電工學(xué)-第1章直流電路

1、電工技術(shù)電工技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 返回主頁返回主頁 2高等教育出版社高等教育出版社1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成 電路就是電流流通的路徑。電路就是電流流通的路徑。 是由某些元、器件為完成一定功能、按一定是由某些元、器件為完成一定功能、按一定 方式組合后的總稱。方式組合后的總稱。S E3高等教育出版社高等教育出版社+mA 一是實現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換。一是實現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換。 二是實現(xiàn)信號的傳遞和處理。二是實現(xiàn)信號的傳遞和處理。 E 電源：電源：將非電形態(tài)的能量將非電形態(tài)的能量 轉(zhuǎn)換為電能。轉(zhuǎn)換為電能。 負載：負載：將電能轉(zhuǎn)換為將電能轉(zhuǎn)換為 非電形態(tài)的能量。非電形態(tài)的能量。

2、導(dǎo)線等：導(dǎo)線等：起溝通電路和起溝通電路和 輸送電能的作用。輸送電能的作用。S E ES 4高等教育出版社高等教育出版社 從電源來看，電源本身的電流通路稱為從電源來看，電源本身的電流通路稱為內(nèi)電路內(nèi)電路， 電源以外的電流通路稱為電源以外的電流通路稱為外電路外電路。 當(dāng)電路中的電流是不隨時間變化的直流電流時，當(dāng)電路中的電流是不隨時間變化的直流電流時， 這種電路稱為這種電路稱為直流電路直流電路。 當(dāng)電路中的電流是隨時間按正弦規(guī)律變化的交當(dāng)電路中的電流是隨時間按正弦規(guī)律變化的交 流電流時，這種電路稱為流電流時，這種電路稱為交流電路交流電路。無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)有源網(wǎng)絡(luò)二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)

3、絡(luò)5高等教育出版社高等教育出版社1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量I電流的實際方向：規(guī)定為正電荷運動的方向。電流的實際方向：規(guī)定為正電荷運動的方向。 EUS UL 直流電路中：直流電路中： I =Qti =dqdt（A） 6高等教育出版社高等教育出版社電場力將單位正電荷從電路電場力將單位正電荷從電路的某一點移至參考點時所消的某一點移至參考點時所消耗的電能。耗的電能。參考點的電位為零。參考點的電位為零。I EUS UL 直流電路中電位用直流電路中電位用 V 表示，單位為伏表示，單位為伏特特（V）。）。參考點的選擇：參考點的選擇： 選大地為參考點：選大地為參考點： 選元件匯集的公共端或公共線

4、為參考點：選元件匯集的公共端或公共線為參考點： 7高等教育出版社高等教育出版社3. 電壓電壓電場力將單位正電荷從電路電場力將單位正電荷從電路的某一點移至另一點時所消的某一點移至另一點時所消耗的電能。耗的電能。電壓就是電位差。電壓就是電位差。IUS E UL直流電路中電壓用直流電路中電壓用 U 表示，單位為伏表示，單位為伏特特（V）。）。US 是電源兩端的電壓，是電源兩端的電壓， UL 是負載兩端的電壓。是負載兩端的電壓。電源中的局外力（非電場力）將單位正電荷從電源負極電源中的局外力（非電場力）將單位正電荷從電源負極移至電源正極時所轉(zhuǎn)換而來的電能稱為電源的移至電源正極時所轉(zhuǎn)換而來的電能稱為電源的

5、電動勢電動勢。電動勢的實際方向：由低電位指向高電位。電動勢的實際方向：由低電位指向高電位。 符號：符號： E 或或 e，單位：，單位：V。8高等教育出版社高等教育出版社定義：單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。定義：單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。 電源產(chǎn)生的功率：電源產(chǎn)生的功率： PE = E I符號：符號：P（直流電路）。（直流電路）。 單位：單位：W。負載取用的功率：負載取用的功率： PL = UL II EUS UL 定義：在時間定義：在時間 t 內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱為電能：電能：W = P t 符號：符號：W（直流電路）。（直流電路）。單位：單位：J。單位轉(zhuǎn)換：千瓦時（單位轉(zhuǎn)換：千瓦時（k

