電路基礎知識學習教案

1、會計學1電路電路(dinl)基礎知識基礎知識第一頁，共99頁。第1頁/共99頁第二頁，共99頁。放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。路元件按一定方式組合而成。 發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動電動機電機電爐爐.輸電線輸電線第2頁/共99頁第三頁，共99頁。電源電源: 提供提供(tgng)電能的裝置電能的裝置負載負載(fzi): 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變

2、壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線第3頁/共99頁第四頁，共99頁。直流電源直流電源: 提供提供(tgng)能源能源信號處理：信號處理：放大、調(diào)諧放大、調(diào)諧(tioxi)、檢波等、檢波等負載負載(fzi)信號源信號源: 提供信息提供信息放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒 電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。第4頁/共99頁第五頁，共99頁。手電筒的電路手電筒的電路(dinl)(dinl)模型模型 為了便于用數(shù)學方法分析為了便于用

3、數(shù)學方法分析(fnx)電路電路,一般要將實際一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應的電路模型。電路相對應的電路模型。R+RoES+UI電池電池(dinch)導線導線燈泡燈泡開關開關 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈泡、開關和筒體組成。泡、開關和筒體組成。 理想電路元件主要有電理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。元件和電源元件等。第5頁/共99頁第六頁，共99頁。R+RoES+UI電池

4、電池(dinch)導線導線(doxin)燈燈泡泡開關開關 電池電池是電源元件，其參是電源元件，其參數(shù)為電動勢數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈泡用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認為是無，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。電阻的理想導體。 開關開關用來控制電路的通用來控制電路的通斷。斷。第6頁/共99頁第七頁，共99頁。物理量物理量實實 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運動的方向正電荷運動的方向電動勢電動勢E ( (電位升高的方向電位升高的方向) )

5、 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V第7頁/共99頁第八頁，共99頁。電流電流(dinli)：Uab 雙下標雙下標電壓電壓(diny)：IE+_ 在分析與計算電路時，對電在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。量任意假定的方向。Iab 雙下標雙下標aRb箭箭 標標abRI正負極性正負極性+abU U+_第8頁/共99頁第九頁，共99頁。實際方向?qū)嶋H方向(fngxing)與參考方向與參考方向(fngxing)一致，電流一致，電流(或電壓或電壓)值為正值；

6、值為正值；實際方向?qū)嶋H方向(fngxing)與參考方向與參考方向(fngxing)相反，電流相反，電流(或電壓或電壓)值為負值。值為負值。注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流(dinli) ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負值才有正負之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，則電壓的實際方向從，則電壓的實際方向從 a 指向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實際方向從，則電壓的實際方向從 b 指向指向 a 。第9頁/共99頁第十頁，共99頁。

7、 電路(dinl)的基本元素是元件，電路(dinl)元件是實際器件的理想化物理模型，應有嚴格的定義。電路中研究的全部電路中研究的全部(qunb)為集總元件。為集總元件。電路元件的端子數(shù)目電路元件的端子數(shù)目(shm)可分為二端、三端、四端元件可分為二端、三端、四端元件等。等。第10頁/共99頁第十一頁，共99頁。實際電阻元件實際電阻元件 感性認識電阻(dinz)元件第11頁/共99頁第十二頁，共99頁。線性電阻電路(dinl)研究的模型1. 符號符號(fho)R2. 歐姆定律歐姆定律 (Ohms Law)(1) 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向(fngxing)設定為一致的方向設定為一致

8、的方向(fngxing)Riu+u R iR 稱為電阻，稱為電阻，電阻的單位：電阻的單位： (歐歐) (Ohm，歐姆歐姆)第12頁/共99頁第十三頁，共99頁。 伏安特性(txng)曲線: R tg 線性電阻線性電阻R是一個與電壓和電流是一個與電壓和電流(dinli)無關的常數(shù)。無關的常數(shù)。令令 G 1/RG稱為稱為(chn wi)電導電導則則 歐姆定律表示為歐姆定律表示為 i G u .電導的單位：電導的單位： S (西西) (Siemens，西門子西門子) uiO電阻元件的伏安特性為電阻元件的伏安特性為一條過原點的直線一條過原點的直線第13頁/共99頁第十四頁，共99頁。Riu+3. 開路

9、開路(kil)與短與短路路對于對于(duy)一電阻一電阻R當當R=0，視其為短路，視其為短路(dunl)。 i為有限值時，為有限值時，u=0。當當R= ，視其為開路。視其為開路。 u為有限值時，為有限值時，i=0。* 理想導線的電阻值為零。理想導線的電阻值為零。4.由電功率的定義及歐姆定律可知，電阻吸收的功率和能量由電功率的定義及歐姆定律可知，電阻吸收的功率和能量 22GuRiuip第14頁/共99頁第十五頁，共99頁。 遵循歐姆定律的電阻遵循歐姆定律的電阻(dinz)稱為線性電阻稱為線性電阻(dinz)，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/V

10、o線性電阻的伏安特線性電阻的伏安特性性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR 第15頁/共99頁第十六頁，共99頁。實際電容元件感性認識電容(dinrng)元件第16頁/共99頁第十七頁，共99頁。線性電容電路(dinl)研究的模型任何時刻，電容任何時刻，電容(dinrng)元件極板上的電荷元件極板上的電荷q與電流與電流 u 成正比。成正比。2、電路、電路(dinl)符號符號1、電容、電容CuCuC 第17頁/共99頁第十八頁，共99頁。與電容與電容(dinrng)有關兩個變量有關兩個變量: C, q對于線性電容對于線性電容(dinrng)，有：，有： q =Cu 3. 元件元件(yunjin)特特性性uq

