動(dòng)畫(huà)講解直流電路

1、 第第 1 章直流電路章直流電路1.1電路的基本結(jié)構(gòu)電路的基本結(jié)構(gòu)* 1.8 電路中各點(diǎn)電位的電路中各點(diǎn)電位的 計(jì)算計(jì)算1.2電路的主要物理量電路的主要物理量1.3歐姆定律歐姆定律1.4電阻元件電阻元件1.5電路的狀態(tài)及電路的狀態(tài)及 電電 外特性外特性 1.6負(fù)載的連接負(fù)載的連接1.7電氣設(shè)備額定值電氣設(shè)備額定值1.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.10支路電流法支路電流法* * 1.11電路模型的概念及電路模型的概念及 電流源、電壓源電流源、電壓源* * 1.12戴維寧定理戴維寧定理* * 1.13疊加定理疊加定理 1.1電路的基本結(jié)構(gòu)電路的基本結(jié)構(gòu)電流所流過(guò)的路徑稱(chēng)為電路。電流所流過(guò)的路徑稱(chēng)為

2、電路。它是為了某種需要由電工設(shè)它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來(lái)的備或元件按一定方式組合起來(lái)的。電路的結(jié)構(gòu)形式和所能完成的任務(wù)是多種多樣的，最典型電路的結(jié)構(gòu)形式和所能完成的任務(wù)是多種多樣的，最典型的是照明電路。的是照明電路。電路實(shí)物圖電路實(shí)物圖電路原理圖電路原理圖 實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電控制電路通、斷的路通、斷的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)及保障及保障安全用電的安全用電的熔斷器熔斷器等。等。將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備。將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備。如發(fā)電機(jī)、電池等。如發(fā)電機(jī)、電池等。將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用

3、電設(shè)備。如將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備。如電動(dòng)機(jī)、照明燈等。電動(dòng)機(jī)、照明燈等。傳遞信號(hào)、傳輸電能。傳遞信號(hào)、傳輸電能。負(fù)載：負(fù)載：電源：電源：連接導(dǎo)線：連接導(dǎo)線：動(dòng)畫(huà)：電路的基本組成動(dòng)畫(huà)：電路的基本組成 1.2電路的主要物理量電路的主要物理量1.2.1電流電流1.2.2電壓與電動(dòng)勢(shì)電壓與電動(dòng)勢(shì)1.2.3電位電位1.2.4電能電能 1.2.1電流電流電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)形成電流。電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)形成電流。電解液中的正、負(fù)離子電解液中的正、負(fù)離子( (正、負(fù)電荷正、負(fù)電荷) )帶電粒子帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子金屬導(dǎo)體中的自由電子( (負(fù)電荷負(fù)電荷) )規(guī)定正電荷

4、移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的電流的參考方向參考方向( (正方向正方向) )在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的一個(gè)電流方向。一個(gè)電流方向。RI 0I 0 0R電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流值為正電流值為正；反之為負(fù)。反之為負(fù)。 電路圖中標(biāo)注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可電路圖中標(biāo)注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可以任意規(guī)定。以任意規(guī)定。 電流一詞電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)弱弱的物理量。的物理量。電流的強(qiáng)弱電流的強(qiáng)弱

5、( (或大小或大小) )：tQI 電流的單位是電流的單位是安安( (A) )；毫安；毫安( (mA) )、微安、微安( ( A) )1 A = 103 mA = 106 At ：為時(shí)間，單位是：為時(shí)間，單位是秒秒( (s) )；Q ： t 時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線的電荷量時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線的電荷量 ，單位是單位是庫(kù)庫(kù)( (C) )；I ：電流：電流動(dòng)畫(huà)：電流的基本概念動(dòng)畫(huà)：電流的基本概念交流電交流電的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。 電流對(duì)負(fù)載有各種不同的作用和效應(yīng)，熱和磁效應(yīng)總是伴電流對(duì)負(fù)載有各種不同的作用和效應(yīng)，熱和磁效應(yīng)總是伴隨電流一起發(fā)生。隨

