1《電路的基本概念及基本定律》指導(dǎo)與解答解析

1、電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律0第1章電路的基本概念及基本定律電路分析基礎(chǔ)是高職、高專電類各專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。電路分析基礎(chǔ)闡述了電路的基本概念、基本定理及其基本分析方法，是從事任何電類專業(yè)學(xué)習(xí)和工作的人員普遍 要學(xué)習(xí)和掌握的、必不可少的知識。 本章介紹的內(nèi)容是貫穿全書的基本理論基礎(chǔ)，要求在學(xué)習(xí)中給予足夠的重視。本章的學(xué)習(xí)重點：電路模型的概念和理想電路元件的概念；電壓、電流參考方向的概念及其與實際方向之間的聯(lián)系，電功率的概念； 理想的無源元件、有源元件的概念；基爾霍夫電流、電壓定律的深刻理解和應(yīng)用；電路“等效”概念的建立及其電路“等效”的基本方法；直流電路中電位的計算及其負載上獲

2、得最大功率的條件。1.1電路和電路模型1、學(xué)習(xí)指導(dǎo)(1) 電路的組成和功能電路通常由電源、 負載、中間環(huán)節(jié)三大部分組成。電路分有兩種類型： 電力系統(tǒng)的電路功能是實現(xiàn)電能的傳輸、 分配和轉(zhuǎn)換；電子技術(shù)的電路功能是對電信號進行傳遞、變換、儲存和處理。(2)電路模型電路理論是建立在一種科學(xué)的抽象一一“電路模型”的概念和基礎(chǔ)上進行闡述的。所謂 電路模型，實際上是由一些理想電路元件構(gòu)成的、與實際電路相對應(yīng)的電路圖。對工程實際問題進行分析和研究時，我們往往在一個實際電路給定的情況下，首先對該 電路進行模型化處理， 并使模型電路的性狀和實際電路的性狀基本相同或十分逼近，然后借助于這種理想化的電路模型，對實際

3、電路的問題進行分析和研究。利用電路模型分析和研究實際電路是一種科學(xué)的思維方法，也是工程技術(shù)人員應(yīng)具備的業(yè)務(wù)素質(zhì)之一。(3) 理想電路元件理想電路元件是電路模型中不可再分割的基本構(gòu)造單元并具有精確的數(shù)學(xué)定義。理想電路元件也是一種科學(xué)的抽象，可以用來表征實際電路中的各種電磁性質(zhì)。例如“電阻元件”表電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律1征了電路中消耗電能的電磁特性；“電感元件”表征了電路中儲存磁場能量的電磁特性；電容”元件則表征了電路中儲存電場能量的電磁特性。實際電路中的實體部件上發(fā)生的電磁現(xiàn)象往往是復(fù)雜的、多元的，如電阻器、電爐等設(shè) 備，它們除了具有消耗電能的特性外，還有磁場和電場方面的特性，分析

4、時若把它們的全部電磁特性都表征出來既有困難也不必要。本著突出主要矛盾、 忽略將要因素的研究方法， 電阻器和電爐等設(shè)備完全可以用理想的“電阻元件”來作為它們的數(shù)學(xué)模型。顯然，理想電路元件是從實際電路器件中科學(xué)抽象出來的假想元件，可以看作是實際電路器件的一種“近似”。理想電路元件簡稱為電路元件。雖然它們只能是實際電路器件的一種近似，但用它們及 它們的組合可以相當(dāng)精確地表征出實體電路器件的主要電磁特性。如工頻條件下的電感線圈， 其電路模型就可以用一個“電阻元件”和一個“電感元件”的串聯(lián)組合來表征；一個實際的直 流電壓源的電路模型則可以用一個“電阻元件”和一個“理想電壓源”的串聯(lián)組合來表征等等。學(xué)習(xí)時

5、注意理解各種理想電路元件的嚴格定義，區(qū)分實際電路元器件與理想電路元件之間的聯(lián)系和差別。教材中如無特殊說明時，注意各理想電路元件都是指線性元件。2、檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解析（1）電路由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？解析：電路一般由電源、負載和中間環(huán)節(jié)三大部分組成。電源是電路中提供電能的裝置， 其作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能；負載是電路中接收電能的裝置，其作用是將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量；中間環(huán)節(jié)包括連接導(dǎo)線、 開關(guān)及控制保護設(shè)備及測量機構(gòu)，它們是電源和負載之間不可缺少的連接和控制部件，起著傳輸和分配能量、控制和保護電氣設(shè)備的作用。（2）試述電路的分類及功能。解析：工程應(yīng)用中的實際電路，按照功能的