11、CdefC 稱為稱為(chn wi)電容器電容器的電容的電容電容電容 C 的單位：的單位：F (法法) (Farad，法拉法拉) F= C/V = As/V = s/ 常用常用 F，nF，pF等表示。等表示。Ciu+第18頁/共99頁第十九頁，共99頁。4、庫伏特性：線性電容、庫伏特性：線性電容(dinrng)的的qu 特性是過原點的直線特性是過原點的直線 tg 5、電壓、電流關系、電壓、電流關系(gun x)： u, i 取關聯(lián)參考方向取關聯(lián)參考方向Ciu+或或ttttttttiqtqiCuidCiCiCtutt000000d)(d11d1d 1)( )( )( quOuqC tuCtqid

12、ddd動態(tài)(dngti)特性第19頁/共99頁第二十頁，共99頁。6 6、電容元件的功率、電容元件的功率(gngl)(gngl)和能量和能量 在電壓、電流關聯(lián)參考方向下，電容在電壓、電流關聯(lián)參考方向下，電容(dinrng)(dinrng)元件吸收的功率為元件吸收的功率為 到到 t從從t - 時間內(nèi)，電容元件吸收的電能為時間內(nèi)，電容元件吸收的電能為0)(21)(21)(21)(21) (21ddd220)(222tqCtCuCutCuCuuCuWuttC若 則電容在任何時刻則電容在任何時刻 t t 所儲存的電場能量所儲存的電場能量(nngling)WC (nngling)WC 將等于其所吸收的能

13、量將等于其所吸收的能量(nngling)(nngling)。tuCutuuCuipdddd第20頁/共99頁第二十一頁，共99頁。由此可以看出，電容是無源元件，它本身由此可以看出，電容是無源元件，它本身(bnshn)不不消耗能量。消耗能量。從從t0到到 t 電容儲能電容儲能(ch nn)的變化的變化量：量：)(21)(21)(21)(21022022tqCtqCtCutCuWC 7 7 、小結(jié)、小結(jié)(xioji)(xioji)：(1) i的大小與的大小與 u 的的變化率成正比變化率成正比，與，與 u 的大小無關；的大小無關；(3) 電容元件是一種電容元件是一種記憶元件記憶元件；(2) 電容在直

14、流電路中相當于開路，有電容在直流電路中相當于開路，有隔直作用隔直作用；(4) 當當 u，i為關聯(lián)方向時，為關聯(lián)方向時，i= Cdu/dt； u，i為為非非關聯(lián)方向時，關聯(lián)方向時，i= Cdu/dt 。（5）C 既表示元件，也表示參數(shù)既表示元件，也表示參數(shù)第21頁/共99頁第二十二頁，共99頁。 圖圖 (a) (a)所示電容元件，已知電流所示電容元件，已知電流(dinli)(dinli)的波形如圖的波形如圖(b)(b)所示，設所示，設C=5F C=5F ，電容電壓的初始值，電容電壓的初始值u(0) = 0u(0) = 0，試求電容兩端，試求電容兩端的電壓的電壓u u。 解解 由圖由圖(b)(b)

15、可知電流分可知電流分段段(fn dun)(fn dun)表示為表示為其它tti0s20mA1又因為，又因為，根據(jù)根據(jù)記憶特性公式記憶特性公式可得可得電容兩端的電壓為電容兩端的電壓為 0)0(u20360360s2V400d1011051, s20V200d101510d1)0(, 00tuttiCuututt電容電壓電容電壓(diny)(diny)的波形如圖的波形如圖(c)(c)所示。所示。 例例12t/su/V0400(c)t/s10i/mA2(b)Ci+ u - -(a)第22頁/共99頁第二十三頁，共99頁。其他電容全面(qunmin)認識電容元件1、電磁特性實質(zhì)：電容是儲存電場能量或儲

16、存電荷能力的度量。電容元件、電磁特性實質(zhì)：電容是儲存電場能量或儲存電荷能力的度量。電容元件(yunjin)是用來模擬一類能夠儲存電場能量的理想元件是用來模擬一類能夠儲存電場能量的理想元件(yunjin)模型。模型。2、分類、分類(fn li)1：線性時變、線性時不變；非線性時變、非線性時不變。：線性時變、線性時不變；非線性時變、非線性時不變。3、分類、分類2：二端子、：二端子、三端子三端子、多端子。、多端子。4、電容效應、電容效應與萬有引力相似，任意兩個物體之間均有電容特性與萬有引力相似，任意兩個物體之間均有電容特性，常見如晶體管中三極管管腳之間的電容。，常見如晶體管中三極管管腳之間的電容。5

17、、實際電容、實際電容電容器：集額定功率、尺寸要求、耐壓值、耐流值等多種指標的設電容器：集額定功率、尺寸要求、耐壓值、耐流值等多種指標的設備。備。電容器結(jié)構(gòu)電容器結(jié)構(gòu)+ + + + +qq+ +- - 實際電容器制作的材料和結(jié)構(gòu)實際電容器制作的材料和結(jié)構(gòu)不盡相同，通常有云母電容器、陶不盡相同，通常有云母電容器、陶瓷電容器、鉭質(zhì)電容器、聚碳酸酯瓷電容器、鉭質(zhì)電容器、聚碳酸酯電容器等等。電容器等等。第23頁/共99頁第二十四頁，共99頁。線性電感電路(dinl)研究的模型Li+u變量變量(binling): 電流電流 i , 磁鏈磁鏈1 、線性定常電感元件、線性定常電感元件(yunjin)符號與參數(shù)

18、符號與參數(shù)L 稱為自感系數(shù)稱為自感系數(shù)L 的單位：亨（利）的單位：亨（利） 符號：符號：H (Henry）2 、韋安韋安（ i ）特性特性 i 0iLdef tg iL第24頁/共99頁第二十五頁，共99頁。tiLedd3 、 電壓電壓(diny)、電流關系：、電流關系：由電磁感應由電磁感應(dinc-gnyng)定律與定律與楞次定律楞次定律i , 右螺旋右螺旋e , 右螺旋右螺旋u , e 一致一致(yzh)u , i 關聯(lián)關聯(lián)tiLeudd i+u+etiLudd Li+uttu0d)0( ttuLid1ttuLi0d1)0(第25頁/共99頁第二十六頁，共99頁。4 、 電感電感(din

