電工電子學(xué)課件

1、海南風(fēng)光第1章 電路的基本概念、定律與分析方法第第1講講1.1 1.1 電路的組成電路的組成1.2 1.2 電路的物理量電路的物理量1.3 1.3 電路的工作狀態(tài)電路的工作狀態(tài)1.4 1.4 電路元件（電路元件（R R、L L、C C）1.5 1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.6 1.6 電阻的串、并聯(lián)電阻的串、并聯(lián)1.7 1.7 電壓源和電流源的等效互換電壓源和電流源的等效互換1.81.11 1.81.11 電路的分析方法電路的分析方法第第1 1章章 電路的基本概念、定律與分析方法電路的基本概念、定律與分析方法1-1 電路的組成和功能電路的概念電路的概念 (Electric Circuit

2、) 電路是由用電設(shè)備或元器件（稱為負(fù)載）與供電設(shè)備（稱為電源）電路是由用電設(shè)備或元器件（稱為負(fù)載）與供電設(shè)備（稱為電源）通過導(dǎo)線連接而構(gòu)成的通過導(dǎo)線連接而構(gòu)成的電電荷流動的通荷流動的通路路。例如我們常用的照明電路例如我們常用的照明電路220V電源電源開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡（用電設(shè)備）（用電設(shè)備）導(dǎo)線導(dǎo)線電電池池?zé)襞轃襞蓍_關(guān)開關(guān)電路的組成電路的組成 (Circuit Components)電源：電源：提供電能提供電能負(fù)載負(fù)載：消耗電能：消耗電能導(dǎo)線：導(dǎo)線：傳輸和分配電能傳輸和分配電能控制及保護(hù)元件：控制及保護(hù)元件：控制和保護(hù)控制和保護(hù)1-1 電路的組成和功能電路的功能電路的功能電源電源-負(fù)載負(fù)載電能電

3、能-(用電設(shè)備用電設(shè)備)-其它形式的能其它形式的能量量 信息傳信息傳輸輸信息信息- (- (載體載體)-)-信號信號-電路電路-終端終端-(-(去載體去載體)-)-信息信息( (電流或電壓電流或電壓) )信號信號( (接受接受)-)-電路電路-信號信號( (已經(jīng)放大、去噪、已經(jīng)放大、去噪、合成合成) 信息處理信息處理 (Signal Processing):(Signal Processing): 能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換(Energy conversion) ：將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，如光、將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，如光、聲、熱、機械能等。聲、熱、機械能等。 能量傳輸能量傳輸 (Energy

4、transfer) ：將電源的電能傳輸給用電設(shè)備將電源的電能傳輸給用電設(shè)備(負(fù)載負(fù)載)。1-1 電路的組成和功能兩種典型電路兩種典型電路EIRU+_S（a）電力電路）電力電路 Power CircuitEIRU+_信號放大及處理環(huán)節(jié)（b）電子電路）電子電路 Electronic Circuit1-1 電路的組成和功能電路的激勵和響應(yīng)電路的激勵和響應(yīng)(Excitation and Response)輸入（電能或信號）輸入（電能或信號），稱為電路的激勵。常表示為電源或信號源。，稱為電路的激勵。常表示為電源或信號源。輸出（能量或信號）輸出（能量或信號），稱為電路的響應(yīng)。常表示為某一元件上的電壓、，稱

5、為電路的響應(yīng)。常表示為某一元件上的電壓、電流或電功率。電流或電功率。 從電路的作用看，無論是著眼于能量還是信息，電路的工作都有兩從電路的作用看，無論是著眼于能量還是信息，電路的工作都有兩個量需要討論：個量需要討論：例如，照明電路中，例如，照明電路中，220V交流電交流電源就是電路的激勵，而燈泡獲得源就是電路的激勵，而燈泡獲得的電功率則是電路的響應(yīng)。的電功率則是電路的響應(yīng)。220V激勵激勵響應(yīng)響應(yīng)1-2 電路的基本物理量電 流電流及其表示方式電流及其表示方式 (Current)正電荷流向正電荷流向負(fù)電荷流向負(fù)電荷流向電流的真實方向電流的真實方向符號和單位符號和單位 (Symbol and Uni

