第1章電路的基本概念定律與分析方法

1、Chapter 1 Chapter 1主要學習內容電路的基本概念電路的基本概念電路的基本元件電路的基本元件基爾霍夫定律基爾霍夫定律電路的分析方法電路的分析方法 Chapter 1Chapter 1為了某種需要而由電源、導線、開關和負載按為了某種需要而由電源、導線、開關和負載按一定方式組合起來的電流的通路。一定方式組合起來的電流的通路。1.1 電路的基本概念電路的基本概念一、電路與電路模型一、電路與電路模型汽車照明電路汽車照明電路 電源：提供能量電源：提供能量負載：消耗能量負載：消耗能量開關：控制電路工作開關：控制電路工作 Chapter 1Chapter 1 用若干用若干理想元件理想元件的某種

2、組合來描述實的某種組合來描述實際電路的模型。際電路的模型。描述實際器件的基本物理規(guī)律的數(shù)學描述實際器件的基本物理規(guī)律的數(shù)學模型，簡稱元件。模型，簡稱元件。 實際電路實際電路 電路模型電路模型+R理想元件理想元件 Chapter 1 電池為燈泡提供電能，稱之為電池為燈泡提供電能，稱之為電源或信號源電源或信號源； 燈泡將電能轉換為光能和熱能，稱之為燈泡將電能轉換為光能和熱能，稱之為負載負載； 開關、導線用來傳輸、分配電能，稱之為開關、導線用來傳輸、分配電能，稱之為中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) Chapter 11、能量的轉換、傳輸和分配、能量的轉換、傳輸和分配 Chapter 1Chapter 12、信號的傳

3、遞、存儲和處理、信號的傳遞、存儲和處理 Chapter 1Chapter 1二、二、 電流、電壓及參考方向電流、電壓及參考方向1、電流（、電流（I，i）（）（Current）dtdqi 電荷的定向移動形成電流。電荷的定向移動形成電流。其實際方向是指其實際方向是指正電荷運動的方向。正電荷運動的方向。( (實際電流方向實際電流方向) )直流直流(DC)交流交流(AC)安培安培 A ; (mA A) 電路的工作是以其中的電壓、電流、功率等物理電路的工作是以其中的電壓、電流、功率等物理量來描述的。量來描述的。 Chapter 1Chapter 1在復雜電路中難于判斷元件中電流的實際方在復雜電路中難于判

4、斷元件中電流的實際方向，電流如何求解？向，電流如何求解？ UsIsRIRab電流方向電流方向ab？電流方向電流方向ba？ Chapter 1Chapter 1iabi 0參考參考方向方向真實真實方向方向假定的電流正方向假定的電流正方向 如果求出的電流值為正即如果求出的電流值為正即i 0 ，說明參考方向與，說明參考方向與實際方向一致，若實際方向一致，若i 0則說明參考方向與實際方向則說明參考方向與實際方向相反。相反。 這個例子說明選定參考方向后，電流值成為既有這個例子說明選定參考方向后，電流值成為既有大小、又有正負的代數(shù)量。大小、又有正負的代數(shù)量。 電流的真實方向是通過電流值的正負確定的。電流的

5、真實方向是通過電流值的正負確定的。 Chapter 1Chapter 12、電壓（、電壓（U，u）（）（ ）dq u 電場失去電場失去dwabdq u電場得到電場得到dwab單位正電荷由單位正電荷由a點移至點移至b點電場力所做的功。點電場力所做的功。baabuudqdwu 正電荷由正電荷由a移到移到b，若電場失去能量，若電場失去能量(電勢能電勢能)，則，則ua ub，即，即a端為正端為正b端為負；若電場得到能量，則端為負；若電場得到能量，則ua0 +電壓參考方向的標注方式：電壓參考方向的標注方式：用參考極性表示用參考極性表示用箭頭表示用箭頭表示用雙下標表示用雙下標表示+uuabuab真實真實方

6、向方向參考參考方向方向 Chapter 1Chapter 1abiu+ 3、關聯(lián)參考方向、關聯(lián)參考方向 對一個元件，電流參考方向和電壓參考方向對一個元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱常將其取為一致，稱關聯(lián)方向關聯(lián)方向；如不一致，稱；如不一致，稱非非關聯(lián)方向關聯(lián)方向。(a)關聯(lián)方向關聯(lián)方向abiu+(b)非非關聯(lián)方向關聯(lián)方向如果采用關聯(lián)方向，在標示時標出一種即可。如果采用關聯(lián)方向，在標示時標出一種即可。如果采用非關聯(lián)方向，則必須全部標示。如果采用非關聯(lián)方向，則必須全部標示。 Chapter 1Ch