6、不同可概括為兩大類：電力系統(tǒng)中的電路： 特點是大功率、大電流。其主要功能是對發(fā)電廠發(fā)出的電能進行傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電子技術(shù)中的電路：特點是小功率、小電流。其主要功能是實現(xiàn)對電信號的傳遞、變換、儲存和處理。（3）何謂理想電路元件？如何理解“理想”二字在實際電路中的含義？何謂電路模型？解析：理想電路元件是從實際電路器件中科學(xué)抽象出來的假想元件，由嚴格的定義來精 確地加以闡述、理想電路元件是具有單一電磁特性的簡單電路模型單元。電路理論中研究的都是由理想元件構(gòu)成的、與工程應(yīng)用中的實際電路相對應(yīng)的電路模型。在實際的電路中，“理想”電路元件是不存在的。白熾燈、電爐等設(shè)備，只所以在研究它們時 可以把它們作為

7、一個“理想”的電阻元件進行分析和研究，原因就是它們在實際電路中表現(xiàn)的 主要電磁特性是耗能， 其余電磁特性與耗能的電特性相比可以忽略；工頻電路中的電感線圈只所以用一個電阻元件和一個電感元件的串聯(lián)組合來表征，原因就是：在工頻情況下，電感線圈的主要電磁特性就是線圈的耗能和儲存磁場能量，其余電磁特性可以忽略。從以上分析可以把“理想”二字在實際電路中的含義解釋為：“理想”就是一種與實際電路部件特性的“基本相電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律2似”或“逼近”。采用“理想”化模型分析實際問題，就是抓住實際電路中的主要矛盾，忽略 其中的次要因素，預(yù)測出實際電路的性狀，從而根據(jù)人們的需要設(shè)計出更好的各種電路。

8、電路理論是建立在模型概念的基礎(chǔ)上的，用理想化的電路模型來描述電路是一種十分重要的研究方法。由理想電路元件構(gòu)成的、與實際電路相對應(yīng)的電路圖稱為電路模型。4.你能說明集總參數(shù)元件的特征嗎？你如何在電路中區(qū)分電源和負載？解析：集總參數(shù)元件的特征就是：在元件中所發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進行， 其次要因素可以忽略的理想化電路元件。對于集總參數(shù)元件，任何時刻從元件一端流入的電流，恒等于從元件另一端流出的電流，并且元件兩端的電壓值是完全確定的。在電路中區(qū)分電源和負載的方法，一般是根據(jù)計算的結(jié)果來看：若元件發(fā)出功率(即元 件兩端電壓與通過元件的電流的實際方向為非關(guān)聯(lián)方向)，說明元件是電源；若元件吸收功率

9、(即元件兩端電壓與通過元件的電流的實際方向為關(guān)聯(lián)方向)，說明元件是負載。在計算前一般要根據(jù)元件兩端電壓和通過元件中的電流的參考方向來假定，當(dāng)電路模型中所標(biāo)示的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時， 應(yīng)按電源處理，若電路模型中標(biāo)示的電壓、 電流為并聯(lián)參考方向時, 就要按負載處理，而確定元件的真實性質(zhì)則要根據(jù)分析計算的結(jié)果來定。1.2電路的基本物理量1、學(xué)習(xí)指導(dǎo)(1)基本電量雖然我們在中學(xué)已經(jīng)從物理概念上接觸過電壓、電流、電動勢、電功率這些電量，但在 本章的學(xué)習(xí)中，我們要從工程應(yīng)用的角度上重新理解電壓、電流、電動勢、電功率這些電量的概念，并把它們與參考方向聯(lián)系在一起加以理解。在電路分析中，電壓就是電路中兩

10、點電位之差，是產(chǎn)生電流的根本原因；電流通過電路 元件時，必然產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換；電動勢只存在于電源內(nèi)部，其大小反映了有源元件能量轉(zhuǎn)換的本 領(lǐng)。(2) 電功和電功率電流所做的功就是電功，日常生活中電度功就是電功， 因此電功的單位除了焦耳還有KWh(度)；電功率則反映了設(shè)備能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如電氣設(shè)備上標(biāo)示的額定電功率，表征了該設(shè)備本身能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)：100W表示該設(shè)備在1s時間內(nèi)可以把100J的電能轉(zhuǎn)換成其它形式的 能量，40W表示設(shè)備在1s時間內(nèi)可以把40J的電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。(3)參考方向參考方向是電路分析過程中人們假定的電壓、電流方向，原則上可以任意假定，習(xí)慣上 若假定一個電路元件是負載時

11、，就把這個元件兩端的電壓與通過這個元件上的電流的參考方向設(shè)立為“關(guān)聯(lián)方向”，所謂關(guān)聯(lián)方向就是電流流入端為電壓的高極性端，電流的流出端是電壓電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律3的低極性端，關(guān)聯(lián)方向下元件吸收功率；如果假定某電路元件是電源，就把該元件上的電壓、電流參考方向設(shè)為“非關(guān)聯(lián)方向”，非關(guān)聯(lián)就是電流由電壓低極性端流入，由電壓高極性端流 出的參考方向，非關(guān)聯(lián)方向下元件發(fā)出功率。(4) 參考方向和實際方向正電荷移動的方向規(guī)定為電流的實際方向；電路中兩點從高到低的方向規(guī)定為電壓的實際方向。有了實際方向為什么還要引入?yún)⒖挤较?，它們之間有什么樣的差別和聯(lián)系，這是學(xué)習(xí)時必須首先要搞清楚的問題。電壓、電