19、 n)的的儲能儲能tiLiuipdd吸吸0)(21)(21220)(tLtLii 若若也是無損元件也是無損元件L是無源元件是無源元件iLiWtddd吸吸第26頁/共99頁第二十七頁，共99頁。(1) u的大小的大小(dxio)與與 i 的變化率成正比，與的變化率成正比，與 i 的大小的大小(dxio)無關；無關；(3) 電感電感(din n)元件是一種記憶元件是一種記憶元件；元件；(2)電感電感(din n)在直流電路中相當在直流電路中相當于短路；于短路；(4) 當當 u，i 為關聯(lián)方向時，為關聯(lián)方向時，u=L di / dt； u，i 為為非非關聯(lián)方向時，關聯(lián)方向時，u= L di / dt

20、 。5 、小結(jié)：小結(jié)：（5）L 既表示元件，也表示參數(shù)既表示元件，也表示參數(shù)第27頁/共99頁第二十八頁，共99頁。其他電感(din n)全面認識電感(din n)元件1、電磁特性實質(zhì)：導體中有電流流過時，導體周圍將產(chǎn)生磁場。變化的磁場、電磁特性實質(zhì)：導體中有電流流過時，導體周圍將產(chǎn)生磁場。變化的磁場可以使置于磁場中的導體產(chǎn)生電壓，這個電壓的大小與產(chǎn)生磁場的電流隨時可以使置于磁場中的導體產(chǎn)生電壓，這個電壓的大小與產(chǎn)生磁場的電流隨時間的變化率成正比。這里所討論的電感間的變化率成正比。這里所討論的電感(din n)元件就是用來模擬實際電元件就是用來模擬實際電磁器件的理想元件。磁器件的理想元件。2、

21、分類、分類(fn li)1：線性時變、線性時不變；非線性時變、非線性時不變。：線性時變、線性時不變；非線性時變、非線性時不變。3、分類、分類2：二端子、：二端子、三端子三端子、多端子。、多端子。4、電感效應、電感效應與萬有引力相似，任意兩個物體之間均有電感特性，常見如同軸電纜有與萬有引力相似，任意兩個物體之間均有電感特性，常見如同軸電纜有重要參數(shù)就是其電感，長距離傳輸線之間的電感等。重要參數(shù)就是其電感，長距離傳輸線之間的電感等。5、實際電感、實際電感電感器：集額定功率、尺寸要求、耐壓值、耐流值等多電感器：集額定功率、尺寸要求、耐壓值、耐流值等多種指標的設備。更多的是理想電感元件與電阻的組合，因

22、而不可能是無種指標的設備。更多的是理想電感元件與電阻的組合，因而不可能是無損元件。損元件。實際電感線圈實際電感線圈 第28頁/共99頁第二十九頁，共99頁。感性認識(gnxng rn shi)電源q1 1、任何實際、任何實際(shj)(shj)電路正常工作必須要有提供能量的電源電路正常工作必須要有提供能量的電源 。實際電源 (a) 電池(b) 穩(wěn)壓電源第29頁/共99頁第三十頁，共99頁。規(guī)定：電源規(guī)定：電源(dinyun)兩端電壓為兩端電壓為uS，其值與流過它的電流，其值與流過它的電流 i 無關。無關。(2) 特點特點(tdin)：(a) 電源兩端電壓由電源本身決定電源兩端電壓由電源本身決定

23、(judng)，與外電路無關；，與外電路無關；(b) 通過它的電流是任意的，由外電路決定。通過它的電流是任意的，由外電路決定。直流：直流：uS為常數(shù)為常數(shù)交流：交流： uS是確定的時間函數(shù)，如是確定的時間函數(shù)，如 uS=Umsin t(1)電路符號電路符號uS+_i第30頁/共99頁第三十一頁，共99頁。(3). 伏安伏安(f n)特性特性US(a) 若若uS = US ，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流(dinli)軸的直線，反映電壓與軸的直線，反映電壓與 電源中的電流電源中的電流(dinli)無無關。關。 (b) 若若uS為變化的電源，則某一時刻的

24、伏安關系也是為變化的電源，則某一時刻的伏安關系也是 這樣。電這樣。電壓為零的電壓源，伏安曲線與壓為零的電壓源，伏安曲線與 i 軸重合軸重合,相當于短路相當于短路(dunl)元件。元件。uS+_iu+_uiO第31頁/共99頁第三十二頁，共99頁。(4). 理想理想(lxing)電壓源的開路與短路電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(a) 開路開路(kil)：R，i=0，u=uS。(b) 短路短路(dunl)：R=0，i ，理想電，理想電源出現(xiàn)病態(tài)，因此理想電壓源不允源出現(xiàn)病態(tài)，因此理想電壓源不允許短路許短路(dunl)。* 實際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻實際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若

25、短路，電流很大，可能燒毀電小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。源。US+_iu+_rUsuiOu=USri實際電壓源實際電壓源第32頁/共99頁第三十三頁，共99頁。(5). 功率功率(gngl)：或或p吸吸=uSi p發(fā)發(fā)= uSi ( i, uS關聯(lián)關聯(lián)(gunlin) )電場力做功電場力做功 ， 吸收吸收(xshu)功功率。率。 電流（正電荷電流（正電荷 ）由低電位向高電位移動）由低電位向高電位移動外力克服電場力作功發(fā)出功率外力克服電場力作功發(fā)出功率 p發(fā)發(fā) uS i (i , us非關聯(lián)非關聯(lián)）物理意義：物理意義：uS+_iu+_uS+_iu+ +_ _第33頁/共99頁第三十四頁，共