7、apter 1例1.1 在圖（在圖（a）電路中，）電路中，Uab= 5V，問，問a、b兩點兩點哪點電位高？哪點電位高？+uabab（a）+u1ab+u2（b）在圖（在圖（b）電路中，）電路中，U1= 6V，U2= 4V，問，問Uab？ 解：解：在圖（在圖（a）電路中）電路中Ua0或或 p發(fā)發(fā)0,則實際吸收功率；則實際吸收功率； 若若p吸吸0,則實際發(fā)出功率。則實際發(fā)出功率。 Chapter 1Chapter 1 1 u_2u 3ui例1.2 已知已知i =1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，求求ab、bc、ca三部分電路吸收的功率三部分電路吸收的功率P1、P2、P3。解：解： 11 3

8、 13WPui 吸收 22 7 17W Pui 吸收 33 10 110W Pui 吸收 1 2 3 0PPP吸收吸收吸收（實際吸收）（實際吸收）（實際吸收）（實際吸收）（實際提供）（實際提供）功率平衡功率平衡 Chapter 1Chapter 11.2 1.2 電路的基本元件電路的基本元件 Chapter 1電阻元件是一種消耗電能的二端元件。電阻元件是一種消耗電能的二端元件。Chapter 1 Chapter 1Chapter 1關聯(lián)方向時：關聯(lián)方向時： u =Ri或或 i =Gu功率：功率：RuRiuip22 電路符號電路符號:+uiR非關聯(lián)方向時：非關聯(lián)方向時：u Ri線性電阻的伏安特性

9、曲線線性電阻的伏安特性曲線R:電阻參數(shù)，表征阻礙電電阻參數(shù)，表征阻礙電流流過的能力流流過的能力,單位單位。G:電導參數(shù)，單位電導參數(shù)，單位 S。歐姆定律：歐姆定律：1GR Chapter 1Chapter 1（1）開路）開路電阻元件的兩種特殊情況電阻元件的兩種特殊情況當一個電阻元件中的電流當一個電阻元件中的電流i不不論為何值時，它的端電壓論為何值時，它的端電壓u恒恒為零，則稱為零，則稱“短路短路”，即，即R=0。當一個電阻元件的端電壓當一個電阻元件的端電壓u不論為何值時，流過它的電不論為何值時，流過它的電流恒為零，則稱流恒為零，則稱“開路開路”，即即R。（2）短路）短路 Chapter 1Ch

10、apter 1伏安關系伏安關系電路符號：電路符號：表征電容在一定電壓下儲存電荷的能力，單位：法拉表征電容在一定電壓下儲存電荷的能力，單位：法拉(F)電容元件是一種能夠儲存電場能量的電容元件是一種能夠儲存電場能量的元件。元件。Cui+ dtduCi i du /dt。只有電容上的電壓變化只有電容上的電壓變化時，電容兩端才有電流。時，電容兩端才有電流。 在直流電路中，電容上即使有電壓，在直流電路中，電容上即使有電壓，但但 i = 0，相當于開路，即，相當于開路，即 電容具有電容具有隔直作用隔直作用。qCu電容參數(shù)：電容參數(shù)： Chapter 1Chapter 1 diCutC 1 diCUtC 0

11、10伏安關系伏安關系UC(0)為初始時刻為初始時刻t0時電容的初始電壓，反映時電容的初始電壓，反映t0前前“歷史歷史”中電容電流的積累效應中電容電流的積累效應電容對它的電電容對它的電流具有記憶能力。流具有記憶能力。電容元件中的電場能量電容元件中的電場能量2)(21CuCuduuidtWttuc 電容元件儲存的電場能量只和考察時刻它的端電壓電容元件儲存的電場能量只和考察時刻它的端電壓數(shù)值有關。數(shù)值有關。dtduCi Chapter 1Chapter 1電感元件是一種能夠貯存磁場能量的元件。電感元件是一種能夠貯存磁場能量的元件。i電路符號電路符號L為表征在一定電流作用下電感匝聯(lián)磁為表征在一定電流作

12、用下電感匝聯(lián)磁鏈的能力鏈的能力,為磁鏈是磁通與匝數(shù)的乘積為磁鏈是磁通與匝數(shù)的乘積 =n。 單位：亨利單位：亨利 (H)Li+ uL伏安關系伏安關系dtdiLu 只有電感上的電流變化時，只有電感上的電流變化時，電感兩端才有電壓。在直流電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流電路中，電感上即使有電流通過，但通過，但 u = 0，相當于，相當于短路短路。Li電感參數(shù)：電感參數(shù)： Chapter 1Chapter 1伏安關系伏安關系 0110ttLLiudIudLLI(0)為初始時刻為初始時刻t0時電感上的初始電流，反映時電感上的初始電流，反映t0前前“歷史歷史”中電感電壓的積累效應中電感電壓