12、流的實際方向即指它們的真實方向，是客觀存在；參考方向則是指電路圖上標(biāo)示的電壓、電流的箭頭方向，是人為任意假定的。 分析和計算電路時， 常常無法正確判斷出電 壓、電流的真實方向，因此按照人們的主觀想象，在電路圖中標(biāo)出一個假定的電壓、電流方向，這就是參考方向。電路圖中的參考方向一但標(biāo)定，在整個電路分析計算過程中就不容改變。參考方向提供了電壓、電流方程式中各量前面正、負號確定的依據(jù)。對方程求解的結(jié)果，若電壓、 電流得正值，說明標(biāo)定的電壓、電流參考方向與電壓、 電流的實際方向相符； 若方程求解的結(jié) 果是負值，則說明假定的參考方向與實際方向相反。電路分析和計算中，參考方向的概念十分重要，如果在計算電路時

13、不標(biāo)示電壓、電流的參考方向，顯然，方程式中各量的正、負就無法確定。本章強調(diào)了電路響應(yīng)的“參考方向”在 電路分析中的重要性。2、檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解析(1)如圖1.1(a)所示，若已知元件吸收功率為一20 W，電壓U=5V，求電流I。圖1.1電壓、電流參考方向解析：圖1.1(a)中元件兩端的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，顯然是假想為一個負載。關(guān)聯(lián)參考方向下(2)如圖1.1(b)所示，若已知元件中通過的電流元件元件-20-4 A電流得負值,個電源。說明通過元件中的電流的實際方向與參考方向相反,因此該元件實際上是UI(a)關(guān)聯(lián)參考方向UI(b)非關(guān)聯(lián)參考方向電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律4l=100A，

14、元件兩端電壓U=10 V,求電功率P,并說明該元件是吸收功率還是發(fā)出功率。解析：圖1.1(b)中元件上的電壓與電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，在非關(guān)聯(lián)參考方向下顯然是 把元件假想為一個電源，因此元件發(fā)出的功率為P = UI =10X(100) =1000W元件發(fā)出負功率，實際上是吸收功率，因此圖1.1（b）中元件實際上是一個負載。（3）電壓、電位、電動勢有何異同？解析：電壓、電位和電動勢三者定義式的表達形式相同，因此它們的單位相同，都是伏 特【V】；電壓和電位是反映電場力作功能力的物理量，電動勢則是反映電源力作功能力的物 理量；電壓和電位既可以存在于電源外部，還可以存在于電源兩端， 而電動勢只存在于電源

15、內(nèi)部；電壓的大小僅取決于電路中兩點電位的差值，因此是絕對的量，其方向由電位高的一點指向電位低的一點，因此也常把電壓稱為電壓降；電位只有高、低、正、負之分，沒有方向而言，其高、低、正、負均相對于電路中的參考點，因此電位是相對的量；電動勢的方向由電源負極 指向電源正極。（4）電功率大的用電器，電功也一定大。這種說法正確嗎？為什么？解析：用電器銘牌上標(biāo)示的電功率P的大小，反映了用電器能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)，是從制造廠出來就確定了的； 電功W的大小則是反映了用電器實際耗能的多少，因為W=Pt，顯然電功的大小與用電時間的長短有關(guān)。電功率再大的用電器，如果沒有與電源接通，即t=0時，電功W=Pt=0。所以，電功率

16、大的用電器，電功也一定大的說法是錯誤的。（5）在電路分析中，弓I入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁?？?yīng)用參考方向時，會遇到“正、負， 加、減，相同、相反”這幾對詞，你能說明它們的不同之處嗎？解析：電路分析中之所以引入?yún)⒖挤较颍康氖墙o分析和計算電路提供方便和依據(jù)。應(yīng) 用參考方向時遇到的“正、負”，是指在參考方向下，電壓和電流的數(shù)值前面的正、負號，若 參考方向下一個電流為“一2A”，說明它的實際方向與參考方向相反，參考方向下一個電壓為“+20V”，說明該電壓的實際方向與參考方向一致；“加、減”是指在參考方向下列寫電路方程式時各量前面的正、負號；“相同、相反”則是指電壓、電流是否為關(guān)聯(lián)參考方向，電壓、電流參考

17、方向“相同”是指二者為關(guān)聯(lián)參考方向，即電流流入端為電壓的高極性端；“相反”是指電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，即電流由電壓的低極性一端流入。1.3基爾霍夫定律1、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（1）歐姆定律和基爾霍夫定律電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律5歐姆定律和基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電壓定律統(tǒng)稱為電路的三大基本定律，它們反 映了電路中的兩種不同約束。歐姆定律闡述和解決的是某一元件對于電路基本變量（即元件兩端電壓與通過元件的電流）的約束關(guān)系；而基爾霍夫兩定律闡述和解決的是電路元件互聯(lián)后，電路的整體結(jié)構(gòu)對電路基本變量（回路中的電壓和結(jié)點上的電流）的約束關(guān)系，在學(xué)習(xí)中應(yīng)把這兩種不同的約束關(guān)系加以區(qū)別。（2）集總參數(shù)