6、Wh） 1 千瓦時為千瓦時為 1 度電，度電，1 kWh3.6 106 J。電源輸出的功率：電源輸出的功率： P = US IUS9高等教育出版社高等教育出版社當(dāng)電源與負載接通，電路中有當(dāng)電源與負載接通，電路中有了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。電路的這一狀態(tài)稱為電路的這一狀態(tài)稱為通路通路。1.3 電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)IEUS UL S通路時，電源向負載輸出電功率，電源這時的狀態(tài)稱通路時，電源向負載輸出電功率，電源這時的狀態(tài)稱為為有載有載或稱電源處于負載狀態(tài)?；蚍Q電源處于負載狀態(tài)。各種電氣設(shè)備在工作時，其電壓、電流和功率都有一各種電氣設(shè)備在工作時，其電壓、電流和功率都有一定的

7、限額，這些限額是用來表示它們的正常工作條件定的限額，這些限額是用來表示它們的正常工作條件和工作能力的，稱為電氣設(shè)備的和工作能力的，稱為電氣設(shè)備的額定值額定值。10高等教育出版社高等教育出版社S1S2EEL1EL2當(dāng)某一部分電路與電源斷開，當(dāng)某一部分電路與電源斷開，該部分電路中沒有電流，亦無該部分電路中沒有電流，亦無能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路所處的狀態(tài)稱為路所處的狀態(tài)稱為開路開路。有有源源電電路路 開路的特點：開路的特點：開路處的電流等于零開路處的電流等于零I0開路處的電壓應(yīng)視電路情況而定開路處的電壓應(yīng)視電路情況而定電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這時的狀態(tài)稱為電源既

8、不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這時的狀態(tài)稱為空載空載。U 視電視電路而定路而定11高等教育出版社高等教育出版社當(dāng)某一部分電路的兩端用電當(dāng)某一部分電路的兩端用電阻可以忽略不計的導(dǎo)線或開阻可以忽略不計的導(dǎo)線或開關(guān)連接起來，使得該部分電關(guān)連接起來，使得該部分電路中的電流全部被導(dǎo)線或開路中的電流全部被導(dǎo)線或開關(guān)所旁路，這一部分電路所關(guān)所旁路，這一部分電路所處的狀態(tài)稱為處的狀態(tài)稱為短路短路或或短接短接。S1S2電源短路電源短路 短路的特點：短路的特點：短路處的電壓等于零短路處的電壓等于零U0短路處的電流應(yīng)視電路情況而定短路處的電流應(yīng)視電路情況而定I 視電路而定視電路而定有有源源電電路路EL1EL212高等教

9、育出版社高等教育出版社1.4 電路中的參考方向電路中的參考方向II原則上參考方向可任意選擇。原則上參考方向可任意選擇。在分析某一個電路元件的電壓與電流的關(guān)系在分析某一個電路元件的電壓與電流的關(guān)系時，需要將它們聯(lián)系起來選擇，這樣設(shè)定的時，需要將它們聯(lián)系起來選擇，這樣設(shè)定的參考方向稱為參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。 U電電源源負負載載 U13高等教育出版社高等教育出版社1.5 理想電路元件理想電路元件理想電路元件理想電路元件理想有源元件理想有源元件理想無源元件理想無源元件電電壓壓源源電電流流源源電電阻阻元元件件電電容容元元件件電電感感元元件件14高等教育出版社高等教育出版社 US I U

10、US 定值定值USU O I 電壓源的特點：電壓源的特點：輸出電流輸出電流 I 不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。可提供一個固定的電壓可提供一個固定的電壓 US ，稱為，稱為源電壓源電壓。輸出電壓輸出電壓 U 等于源電壓等于源電壓 US ，是由其本身所確定的定值，是由其本身所確定的定值， 與輸出電流和外電路的情況無關(guān)。與輸出電流和外電路的情況無關(guān)。15高等教育出版社高等教育出版社IS U I IS定值定值ISU O I 電流源的特點：電流源的特點：輸出電流輸出電流 I 等于源電流等于源電流 IS ，是由其本身所確定的定值，是由其本身所確定的定值，與