13、的積累效應電感對它的電感對它的電壓具有記憶能力。電壓具有記憶能力。電感元件中的磁場能量電感元件中的磁場能量2)(21LiLidiuidtWttiL 電感在某一時刻所儲存的磁場能量只與該時刻電流電感在某一時刻所儲存的磁場能量只與該時刻電流的瞬時值有關。的瞬時值有關。dtdiLu Chapter 1Chapter 1兩種電源：電壓源和電流源兩種電源：電壓源和電流源1 1）電壓源）電壓源理想電壓源理想電壓源（恒壓源）（恒壓源）IUabUs特點特點（ 1）無論負載電阻如何變化，輸出電）無論負載電阻如何變化，輸出電壓不變壓不變。 （ 2）電源中的電流由外電路決定。）電源中的電流由外電路決定。IUs+ab

14、Uab Chapter 1Chapter 1可見，恒壓源中的電流由外電路決定。可見，恒壓源中的電流由外電路決定。設設: Us=10V當當R1 、R2 同時接入時同時接入時:當當R1接入時接入時:2 R1IUs+abUab2 R2I=5AI=10A例1.3 Chapter 1Chapter 1實際電壓源模型實際電壓源模型:由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成U = Us IRs當當Rs = 0 時，實際電壓源模型就變成恒壓源模型。時，實際電壓源模型就變成恒壓源模型。UIRs+UsRLIU0 Us理想電壓源理想電壓源實際電壓源實際電壓源Rs越大越大斜率越大斜率越大電源內阻，表電

15、源內阻，表示內部損耗示內部損耗 Chapter 1Chapter 1特點：特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流 Is 。（2）輸出電壓由外電路決定。）輸出電壓由外電路決定。 2 2）電流源）電流源理想電流源理想電流源（恒流源（恒流源)IIsabUabIUabIs Chapter 1Chapter 1設設: Is=1 A R=10 時，時， Uab =10 V R=1 時，時， Uab =1 V則則: :可見，恒流源兩端電壓由外電路決定?？梢姡懔髟磧啥穗妷河赏怆娐窙Q定。IIsabUabR例1.4 Chapter 1Chapter 1IsUIRsI

16、= Is U / Rs 當內阻當內阻Rs = 時，時，實際實際電流源電流源模型就變成模型就變成恒流源恒流源模型模型。實際電流源模型實際電流源模型:由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成UIRsIsRLRs越大越大特性越陡特性越陡 Chapter 1Chapter 1例1.5（1）求圖示電路中電流源）求圖示電路中電流源兩端的電壓。兩端的電壓。（2）當電壓源的電壓或電）當電壓源的電壓或電阻的阻值變化時，電流源阻的阻值變化時，電流源的輸出電流是否變化？電的輸出電流是否變化？電流源的電壓是否變化？流源的電壓是否變化？ 1A10+10VUU=10110=0（1）（2） 不變化不變化;變

17、化。變化。 Chapter 1Chapter 1恒壓源與恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量 Uab = Us （常數(shù)）（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負載對外電路負載對 Uab 無影響。無影響。 I = Is （常數(shù)）（常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負載對外電路負載對 I 無影響。無影響。輸出電流輸出電流 I 可變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定Us+

18、abIUababIUabIs Chapter 1Chapter 11.3 基爾霍夫定律v基爾霍夫電流定律KCLv基爾霍夫電壓定律KVL基爾霍夫定律基爾霍夫定律用于描述由元件之間連接方式所用于描述由元件之間連接方式所形成的約束關系。（結構約束）形成的約束關系。（結構約束）元件伏安關系元件伏安關系用于描述元件本身物理特性所決用于描述元件本身物理特性所決定的電壓、電流約束關系。（自身約束）定的電壓、電流約束關系。（自身約束） Chapter 1Chapter 1沒有分叉的每一分支且包含元件的電路稱為沒有分叉的每一分支且包含元件的電路稱為。b3條或條或3條以上支路的連接點稱為條以上支路的連接點稱為。n

19、由一條或多條支路所組成的閉合路徑稱為由一條或多條支路所組成的閉合路徑稱為。l內部不另含支路的回路，稱為內部不另含支路的回路，稱為，又稱又稱m結構相對復雜的電路，稱為結構相對復雜的電路，稱為 +us1 i1R1i2i3R2R3 + us2 abcde一、相關概念一、相關概念圖示電路有圖示電路有 條支路，條支路， 個節(jié)點，個節(jié)點， 個回路，個回路， 個網(wǎng)孔。個網(wǎng)孔。 3322 Chapter 1Chapter 1二、基爾霍夫電流定律二、基爾霍夫電流定律KCL任一時刻，對任一結點，流入結點的電任一時刻，對任一結點，流入結點的電流恒等于流出結點的電流。流恒等于流出結點的電流。表述一表述一基爾霍夫電流定