6、t)符號：符號：I（不隨時間變化）（不隨時間變化） 或或 i（隨時間變化）（隨時間變化） 。單位：安培（單位：安培（A）q+ +q- -|()ababdqqqIidtt()ababIiab電路中的一條通路電路中的一條通路定義：定義：單位時間流過電路中某一截面的凈電荷量。單位時間流過電路中某一截面的凈電荷量。實際方向?qū)嶋H方向(A.D)：規(guī)定正電荷流動的方向為電流的方向。規(guī)定正電荷流動的方向為電流的方向。表示方法：表示方法：箭頭或雙下標(biāo)。箭頭或雙下標(biāo)。電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？IRU1ABRU2電流方向電流方向問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量

7、的實際方向，電路如何求解？判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？1-2 電路的基本物理量電 流ab電路中的一條通路電路中的一條通路i電流電流 i 的參的參考方向考方向注意：注意： 參考方向參考方向是人為定義的，可以是任意方向。是人為定義的，可以是任意方向。 真實方向真實方向( Actual Direction)是受電路約束是受電路約束客觀存在并確定客觀存在并確定的。的。 兩者關(guān)系兩者關(guān)系v 當(dāng)當(dāng)R.D設(shè)定后，可以通過電流代數(shù)值符號判斷設(shè)定后，可以通過電流代數(shù)值符號判斷A.D: 若電流符號為若電流符號為+，則，則A.D與與R.D相同；反之，相同；反之，A.D與與R.D相反。相反。電流的參考方

8、向電流的參考方向 (Reference Direction)在分析電路之前，電流的真實方向一般是未知的。在分析電路之前，電流的真實方向一般是未知的。電流的參考方向（電流的參考方向（R.D)：事先假定的電流。箭頭標(biāo)出。事先假定的電流。箭頭標(biāo)出。1-2 電路的基本物理量電 流電流的測量電流的測量(measurement of current)l實驗和工程中采用電流表測量電流，電流表必須實驗和工程中采用電流表測量電流，電流表必須串接串接在被測電在被測電路中。路中。l直流電流的參考方向由電流表接線方式?jīng)Q定直流電流的參考方向由電流表接線方式?jīng)Q定對于直流電流表，對于直流電流表，“+”接線柱指向接線柱指向“

9、- -”接線柱接線柱i電流表電流表+_被測支路被測支路斷開通路斷開通路串接電流表串接電流表1-2 電路的基本物理量 電 壓電壓的概念電壓的概念 (Voltage)l電壓：電壓：電場力將單位正電荷從電場力將單位正電荷從a點移動到點移動到b點所做的功稱為點所做的功稱為a、b兩點的電壓。兩點的電壓。l意義：意義：衡量電場力做功的物理量。衡量電場力做功的物理量。dqdwuabl實際方向?qū)嶋H方向(A.D)：電位降低的方向。電位降低的方向。符號和單位符號和單位(Symbol and Unit)l符號：符號：U （不隨時間變化）（不隨時間變化） 或或 u （隨時間變化）。（隨時間變化）。l單位：伏特單位：伏

10、特 (V) = 1 焦耳焦耳 (J)/ 庫侖庫侖(C)abWaWb失去電位能失去電位能Wa-Wb1-2 電路的基本物理量電 壓ab電路中的一條通路電路中的一條通路u電壓電壓 u 的參的參考方向考方向注意：注意： 參考方向參考方向是人為定義的，可以是任意方向。是人為定義的，可以是任意方向。 真實方向真實方向是受電路約束是受電路約束客觀存在并確定客觀存在并確定的。的。 兩者關(guān)系兩者關(guān)系v 當(dāng)當(dāng)R.D設(shè)定后，可以通過電壓代數(shù)值符號判斷設(shè)定后，可以通過電壓代數(shù)值符號判斷A.D： 若電壓符號為若電壓符號為+，則，則A.D與與R.D相同；反之，相同；反之，A.D與與R.D相反。相反。電壓的參考方向電壓的參

11、考方向在分析電路之前，電壓的真實方向一般是未知的。在分析電路之前，電壓的真實方向一般是未知的。電壓的參考方向（電壓的參考方向（R.D)：事先假定的電壓。箭頭標(biāo)出。事先假定的電壓。箭頭標(biāo)出。1-2 電路的基本物理量電 壓電壓的測量電壓的測量 (measurement of voltage)電壓表測量電壓，電壓表必須和被測支路電壓表測量電壓，電壓表必須和被測支路并聯(lián)并聯(lián)。電壓的參考方向由電壓表接線方式?jīng)Q定電壓的參考方向由電壓表接線方式?jīng)Q定 “+”接線柱指向接線柱指向“- -”接線柱接線柱u電壓表電壓表+_被測被測支路支路歐姆定律歐姆定律 (Ohms Law)I 與與U 的方向一致的方向一致U =