11、輸出電壓和外電路的情況無關(guān)。與輸出電壓和外電路的情況無關(guān)。輸出電壓輸出電壓 U 不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。電激電激流流可提供一個固定的電流可提供一個固定的電流 IS ，稱為，稱為源電流源電流。16高等教育出版社高等教育出版社 當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實際方向如上圖時，當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實際方向如上圖時， 它們輸出（產(chǎn)生）電功率，起它們輸出（產(chǎn)生）電功率，起電源電源作用。作用。 US I U IS U I US I U IS U I 當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實際方向如上圖時，當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實際方向如上圖時， 它

12、們?nèi)∮茫ㄏ模╇姽β?，起它們?nèi)∮茫ㄏ模╇姽β?，起負載負載作用。作用。17高等教育出版社高等教育出版社 電阻元件電阻元件當(dāng)電路的某一部分只存在電當(dāng)電路的某一部分只存在電能的消耗而沒有電場能和磁能的消耗而沒有電場能和磁場能的儲存，這一部分電路場能的儲存，這一部分電路可用可用電阻元件電阻元件來代替。來代替。 R i u R =ui（ ） 線性電阻與非線性電阻線性電阻與非線性電阻 P = UI = RI2 =U2R 電阻消耗的功率電阻消耗的功率18高等教育出版社高等教育出版社 電阻圖片電阻圖片水泥電阻水泥電阻線繞電阻線繞電阻碳膜電阻碳膜電阻可變電阻可變電阻壓敏電阻壓敏電阻功率電阻功率電阻19高等教育

13、出版社高等教育出版社 例例1.5.1在圖示直流電路中，已知在圖示直流電路中，已知 US3 V， IS3 A， R1 。求：。求：(1) 電壓源的電流和電流源的電壓；電壓源的電流和電流源的電壓； (2) 討論電路的功率平衡關(guān)系。討論電路的功率平衡關(guān)系。 R I US IS U解解(1) 由于電壓源與電流源串聯(lián)由于電壓源與電流源串聯(lián)IIS3 A根據(jù)電流的方向可知根據(jù)電流的方向可知UUSRIS ( 3 + 1 3 ) V = 6 V(2) 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系電壓源吸收電功率：電壓源吸收電功率：PLUS I( 3 3 ) W = 9 W 電流源發(fā)出電功率：電流源發(fā)出電功率： POU IS( 6

14、3 ) W = 18 W電阻電阻 R 消耗的電功率：消耗的電功率：PRR IS( 1 32 ) W = 9 W功率平衡：功率平衡： 20高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律ba電路中電路中 3 個或個或 3 個以個以上電路元件的連接點上電路元件的連接點稱為稱為結(jié)點結(jié)點。有有 a、b 兩個結(jié)點兩個結(jié)點 。21高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba有有 acb 、adb、aeb 三條支路三條支路 。R1 I1 US1 c R2 I2 US2 dR3 I3 R4

15、e兩結(jié)點之間的每一條兩結(jié)點之間的每一條分支電路稱為分支電路稱為支路支路。22高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba由于電流的連續(xù)性，由于電流的連續(xù)性，流入任一結(jié)點的電流流入任一結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點之和等于流出該結(jié)點的電流之和。的電流之和。對結(jié)點對結(jié)點 a I1 I2 I3I1 I2 I3 0流入結(jié)點的電流前取正號，流入結(jié)點的電流前取正號，流出結(jié)點的電流前取負號。流出結(jié)點的電流前取負號。23高等教育出版社高等教育出版社 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba在電路的任何一個在電路的任何一個結(jié)點上，同一瞬間結(jié)點上