20、律應用于結點處?；鶢柣舴螂娏鞫蓱糜诮Y點處。 出出入入ii 0 i表述二表述二任何時刻，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒任何時刻，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。等于零。i1i4i6i5 i2i40若取流出為正若取流出為正在圖示電路中在圖示電路中對于結點對于結點a對于結點對于結點b Chapter 1Chapter 1基爾霍夫電流定律的擴展：基爾霍夫電流定律的擴展：結點結點 任意閉合任意閉合面面i1 i2i3 0U2U3U1+RR1R+_+RII=?I = 0 Chapter 1應用應用:將多個電流源的并聯(lián)化簡成一個電流源將多個電流源的并聯(lián)化簡成一個電流源 Chapter 1Chapter 1三

21、、基爾霍夫電壓定律三、基爾霍夫電壓定律KVL表述二：表述二：任一時刻，沿任一任一時刻，沿任一回路繞行一周，回路中各元回路繞行一周，回路中各元件電壓的代數(shù)和恒等于零件電壓的代數(shù)和恒等于零 回路中支路電壓間的約束關系可用回路中支路電壓間的約束關系可用基爾霍夫基爾霍夫電壓電壓定律表示。定律表示。 升升降降uu表述一：表述一：在任一時刻，沿在任一時刻，沿任一回路繞行一周，電壓任一回路繞行一周，電壓升之和恒等于電壓降之和升之和恒等于電壓降之和 0uUs3+I+R1Us1Us2R2+UR1UR2順時針繞行順時針繞行UR1Us2+Us3+UR2 Us1=0UR1+Us3+UR2 =Us2+Us1取電壓降為正

22、取電壓降為正 Chapter 1Chapter 1Uab+10V+I+30V8V53基爾霍夫電壓定律也適合開口電路?；鶢柣舴螂妷憾梢策m合開口電路。Uab5I + 8或或Uab103I + 30 Chapter 1應用應用:將多個電壓源的串聯(lián)化簡成一個電壓源將多個電壓源的串聯(lián)化簡成一個電壓源123UUUU Chapter 1四、注意問題四、注意問題1.KCL、KVL定律具有普遍性。定律具有普遍性。 適用范圍廣，適用于由各種不同元件所構成得電路。如直流和交流，線性和非線性電路等。2.必須標注參考方向。必須標注參考方向。 把KCL應用到某一結點時，必須指定支路電流參考方向支路電流參考方向；列寫KV

23、L方程時，必須標注各支路元件電壓參考方向支路元件電壓參考方向，并規(guī)定回路的繞行方向繞行方向，一般順時針繞行。3.注意符號：注意符號：（1）列寫KCL方程第二種表述時支路電流、號的確定，一般規(guī)定流出結點的支路電流取+，流入取 ；（2）列寫KVL方程第二種表述時元件電壓、號的確定，一般規(guī)定沿巡行方向電壓降時元件電壓取，相反取。 Chapter 1Chapter 1圖示電路的基爾霍夫電壓方程為圖示電路的基爾霍夫電壓方程為 。A）U = Us + IR B）U = Us IR；C）U = Us + IR D）U = Us IR 例1.6B Chapter 1例例1.7求圖所示電路中電求圖所示電路中電流

24、流 I和電壓和電壓Us。 +5A6A15AI1.51213Us解：求解：求I，I1.5I1.5= 15 I14AI6 51A由廣義結點由廣義結點求求Us，I12I3= 15 + I1218A由中間結點由中間結點A3125 . 11411512 II3Us3 I3+12 I12 90 V由右回路由右回路由左回路由左回路先由右結點先由右結點 Chapter 1Chapter 11.4 電路的分析方法v電路的等效化簡v支路電流分析法v結點電壓分析法（選講）v疊加原理v戴維南定理v諾頓定理（選講）v電路中電位的計算 Chapter 1Chapter 1一、電路的等效化簡等效的概念等效的概念電阻串并聯(lián)接

25、的等效變換電阻串并聯(lián)接的等效變換實際電源模型間的等效互換實際電源模型間的等效互換 Chapter 1Chapter 1在端口上具有相同電壓電流關系（即伏安關系，在端口上具有相同電壓電流關系（即伏安關系，簡寫為簡寫為VAR）的不同內部結構電路稱為）的不同內部結構電路稱為。+ uiN1外電路外電路+ uiN2外電路外電路 將某一電路用與其等效的電路替換的過程稱為將某一電路用與其等效的電路替換的過程稱為。將電路進行適當?shù)牡刃ё儞Q，可以使外電。將電路進行適當?shù)牡刃ё儞Q，可以使外電路的分析計算得到簡化。路的分析計算得到簡化。N1與與N2對外電路的影響是相同的。對外電路的影響是相同的。1、等效的概念、等效