26、99頁。第34頁/共99頁第三十五頁，共99頁。電路分析理想(lxing)電流源模型規(guī)定規(guī)定:電源電源(dinyun)輸出電流為輸出電流為iS，其值與此電源，其值與此電源(dinyun)的端電壓的端電壓 u 無關。無關。(2). 特點特點(tdin)：(a) 電源電流由電源本身決定，與外電路無關；電源電流由電源本身決定，與外電路無關；(b) 電源兩端電壓電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。是任意的，由外電路決定。直流：直流：iS為常數(shù)為常數(shù)交流：交流： iS是確定的時間函數(shù)，如是確定的時間函數(shù)，如 iS=Imsin t(1).電路符號電路符號iS+_u第35頁/共99頁第三十六頁，共99頁。(

27、3). 伏安伏安(f n)特性特性IS(a) 若若iS= IS ，即直流電源，則其伏安特性為平行于，即直流電源，則其伏安特性為平行于電壓軸的直線，反映電流電壓軸的直線，反映電流(dinli)與與 端電壓無端電壓無關。關。 (b) 若若iS為變化為變化(binhu)的電源，則某一時刻的伏安關系也的電源，則某一時刻的伏安關系也是是 這樣這樣 電流為零的電流源，伏安曲線與電流為零的電流源，伏安曲線與 u 軸重合軸重合,相當于開路元件相當于開路元件 uiOiSiu+_第36頁/共99頁第三十七頁，共99頁。(4). 理想電流源的短路理想電流源的短路(dunl)與開路與開路R(b) 開路：開路：R，i=

28、 iS ，u 。若強。若強迫斷開電流源回路迫斷開電流源回路(hul)，電路模，電路模型為病態(tài)，理想電流源不允許開型為病態(tài)，理想電流源不允許開路。路。(a) 短路短路(dunl)：R=0， i= iS ，u=0 ，電流源，電流源被短路被短路(dunl)。(5). 實際電流源的產(chǎn)生：實際電流源的產(chǎn)生： 可由穩(wěn)流電子設備產(chǎn)生，有些電子器件輸出具備電流源特性可由穩(wěn)流電子設備產(chǎn)生，有些電子器件輸出具備電流源特性，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。iSiu+_第37頁

29、/共99頁第三十八頁，共99頁。一個高電壓、高內(nèi)阻的電壓源，在外部負載電阻較小，且負一個高電壓、高內(nèi)阻的電壓源，在外部負載電阻較小，且負載變化載變化(binhu)范圍不大時，可將其等效為電流源。范圍不大時，可將其等效為電流源。RUS+_iu+_rr =1000 ，US =1000 V， R =12 時時 當當 R =1 時，時，u=0.999 V 當當 R =2 時，時，u=1.999 VR將其等效將其等效(dn xio)為為1A的電的電流源：流源： 當當 R =1 時，時，u=1 V 當當 R =2 時，時，u=2 V與上述與上述(shngsh)結(jié)果誤差均結(jié)果誤差均很小。很小。1Aiu+_第

30、38頁/共99頁第三十九頁，共99頁。(6). 功率功率(gngl)p發(fā)發(fā)= u is p吸吸= uisp吸吸= uis p發(fā)發(fā)= uisu+_iSu+_iSu , iS 關聯(lián)關聯(lián)(gunlin) u , i S 非 關 聯(lián)非 關 聯(lián)(gunlin) 第39頁/共99頁第四十頁，共99頁。解解 由歐姆定律由歐姆定律電流電流(dinli)(dinli)源端電源端電壓為壓為電流電流(dinli)(dinli)源的功率源的功率為為 由上可知，獨立電流源的端電壓是任意的，與外部電路有關。作由上可知，獨立電流源的端電壓是任意的，與外部電路有關。作為理想元件其端電壓可為無窮大（電流源開路），這意味著沒有能

31、量為理想元件其端電壓可為無窮大（電流源開路），這意味著沒有能量(nngling)(nngling)的限制。這在實際中也不可能存在。的限制。這在實際中也不可能存在。 圖所示電路，已知：圖所示電路，已知：Is = = 0.5A，R = 10，Us = 10V。試求電阻端電壓試求電阻端電壓UR及電流源的功率及電流源的功率PIS。 例例2例例1-5圖圖+UIS- -+Us- -R+ UR - -IsUR = RIs = 100.5 = 5（V） UIS = UR +Us= 5 +10 = 15（V） PIS = - -UISIs =- -150.5 = - -7.5 W(發(fā)出功率發(fā)出功率) 第40頁/

32、共99頁第四十一頁，共99頁。U、I 參考參考(cnko)方向不同，方向不同，P = UI 0，電源；，電源； P = UI 0，負載。，負載。U、I 參考方向相同參考方向相同(xin tn)，P =UI 0，負載；負載； P = UI 0，電源。，電源。 電源：電源： U、I 實際方向相反，即電流從實際方向相反，即電流從“+ +”端流出，端流出， （發(fā)出功率）（發(fā)出功率）； 負載：負載： U、I 實際方向相同，即電流從實際方向相同，即電流從“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）。第41頁/共99頁第四十二頁，共99頁。電路中流過同一電流的幾電路中流過同一電流的幾個元件互相連接起

33、來的分個元件互相連接起來的分支稱為一條支稱為一條(y tio)支路支路。三條或三條以上支路的三條或三條以上支路的連接點叫做結(jié)點。連接點叫做結(jié)點。由支路組成的閉合路由支路組成的閉合路徑稱為回路。徑稱為回路。將電路畫在平面圖上，內(nèi)部不含將電路畫在平面圖上，內(nèi)部不含支路的回路稱為網(wǎng)孔。支路的回路稱為網(wǎng)孔。本圖中有本圖中有?條支路條支路本圖中有本圖中有3條支路條支路本圖中有本圖中有?個結(jié)點個結(jié)點本圖中有本圖中有2個結(jié)點個結(jié)點本圖中有本圖中有?個回路個回路本圖中有本圖中有3個回路個回路本圖中有本圖中有?個網(wǎng)孔個網(wǎng)孔本圖中有本圖中有2個網(wǎng)孔個網(wǎng)孔Us1+-R1Us2+-R2Is第42頁/共99頁第四十三頁