6、電流一起發(fā)生。電流的作用和效果電流的作用和效果 電流的作用效果電流的作用效果 1.2.2電壓與電動(dòng)勢(shì)電壓與電動(dòng)勢(shì)維持某和電路中的維持某和電路中的電流電流，必須在它的兩端保持，必須在它的兩端保持電壓電壓；電源在電路中能產(chǎn)生和保持電壓電源在電路中能產(chǎn)生和保持電壓; 電源內(nèi)部的非靜電力分離電源內(nèi)部的非靜電力分離電荷，把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能。電荷，把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能。電壓為零電壓為零低電壓低電壓高電壓高電壓兩種兩種不同極性不同極性的的電荷電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。電壓：電壓：要把電荷分離，必須要把電荷分離，必須對(duì)電荷做功對(duì)電荷做功，而做功是由電源完成，而做功是

7、由電源完成的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。動(dòng)畫(huà)：電壓的基本概念動(dòng)畫(huà)：電壓的基本概念 常見(jiàn)電能轉(zhuǎn)換裝置：常見(jiàn)電能轉(zhuǎn)換裝置：( (1) )電磁感應(yīng)：電磁感應(yīng)：將條形磁鐵插入將條形磁鐵插入線圈再拔出，在磁鐵線圈再拔出，在磁鐵的運(yùn)動(dòng)期間，電壓表的運(yùn)動(dòng)期間，電壓表的指針擺動(dòng)，利用電的指針擺動(dòng)，利用電磁感應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電壓。磁感應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電壓。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電池電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 ( (2) )熱電偶熱電偶:銅和康銅張開(kāi)兩端之間產(chǎn)生電壓。銅和康銅張開(kāi)兩端之間產(chǎn)生電壓。將一段銅絲和將一段銅絲和一段康銅絲絞合或一段康銅絲絞合或焊接起來(lái)

8、，用導(dǎo)線焊接起來(lái)，用導(dǎo)線接上一個(gè)電壓表，接上一個(gè)電壓表，在銅絲和康銅絲的在銅絲和康銅絲的連接處加熱。連接處加熱。 ( (3) )光敏元件：光敏元件：通過(guò)光來(lái)產(chǎn)生電壓。通過(guò)光來(lái)產(chǎn)生電壓。將光敏元件接在電壓表上，用光源照射光敏器件，光將光敏元件接在電壓表上，用光源照射光敏器件，光敏元件的兩端就會(huì)產(chǎn)生電壓。敏元件的兩端就會(huì)產(chǎn)生電壓。金屬基片金屬基片覆蓋層覆蓋層阻擋層阻擋層接觸環(huán)接觸環(huán)光光硒硒 通過(guò)石英晶體的形變產(chǎn)生電壓。通過(guò)石英晶體的形變產(chǎn)生電壓。FFmV晶體晶體將壓電將壓電晶體晶體與高內(nèi)阻的與高內(nèi)阻的電壓表相連接電壓表相連接；在其特定的表面施加在其特定的表面施加壓壓力力或或拉力拉力；晶體內(nèi)部晶體內(nèi)

9、部電荷將位移電荷將位移，進(jìn)而產(chǎn)生電壓。進(jìn)而產(chǎn)生電壓。反之在晶體上加電壓，晶體將產(chǎn)生機(jī)械變形。反之在晶體上加電壓，晶體將產(chǎn)生機(jī)械變形。( (4) )壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)： 另外，對(duì)絕緣材料摩擦也可以產(chǎn)生電壓。另外，對(duì)絕緣材料摩擦也可以產(chǎn)生電壓。產(chǎn)生電壓過(guò)程是非靜電力對(duì)電荷的做功過(guò)程，做的產(chǎn)生電壓過(guò)程是非靜電力對(duì)電荷的做功過(guò)程，做的功越大，電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越功越大，電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大。電源的這種本領(lǐng)用電動(dòng)勢(shì)表示大。電源的這種本領(lǐng)用電動(dòng)勢(shì)表示 。電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，在電源內(nèi)部，非靜電力非靜電力將將正電荷正電荷從電源從電源負(fù)負(fù)極極移到移到正極正極所做