26、的概念 Chapter 1Chapter 1n個電阻串聯(lián)可等效為一個電阻個電阻串聯(lián)可等效為一個電阻n21eqRRRR Reqiu +baN2R1R2Rniu+ b+ +u1u2unN1a分壓公式分壓公式uRRiRueqkkk 兩個電阻串聯(lián)時兩個電阻串聯(lián)時uRRRu2111 uRRRu2122 電阻串聯(lián)使用多用于分壓。電阻串聯(lián)使用多用于分壓。(1)電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)2、電阻串并聯(lián)接的等效變換、電阻串并聯(lián)接的等效變換 Chapter 1Chapter 1(2)電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)Reqiu +baN2R1R2Rnii1i2inab+ uN112eq1212RRR =R R =R +R兩個電阻并聯(lián)

27、的等效電阻為兩個電阻并聯(lián)的等效電阻為Geq= G1+ G2+ +GnnRRRR111121eq 或或 Chapter 1Chapter 1兩個電阻并聯(lián)時兩個電阻并聯(lián)時iRRRi2121 iRRRi2112 R1R2Rnii1i2inab+ uN1分流公式分流公式iGGuGieqkkk 電阻并聯(lián)使用多用于分流。電阻并聯(lián)使用多用于分流。 Chapter 1Chapter 1例1.8 在圖示電路中，要在在圖示電路中，要在12V的直流電源上使的直流電源上使6 V、50 mA的燈泡正常發(fā)光，應采用哪種聯(lián)接電路？的燈泡正常發(fā)光，應采用哪種聯(lián)接電路？ +12V120（a）+12V120120（b） Chap

28、ter 1Chapter 13、實際電源模型間的等效互換、實際電源模型間的等效互換可見一個實際電源可用可見一個實際電源可用兩種電路模型表示：一兩種電路模型表示：一種為電壓源種為電壓源Us和內阻和內阻Rs串聯(lián)，另一種為電流源串聯(lián)，另一種為電流源Is和內阻和內阻 并聯(lián)。并聯(lián)。uiRs+UsuiRsIsui0電流源電流源Is電壓源電壓源Us實際電源的伏安特性實際電源的伏安特性iRUuss ssRuIi sR Chapter 1Chapter 1sssssUR IRR UsRs+ abui+ iuIsRsab 同一個實際電源的兩種模型對同一個實際電源的兩種模型對等效，等等效，等效條件為：效條件為：iR

29、Uuss ssRuIi iRRIusss 注意：等效前后方向的一致性！注意：等效前后方向的一致性！ Chapter 1Chapter 1例1.9用電源模型等效變換的方法求圖（用電源模型等效變換的方法求圖（a）電路的電）電路的電流流i1和和i2。將原電路變換為圖（將原電路變換為圖（c）電路，由此可得：）電路，由此可得：A1351052 iA121221 ii解：先求解：先求i2 Chapter 1Chapter 1例1.102A2i24i 4電阻對該支路電流電阻對該支路電流i是否有影響？是否有影響？2A2i24 凡與電流源串聯(lián)的元件，在求凡與電流源串聯(lián)的元件，在求其它其它支路電支路電壓、電流時不

30、起作用，該元件可視為壓、電流時不起作用，該元件可視為短路短路。注意：不同電流值的電流源不能串聯(lián)！注意：不同電流值的電流源不能串聯(lián)！ Chapter 1Chapter 1例1.11求求 U =?解：解：5電阻對電阻對ab間電壓有無影響？間電壓有無影響？U =4V若將若將5電阻換成電流源，電阻換成電流源，情況如何？情況如何？6V2U51+ab6V2U1+ab凡是凡是與電壓源并聯(lián)與電壓源并聯(lián)的元件，在求的元件，在求其它其它支路電壓、支路電壓、電流時不起作用，該元件可視為電流時不起作用，該元件可視為開路開路。注意：不同電壓值的電壓源不能并聯(lián)！注意：不同電壓值的電壓源不能并聯(lián)！ Chapter 1Cha

31、pter 1(1) “等效等效”是指是指“對外對外”等效（等效互換前后對外伏等效（等效互換前后對外伏-安安特性一致），對內不等效。特性一致），對內不等效。RL= 時時例如：例如：Rs中不消耗能量中不消耗能量Rs中則消耗能量中則消耗能量0s IIUUU等效變換的注意事項等效變換的注意事項對內不對內不等效等效UIRsIsRLUIRs+UsRL對外等效對外等效 Chapter 1Chapter 1(2) 注意轉換前后注意轉換前后 Us 與與 Is 的方向的方向uiRs+UsuiRsIsuiRs+UsuiRsIs Chapter 1Chapter 1(3) 恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能