34、，共99頁。A. 圖中有圖中有6個節(jié)點個節(jié)點(ji din) + abdcef純純屬屬失失誤誤(shw)B. 圖中有圖中有4個節(jié)點個節(jié)點(ji din)C. 圖中有圖中有6條支路條支路D. 圖中有圖中有8條支路條支路E. 圖中有圖中有3個回路個回路F.圖中有圖中有7個回路個回路你你犯犯了了嚴嚴重重錯錯誤誤不不好好意意思思又又錯錯了了 聰明聰明的腦瓜的腦瓜 OK！恭喜你恭喜你!第43頁/共99頁第四十四頁，共99頁。 在任一時刻，流出任一結(jié)點在任一時刻，流出任一結(jié)點(ji din)的支路電的支路電流之和等于流入該結(jié)點流之和等于流入該結(jié)點(ji din)的支路電流之和。的支路電流之和。若規(guī)定若規(guī)定

35、(gudng)流入結(jié)點的流入結(jié)點的電流為正，流出的電流為負電流為正，流出的電流為負，則，則:0 i( Kirchhoffs Current Law )2i1i3icaibciabiabc:a:b:c01 abcaiii02 bcabiii03 cabciii在任一時刻在任一時刻(shk)，流出一封，流出一封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和。閉面的電流之和。把以上三式相加得：把以上三式相加得：0321 iii封閉封閉面面第44頁/共99頁第四十五頁，共99頁。例例3對節(jié)點對節(jié)點(ji din)列方程列方程i1 + i3 - i4 =0對節(jié)點對節(jié)點(ji din)

36、 列方列方程程i2 +i4 + is =0對節(jié)點對節(jié)點(ji din)列方程列方程-i1 -i2 - i3- is =0對封閉面對封閉面列方程列方程i1 + i2 + i3+ is =0Us1+-R1Us2+-R2isUs3+-R3R4i1i2i3i4推廣：適用于封閉面推廣：適用于封閉面第45頁/共99頁第四十六頁，共99頁。AIBIAICBCIABIBCICAIA IB IC 0IBICIEIB IC IE滿足滿足(mnz)三極管電流分配關系三極管電流分配關系典型：把三極管看成封閉典型：把三極管看成封閉(fngb)曲面曲面第46頁/共99頁第四十七頁，共99頁。標出圖中未知電流標出圖中未知電

37、流(dinli)大小。大小。 2A8A3A346A1A5A例例4第47頁/共99頁第四十八頁，共99頁。選定回路的繞行選定回路的繞行(ro xn)方向，方向，電壓參考方向與電壓參考方向與回路繞行回路繞行(ro xn)方向一致時方向一致時為正，相反時為為正，相反時為負。負。在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行一周一周(y zhu)，各部分電壓降的代數(shù)和等于，各部分電壓降的代數(shù)和等于零，即零，即U。與繞向一致的電壓取正，反之取。與繞向一致的電壓取正，反之取負。負。-U3 U4 + U1-U2 =0U1U2U3U4U1 -U3 -U2+ U4 =0Us1Us2+-R2+-R1

38、U2IU1U4U30S11S22 UIRUIR第48頁/共99頁第四十九頁，共99頁?？蓪⒃撾娐芳傧霝橐粋€可將該電路假想為一個(y )回路列回路列KVL方程方程：u= us+u1 電路中任意兩點電路中任意兩點間的電壓等于間的電壓等于(dngy)這兩點間這兩點間沿任意路徑各段電沿任意路徑各段電壓的代數(shù)和。壓的代數(shù)和。+-u+ +- -us+-ROu1根據(jù)根據(jù)(gnj) U = 0UAB= UA UB UA UB UAB=0ABCUA+_UAB+_UB+_推廣推廣: 適用于開口電路適用于開口電路 U開開=U第49頁/共99頁第五十頁，共99頁。對回路對回路(hul)列列方程方程0S311S133

39、URIURI對回路對回路(hul)列列方程方程0S1122S242 UIRRIURI?CE UEECCCCCERIRIUU UCCRCRE+ICUCEIEIB對封閉對封閉(fngb)面列方面列方程程CBEIII Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3R4I1I2I3例例5第50頁/共99頁第五十一頁，共99頁。說明說明:上述兩定律適用上述兩定律適用(shyng)于任何變化的電壓和電流。于任何變化的電壓和電流。例例6. 已知已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：。求：K打開打開(d ki)時，時，Uab=？ K閉合時，閉合時，I3=？1、K打開打開(

40、d ki)，I3=0 UR3=0E1+Uab+E3E2= 0 Uab=714+16=9V2、K閉合，閉合，Uab=0E1+E3E2 + I3R3= 0I3=(E1E3 + E2) R3 =99=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：解：第51頁/共99頁第五十二頁，共99頁。 以支路以支路(zh l)電流為待求量，應用電流為待求量，應用KCL、KVL列寫列寫電路方程組，求解各支路電路方程組，求解各支路(zh l)電流的方法稱為支路電流的方法稱為支路(zh l)電流法。電流法。 支路電流法是計算復雜電路最基本的方法支路電流法是計算復雜電路最基本的方法(fngf)。需要的方程個數(shù)與電路的支路數(shù)