12、IRaIRUbI 與與 U 的方向相反的方向相反U = IRaIRUb關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向V.S非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向(Standard references)：u，i 參考方向相同參考方向相同非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向(NonStandard references) ： u，i 參考方向反參考方向反1-2 電路的基本物理量電動勢電動勢的概念電動勢的概念 (Electromotive Force: EMF)電動勢：電動勢：非電場力將單位正電荷從電源負(fù)極移動到正極所做的功。非電場力將單位正電荷從電源負(fù)極移動到正極所做的功。意意 義：義：衡量非電場力做功的物理量

13、。衡量非電場力做功的物理量。實際方向：實際方向：電位升高的方向。電位升高的方向。符號和單位符號和單位符號：符號：E （不隨時間變化）（不隨時間變化） 或或 e （隨時間變化）。（隨時間變化）。單位：伏特單位：伏特 (V) = 1 焦耳焦耳 (J)/ 庫侖庫侖(C)1-2 電路的基本物理量電 位 電位的概念電位的概念 (Potential) 參考點（參考點（Reference Node）：）：電路中電位為零的點，用電路中電位為零的點，用O表示。表示。 電電 位：位：電場力將單位正電荷從某點移動到參考點所作的功。電場力將單位正電荷從某點移動到參考點所作的功。符號和單位符號和單位符號：符號：V（不隨

14、時間變化）（不隨時間變化） 或或 v （隨時間變化）。（隨時間變化）。單位：伏特單位：伏特 (V) 注意：注意： 電位是相對量。電位是相對量。只有定義了參考點，電位才有意義。只有定義了參考點，電位才有意義。 電壓是絕對量。電壓是絕對量。與參考點的選取無關(guān)。與參考點的選取無關(guān)。電壓與電位的關(guān)系電壓與電位的關(guān)系BAABVVU17例例1：求下圖中求下圖中a、b兩點的電位值。兩點的電位值。Va = Uab = 15 = 5Vab1 5Aab1 5A1-2 電路的基本物理量電 位（例1）解：解：Vb = Uba = - 15 = - 5V例例18例例例例2：已知已知E E =2V, =2V, R R =

15、1=1。求：當(dāng)。求：當(dāng)U Uabab分別為分別為 3V 3V 和和 1V 1V 時，時，I IR R =?=?IRURE RabUREURUIRR EUUREUUR 解：解：（2）列方程求解。）列方程求解。1-2 電路的基本物理量電 位（例2）（1 1）首先假設(shè)各物理量的正方向，如圖所示；）首先假設(shè)各物理量的正方向，如圖所示；19(3) 數(shù)值計算數(shù)值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方向相反）（實際方向與參考方向相反）REUIRE IRRURabU1-2 電路的基本物理量電 位（例2續(xù)）A1123RIA1121RI當(dāng)當(dāng)Uab = 3= 3V時，時，當(dāng)當(dāng)Ua

16、b = 1= 1V時，時，E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2參考點參考點1-2 電路的基本物理量電 位（簡化電路）簡化電路簡化電路公共地：公共地：GND電源共地：電源共地：方程式方程式R = U/I 僅適用于僅適用于U和和I假設(shè)正方向一致的情況。假設(shè)正方向一致的情況?！皩嶋H方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“參考方向參考方向”則是人們在則是人們在進(jìn)行電路分析計算時任意假設(shè)的。進(jìn)行電路分析計算時任意假設(shè)的。在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先設(shè)定先設(shè)定“正方向正方向” (即在即在圖中表明物理量的參考方向圖中表明物理量的參考方向)，然后再

17、列方程計算然后再列方程計算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的。為了避免列方程時出錯，為了避免列方程時出錯，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向按相同方向的方向按相同方向假設(shè)。假設(shè)。1-2 電路的基本物理量電路的基本物理量提 示提示提示aIB.BUbuidtdqdqdwdtdwp1-2 電路的基本物理量電路的基本物理量 電電 功功 率率電功率的概念、符號與單位電功率的概念、符號與單位 (Power)單位：單位：瓦特（瓦特（W）= 焦耳焦耳( J ) / 秒秒 ( s )功率有無正負(fù)？功率有無正負(fù)？如果如果U I方向不一方向不一致結(jié)果如何？致結(jié)果如何？定義：定義