10、的功所做的功 WS 與其電量與其電量 Q 之比稱(chēng)為之比稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)，用用 E 表示，即表示，即QWES E 的單位是伏的單位是伏( (V) )WS單位是焦耳單位是焦耳( (J) ) Q 的單位是庫(kù)的單位是庫(kù)( (C) ) 電動(dòng)勢(shì)的方向：電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從規(guī)定從電源負(fù)極電源負(fù)極指向指向電源正極電源正極即非靜電即非靜電力移動(dòng)正電荷方向。力移動(dòng)正電荷方向。R +-EI+-U當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流 I。靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用電壓電壓

11、U 表示表示W(wǎng)：靜電力移動(dòng)電荷做的功；靜電力移動(dòng)電荷做的功；Q: 被移被移動(dòng)電荷的電量；動(dòng)電荷的電量；U：電壓電壓電壓的方向電壓的方向規(guī)定為由規(guī)定為由正極正極( (高電位端高電位端) )指向指向負(fù)極負(fù)極( (低電位低電位端端) )，單位為伏，單位為伏( (V) )。動(dòng)畫(huà)：電動(dòng)勢(shì)動(dòng)畫(huà)：電動(dòng)勢(shì)WQU 與電流情況類(lèi)似，電壓和電動(dòng)勢(shì)未知方向時(shí)也可假設(shè)與電流情況類(lèi)似，電壓和電動(dòng)勢(shì)未知方向時(shí)也可假設(shè)參考參考方向方向，結(jié)合計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)來(lái)決定其實(shí)際方向。，結(jié)合計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)來(lái)決定其實(shí)際方向。 1.2.3電位電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電路中每一點(diǎn)都有一定的電位電位。在外電路，在外電路，電位差形成電位差形成

12、電流電流；電流從；電流從高電位高電位點(diǎn)流向點(diǎn)流向低電位低電位點(diǎn)。點(diǎn)。+-R EI+-Uabcd* 電位電位用字母用字母 V 表示；表示；* 不同點(diǎn)電位用字母不同點(diǎn)電位用字母 V 加加 下標(biāo)表示；下標(biāo)表示； * 衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱(chēng)零電位點(diǎn)，衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱(chēng)零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為該點(diǎn)電位為 0 V。 電位的計(jì)算電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)先選定零電位點(diǎn)，( (一般一般用符號(hào)用符號(hào)“ ”表示表示) )，電路中，電路中任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓電壓，就是該點(diǎn)的，就是該點(diǎn)的電位電位。+-R2 EI+-Uabcd R1 例例 圖示電路，圖示

13、電路，E = 10 V， R1 = R2 = 2 ，求各點(diǎn)電位。，求各點(diǎn)電位。電壓等于電位差電壓等于電位差 例如，例如，Uab = Va - - Vb = 5 V 解解 該電路該電路 c 點(diǎn)是零電位點(diǎn)點(diǎn)是零電位點(diǎn)I = 2.5 A，Va = Uac = 10 V，Vb = Ubc = 5 V，Vc = Vd= 0 V 1.2.4電能電能電場(chǎng)力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式電場(chǎng)力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式 U = W/Q 知，電能知，電能 W = QU，由于，由于 Q = It，所以，所以W = QU = UIt國(guó)際單位制下，電能的單位是焦耳國(guó)際單位制下，電能的單位是焦耳(

14、(J) )，也用千瓦時(shí)，也用千瓦時(shí)( (kW h，1 kW h = 1 000 W 3 600 s = 3.6 106 J電能可直接用電能表電能可直接用電能表( (電度電度表表) )測(cè)出。測(cè)出。kWh計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器俗稱(chēng)度俗稱(chēng)度) )表示。表示。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán) kWh003 16220 V 5 A 50 Hz 2 500 r / ( (kWh) )計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器鋁轉(zhuǎn)盤(pán)鋁轉(zhuǎn)盤(pán)計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄電能計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄電能V、A、Hz 值是電壓值是電壓電流和頻率的使用條件電流和頻率的使用條件2 500 r/ kWh 表示消表示消耗耗 1 千瓦時(shí)千瓦時(shí)( (1 度度) )電能，電能，鋁轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)鋁轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò) 2 500 轉(zhuǎn)。