32、等效互換IUs+abUabIIsabUab(4) 進行電路計算時，恒壓源串電阻和恒流源并電進行電路計算時，恒壓源串電阻和恒流源并電阻兩者之間均可等效變換。阻兩者之間均可等效變換。Rs和和 Rs不一定特指電不一定特指電源內阻。源內阻。注意：恒壓源并電阻和恒流源串電阻兩者之間不可注意：恒壓源并電阻和恒流源串電阻兩者之間不可等效變換。等效變換。 Chapter 1Chapter 1二、支路電流分析法 支路電流法是最基本的電路分析法，它是以支支路電流法是最基本的電路分析法，它是以支路電流為待求量，應用路電流為待求量，應用KCL、KVL分別對分別對和和列方程組，而后求解電流的方法。列方程組，而后求解電流

33、的方法。 說明：說明：（1）對具有）對具有n個結點的電路應用基爾霍夫電流定個結點的電路應用基爾霍夫電流定律只能得到律只能得到(n- -1)個獨立個獨立KCL方程方程。（2）對具有）對具有n個結點個結點b條支路的電路應用基爾霍條支路的電路應用基爾霍夫電壓定律只能得到夫電壓定律只能得到b-(-(n- -1)個獨立個獨立KVL方程方程。技巧：平面網(wǎng)絡技巧：平面網(wǎng)絡,通?？蓪W(wǎng)孔列出。通?？蓪W(wǎng)孔列出。（3）應用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可）應用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可以列出以列出(n- -1)+b- - (n- -1)=b個獨立方程，能夠解出個獨立方程，能夠解出b個支路電流。個支路電流。

34、 Chapter 1Chapter 1（1）b=3，各支路電，各支路電流參考方向如圖。流參考方向如圖。（2）n=2，可列出，可列出21=1個獨立的個獨立的KCL方程。方程。結點結點a（3）獨立的）獨立的KVL方程數(shù)為方程數(shù)為3(21)=2個。個?；芈坊芈稩回路回路0321 III0625413 II054432 II用支路電流法求輸出電壓用支路電流法求輸出電壓Uo。例1.12Uo+4V2+6V54解：解：I1I2I3abI0321 III25231 II45432 II解出：解出：I2=1AUo=4V Chapter 1Chapter 1例1.13+20V6A61024I1I2+U用支路電流法

35、求用支路電流法求U（1）b=3，各支路電，各支路電流參考方向如圖。流參考方向如圖。（2）n=2，有，有1個獨立的個獨立的KCL方程。方程。結點結點a只有只有2個待求電流，還需個待求電流，還需1個個KVL方程。方程。0621 II204106221 IIIa621 II2014621 II解得：解得：I22.8A由由KVL：21462IU V2 .51 避開電流源列避開電流源列KVL方程方程（3）列）列KVL Chapter 1Chapter 1支路電流分析法解題步驟：支路電流分析法解題步驟：（1）確定電路的支路數(shù)）確定電路的支路數(shù)b，選定各支路電流，選定各支路電流的參考方向的參考方向,并確定并

36、確定n。（2）對（）對（n1）個結點列）個結點列KCL方程。方程。（3）對）對b（n1）個回路（一般選網(wǎng)孔）列個回路（一般選網(wǎng)孔）列KVL方程。方程。（4）聯(lián)解上列方程組，求出各支路電流。）聯(lián)解上列方程組，求出各支路電流。（5）由支路電流求待求物理量。）由支路電流求待求物理量。 Chapter 1Chapter 1三、結點電壓分析法（選講） 以結點電壓為未知變量，應用以結點電壓為未知變量，應用KCL對對(n 1)個獨個獨立立列出所需要的方程組，而后解出各未知電列出所需要的方程組，而后解出各未知電壓。壓。 任選一結點為參考點（零電位），其任選一結點為參考點（零電位），其它它(n 1)個結點對個結

37、點對參考點參考點的電壓稱的電壓稱結點電壓結點電壓。5 2 1 1.4A3.1AU1U2+5 2 1 1.4A3.1AU1U2 Chapter 1Chapter 15 2 1 1.4A3.1AU1U2應用應用KCL結點結點1：1 . 352211 UUU1 . 32 . 07 . 021 UU結點結點2：）（4 . 151122 UUU4 . 12 . 12 . 021 UUU1= 5VU2= 2VU5 = U1 U2= 3V進一步可計算出每個元件的功率。進一步可計算出每個元件的功率。1 . 32 . 07 . 021 UU4 . 12 . 12 . 021 UU Chapter 1Chapte