18、：電功率是電路元件消耗電能快慢的度量，它表示單位時電功率是電路元件消耗電能快慢的度量，它表示單位時間內(nèi)電路元件消耗的電場能量。間內(nèi)電路元件消耗的電場能量。符號：符號：P 或或 p1-2 電路的基本物理量 電電 功功 率率電功率的計算電功率的計算P = UI功率方程的選擇：功率方程的選擇：關(guān)聯(lián)參考正方向關(guān)聯(lián)參考正方向功率有正負(fù)？功率有正負(fù)？P = -UI非關(guān)聯(lián)參考正方向非關(guān)聯(lián)參考正方向IRUabIUab+-aIRUbIUab+-如果如果U I方向不一方向不一致寫法如何？致寫法如何？1-2 電路的基本物理量 電電 功功 率率電功率的計算電功率的計算元件工作狀態(tài)的判斷元件工作狀態(tài)的判斷吸收功率或消耗

19、功率（起負(fù)載作用）吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）若若 P 0輸出功率（起電源作用）輸出功率（起電源作用）若若 P 0電阻消耗功率電阻消耗功率, P肯定為正肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負(fù)（輸出功率）也可能為負(fù)（輸出功率）25例例3：下圖中已知下圖中已知E E= =10V10V, R=, R=1 1歐歐。求：求：P PE E =? P =? PR R=?=?U=10V I=10A1-2 電路的基本物理量電功率（例3）解：解：例例 PR=UI=1010=100WP0 (負(fù)載）負(fù)載）P0PU I（負(fù)載（負(fù)載 Load）元件元件2：22220V 1A

20、20W0PUI（負(fù)載）（負(fù)載）元件元件3：33360V ( 2)A120W 0PUI55580V ( 1)A80W 0, , 此部分電路消耗電功率，此部分電路消耗電功率，為為負(fù)載負(fù)載。 若若P 0, , 此部分電路產(chǎn)生電功率，此部分電路產(chǎn)生電功率，為電源為電源。 所以，從所以，從 P 的的 + + 或或 - - 可以區(qū)分器件的作用：可以區(qū)分器件的作用：是電源？是負(fù)載？是電源？是負(fù)載？ 選擇功率方程：選擇功率方程：如果假設(shè)如果假設(shè) U、I 為關(guān)聯(lián)方向，則為關(guān)聯(lián)方向，則 P = UI；否則；否則 P= -UI。- -1-2 功率計算功率計算 結(jié)結(jié) 論論1-3 電路的工作狀態(tài)有載工作狀態(tài)有載工作狀態(tài)

21、 (Rated Load)開路工作狀態(tài)開路工作狀態(tài)(Open Circuit)額定參數(shù)：額定參數(shù)： UN ， IN ， PN 滿載、過載和輕載滿載、過載和輕載EIRU+_SRSEIRU+_SRSI = 0， U = 01-3 電路的工作狀態(tài)短路工作狀態(tài)短路工作狀態(tài) (Short Circuit)EIRU+_SRSSSSSRIPREI21-4 電路元件電路元件 電 阻電阻元件電阻元件 (Resistors) 電路符號和參數(shù)：電路符號和參數(shù)：R 單位：單位： 、k 、M iuconstIURRiu)(ifu 伏安特性（伏安特性（Volt-Ampere Relationship VAR）線性電阻線性

22、電阻uiconstIUR非線性電阻非線性電阻IUR didur 1-4 電路元件電路元件 電 感電感元件電感元件 (Inductors) 電路符號和參數(shù)：電路符號和參數(shù)：L 單位：單位：H、mH、uH)(if 韋安特性韋安特性uiiNL線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)磁通磁通L：單位電流產(chǎn)生的磁鏈：單位電流產(chǎn)生的磁鏈ue ei+1-4 電路元件電路元件 電 感（VAR）電感元件電感元件(Inductors)v VARdtdiLdtdNedtdiLeu當(dāng)當(dāng) Ii (直流直流) 時時,0dtdi0u直流電路中電感相當(dāng)于短路直流電路中電感相當(dāng)于短路.iNLue ei+i e1-4 電路元件電路元件 電 容容電容元件