15、轉(zhuǎn)。 例例 額定功率額定功率 120 W 彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)費(fèi) 0.45 元，工作元，工作 5 小時(shí)電小時(shí)電費(fèi)為多少？費(fèi)為多少？ 解解 電費(fèi)電費(fèi) = 0.12 5 0.45 元元 = 0.27 元元 1.2.5電功率電功率用電設(shè)備用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能單位時(shí)間消耗的電能叫做叫做電功率電功率，用字母，用字母 P 表示，表示，即即RURIUItWP22 單位：瓦單位：瓦( (W) )、或千瓦或千瓦( (kW) )電功率可利用功率表測(cè)量。電功率可利用功率表測(cè)量。右圖為功率表的接線圖右圖為功率表的接線圖 例例 額定電壓額定電壓 220 V， 電電流流 5 A 的電爐

16、功率為多大？的電爐功率為多大？ 解解 P = UI = 220 5 W = 1 100 W = 1.1 kW*12*34+URkW +-REI+-UR0-內(nèi)電路內(nèi)電路可等效為可等效為 E 與與 R0 的串的串聯(lián)電路；聯(lián)電路；外電路外電路是電阻性電路可等效成是電阻性電路可等效成一個(gè)電阻一個(gè)電阻 R。內(nèi)電路和外電路總稱(chēng)為內(nèi)電路和外電路總稱(chēng)為全電路。全電路。外電路若不含電源，電壓外電路若不含電源，電壓 U、電流電流 I 關(guān)系滿(mǎn)足歐姆定律：關(guān)系滿(mǎn)足歐姆定律：RUI 電流和電壓的參考方向必須電流和電壓的參考方向必須一致；若方向相反一致；若方向相反 I - U/R注意注意1.3歐姆定律歐姆定律 全電路歐姆

17、定律全電路歐姆定律+-REI+-UR0-RREI 0I+-RU +-RUI 例例 求圖示電路中的電流。求圖示電路中的電流。U = 1.5 V，R = 1 。 解解 設(shè)定設(shè)定 I 的參考方向與的參考方向與 U 相同相同A5 . 1A15 . 1 RUI若若 I 的參考方向與的參考方向與 U 相反相反A5 . 1A15 . 1- - - - - - RUI 1.4.1電阻元件的電流、電壓關(guān)系電阻元件的電流、電壓關(guān)系1.4電阻元件電阻元件1.4.2 常用電阻元件常用電阻元件 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)：流過(guò)電阻的電流流過(guò)電阻的電流 I橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)：電阻兩端電壓電阻兩端電壓 U電阻恒定，其電流、電壓電阻恒定，其電流

18、、電壓關(guān)系特性是一條電流隨電壓變關(guān)系特性是一條電流隨電壓變化的直線?；闹本€。電阻值決定直線的斜率。斜率隨電阻增大而減小。電阻值決定直線的斜率。斜率隨電阻增大而減小。I1R1R2R1 PN) )，此時(shí)極易燒毀電阻使，此時(shí)極易燒毀電阻使其不能正常工作。其不能正常工作。P PN 可以正常工作可以正常工作PU2R202100W 4 W100P W 40216 W 電路中某一點(diǎn)的電位電路中某一點(diǎn)的電位,為該點(diǎn)到為該點(diǎn)到參參考點(diǎn)考點(diǎn)的電壓。的電壓。電路的參考點(diǎn)可以任意選取。但電路的參考點(diǎn)可以任意選取。但一經(jīng)選定，在分析和計(jì)算過(guò)程中就不一經(jīng)選定，在分析和計(jì)算過(guò)程中就不能改動(dòng)。能改動(dòng)。+_R1E1+_E2R