18、電路學(xué)習(xí)電路基本定律時要注意它們的適用范圍：僅限于對集總參數(shù)電路的分析。所謂的集 總參數(shù)電路是指：電路中的電磁能量只儲存和消耗在元件上，并且各元件間是用無阻、無感的理想導(dǎo)線相連接，導(dǎo)線與電路各部分之間的電容也都可以忽略的電路。換句話說，只要電路的尺寸遠小于電路中最高頻率所對應(yīng)的波長，不管其連接方式如何，都可以稱為集總參數(shù)電路。（3）基爾霍夫定律基爾霍夫第一定律也稱為結(jié)點電流定律，它解決了匯集到電路結(jié)點上各條支路電流的約 束關(guān)系：對電路的任意結(jié)點而言， 流入結(jié)點的電流的代數(shù)和恒等于零。此規(guī)律在規(guī)定流入結(jié)點的電流和流出結(jié)點的電流正、負取值不同時成立?；鶢柣舴虻诙梢卜Q為回路電壓定律，它解決了一個

19、回路中所有元件上電壓降的相互 約束關(guān)系：對電路的任意回路而言，繞回路一周，所有元件上電壓降的代數(shù)和恒等于電路的電 壓升。此規(guī)律在標(biāo)定了回路繞行方向后、并規(guī)定電壓降或回路電壓升和繞行方向一致時取正、 否則取負時成立。2、檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解析（1）你能從理解的角度上來說明什么是支路、回路、結(jié)點和網(wǎng)孔嗎？解析：支路就是指聯(lián)接在電路中兩點之間的一段無分岔電路，且這段無分岔電路中可能 是一個也可能是幾個元件相串聯(lián)，但串聯(lián)各元件中通過的電流相同；回路是指電路中的任何一個閉合路徑；三條或三條以上支路的匯集點稱為結(jié)點；網(wǎng)孔則是平面電路圖上內(nèi)部不包含支路的閉合路徑。（2）你能說明歐姆定律和基爾霍夫定律在電路的約束上

20、有什么不同嗎？解析：歐姆定律反映的是線性電阻元件特性對元件本身電壓、電流的約束；基爾霍夫定 律反映的是元件之間聯(lián)接時給支路上電壓與電流造成的約束。因此，在利用歐姆定律時， 我們只需考慮元件本身的特點而不必要考慮元件之間的關(guān)系；當(dāng)我們利用基爾霍夫定律時，我們考慮的則是元件之間的聯(lián)系或電路的整體結(jié)構(gòu)，不需要考慮元件本身的特性。（3）在應(yīng)用KCL定律解題時，為什么要首先約定流入、 流出結(jié)點的電流的參考方向？計 算結(jié)果電流為負值說明了什么問題？解析：應(yīng)用KCL定律解題時，首先假定和標(biāo)示出匯集到結(jié)點上的各支路電流的參考方向， 才能根據(jù)這些參考方向確定電流方程中各電流前面的正、負號；計算結(jié)果電流為負值，

21、則說明電路圖上標(biāo)示的電流參考方向與該電流的實際方向相反。電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律6（4）應(yīng)用KCL和KVL定律解題時，為什么要在電路圖上先標(biāo)示出電流的參考方向及事 先給出回路中的參考繞行方向？解析：在電路圖上事先標(biāo)示出電流的參考方向及事先給出回路中的參考繞行方向是為了 給列寫的方程式提供其中各項的正、負取值。（5）KCL和KVL的推廣應(yīng)用你是如何理解和掌握的？解析：KCL的推廣首先要掌握電路中哪些部分可以做為廣義結(jié)點，KVL的推廣則要掌握住電路中哪些部分可以做為假想回路。其余略。1.4電壓源和電流源1、學(xué)習(xí)指導(dǎo)(1)理想電壓源理想電壓源簡稱電壓源，由于它向外供出的電壓值恒定，因此也

22、稱為恒壓源。注意恒壓源上通過的電流值是由它和外電路共同決定的。另外恒壓源屬于無窮大功率源，實際中不存在。(2)理想電流源理想電流源簡稱電流源，由于它向外供出的電流值恒定，也常稱為恒流源。注意恒流源兩端的電壓是由它和外電路共同決定的。理想電流源也是無窮大功率源。學(xué)習(xí)時應(yīng)掌握兩種理想電源的基本性質(zhì)和特點，分析時可借助伏安特性將兩種電源進行對比，從而加深理解。(3)兩種電源模型在認識了理想電源的基礎(chǔ)上，找出實際電源與理想電源之間的區(qū)別與聯(lián)系。實際電壓源總是存在內(nèi)阻的，而我們希望電壓源的內(nèi)阻越小越好，這樣向外電路提供的電壓值就會基本穩(wěn)定，當(dāng)實際電源的內(nèi)阻等于0時就成為理想電壓源。 實際電流源的內(nèi)阻總是