16、，同一瞬間電流的代數(shù)和為零。電流的代數(shù)和為零。對任意波形的電流：對任意波形的電流： i 0 在直流電路中：在直流電路中： I 0 基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中 任意結(jié)點，而且還可以推廣應(yīng)用于任意結(jié)點，而且還可以推廣應(yīng)用于 電路中任何一個假定的閉合面電路中任何一個假定的閉合面 廣義結(jié)點廣義結(jié)點。 ICIEIBICIBIEICIBIE024高等教育出版社高等教育出版社 解解 由圖中所示電流由圖中所示電流的參考方向，應(yīng)用基爾霍夫的參考方向，應(yīng)用基爾霍夫電流定律，分別由結(jié)點電流定律，分別由結(jié)點 a、b、c 求得求得I6I4I1 (53 ) A 8 A 例例1.6.1

17、 在圖示部分電路中，已知在圖示部分電路中，已知 I13 A， I45 A， I58 A 。試求。試求 I2 ，I3 和和 I6 。 a I1 I3 I2 I4 I5 I6 cbI2I5I4 8(5 ) A 13 AI3I6I5 (88 ) A 16 A或由廣義結(jié)點得或由廣義結(jié)點得 I3I1I2 (313 ) A 16 A25高等教育出版社高等教育出版社由電路元件組成的閉由電路元件組成的閉合路徑稱為合路徑稱為回路回路。有有 adbca、aebda 和和 aebca 三個回路三個回路 。 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2

18、bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 badeR1 I1 US1 R3 I3 R4 bace未被其他支路分割的單孔回路稱為未被其他支路分割的單孔回路稱為網(wǎng)孔網(wǎng)孔。 有有 adbca、aebda 兩個網(wǎng)孔兩個網(wǎng)孔 。26高等教育出版社高等教育出版社由于電位的單值性，由于電位的單值性，從從 a 點出發(fā)沿回路環(huán)點出發(fā)沿回路環(huán)行一周又回到行一周又回到 a 點，點，電位的變化應(yīng)為零。電位的變化應(yīng)為零。對回路對回路 adbca US2U1US1U2 與回路環(huán)行方向一致的電壓前取正號，與回路環(huán)行方向一致的電壓前取正號， 與回路環(huán)行方向相反的電壓前取負號。與回路環(huán)行方向相反的電壓前取負號。 R1 I

19、1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd U1 U2 US2U1US1U2027高等教育出版社高等教育出版社在電路的任何一個回在電路的任何一個回路中，沿同一方向循路中，沿同一方向循行，同一瞬間電壓的行，同一瞬間電壓的代數(shù)和為零。代數(shù)和為零。對任意波形的電壓對任意波形的電壓 u0在直流電路中：在直流電路中： U0 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde28高等教育出版社高等教育出版社如果回路中理想電壓源如果回路中理想電壓源兩端的電壓改用電動勢兩端的電壓改用電動勢表示，電阻元件兩端的表示，電阻元件兩

20、端的電壓改用電阻與電流的電壓改用電阻與電流的乘積來表示，則乘積來表示，則 RI E R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde或或 U E U RI E對回路對回路 adbcaR1I1R2I2 E1E2 與回路環(huán)行方向一致的電流、電壓和電動勢前面取正號，與回路環(huán)行方向一致的電流、電壓和電動勢前面取正號， 不一致的前面取負號。不一致的前面取負號。 R1 I1 E1 R2 I2 E2 R3 I3 R4 bacde29高等教育出版社高等教育出版社 基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中任一閉基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中任一閉 合的回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任何一個合的回路，而

21、且還可以推廣應(yīng)用于任何一個 假想閉合的一段電路。假想閉合的一段電路。將將 a、b 兩點間的電壓兩點間的電壓作為電阻電壓降一樣考作為電阻電壓降一樣考慮進去。慮進去。 R IUE U R I E 或或 USba或或 R IUUS030高等教育出版社高等教育出版社 解解 由回路由回路 abcdefaUab + UcdUed + UefE1E2 例例1.6.2在圖示回路中，已知在圖示回路中，已知 E120 V，E210 V，Uab4 V ，Ucd6 V ，Uef 5 V 。試。試求求Ued 和和 Uad 。 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得