19、2R3I3abcd*1.8 電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算實(shí)際電路參考點(diǎn)選擇：實(shí)際電路參考點(diǎn)選擇：強(qiáng)電的電力電氣線路，以大地為參考強(qiáng)電的電力電氣線路，以大地為參考點(diǎn)，符號(hào)點(diǎn)，符號(hào)弱電的電子電路中，以裝置的外殼弱電的電子電路中，以裝置的外殼或底板為參考點(diǎn)，符號(hào)或底板為參考點(diǎn)，符號(hào)圖示電路，若以圖示電路，若以 d 為為參考點(diǎn)，則：參考點(diǎn)，則：Va = E1Vc = E2Vb = I3 R3Vd = 0通常認(rèn)為參考點(diǎn)的電位為零。通常認(rèn)為參考點(diǎn)的電位為零。 例例 電路如圖所示，分別以電路如圖所示，分別以 A、B 為參考點(diǎn)計(jì)算為參考點(diǎn)計(jì)算 C 和和 D 點(diǎn)的電位及點(diǎn)的電位及 C 和和 D 兩點(diǎn)

20、之間的電壓。兩點(diǎn)之間的電壓。以以 A 為參考點(diǎn)為參考點(diǎn)I =10 + 53 + 2A= 3 AVC = 33 V= 9 VVD = 32 V= 6 V以以 B 為參考點(diǎn)為參考點(diǎn)VD = 5 VVC = 10 V電路中各點(diǎn)的電位隨參考點(diǎn)不同而改變，電路中各點(diǎn)的電位隨參考點(diǎn)不同而改變，UCD = VC VD = 15 VUCD = VC - - VD = 15 V 解解 任意兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。任意兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。小結(jié)：小結(jié)：I2 10 V+5 V+3 BCDA 1.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.9.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL) )1.9.2基爾霍夫電壓定律基爾

21、霍夫電壓定律( (KVL) ) 支路：支路：一端不分岔的電路；一端不分岔的電路；結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；三條或三條以上支路的連接點(diǎn)；回路：回路：由支路組成的閉合電路。由支路組成的閉合電路。練習(xí)練習(xí):說(shuō)出該電路的支路、說(shuō)出該電路的支路、結(jié)點(diǎn)和回路數(shù)目。結(jié)點(diǎn)和回路數(shù)目。術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)基爾霍夫定律由兩個(gè)定律組成。是分析與計(jì)算電路的基基爾霍夫定律由兩個(gè)定律組成。是分析與計(jì)算電路的基本定律。本定律。BAGDCEFH1.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.9.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL) )基爾霍夫電流定律是用來(lái)確定連接在同一結(jié)點(diǎn)上的各支路基爾霍夫電流定律是用來(lái)確定連接在同一結(jié)點(diǎn)

22、上的各支路電流之間的關(guān)系。電流之間的關(guān)系。 定律：定律：在結(jié)點(diǎn)上，任一瞬間，流向該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等在結(jié)點(diǎn)上，任一瞬間，流向該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。于零。記為記為 i = 0( (對(duì)任意波形的電流對(duì)任意波形的電流) ) I = 0( (直流電路中直流電路中) ) 例例 列寫(xiě)出圖列寫(xiě)出圖中所示電路中結(jié)點(diǎn)中所示電路中結(jié)點(diǎn) A 的基爾霍夫第的基爾霍夫第一定律表達(dá)式。一定律表達(dá)式。0)(321 - - III 解解 對(duì)于結(jié)點(diǎn)對(duì)于結(jié)點(diǎn) A 上的電流，上的電流，假設(shè)流入結(jié)點(diǎn)電流為正，流出結(jié)點(diǎn)假設(shè)流入結(jié)點(diǎn)電流為正，流出結(jié)點(diǎn)電流為負(fù)，那么，根據(jù)公式電流為負(fù)，那么，根據(jù)公式( (1.21) )可得可得可見(jiàn)，基

23、爾霍夫第一定律也可描述為流入結(jié)點(diǎn)的電流之可見(jiàn)，基爾霍夫第一定律也可描述為流入結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出結(jié)點(diǎn)的電流之和。和等于流出結(jié)點(diǎn)的電流之和?；蚧?21III 若設(shè)流向結(jié)點(diǎn)若設(shè)流向結(jié)點(diǎn) a 的電流為負(fù)，的電流為負(fù)，流出結(jié)點(diǎn)流出結(jié)點(diǎn) a 的電流為正，根據(jù)的電流為正，根據(jù) KCL 結(jié)點(diǎn)電流方程為結(jié)點(diǎn)電流方程為:I1I2I3I4aI1 I2 + I3 + I4 = 0若若 I1 = 9 A， I2 = 2 A，I4 = 8 A，求，求 I3 。9 ( ( 2) )+ I3 + 8 = 0有有I3 電流為負(fù)值，是由于電流參考方向與實(shí)際方向相反所致。電流為負(fù)值，是由于電流參考方向與實(shí)際方向相反所致。 I3