23、有限值，而我們希望實際當(dāng)中電流源的內(nèi)阻越大越好，這樣它輸出的電流就越穩(wěn)定，當(dāng)實際電流源的內(nèi)阻無窮大時就成為理想電流源。2、檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解析(1)理想電壓源和理想電流源各有何特點？它們與實際電源的區(qū)別主要在哪里？解析：實際電壓源總是存在內(nèi)阻的，在電路分析中實際電壓源是用一個理想電壓源和一個電阻元件的串聯(lián)組合來表征的。因此電源內(nèi)阻越大分壓越多，對外供出的電壓就越小。我們總是希望實際電壓源的內(nèi)阻越小越好，當(dāng)內(nèi)阻為零時就成為理想電壓源。理想電壓源由于不存在內(nèi)阻上的分壓問題， 因此輸出的電壓值恒定， 但通過理想電壓源的電流則由它和外電路共同 決定；實際的電流源也總是存在內(nèi)阻的，實際電流源一般用一個理想電

24、流源和一個電阻元件相并聯(lián)作為它的電路模型，并聯(lián)電阻可以分流，因此電源內(nèi)阻越小分流就越多，對外供出的電流就越小。我們希望實際電流源的內(nèi)阻越大越好，當(dāng)實際電流源的內(nèi)阻為無窮大時，就成為一個電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律7理想的電流源。理想電流源由于內(nèi)阻無窮大而不存在分流問題，因此輸出的電流值恒定，但理想電流源兩端電壓則要由它和外電路共同決定。(2)碳精送話器的電阻隨聲音的強弱變化，當(dāng)電阻阻值由300Q變至200Q時，假設(shè)由3V的理想電壓源對它供電，電流變化多少？解析：送入碳精送話器中的聲音越強，其電阻越小，電流就越大，當(dāng)電阻分別為300Q、電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律81.5電路的等

25、效變換33200Q時，電流分別為0.015A和0.01A。由200300(3)實際電源的電路模型如圖1.2(a)所示，已知Us=20V，負載電阻RL=50Q，當(dāng)電源內(nèi)阻分別為0.2Q和30Q時，流過負載的電流各為多少？由計算結(jié)果可說明什 么問題？對外供出的電壓過低，從而造成電源利用率不充分。(4)當(dāng)電流源內(nèi)阻很小時，對電路有何影響？解析：電流源的內(nèi)阻和負載是并聯(lián)關(guān)系，并聯(lián)可以分流。因此當(dāng)電流源內(nèi)阻較小時，它分配到內(nèi)阻上的電流就會較大，從而造成分配給外電路負載的電流相應(yīng)較小，由此不僅使電源的利用率太低，還會造成內(nèi)阻過熱而不利于電源。算結(jié)表明，在3V理想電壓源對令卜hRi(b)電流源模型(a)電壓

26、源模型圖1.2實際電源的兩種電路模型RU電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律的理想電流源、圖（d）中的理想電壓源發(fā)出的功率，再分別求出兩等效電路中負載R上吸收的功率。根據(jù)計算結(jié)果，你能得出什么樣的結(jié)論？解析：首先把圖（a）電路中的兩個電壓源模型變換為圖（b）中的兩個電流源模型，有Us12,Us24s1 -1A,Is1聖2ARu12RU22RII= Ri2= RUI=2QUs= ISXRI=3X1=3VRU= RI=1Q求出圖（c）中端電壓UAB和圖（d）中電流IUAB= ISX(Ri/R)=3X(1/2)=2V=1A所以，圖（c）電路中理想電流源發(fā)出的功率為Pi發(fā)=IsXUAB=3X2=6W電

27、阻R上吸收的功率為圖（d）中的理想電壓源發(fā)出的功率為Pu發(fā)=IXUs=1X3=3W因此，圖（c）中的電流源模型和圖（d）中的電壓源模型為Is= lsi+Is2=1+2=3A,Ri= RiiRi2=2/2=1Q電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律圖1.3電路圖8IR(b)電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律9電阻R上吸收的功率為P=|2R=122=2W計算結(jié)果表明，隨著電路之間的“等效”變換，電壓源模型變換成了電流源模型，但變換前后電源模型中的兩種理想電源發(fā)出的功率不同。這是因為理想電壓源和理想電流源都屬于無窮大功率源，它們二者之間是沒有“等效”而言的。“等效”變換前后電阻R上消耗的功率相同，表