22、Ued Uab + Ucd + Uef E1 + E2 4 + (6 )52010 V 7 V31高等教育出版社高等教育出版社 由假想的回路由假想的回路 abcdaUab + UcdUadE2 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Uad Uab + Ucd + E2 4 + (6 ) 10 V 8 V32高等教育出版社高等教育出版社1.7 支路電流法支路電流法 支路電流法解題的一般步驟支路電流法解題的一般步驟R1 E1 R3 R2 E2 R1 E1 R3 R2 E2 (1) 確定支路數(shù)，選擇各確定支路數(shù)，選擇各 支路電流的參考方向。支路

23、電流的參考方向。I1 I2 I3 (2) 確定結(jié)點數(shù)，列出確定結(jié)點數(shù)，列出 獨立的結(jié)點電流方獨立的結(jié)點電流方 程式。程式。 n 個結(jié)點只能列出個結(jié)點只能列出 n1 個個 獨立的結(jié)點方程式。獨立的結(jié)點方程式。結(jié)點結(jié)點 a : I1I2I3 0結(jié)點結(jié)點 b : I1I2I3 0只有只有1 1個方程是獨立的個方程是獨立的33高等教育出版社高等教育出版社(3) 確定余下所需的方程式數(shù)，確定余下所需的方程式數(shù)， 列出獨立列出獨立 的回路電壓方程式。的回路電壓方程式。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 ab左網(wǎng)孔左網(wǎng)孔 : R1I1 R3I3 E1 右網(wǎng)孔右網(wǎng)孔 :R2I2 R3I3 E2(4

24、) 解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值。解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值。R1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2求出：求出：I1、 I2 和和 I3。34高等教育出版社高等教育出版社 解解 選擇各支路電流的選擇各支路電流的參考方向和回路方向如圖參考方向和回路方向如圖R4 R3 R1 US1 R2 US2 例例1.7.1在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知 US112 V ， US212 V ，R11 ， R22 ， R32 ， R44 。求各支路電。求各支路電流流 。 I1 I2 I3 I4 上結(jié)點上結(jié)點 I1I2I3 I4 0 左網(wǎng)孔左網(wǎng)孔 R1I1R3I3U

25、S10 中網(wǎng)孔中網(wǎng)孔 R1I1 R2I2US1US2 0 右網(wǎng)孔右網(wǎng)孔 R2I2R4I4US2035高等教育出版社高等教育出版社 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)R4 R3 R1 US1 R2 US2I1 I2 I3 I4 I1I2I3 I4 0I12I3120I1 2I21212 02I24I4120 I14 A， I22 A， I34 A， I42 A36高等教育出版社高等教育出版社1.8 疊加定理疊加定理 疊加定理疊加定理是分析線性電路最基本的方是分析線性電路最基本的方 法之一。法之一。在含有多個有源元件的線性電路中，任在含有多個有源元件的線性電路中，任一支路的電流和電壓等于電路中各個有一支路的電流和電

26、壓等于電路中各個有源元件分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的源元件分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流和電壓的代數(shù)和。電流和電壓的代數(shù)和。37高等教育出版社高等教育出版社R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路電流法可得由支路電流法可得I1 =USR1R2R2ISR1R2IS IS I1 =USR1R2 USIS IS USI1 =R2ISR1R2 = I1 I1 I1 I2 I1 I2 38高等教育出版社高等教育出版社R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路電流法可得由支路電流法可得IS IS I2 =USR1R2 USIS IS

27、USI1 I2 I1 I2 I2 =USR1R2R1ISR1R2I2 =R1ISR1R2 = I2 I2 39高等教育出版社高等教育出版社 （1）在考慮某一有源元件單獨作用時，應(yīng)令）在考慮某一有源元件單獨作用時，應(yīng)令其他有源元件中的其他有源元件中的 US = 0 ，IS = 0。即應(yīng)將其他電。即應(yīng)將其他電壓源代之以短路壓源代之以短路 ，將其他電流源代之以開路。，將其他電流源代之以開路。 應(yīng)用疊加定理應(yīng)用疊加定理時要注意：時要注意： （2）最后疊加時，一定要注意各個有源元件）最后疊加時，一定要注意各個有源元件單獨作用時的電流和電壓分量的參考方向是否與單獨作用時的電流和電壓分量的參考方向是否與總電