41、相等。需要的方程個數(shù)與電路的支路數(shù)相等。Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3I1I2I3電路支路電路支路(zh l)數(shù)數(shù)b 結(jié)點數(shù)結(jié)點數(shù)n第52頁/共99頁第五十三頁，共99頁。Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3支路電流法的解題支路電流法的解題(ji (ji t)t)步驟：步驟：I1I2I3一、假定各支路一、假定各支路(zh l)(zh l)電流電流 的參考方向；的參考方向； 二、應用二、應用(yngyng)KCL對結(jié)點列對結(jié)點列 方程方程0321 III結(jié)結(jié)點點對于有對于有n個結(jié)點的電路，只能列出個結(jié)點的電路，只能列出 (n1)個個獨立的獨立的KCL方程式。方程式。三、三、應用

42、應用KVL列寫列寫 b (n1)個方程（一般選網(wǎng)孔）；個方程（一般選網(wǎng)孔）；四、四、聯(lián)立求解得各支路電流。聯(lián)立求解得各支路電流。0S311S133 URIURI0S11122S2 URIRIU第53頁/共99頁第五十四頁，共99頁。例例7 如圖電路如圖電路(dinl)，R3Us2+-R2Us1+-R1I3I2I1用支路用支路(zh l)電流法求各支路電流法求各支路(zh l)電流。電流。 832V2V14321S2S1RRRUU解：解：I1+I2+I3=0-2I1+8I3=-143I2-8I3=20321 III0S13311 URIRI0S23322 URIRII1=3A解得解得:I2=-2

43、AI3=-1A想一想：如想一想：如何何(rh)校校對計算結(jié)果對計算結(jié)果？第54頁/共99頁第五十五頁，共99頁。例例8 用支路用支路(zh l)電流法求各支路電流法求各支路(zh l)電流。電流。解：解：R1Us2+-R2Us1+-IsI2I1假定各支路電流假定各支路電流(dinli)(dinli)的參考的參考方向方向0s21 III0S111 UURI022S2 URIU 利用利用KVLKVL列方程時，如果回路中列方程時，如果回路中含有電流源，要考慮電流源兩端含有電流源，要考慮電流源兩端(lin dun)(lin dun)的電壓。的電壓。聯(lián)立求解得各支路電流。聯(lián)立求解得各支路電流。 +U-第

44、55頁/共99頁第五十六頁，共99頁。 對于b條支路、n個結(jié)點的電路，用支路電流法需要列寫b 個方程(fngchng)，由于方程(fngchng)維數(shù)較高，所以求解不便。 R1Us2+-R2R3I1I2IsR4I3I40結(jié)點結(jié)點(ji din)數(shù)數(shù) n = 3一、首先一、首先(shuxin)選參考節(jié)點（選參考節(jié)點（0電位點）電位點）設：設：各獨立結(jié)點電壓為各獨立結(jié)點電壓為選選 為參考節(jié)點為參考節(jié)點01nU2nU、1nU2nU二、對每個獨立節(jié)點二、對每個獨立節(jié)點 列列KCL方程：方程：以結(jié)點電壓為待求量列寫方程。以結(jié)點電壓為待求量列寫方程。（方向指向參考結(jié)點）（方向指向參考結(jié)點）0S43 III

45、0421 III第56頁/共99頁第五十七頁，共99頁。R1Us2+-R2R3I1I2IsR4I3I401nU2nU三、三、 各支路各支路(zh l)電流用相關的結(jié)點電壓表示電流用相關的結(jié)點電壓表示：121RUIn 313RUIn 22s22RUUIn 4124RUUInn 代入節(jié)點代入節(jié)點(ji din)的的KCL方程：方程：0S43 III0421 III整理整理(zhngl)得：得：S241431)11(IURURRnn 22S1422411)111(RUURURRRnn S24143)(IUGUGGnn 22S142241)(GUUGUGGGnn 第57頁/共99頁第五十八頁，共99頁

46、。S24143)(IUGUGGnn 22S142241)(GUUGUGGGnn 式中式中G為各支路為各支路(zh l)的電導。的電導。自電導自電導(din do)總為總為正正互電導互電導(din do)總總為負為負電流源電流指電流源電流指向該結(jié)點為正向該結(jié)點為正，背離為負，背離為負R1Us2+-R2R3I1I2IsR4I3I401nU2nU第58頁/共99頁第五十九頁，共99頁。4. 用結(jié)點電壓求解支路用結(jié)點電壓求解支路(zh l)電流。電流。 1. 選定參考結(jié)點選定參考結(jié)點(ji din)并標出結(jié)點并標出結(jié)點(ji din)序序號，將獨立結(jié)點號，將獨立結(jié)點(ji din)設為未知量，其參考設

47、為未知量，其參考方向由獨立結(jié)點方向由獨立結(jié)點(ji din)指向參考結(jié)點指向參考結(jié)點(ji din)。2. 列寫結(jié)點電壓方程列寫結(jié)點電壓方程（自電導總為正，互電導總為（自電導總為正，互電導總為負，電流源電流指向該結(jié)點為正，背離為負）。負，電流源電流指向該結(jié)點為正，背離為負）。3. 求解各結(jié)點電壓求解各結(jié)點電壓第59頁/共99頁第六十頁，共99頁。IsR1Us2+-R2R3I101nU例例9 如圖所示電路，如圖所示電路，R1=R2=R3=1，US2=4V， IS=2A，試用，試用(shyng)節(jié)點法求電流節(jié)點法求電流I1。解解: 選選 為參考節(jié)點為參考節(jié)點022S1321)111(RUIURRR

