUabIoabSRUIIIsUabI外特性 電流源模型RORO越大特性越陡第106頁/共153頁107理想電流源 （恒流源): RO= 時(shí)的電流源. 特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。第107頁/共153頁108恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè): IS=1 A R=10 時(shí)， U =10 V R=1 時(shí)， U =1 V則:例第108頁/共153頁109恒流源特性小結(jié)恒流源特性中不變的

38、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RIUsab 理想恒流源兩端可否被短路？abIUabIsR第109頁/共153頁110恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不 變 量變 化 量E+_abIUabUab = E （常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對 Uab 無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對 I 無影響。輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab 可變 -Uab 的大小、方向均由外電路決定第110頁/共153

39、頁111 3、理想源的串聯(lián)和并聯(lián)：(1) 串聯(lián)： n個(gè)電壓源的串聯(lián)可用一個(gè)電壓源等效代替，且等效電壓源的大小等于n個(gè)電壓源的代數(shù)和。uS = uS1 + uS2 + . + uSn+uS1+uS2+uSn12+uS12a.電壓源串連第111頁/共153頁112b. 電流源的串聯(lián)? 只有大小相等、方向相同的電流源才允許串聯(lián)，其等效電流源等于其中任一電流源的電流（大小、方向）。12iS1iS2iSn2iS1iS = iS1 = iS2 = = isn第112頁/共153頁113c. 電壓源和電流源的串連iS12+uiiS12+uiuS 任 一元件與電流源串聯(lián)對外電路來說，就等效于這個(gè)電流源，串聯(lián)元

40、件對外電路不起作用。第113頁/共153頁114 （2） 并聯(lián)： n個(gè)電流源的并聯(lián)可用一個(gè)電流源等效代替，且等效電流源的大小等于n個(gè)電流源的代數(shù)和。iS1iS2iSn12iS12iS = iS1 + iS2 + + iSna.電流源的并聯(lián)：第114頁/共153頁115 只有大小相等、方向相同的電壓源才允許并聯(lián)，其等效電壓源等于其中任一電壓源的電壓（大小、方向）。uS1uS2uSn+12uS+12uS = uS1 = uS2 = . =uSn b. 電壓源的并聯(lián)？第115頁/共153頁116c、電壓源與電流源并聯(lián)：uS+12+ui 任一電流源與電壓源并聯(lián)對外電路來說，就等效于這個(gè)電壓源，并聯(lián)元件

41、對外電路不起作用。 iSuS+12+ui 第116頁/共153頁1173.兩種電源的等效互換 等效互換的條件：對外的電壓電流相等。I = I Uab = Uab即：IRO+-EbaUabISabUabI RO第117頁/共153頁118等效互換公式oabRIEUIRO+-EbaUabRIRIRIIUoososabISabUabIRO則oRIERIRIoosRIEosRRooI = I Uab = Uab若第118頁/共153頁119ooosRRREIRRRIEooosaE+-bIUabRO電壓源電流源UabROIsabI 第119頁/共153頁120等效變換的注意事項(xiàng)“等效”是指“對外”等效（

42、等效互換前后對外伏-安特性一致），對內(nèi)不等效。(1)LR時(shí)例如：IsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO中則消耗能量0IIEUUabab對內(nèi)不等效對外等效第120頁/共153頁121注意轉(zhuǎn)換前后 E 與 Is 的方向(2)aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObI第121頁/共153頁122(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI0EREIoS（不存在）第122頁/共153頁123(4) 進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。RO和 RO不一定是電源內(nèi)阻。第123頁/共153頁124電壓源中的電流

43、如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例IE R_+abUab=?Is原則：Is不能變，E 不能變。EIRUab電壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓第124頁/共153頁125111REI 333REI R1R3IsR2R5R4I3I1I應(yīng)用舉例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?第125頁/共153頁126(接上頁)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I第126頁/共153頁127454RRREEIdd+RdEd+R4E4R5I-(接上頁)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3 4432132131/RIERRRRRRRIIESdd第12

44、7頁/共153頁128V6A262V441Iab3具體步驟如下1 試用等效變換的方法計(jì)算圖中 電阻上的電流I。例題 第128頁/共153頁1293A262V441IaA2b22V441IabA422V441IabV8解下頁第129頁/共153頁13041IabA2A14AI2122322V441IabV81IabA32第130頁/共153頁131例 求圖示電路中的電路 i。6A76V+2Ai2226A72Ai2223A9A72Ai127i12+9V+4VA.i5072149 第131頁/共153頁132名詞解釋：無源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源有源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源 18 戴維寧

45、定理 二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路 相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。 （Two-terminals = One port）ABAB第132頁/共153頁133等效電源定理的概念 有源二端網(wǎng)絡(luò)用電源模型替代，便為等效 電源定理。有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型替代 - 戴維南定理有源二端網(wǎng)絡(luò)用電流源模型替代 - 諾頓定理第133頁/共153頁134 有源二端網(wǎng)絡(luò)REdRd+_R注意：“等效”是指對端口外等效概念：有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型等效。 第134頁/共153頁135等效電壓源的內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。（有源網(wǎng)絡(luò)變無源網(wǎng)絡(luò)的原則是：電壓源短路，電流源斷路）等效