24、 = 19 A 解解 例例 列寫(xiě)出圖示電路列寫(xiě)出圖示電路基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律表達(dá)式。表達(dá)式。 1.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( (KVL) )基爾霍夫電壓定律用來(lái)確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。基爾霍夫電壓定律用來(lái)確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。 在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電壓降的代數(shù)和，寫(xiě)作電壓降的代數(shù)和，寫(xiě)作 E = U = RI E2 + R1I1 = U4 U3R2I2+_R1+_E2U2I1U1CADB+_U3+U4_E1圖示電路圖示電路選逆時(shí)針為繞行方選逆時(shí)針為繞行方向。則：向。則：= R2

25、I2 + E1 電動(dòng)勢(shì)和電壓的方向與繞行電動(dòng)勢(shì)和電壓的方向與繞行方向一致取正，反之為負(fù)。方向一致取正，反之為負(fù)?？梢?jiàn)，在任一瞬間沿繞行方向電位的升高等于電位的降低?？梢?jiàn)，在任一瞬間沿繞行方向電位的升高等于電位的降低。 支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路的一種基本方法。路的一種基本方法。凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡(jiǎn)化的電路，稱(chēng)為復(fù)雜電路。凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡(jiǎn)化的電路，稱(chēng)為復(fù)雜電路。AI2I1I3R1+R2R3+E2E1圖示電路為復(fù)雜電路。圖示電路為復(fù)雜電路。支路電流法的解題原則是：支路電流法的解題原則是：以以支路電流為求解對(duì)象支路電流為求解對(duì)象，應(yīng)用基爾霍夫電流、電壓定律，應(yīng)用基

26、爾霍夫電流、電壓定律對(duì)對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出結(jié)點(diǎn)和回路列出所需的所需的方程組方程組，然后，然后求解各支路電流求解各支路電流。介紹分析電路的方法介紹分析電路的方法 1.10支路電流法支路電流法 I1 + I2 I3 = 0用支路電流法求解電路的步驟：用支路電流法求解電路的步驟：對(duì)于有對(duì)于有 n 個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，只能列出只能列出 (n 1)個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的 KCL 方程式。方程式。1.10支路電流法支路電流法步驟一步驟一確定支路數(shù)確定支路數(shù) b ，選擇各支路電流參考方向。選擇各支路電流參考方向。步驟二步驟二根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)列寫(xiě)根據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)列寫(xiě)?yīng)毩⒌莫?dú)立的 KCL 方程方程。R1+R2R3+E2E1A

27、I2I1I3步驟三步驟三應(yīng)用應(yīng)用 KVL 列出余下的列出余下的 b (n 1)個(gè)方程。個(gè)方程。E1 E2 = R1 I1 R2I2E2 = R2I2 + R3 I3 步驟四步驟四R1+R2R3+E2E1AI2I1I3注意：注意：所列回路電壓方程必須是獨(dú)立的方程；所列回路電壓方程必須是獨(dú)立的方程；電壓方程數(shù)視未知量減電流方程數(shù)所定。電壓方程數(shù)視未知量減電流方程數(shù)所定。一般可以網(wǎng)孔為回路列電壓方程；一般可以網(wǎng)孔為回路列電壓方程；聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。I1 + I2 I3 = 0E1 E2 = R1 I1 R2I2E2 = R2 I2 + R3 I3 例例 圖示