48、Sn V2142311 nnUUA2111 RUIn第60頁/共99頁第六十一頁，共99頁。 列結(jié)點列結(jié)點(ji din)電壓公式的規(guī)律：電壓公式的規(guī)律：（1 1）分子部分：）分子部分： 兩節(jié)點間各支路的電動勢與該支兩節(jié)點間各支路的電動勢與該支路的電導乘積的代數(shù)和。路的電導乘積的代數(shù)和。（其中（其中(qzhng)(qzhng)，當支路電動勢的，當支路電動勢的方向與結(jié)點電壓的方向相反時取方向與結(jié)點電壓的方向相反時取“+ +”，相同時取，相同時取“”）（2 2）分母）分母(fnm)(fnm)部分：部分：兩節(jié)點間各支路的電導之和。兩節(jié)點間各支路的電導之和。（分母（分母(fnm)(fnm)總為總為“+

49、 +”）如圖所示電路列結(jié)點電壓公式為：E E1 1/R/R1 1+E+E2 2/R/R2 2+E+E3 3/R/R3 3（）E/RE/RU Uabab= =1/R1/R1 1+1/R+1/R2 2+1/R+1/R3 3+1/R+1/R4 4= =1/R1/RUabE1+ I1R1+E2 I2R2+E3 I3R3I4R4ab圖7第61頁/共99頁第六十二頁，共99頁。IsI2 BR1I1E1R2ARS 對于含恒流源支路的電路(dinl)，列節(jié)點電壓方程時應按以下規(guī)則：分母分母(fnm)(fnm)部分：按原方部分：按原方法編寫，但不考慮恒流源支法編寫，但不考慮恒流源支路的電阻。路的電阻。 分子部分

50、：寫上恒流源的電流。其分子部分：寫上恒流源的電流。其符號為：電流朝向未知節(jié)點時取正符號為：電流朝向未知節(jié)點時取正號，反之取負號。電壓源支路號，反之取負號。電壓源支路(zh (zh l)l)的寫法不變。的寫法不變。SAIRERRV1121)11(如圖所示，電路的結(jié)點電壓公式為：如圖所示，電路的結(jié)點電壓公式為：第62頁/共99頁第六十三頁，共99頁。 網(wǎng)孔電流法是以網(wǎng)孔電流作為電路的變量，利用基爾霍夫電壓定律列寫網(wǎng)孔電壓方程，進行網(wǎng)孔電流的求解。然后(rnhu)再根據(jù)電路的要求，進一步求出待求量。網(wǎng)孔電流是一個假象沿著各自網(wǎng)孔內(nèi)循環(huán)流動(lidng)的電流，見下圖中的標示。設網(wǎng)孔的電流為ia；網(wǎng)孔

51、的電流為ib；網(wǎng)孔的電流為ic。網(wǎng)孔電流在實際電路中是不存在的，但它是一個很有用的用于計算的量。選定圖中電路的支路電流參考方向，再觀察電路可知，第63頁/共99頁第六十四頁，共99頁。 i1 = i a i2 = ib i3 = ib + ic i4 = ib ia i5 = ia + ic i6 = ic 網(wǎng)孔電流(dinli)法假象的網(wǎng)孔電流與支路(zh l) 電流電流有以下的關系：第64頁/共99頁第六十五頁，共99頁。用網(wǎng)孔電流替代支路電流列出各網(wǎng)孔電壓(diny)方程：網(wǎng)孔 R1ia+ R4（iaib ）+ R5（ia + ic）= -uS1網(wǎng)孔 R2ib + R4（ib ia）+

52、R3（ib + ic）= uS2uS3網(wǎng)孔 R6ic + R3（ib + ic）+ R5（ia + ic）= - uS3 將網(wǎng)孔電壓(diny)方程進行整理為：網(wǎng)孔 （R1 + R4 + R5 ）ia R4ib + R5ic = -uS1網(wǎng)孔 R4ia +（R2 + R3+ R4）ib + R3ic = uS2 uS3網(wǎng)孔 R5ia + R3ib +（R3 + R5 + R6）ic = - uS3第65頁/共99頁第六十六頁，共99頁。分析上述網(wǎng)絡電壓方程，可知分析上述網(wǎng)絡電壓方程，可知（1）網(wǎng)孔中電流）網(wǎng)孔中電流ia的系數(shù)的系數(shù)(xsh)（R1+R4+R5）、網(wǎng)絡中電流）、網(wǎng)絡中電流ib的系

53、數(shù)的系數(shù)(xsh)（R2+R3+R4）、網(wǎng)孔中電流）、網(wǎng)孔中電流ic的系數(shù)的系數(shù)(xsh)（R3+R5+R6）分別為對應網(wǎng)孔電阻之和，稱為網(wǎng)）分別為對應網(wǎng)孔電阻之和，稱為網(wǎng)孔的自電阻，用孔的自電阻，用Rij表示，表示，i代表所在的網(wǎng)孔。代表所在的網(wǎng)孔。（2）網(wǎng)孔方程中）網(wǎng)孔方程中ib前的系數(shù)前的系數(shù)(xsh)（-R4），它是網(wǎng)孔、網(wǎng)孔公共支路上的電阻，稱為，它是網(wǎng)孔、網(wǎng)孔公共支路上的電阻，稱為網(wǎng)孔間的互電阻，用網(wǎng)孔間的互電阻，用R12表示，表示，R4前的負號表示前的負號表示網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的電流通過網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的電流通過R4 時方向相反；時方向相反；ic前前的系數(shù)的系數(shù)(xsh)R5是網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的互電

54、阻，用是網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的互電阻，用R13表示，表示，R5取正表示網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的電流通取正表示網(wǎng)孔與網(wǎng)孔的電流通過過R5時方向相同；網(wǎng)孔、網(wǎng)孔方程中互電阻時方向相同；網(wǎng)孔、網(wǎng)孔方程中互電阻與此類似。與此類似。第66頁/共99頁第六十七頁，共99頁。 互電阻可正可負，如果兩個網(wǎng)孔電流互電阻可正可負，如果兩個網(wǎng)孔電流(dinli)的流向相的流向相同，互電阻取正值；反之，互電阻取負值，且同，互電阻取正值；反之，互電阻取負值，且Rij= Rji ，如，如R23 = R32 = R3。（3） -u S1、u S2 u S3 、-u S3 分別是網(wǎng)孔、網(wǎng)孔分別是網(wǎng)孔、網(wǎng)孔 、網(wǎng)孔中的理想電壓源的代數(shù)和。當網(wǎng)孔電流