28、流和電壓的參考方向一致，一致時前面取正總電流和電壓的參考方向一致，一致時前面取正號，不一致時前面取負號。號，不一致時前面取負號。 （3）疊加定理只適用于線性電路。）疊加定理只適用于線性電路。 （4）疊加定理只能用來分析和計算電流）疊加定理只能用來分析和計算電流和電壓，不能用來計算功率。和電壓，不能用來計算功率。40高等教育出版社高等教育出版社 例例1.8.1在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知 US10 V ，IS2 A ，R14 ，R21 ，R35 ，R43 。試用疊加定。試用疊加定理求通過電壓源的電流理求通過電壓源的電流 I5 和電流源兩端的電壓和電流源兩端的電壓 U6 。 R2 USI2

29、 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 41高等教育出版社高等教育出版社 解解電壓源單獨作用時電壓源單獨作用時 R2 USI2 U 6R1 R4 I4 R3 I5 = I2 I4I5 =USR1R2USR3R4=10411053()A = 3.25 A=I2 I4U6 R2R4 = 1.75 V=10411053()1 3 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 42高等教育出版社高等教育出版社電流源單獨作用時電流源單獨作用時 =I2 I4+U6 R2R4R2 I2 U6IS R1 R4 I4 R3 I5 = I2I4I5 =R1R1R2ISR3R3

30、R4IS=441()A = ( 1.61.25 ) A= 0.35 A 2553 2= ( 1 1.6 + 3 1.25 ) V = 5.35 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 最后求得最后求得 = I5I5I5 = ( 3.250.35 ) A = 3.6 A= U6 U6+U6 = (1.75 + 5.35 ) V = 3.6 V43高等教育出版社高等教育出版社1.9 等效電源定理等效電源定理 等效電源定理等效電源定理是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個等效是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個等效 電源代替的定理。電源代替的定理。有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R1 R2 IS US對對

31、R2 而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于其電源。在對外部而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于其電源。在對外部等效的條件下可用一個等效電源來代替。等效的條件下可用一個等效電源來代替。R0 UeS 戴維寧戴維寧等效電源等效電源R0 IeS 諾頓等諾頓等效電源效電源44高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R0 UeS(b)戴維寧等效電源戴維寧等效電源輸出端開路時，二者的開路電壓輸出端開路時，二者的開路電壓 UOC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。輸出端短路時，二者的短路電流輸出端短路時，二者的短路電流 ISC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。UeS UOC由圖由圖(b)R0 =UeSI

32、SC=UOCISC由圖由圖(b)45高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)R0 UeS(b)戴維寧等效電源戴維寧等效電源因此因此UOC US + R1IS對于圖對于圖(a)ISC =USR1+ ISR0 =UOCISC=US + R1ISUSR1+ IS= R1 46高等教育出版社高等教育出版社 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)(b)諾頓等效電源諾頓等效電源R0 IeS 輸出端短路時，二者的短路電流輸出端短路時，二者的短路電流 ISC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。輸出端開路時，二者的開路電壓輸出端開

33、路時，二者的開路電壓 UOC 應(yīng)相等。應(yīng)相等。IeS ISC由圖由圖(b)R0 =UOCIeS=UOCISC由圖由圖(b)R0 求法與戴維寧求法與戴維寧定理中相同定理中相同47高等教育出版社高等教育出版社 諾頓等效電源諾頓等效電源R0 IeS R0 UeS 戴維寧等效電源戴維寧等效電源戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用來等效代替同一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對外來等效代替同一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對外等效的條件下，相互之間可以等效的條件下，相互之間可以等效變換等效變換。等效變換的公式為等效變換的公式為IeS =UeSR0變換時內(nèi)電阻變換時內(nèi)電阻 R0