28、明電源變換前后對其內(nèi)部來講效果不同，但變換前后的電源部分對電阻R的作用效果是相同的。（2）你能否用電阻的串、并聯(lián)公式解釋一下“等效”的真實含義？結(jié)合檢驗題1，說說你的看法。解析：幾個電阻相并聯(lián)（或相串聯(lián)）后接在一個電源上，電源產(chǎn)生的總電流為I，一個電阻R接在同一個電源上，電源產(chǎn)生的電流也是I，我們就把電阻R稱為這幾個相并聯(lián)（或相串聯(lián)）電阻的“等效”電阻。顯然“等效”是指在相同的外部條件下作用效果相同。由檢驗題1也可說明這一點，圖中的電阻R,無論它之外的電路發(fā)生什么樣的“等效”變換，但“等效” 變換后的電路部分并不改變流過電阻R的電流和它兩端所加的電壓，這一點充分說明了“等效”是指對“等效”變換

29、部分之外的電路作用效果相同，而對“等效”變換的部分來講，一般 作用效果是不同的。1.6直流電路中的幾個問題1、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（1）電路中各點電位的計算電路中計算電位，必須在電路設(shè)立電路參考點，沒有電路參考點，講電位是沒有意義的。電位的計算，主要要學(xué)會看懂簡化電路圖與我們所熟悉的電路圖之間的關(guān)系：某點電位是+12V，相當(dāng)于在這點與參考點之間接一個12V的理想電壓源，其正極就是該點位置， 負極與參 考點相連；某點電位是一12V,也相當(dāng)于在這點與參考點之間接一個12V的理想電壓源，但其 正極電位是參考點，負極電位是該點。還要理解：電路中某點電位就等于該點到參考點的電壓。計算某點電位時，即從該點找出一條到參

30、考點的閉合路徑，從該點沿路徑到參考點， 各元件上電壓降的代數(shù)和就等于該點電位值，其中與路徑方向一致的電壓降取正，相反的取負。（2）電橋電路學(xué)習(xí)電橋電路，主要掌握電橋的平衡條件：對臂電阻的乘積相等。電橋平衡時，橋支路兩端等電位，因此橋支路上無電流， 平衡電橋?qū)儆诤唵坞娐?，電橋不平衡時則是復(fù)雜電路，求解時必須用電路定律列方程求解。電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律10實用當(dāng)中的惠斯通電橋就是利用電橋的平衡關(guān)系，精確測量電阻的儀器。學(xué)習(xí)電橋電路可以了解實際應(yīng)用有關(guān)問題。（3）負載獲得最大功率的條件電子技術(shù)中，常常希望在放大器的負載上獲得最大的功率輸出，這就需要了解負載上獲 得最大功率的條件是什么。

31、在電源一定的條件下，負載太大，將造成輸出電流小而使負載上獲 得的功率也??；負載太小，又會造成輸出電流太大從而使電源內(nèi)阻損耗增大，負載上也不能獲得最大功率。只有在負載電阻等于電源內(nèi)阻時，負載上方可獲得最大功率。由于負載獲得最大功率時電源利用率只有50%，所以在電力系統(tǒng)中不考慮。（4）受控源受控源也是一個理想的二端電路元件，學(xué)習(xí)受控源關(guān)鍵在于理解“受控”二字。受控源 受電路中某處電壓（或電流）的控制，當(dāng)控制量存在時，受控源起電源的激勵作用；若控制量 不存在時，受控源相當(dāng)于一個無源元件。通過受控源和獨立源的相互比較，深入理解受控源的本質(zhì)。還要注意在含有受控源的電路等效中，控制量所在支路不能隨便消去。

32、2、檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解析（1）電橋平衡的條件是什么？電橋不平衡條件下和平衡條件下有什么區(qū)別？解析：電橋平衡的條件是四個橋臂電阻中，對臂電阻的乘積相等。電橋平衡條件下，由于橋支路不起作用可以拿掉，因此，兩兩橋臂變構(gòu)成了串聯(lián)，此時電橋電路的結(jié)構(gòu)變成了可用的串、并聯(lián)公式及歐姆定律進行分析的簡單電路；當(dāng)電橋不平衡時，橋支路就要起作用， 這時的電橋電路中，各橋臂電阻之間既不是并聯(lián)關(guān)系，又不是串聯(lián)關(guān)系，因此屬于復(fù)雜電路。（2）計算電路中某點電位時的注意事項有哪些？在電路分析過程中，能改動參考點嗎？解析：電位是相對于參考點才能確定的量。因此在計算電路中某點電位時，應(yīng)注意首先選定電路參考點。電路參考點一經(jīng)選定，

33、在電路分析和計算過程中就不允許再變更。計算電路中某點電位，可從該點選擇一條到達參考點的閉合路徑，沿路徑上所有元件上電壓降的代數(shù)和就等于該點的電位，即電路中某點電位的數(shù)值，實際上等于該點到參考點的電壓。計算中要注意沿路徑上各元件兩端電壓降的方向與該點到參考點的方向一致時取正，相反取負。（3）負載上獲得最大功率的條件是什么？寫出最大功率的計算式。解析：負載上獲得最大功率的條件是電路“匹配”，即負載電阻等于電源內(nèi)阻。“匹配”時2負載上的最大功率為：Pmax -。4Ro（4）負載上獲得最大功率時，電源的利用率是多少？解析：負載上獲得最大功率時，由于阻抗“匹配”，所以電源產(chǎn)生的電能有一半消耗在內(nèi)阻上，因