28、電路，若圖示電路，若 R1 = 5 ，R2 = 10 ，R3 = 15 ，E1 = 180 V，E2 = 80 V，求各支路電流。求各支路電流。 解解 待求支路電流有三個(gè)。待求支路電流有三個(gè)。( (1) )設(shè)電流參考方向；設(shè)電流參考方向；( (2) )對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) A 列列 KCL 方程：方程：( (3) )選網(wǎng)孔繞行方向列選網(wǎng)孔繞行方向列 KVL 方程：方程： I1 + I2 I3 = 0E1= R1 I1 + R3 I3E2 = R2 I2 + R3 I3( (4) )解聯(lián)立方程組：解聯(lián)立方程組：I1 = 12 AI2 = - - 4 AI3 = 8 AI1 + I2 I3 = 0 180

29、 = 5I1 + 15I3 80 = 10I2 + 15I3 * * 1.11電路模型的概念及電路模型的概念及 電流源、電壓源電流源、電壓源1.11.1電路模型的概念電路模型的概念1.11.2電源模型電源模型( (電流源、電壓源電流源、電壓源) ) 1.11.1電路模型的概念電路模型的概念將實(shí)際電器元件，只考慮其主要物理性質(zhì)，并近似看成理將實(shí)際電器元件，只考慮其主要物理性質(zhì)，并近似看成理想元件，就是將實(shí)際元件等效成電路模型；想元件，就是將實(shí)際元件等效成電路模型；電路圖中的各元件都是以電路圖中的各元件都是以“電器的電路電器的電路”形式表現(xiàn)；形式表現(xiàn)；實(shí)際電器元件的模型表示，構(gòu)成了電路模型實(shí)際電器

30、元件的模型表示，構(gòu)成了電路模型電路圖。電路圖。 實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的線圈就有幾種模型形式。線圈就有幾種模型形式。實(shí)實(shí)際際線線圈圈理想線圈模型理想線圈模型不能忽略線圈損耗不能忽略線圈損耗的線圈模型的線圈模型考慮線圈匝與匝之間電考慮線圈匝與匝之間電容效應(yīng)的模型容效應(yīng)的模型 1.11.2電源模型電源模型( (電流源、電壓源電流源、電壓源) )1電壓源模型電壓源模型由一個(gè)電壓為由一個(gè)電壓為 US 的理想電壓源和代表的理想電壓源和代表內(nèi)阻為內(nèi)阻為 R0 的電阻元件串聯(lián)而成。的電阻元件串聯(lián)而成。實(shí)際電源有兩

31、種模型，電壓源和電流源。實(shí)際電源有兩種模型，電壓源和電流源。該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻發(fā)該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，其輸入電壓波動(dòng)很小，常用的生變化時(shí)，其輸入電壓波動(dòng)很小，常用的電源有電池、穩(wěn)壓電源。電源有電池、穩(wěn)壓電源。2電流源模型電流源模型由一個(gè)恒定的電流為由一個(gè)恒定的電流為 IS 的理想電流源的理想電流源和代表內(nèi)阻為和代表內(nèi)阻為 R0 的電阻元件并聯(lián)而成。的電阻元件并聯(lián)而成。該模型等效的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻變?cè)撃Ｐ偷刃У碾娫串?dāng)外部負(fù)載電阻變化時(shí)，輸出電位波動(dòng)小，如光電池電源?；瘯r(shí)，輸出電位波動(dòng)小，如光電池電源。 3電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換如能保證圖如能保證

32、圖( (a) )圖圖( (b) )中輸出中輸出的電壓和電流相等，則兩種電源的電壓和電流相等，則兩種電源就可以等效轉(zhuǎn)換。就可以等效轉(zhuǎn)換。( (a) )( (b) )圖圖( (b) )圖圖( (a) )變換條件變換條件00S0SRURURUUI- - - - 0SRUII- - S0S0SSIRURUI 電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；電壓源轉(zhuǎn)換成電流源時(shí)，內(nèi)阻保持不變；3電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)阻也保持不變。電流源轉(zhuǎn)換成電壓源時(shí)，內(nèi)阻也保持不變。SoSoSSIRURUI SoSOSSIRURUI 注意注意( (1) )等效轉(zhuǎn)換等效轉(zhuǎn)換時(shí)，時(shí)，US 的正