38、r 1例1.14Uo+4V2+6V54用結點電壓法求輸出電壓用結點電壓法求輸出電壓Uo。U（1）選參考點，確定結點電壓。）選參考點，確定結點電壓。解：解：（2）列出以結點電壓為變量）列出以結點電壓為變量的的KCL方程。方程。045426 UUU5426415121 U）（0.95U = 3.8Uo = U = 4V（2）求出結點電壓）求出結點電壓U及輸出電壓及輸出電壓Uo 。 Chapter 1Chapter 1例1.15+18V6A6824+UUn用結點電壓法求用結點電壓法求U。注意與電流注意與電流源串聯(lián)的電源串聯(lián)的電阻在列寫阻在列寫KCL方程時方程時作短路處理作短路處理（1）選參考點，確定

39、結）選參考點，確定結點電壓。點電壓。解：解：（2）列出以結點電壓為變量）列出以結點電壓為變量的的KCL方程。方程。618 nU6 012nUV36nUV4862 nUU Chapter 1Chapter 1例1.162kI12V+ + 16V4k4k1k2kU1U2思考：思考：若右邊若右邊4k電阻短路，結點電壓方程該如何電阻短路，結點電壓方程該如何列寫？列寫？用結點電壓法求用結點電壓法求I。（1）選參考點，確定）選參考點，確定結點電壓。結點電壓。解：解：（2）列出以結點電壓）列出以結點電壓為變量的為變量的KCL方程。方程。221211UU 0121 UU41212UUU 04162 U6221

40、 UU45 . 021 UUU1=1V，U2=- -2VmA3121 UUI Chapter 1Chapter 1四、 疊加原理1、相關概念、相關概念 線性電路：待求電路中所有元件均是線性元件的待求電路中所有元件均是線性元件的電路。電路。 激勵：電源或信號源的電壓或電流稱為激勵。電源或信號源的電壓或電流稱為激勵。 響應：由激勵作用于電路各部分所產生的電壓或由激勵作用于電路各部分所產生的電壓或電流稱為響應。電流稱為響應。 疊加原理研究的就是線性電路中激勵與響應的關疊加原理研究的就是線性電路中激勵與響應的關系，反映各個激勵的獨立性的原理。系，反映各個激勵的獨立性的原理。 Chapter 12. .

41、基本基本內容內容：對于任何一個含有多個電源的線性電路中，每一條支路對于任何一個含有多個電源的線性電路中，每一條支路的響應（電壓或電流）都可以看成每個電源（電壓源或電的響應（電壓或電流）都可以看成每個電源（電壓源或電流源）單獨作用時在該支路所產生響應的代數(shù)和。流源）單獨作用時在該支路所產生響應的代數(shù)和。所有電源共同作用時產生的響應成為所有電源共同作用時產生的響應成為響應總量響應總量；每個電；每個電源單獨作用時產生的響應稱為源單獨作用時產生的響應稱為響應分量響應分量。3. .理解理解驗證驗證：根據(jù)疊加原理可以知道，兩個根據(jù)疊加原理可以知道，兩個電源共同作用相當于每個電源單電源共同作用相當于每個電源

42、單獨作用產生響應的代數(shù)和。獨作用產生響應的代數(shù)和。RURURUUISSSS2121 拆分 Chapter 1這里涉及某個電源單獨作用，這里涉及某個電源單獨作用，其他電源不起作用的問題，其他電源不起作用的問題，這個過程也叫這個過程也叫除源。除源。除源除源：除掉的電源取零值。：除掉的電源取零值。US1單獨作用時， US2單獨作用時， 總量 除源的原則電壓源作短路處理，電流源作開路處理。RUIS1RUIS2 RURUIIISS21 Chapter 1Chapter 1例1.1730V+ab1010465A用疊加原理求用疊加原理求4電阻的功率。電阻的功率。解：解：能否用疊加原理能否用疊加原理直接直接求

43、功率？求功率？30V+ab101046I+IIab1010465AIA1)64(1010)64/(101030 I652A6 10 /104I （）III =1+(- -2)= - -1AW4424 IP Chapter 1Chapter 1應用疊加原理應注意：應用疊加原理應注意：1. 疊加原理只適用于線性電路。疊加原理只適用于線性電路。 2.當某一電源單獨作用時，其他電源取零值。當某一電源單獨作用時，其他電源取零值。 即電壓源應予以短路；電流源應予以開路。即電壓源應予以短路；電流源應予以開路。 解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。 原電路中各電壓、

44、電流的最后結果是各分電壓、原電路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。分電流的代數(shù)和。=+III Chapter 1Chapter 14. 疊加原理只能用于計算電壓或電流，不能直接疊加原理只能用于計算電壓或電流，不能直接 求功率。如：求功率。如：5. 運用疊加原理時也可以把電源分組求解，每個分運用疊加原理時也可以把電源分組求解，每個分 電路的電源個數(shù)可能不止一個。電路的電源個數(shù)可能不止一個。 III 設：設：RIRIRIIRIPR2222)()()( 則：則：=+IR Chapter 1Chapter 1五、戴維南定理與諾頓定理若一個電路只通過兩個輸出端與外電若一個電路只通過兩個