34、此電源的利用率僅有50%。電源的利用率僅有50%，這在電力系統(tǒng)中是不提倡的；電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律11但在電子工程技術(shù)中， 信號源的電壓和電流一般都是十分微弱的，電源的利用率是電子線路中的次要因素，通過放大電路及各種環(huán)節(jié)， 最后負載上能否獲得最大功率是電子線路中的主要矛盾，因此負載上獲得最大功率的條件在電子技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。(5) 電路等效變換時，電壓為零的支路可以去掉嗎？為什么？電流為零的支路可以短路嗎？為什么？解析：電路等效變換時，電壓為零的支路相當(dāng)于短路，去掉則相當(dāng)于開路，短路和開路的概念是不同的，因此電壓為零的支路不可以去掉；電流為零的支路相當(dāng)于開路，而短接相當(dāng)于把

35、該支路短接，二者概念也是截然不同的，因此電流為零的支路也絕不可以短路處理。電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律12第 1 章習(xí)題解析1.1一只“100Q、100 W”的電阻與120 V電源相串聯(lián)，至少要串入多大的電阻R才能使該電阻正常工作？電阻R上消耗的功率又為多少？解：電阻允許通過的最大電流為電阻R上消耗的功率為P=12X20=20W1.2圖1.4(a)、(b)電路中，若讓l=0.6A,R=? 圖14(c)、(d)電路中，若讓U=0.6V,R=?圖1.4習(xí)題1.2電路圖所以R=4.2-0.6=7Q(b)圖電路中，3Q電阻中通過的電流為I/=3十3=1AR與3Q電阻相并聯(lián)，端電壓相同，因此R=

36、3十0.6=5Q(c)圖電路中，R與3Q電阻相串聯(lián)，通過的電流相同，因此R=0.6-2=0.3 Q(d)圖電路中，3Q電阻兩端的電壓為U/=30.6=2.4VR與3Q電阻相串聯(lián)，通過的電流相同且為1=2.4十3=0.8A所以R=0.6-0.8=0.75 Q1.3兩個額定值分別是“110V,40W” “110V,100W”的燈泡，能否串聯(lián)后接到220V的 電源上使用？如果兩只燈泡的額定功率相同時又如何？解：兩個額定電壓值相同、額定功率不等的燈泡，其燈絲電阻是不同的，“110V,40W”所以應(yīng)有1201由此可解得:R二120一100 =20門1解：(a)圖電路中，3Q電阻中通過的電流為I/=20.

37、6=1.4AR與3Q電阻相并聯(lián)，端電壓相同且為U=1.4X3=4.2V2A(a)(b)2A(c)(d)電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律13燈泡的燈絲電阻為：U21102R40 =P=40= 302.51 ;“110V，100W” 燈泡的燈絲電阻為：U 110R100=UF=1=1211若串聯(lián)后接在220V的電源上時，其通過兩燈泡的電流相同，且為:電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律14100 W燈泡兩端實際所加電壓為：U100=0.52X12仁62.92V， 其實際電壓低于額定值而不能正常工作， 因此， 這兩個功率不相等的燈泡是不 能串聯(lián)后接到220V電源上使用的。若兩只燈泡的額定功率相同

38、時，由于燈絲電阻也相同，因 此分壓相等，是可以串聯(lián)后接在220V電源上使用的。1.4圖1.5所示電路中，已知US=6V,IS=3A,R=4Q。計算通過理想電壓源的電流及理想 電流源兩端的電壓，并根據(jù)兩個電源功率的計算結(jié)果，說明它們是產(chǎn)生功率還是吸收功率。圖1.5習(xí)題1.4電路圖解：（a）圖電路中，三元件為串聯(lián)關(guān)系，因此通過的電流相同，因此根據(jù)KVL定律可列出電壓方程為：UABUs+ISR,因此可得恒流源端電壓UAB=63X4=6V。根據(jù)這一結(jié)果可 計算出理想電流源上吸收的功率為：P= IsX（UAB）=3X（6）=18W，吸收負功率說明理想電流源實際上是發(fā)出功率；理想電壓源的電壓與通過它的電流

39、為非關(guān)聯(lián)方向，發(fā)出的功率為：P= ISXUS=3X6=18W,正值說明理想電壓源的確是向外供出電能；負載R上消耗的功率為P=IS2R=32X4=36W，兩個理想電源發(fā)出的功率恰好等于電阻上消耗的功率，分析結(jié)果正確。（b）圖電路中，三元件為并聯(lián)關(guān)系，因此端電壓相等，根據(jù)歐姆定律可得R中通過的電流為：I/=Us+R=6十4=1.5A（由A點流出），對A點列一KCL方程又可得出理想電壓源中 通過的電流1=31.5=1.5A（由A點流出） 。 根據(jù)這一結(jié)果可計算出理想電流源上發(fā)出的功 率為：P= IsXUs=3X6=18W;理想電壓源的電壓與通過它的電流為關(guān)聯(lián)方向，吸收的功率為：P= lXUs=1.5