55、、網(wǎng)孔中的理想電壓源的代數(shù)和。當網(wǎng)孔電流(dinli)從電壓源的從電壓源的“ + ”端流出時，該電壓源前取端流出時，該電壓源前取“ + ”號；否則取號；否則取“ - ”號。理想電壓源的代數(shù)和稱為網(wǎng)孔號。理想電壓源的代數(shù)和稱為網(wǎng)孔i的等效電壓源，用的等效電壓源，用uS i i 表示，表示，i代表所在的網(wǎng)孔。代表所在的網(wǎng)孔。 根據(jù)以上分析，網(wǎng)孔、的電流根據(jù)以上分析，網(wǎng)孔、的電流(dinli)方程方程可寫成：可寫成：第67頁/共99頁第六十八頁，共99頁。 R11 ia+ R12 ib + R13 ic = uS11 R21 ia + R22 ib + R23 ic = uS22 R31 ia +

56、R32 ib + R33 ic = uS33 這是具有三個網(wǎng)孔電路的網(wǎng)孔電流方程的一般形式。也可以將其推廣到具有n個網(wǎng)孔的電路，n個網(wǎng)孔的電路網(wǎng)孔電流方程的一般形式為: R11 ia + R12 ib + + R1n in = uS11 R21 ia + R22 ib + + R2n in = uS22 Rn1 ia + Rn2 ib + +Rnn in = u S n n 綜合以上(yshng)分析，網(wǎng)孔電流法求解可以根據(jù)網(wǎng)孔電流方程的一般形式寫出網(wǎng)孔電流方程。其步驟歸納如下：第68頁/共99頁第六十九頁，共99頁。（2）按照網(wǎng)孔電流(dinli)方程的一般形式列出各網(wǎng) 孔電流(dinli)

57、方程。 自電阻始終取正值，互電阻前 的號由通過互電阻上的兩個網(wǎng)孔電流(dinli)的流向 而定，兩個網(wǎng)孔電流(dinli)的流向相同，取正；否 則取負。等效電壓源是理想電壓源的代數(shù)和， 注意理想電壓源前的符號。（3）聯(lián)立求解，解出各網(wǎng)孔電流(dinli)。（4）根據(jù)網(wǎng)孔電流(dinli)再求待求量。（1）選定(xun dn)各網(wǎng)孔電流的參考方向。第69頁/共99頁第七十頁，共99頁。 用網(wǎng)孔電流法求解圖6電路(dinl)中各支路電流。解：（1）確定網(wǎng)孔。并設定網(wǎng)孔電流的繞行方向(fngxing)。如圖6所示，規(guī)定網(wǎng)孔電流方向(fngxing)和順時針方向(fngxing)。（2）列以網(wǎng)孔電流為

58、未知量的回路電壓(diny)方程。（3）解方程求各網(wǎng)孔電流。 解此方程組得：（4）求支路電流得：（5）驗算。列外圍電路電壓方程驗證。圖6例例10第70頁/共99頁第七十一頁，共99頁。課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：1、支路電流法即列出（、支路電流法即列出（n-1）個節(jié)點電流方程和）個節(jié)點電流方程和L（網(wǎng)（網(wǎng)孔數(shù)）個回路電壓孔數(shù)）個回路電壓(diny)方程，聯(lián)立解方程組，從而求方程，聯(lián)立解方程組，從而求解出各支路電流的最基本、最直觀的一種求解復雜電路解出各支路電流的最基本、最直觀的一種求解復雜電路的方法。的方法。 2、網(wǎng)孔電流法用于求支路較多的電路，避免了用支路、網(wǎng)孔電流法用于求支路較多的電路，避免了用支

59、路電流法求解方程過多，帶來解題繁雜的問題。解題方法電流法求解方程過多，帶來解題繁雜的問題。解題方法是先求網(wǎng)孔電流再利用網(wǎng)孔電流求支路電流。是先求網(wǎng)孔電流再利用網(wǎng)孔電流求支路電流。3、節(jié)點電壓、節(jié)點電壓(diny)法用于節(jié)點較少而網(wǎng)孔較多的電法用于節(jié)點較少而網(wǎng)孔較多的電路。節(jié)點電壓路。節(jié)點電壓(diny)法求解步驟：選擇參考節(jié)點，設定法求解步驟：選擇參考節(jié)點，設定參考方向；求節(jié)點電壓參考方向；求節(jié)點電壓(diny)U；求支路電流；求支路電流 4、支路電流法、網(wǎng)孔電流法、節(jié)點電壓、支路電流法、網(wǎng)孔電流法、節(jié)點電壓(diny)法三法三種方法中，列方程時，都要特別注意方向問題。種方法中，列方程時，都要

60、特別注意方向問題。第71頁/共99頁第七十二頁，共99頁。第72頁/共99頁第七十三頁，共99頁。第73頁/共99頁第七十四頁，共99頁。（a a）串聯(lián)電阻）串聯(lián)電阻(dinz) (dinz) （b b）等效電阻）等效電阻(dinz)(dinz)圖圖(1) (1) 電阻電阻(dinz)(dinz)的串聯(lián)的串聯(lián)1.1.定義定義: :在串聯(lián)電路在串聯(lián)電路(dinl)(dinl)中，各個電阻首中，各個電阻首尾相接成一串，只有一條電流通道。如圖尾相接成一串，只有一條電流通道。如圖(1)(a)(1)(a)圖所示。圖所示。第74頁/共99頁第七十五頁，共99頁。 321RRRRT=I=I=I=I321.U