45、輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡二端網(wǎng)絡”或或“一端口一端口網(wǎng)絡網(wǎng)絡” （Two-terminals = One port） 。無源二端網(wǎng)絡無源二端網(wǎng)絡： 二端網(wǎng)絡中沒有電源二端網(wǎng)絡中沒有電源有源二端網(wǎng)絡有源二端網(wǎng)絡： 二端網(wǎng)絡中含有電源二端網(wǎng)絡中含有電源ABAB線性無源二端網(wǎng)絡線性無源二端網(wǎng)絡線性有源二端網(wǎng)絡線性有源二端網(wǎng)絡 Chapter 1Chapter 1線性線性有源有源網(wǎng)絡網(wǎng)絡N1外電路外電路+ uiabb外電路外電路+ uia+ uocRoN1+ uocabN1oRoab戴維寧等效電路參數(shù)的含義：戴維寧等效電路參數(shù)的含義：1.戴維寧定理N1與外接電與外

46、接電路斷開路斷開N1內部電內部電源取零值源取零值注意：電壓方向的一致性！注意：電壓方向的一致性！ Chapter 1Chapter 1例1.18 用戴維寧定理求用戴維寧定理求2電電阻的功率。阻的功率。24V+62362A1解：解： (1)斷開待求支路，得斷開待求支路，得有源二端網(wǎng)絡，求其有源二端網(wǎng)絡，求其戴維寧等效電路。戴維寧等效電路。求開路電壓求開路電壓Uoc=18Vab24V+6362A1+Uocab2466632oc U Chapter 1Chapter 124V+6362A1ab6361abRo 將有源二端網(wǎng)絡中的電源取零值，得除源后的將有源二端網(wǎng)絡中的電源取零值，得除源后的無源二端網(wǎng)

47、絡。無源二端網(wǎng)絡?？汕蟮玫刃щ娮杩汕蟮玫刃щ娮鑂o為：為：7666631o R(2) 由戴維寧等效電路求由戴維寧等效電路求2電阻的功率。電阻的功率。18V+72abW82271822 ）（P求等效電阻求等效電阻Ro Chapter 1Chapter 1若將若將2電阻換為可調電阻換為可調電阻電阻R，則，則R在何種條在何種條件下可獲最大功率？求件下可獲最大功率？求該最大功率。該最大功率。24V+6362A1RUoc+RoRab0 dRdPRRRUPoocR 2可用戴維寧定理化簡電路?？捎么骶S寧定理化簡電路。當當R=Ro時，時，R可獲最大功率可獲最大功率oocRUP42max Chapter 1Ch

48、apter 12. 諾頓定理（選講）線性線性有源有源網(wǎng)絡網(wǎng)絡外電路外電路+ uiab+ uiiscRoba外電路外電路bN1iscaN1在端口在端口處短路處短路N1oRoabN1內部電內部電源取零值源取零值諾頓等效電路參數(shù)的含義：諾頓等效電路參數(shù)的含義： Chapter 1Chapter 1例1.1930V+ab1010465A用諾頓定理求用諾頓定理求4電阻電阻的功率。的功率。解：解： (1)斷開待求支路，得斷開待求支路，得有源二端網(wǎng)絡，求其有源二端網(wǎng)絡，求其諾頓等效電路。諾頓等效電路。求短路電流求短路電流IscA1115653015sc I30V+ab101065AIsc15V+ab5630

49、V+Isc用電源模型等效變換法用電源模型等效變換法化簡電路?；嗠娐?。 Chapter 1Chapter 1 將有源二端網(wǎng)絡中的電源取零值，得除源后的將有源二端網(wǎng)絡中的電源取零值，得除源后的無源二端網(wǎng)絡。無源二端網(wǎng)絡?？汕蟮玫刃щ娮杩汕蟮玫刃щ娮鑂o為：為：11101010106o R(2) 由諾頓等效電路求由諾頓等效電路求4電電阻的功率。阻的功率。W4411154111124 ）（P求等效電阻求等效電阻Ro30V+ab101065Aab10106RoIba11A1115 4 Chapter 1Chapter 1六、電路中電位的計算1.1.電位在電路中的表示法電位在電路中的表示法在電子電路中，為了作圖簡便和圖面清晰通常用在電子電路中，為了作圖簡便和圖面清晰通常用電位描述各點電壓。電位即為各點相對于參考點電位描述各點電壓。電位即為各點相對于參考點的電壓。