34、不變，不變，IeS 方向應(yīng)由方向應(yīng)由 UeS 的負極流向正極。的負極流向正極。48高等教育出版社高等教育出版社 例例1.9.1圖示電路中，已知圖示電路中，已知 US6 V ，IS3 A ，R11 ，R22 。試用等效電源定理求通過。試用等效電源定理求通過 R2 的電流的電流。 R1 R2 IS US 解解 利用等效電源定理利用等效電源定理解題的一般步驟如下：解題的一般步驟如下： （1） 將待求支路提出，使將待求支路提出，使剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)。剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)。R1 IS US 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)49高等教育出版社高等教育出版社 （2） 求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的求出有源二端網(wǎng)絡(luò)

35、的開路電壓開路電壓 UOC 和短路電流和短路電流 ISC 。R1 IS US 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò) UOCISC 根據(jù)根據(jù) KVL 求得求得UOC US +R1IS（6+1 3）V 9 V根據(jù)根據(jù) KCL 求得求得ISC =USR1+IS =61+3 A = 9 A()50高等教育出版社高等教育出版社 （3）用戴維寧等效電源或諾頓等效電源代替有源二端）用戴維寧等效電源或諾頓等效電源代替有源二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) ,簡化原電路。簡化原電路。R1 R2 IS USR0 IeS I2 R2 用諾頓定理用諾頓定理簡化的電路簡化的電路用戴維寧定理用戴維寧定理簡化的電路簡化的電路R0 UeSI2 R2 51高等

36、教育出版社高等教育出版社或用除源等效法求得或用除源等效法求得R0 IeS I2 R2 用諾頓定理用諾頓定理簡化的電路簡化的電路用戴維寧定理用戴維寧定理簡化的電路簡化的電路R0 UeSI2 R2 UeS UOC 9 VIeS ISC 9 AR0 =UOCISC =99 = 1 R0R11 若用戴維寧定理若用戴維寧定理 I2 =UeSR0 + R2 =912 A = 3 A (4) 求待求電流求待求電流 若用諾頓定理若用諾頓定理 I2 =R0R0 + R2 IeS =112 9 A = 3 A52高等教育出版社高等教育出版社1.10 非線性電阻電路非線性電阻電路 線性電阻線性電阻的電阻值的電阻值

37、是一常數(shù)，線性電是一常數(shù)，線性電 阻兩端的電壓和通阻兩端的電壓和通 過它的電流成正比。過它的電流成正比。IUO 非線性電阻非線性電阻的電阻的電阻 值不是常數(shù)，隨電值不是常數(shù)，隨電 壓或電流值的變化壓或電流值的變化 而變化，電壓與電而變化，電壓與電 流不成正比。流不成正比。IUO53高等教育出版社高等教育出版社 非線性電阻非線性電阻 的圖形符號的圖形符號 非線性電阻非線性電阻 的伏安特性的伏安特性IUQ IUO工作工作點點工作點處的電壓電流之工作點處的電壓電流之比稱為比稱為靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻。R =UI= tan Q 點附近的電壓的微小點附近的電壓的微小增量與電流的微小增量增量與電流的微小增量之比

38、稱為之比稱為動態(tài)電阻動態(tài)電阻。r =dUdI= tan 54高等教育出版社高等教育出版社 求解含有非線性電阻的電路時，常采用求解含有非線性電阻的電路時，常采用 圖解分析法圖解分析法。當(dāng)電路中只含有一個非線性電阻時，可將它單獨從電當(dāng)電路中只含有一個非線性電阻時，可將它單獨從電路中提出，剩下的電路為一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)。利路中提出，剩下的電路為一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)。利用戴維寧定理，用一個戴維寧等效電源來代替這個線用戴維寧定理，用一個戴維寧等效電源來代替這個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，由此可化簡電路。性有源二端網(wǎng)絡(luò)，由此可化簡電路。R0 I USR UIUOQUI (0, ) N USR0M (US , 0) U US R0I負載負載線線非線性非線性電阻的電阻的伏安特伏安特性性從圖中查得從圖中查得U和和I55高等教育出版社高等教育出版社 例例1.10.1圖（圖（a）電路中，已知）電路中，已知 US6 V ，R1R2 2 k ，R3 的伏安特性如圖（的伏安特性如圖（b）所示）所示。求非線性電阻。求非線性電阻 R3 上的電壓和電流及在工作點