40、X6=9W;負載R上消耗的功率為P= |/2R=1.52X4=9W,理想電流源發(fā)出的功 率恰好等于理想電壓源和電阻上消耗的功率，分析結(jié)果正確。1.5電路如圖1.6所示，已知Us=100V,R1=2KQ,R2=8KQ,在下列3種情況下，分別 求電阻R2兩端的電壓及R2、R3中通過的電流。R3=8KQ;Ra=s（開路）;Ra=0（短路）。解：只23= R2只3=8/8=4KQ，根據(jù)分壓公式可求得電阻220302.5 1210.52A，因此40W燈泡兩端實際所加電壓為:U40=0.52顯然這個電壓超過了燈泡的額定值，而R2兩端的電壓為A電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律15UR2R23UsR1R2

41、3100 424:66.7V13=12二UR2r R2=66.78：8.33mAR3=8時，通過它的電流為零，此時R2的端電壓為電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律習(xí)題1.8等效電路圖16解：首先把原電路等效為右上圖所示，求出I和IUR2R2=USR R2100 8=80V12=UR2- R2= 80 - 8：10mAR3=0時，R2被短路，其端電壓為零，所以12=0,I3R110050mA。21.6電路如圖1.7所示，求電流I和電壓U。解：對右回路列一個KVL方程(選順時針繞行方向)U1+1X3=0可得U= 11X3=2V對A點列一個KCL方程I1-2仁0可得I=1十2+1=1.5A1.7求

42、圖1.8所示各電路的入端電阻RAB。解：(a)圖：RAB=2+(3/ 9+6)/8沁6.06Q(b)圖：RAB=1.2+4+(3+9)/(2+6)10Q(C)圖：RAB=0Q(d)圖：首先對3個三角形連接的電阻進行Y變換，然后可得RAB=10+(10+30)/(10+30)=30Q1.2Qa 13Q8Q9Q圖1.8習(xí)題1.7電路1.8求圖1.9所示電路中的電流I和電壓U。+12V24Q!U8Q(a)4Q(b)2Q6Q3Q6Q7.5Q圖1.9習(xí)題1.8電路電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律開關(guān)S閉合，接入RL=15KQ時圖1.11習(xí)題1.10電路17I=12-24=0.5A1=12-12=1A

43、再回到原電路可求出電流99|=1X=0.75A9+9+69Q電阻中通過的電流為10.75=0.25A（方向向下），因此U= 0.25X90.5X8=6.25V1.9假設(shè)圖1.10（a）電路中，Us1=12V,US2=24V,RU1= RU2=20Q,R=50Q,利用電源的 等效變換方法，求解流過電阻R的電流I。解：由（a）圖到（b）圖可得1224IS10.6A,IS21.2A,RI = RI = RU1=202020由（b）圖到（c）圖可得Is=IS1 IS2=0.6 1.2 =1.8A,RIrRI2RI1=20/20=10對圖（c）應(yīng)用分流公式可得10I =1.80.3A10+501.10常

44、用的分壓電路如圖1.11所示，試求：當(dāng)開關(guān)S打開，負載RL未接入電路時，分 壓器的輸出電壓U。；開關(guān)S閉合，接入RL=150Q時，分壓器的輸出電壓U0；開關(guān)S閉合, 接入RL=15KQ，此時分壓器輸出的電壓U。又為多少？并由計算結(jié)果得出一個結(jié)論。解：S打開，負載RL未接入電路15000 15011A11 Rnt IS2 e1iV：_LTiU0=200/2 =100V；S閉合，接入RL=150Q時U0=200150150150/150 150:66.7V;U0=200:99.5VR圖1.10電路圖與等效電路圖電路分析基礎(chǔ)電路的基本概念及基本定律圖1.14習(xí)題1.14電路

45、181.11用電壓源和電流源的“等效”方法求出圖+UAB一1.12所示電路中的開路電壓UAB。2Q+()1OV3A2QG4V1o+l圖1.12習(xí)題1.11電路解：利用電壓源和電流源的“等效”互換, 由等效電路可得：UAB=846=2V將原電路等效為右下圖所示電路:1.12電路如圖1.13所示，已知其中電流Q，求電阻R3等于多少歐。解：并聯(lián)支路的端電壓li=1A,USI=20V,US2=40V,電阻Ri=4Q,R2=10UAB= US1I1R1=20(1) X 4=24VUS2支路的電流假設(shè)方向向上，貝U-,US2-UAB424 .6AR210對結(jié)點A列KCL方程可求出Ra支路電流（假設(shè)參考 方向向下）為la= 11+12=(1)+1.6=0.6A由此可得R3=UAB*13=24十0.6=40Q1.13接1.12題。若使R2中電流為零，則US2應(yīng)取多大？若讓 丨1=0時，Us1又應(yīng)等于多大? 解：若使