33、極與的正極與 IS 的流出端相的流出端相對(duì)應(yīng)；對(duì)應(yīng)；( (2) )分析電阻時(shí)，電阻不僅局限于電源內(nèi)阻；分析電阻時(shí)，電阻不僅局限于電源內(nèi)阻；( (3) )電源同等效轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路。電源同等效轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路。 例例 電路如圖，電路如圖，US1 = 10 V， US2 = 8 V，R1 = R2 = R3 = 2 ，求求電阻電阻 R3 中的電流中的電流 I3。 解解 用電源變換簡(jiǎn)化電路用電源變換簡(jiǎn)化電路A5A21011S1S RUIA4A2822S2S RUIR1 、 R2 不變不變將電壓源變換成電流源將電壓源變換成電流源 例例 電路如圖，電路如圖，US1 = 10 V，US2 = 8 V，R1

34、 = R2 = R3 = 2 ，求電阻求電阻 R3 中的電流中的電流 I3。 解解 將將 IS1、IS2合并成一個(gè)電流源合并成一個(gè)電流源IS = IS1 + IS2 = (5 + 4)A = 9 A122222121 RRRRR電流源電流源 IS、R 轉(zhuǎn)換成電壓源轉(zhuǎn)換成電壓源US = RIS = 9 V，R = 1 A3A2193S3 RRUI 二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個(gè)接線端的部分電路具有兩個(gè)接線端的部分電路;幾個(gè)概念：幾個(gè)概念：含源二端網(wǎng)絡(luò)：含源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源。二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源。無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)：無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不含有電源；二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不含有電源；任何一個(gè)線性含

35、源二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個(gè)電壓源任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個(gè)電壓源模型模型( (理理想電壓源想電壓源 US0 和其內(nèi)阻和其內(nèi)阻 R0 串聯(lián)的電路串聯(lián)的電路) )來(lái)代替。理想電壓源來(lái)代替。理想電壓源US0 等于該含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路時(shí)的端電壓，電阻等于該含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路時(shí)的端電壓，電阻 R0 等于該含源二等于該含源二端網(wǎng)絡(luò)除去電源后端網(wǎng)絡(luò)除去電源后( (理想電壓源用短接線代替，理想電流源用理想電壓源用短接線代替，理想電流源用開(kāi)路代替開(kāi)路代替) )在其端口處的在其端口處的等效電阻。等效電阻。戴維寧定理戴維寧定理:* * 1.12戴維寧定理戴維寧定理 E+RLR2R1R3IS有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)

36、 N對(duì)于負(fù)載對(duì)于負(fù)載 RL ，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)一個(gè)電源，故它可以用，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)一個(gè)電源，故它可以用電源模型來(lái)等效代替。電源模型來(lái)等效代替。* 1.12戴維寧定理戴維寧定理ab圖示說(shuō)明：圖示說(shuō)明： UI線性線性有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)Nab+RLR0N0abUSONab+ USO 為有源二端網(wǎng)為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓絡(luò)的開(kāi)路電壓* 1.12戴維寧定理戴維寧定理bUS0UR0RL+_+_aINR0 為有源二端網(wǎng)絡(luò)所有電源都不作為有源二端網(wǎng)絡(luò)所有電源都不作用，從用，從 a 、b 兩點(diǎn)看進(jìn)的等效電阻。兩點(diǎn)看進(jìn)的等效電阻。除去獨(dú)立電源方法：除去獨(dú)立電源方法：理想電壓源用短接線代替；理想電壓源用短接線代替；理想電流源用開(kāi)路代替。理想電流源用開(kāi)路代替。 例例 電路如圖電路如圖 所示，已知所示，已知 US1 = 10 V，US2 = 8 V，R1 = 2 ，R2 = 2 ，R3 = 2 ，利用戴維寧定理求解流過(guò)電阻，利用戴維寧定理求解流過(guò)電阻R3 的電的電流流 I3。 解解 計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓 USO。如圖。如圖 ( (a) ) 所示，所示，在斷開(kāi)在斷開(kāi) R3 后回路中只有后回路中只有流流 ，設(shè)其參考方向如，設(shè)其參考方向如圖中虛線所示。圖中虛線所示。I A5 . 0A2281021S2S1 - - - - RRUUIV9V)85 . 02(S22SO UIR