23、電容元件 (Capacitors) 電路符號和參數(shù)：電路符號和參數(shù)：C 單位：單位： F, F, pF)(vfq 庫伏特性庫伏特性C：單位電壓下存儲的電荷單位電壓下存儲的電荷UqC+ +- - - -+q-qui+_有極性有極性無極性無極性1-4 電路元件電路元件 電 容（VAR）電容元件電容元件(Capacitors)v VAR當(dāng)當(dāng) u = U (直流直流) 時時,0dtdu0i直流電路中電容相當(dāng)于開路直流電路中電容相當(dāng)于開路.dtduCdtdqiuiCUqC36理想元件理想元件VAR （）LCRiRudtdiLu dtduCi 無源元件小結(jié)無源元件小結(jié)37UR1R2LCR1UR2U為直流電

24、壓時為直流電壓時,以上電路等效為以上電路等效為L L、C C 在不同電路中的作用在不同電路中的作用1-5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律名詞注釋名詞注釋 (Terms)： 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中其中包括包括電流定律電流定律和和電壓定律電壓定律兩個定律。兩個定律。支路支路(Branch) b：電路中每一個分支電路中每一個分支aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1b = 3#1#2#3n = 2l = 3節(jié)點節(jié)點(Node) n：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點回路回路(Loop) l：電路中任一閉合路徑電

25、路中任一閉合路徑39I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-支路：共支路：共 ？條？條回路：共回路：共 ？個？個節(jié)點：共節(jié)點：共 ？個？個6條條4個個獨立回路：？個獨立回路：？個3個個有幾個網(wǎng)眼就有幾個獨立回路有幾個網(wǎng)眼就有幾個獨立回路例例1-5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律例例1 對任何對任何節(jié)點節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流之和等，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流之和等于由節(jié)點流出的電流之和?；蛘哒f，在任一瞬間，于由節(jié)點流出的電流之和。或者說，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。I1I2I3I44231IIII基氏電流定律的基氏電流定律

26、的依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性：電流的連續(xù)性 I =0即：即：或或：04231IIII流入為正流入為正流出為負(fù)流出為負(fù)1-5 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCL 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCLABiABiiABi3i2i10321 iii兩條支路電流大小相等，兩條支路電流大小相等，一個流入，一個流出。一個流入，一個流出。只有一條支路相連，則只有一條支路相連，則 i=0。KCL的推廣的推廣？ A = B?i3 =i4? A = B?AB+_1111113+_22.i4i3AB+_1111113+_21.i2i1i1 =i2?i1 =i2 A = B A = Bi3 =i4電路中任一電路中任

27、一回路回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電壓降落，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電壓降落等于電等于電壓壓升高。或，電壓的代數(shù)和為升高?；?，電壓的代數(shù)和為 0。電壓降電壓降電壓升電壓升#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1#2#3電壓降為正電壓升為負(fù)電壓降為正電壓升為負(fù)1-5 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVL 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVL13311URIRIForm 1frUUloop 1 0UForm 2013311URIRI44Loop 1#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1Loop 2#2電壓升電壓升電壓降電壓降Loop 3#3此方程不獨立此方程不獨立1-5 基

28、爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVL 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVL電壓降電壓降電壓升電壓升13311URIRI33222RIRIU0122211UURIRI45KVL還可以擴展到部分回路。還可以擴展到部分回路。例例U = US - IRS U = f (I) ?KVL的推廣的推廣aUUS+-bIRSU = US + IRS UUS+-bIRSa問題的提出：在用問題的提出：在用KCL或或KVL列方程時，究竟可列方程時，究竟可以列出多少個以列出多少個獨立獨立的方程？的方程？例例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下電路中應(yīng)列幾個電流方程？幾個分析以下電路中應(yīng)列幾

29、個電流方程？幾個電壓方程？電壓方程？關(guān)于獨立方程式的討論關(guān)于獨立方程式的討論47KCL方程方程：節(jié)點節(jié)點a：321III節(jié)點節(jié)點b：213III獨立方程只有獨立方程只有 1 個個KVL方程方程：獨立方程只有獨立方程只有 2 個個aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1關(guān)于獨立方程式的討論關(guān)于獨立方程式的討論#133111RIRIU#233222RIRIU#3221121RIRIUU48設(shè)：設(shè)：電路中有電路中有n個節(jié)點，個節(jié)點，b個支路個支路n=2、b=3bR1R2U2U1+-R3+_a獨立的獨立的節(jié)點電流方程節(jié)點電流方程有有 (n -1) 個個獨立的獨立的回路電壓方程回路電壓方

30、程有有 (b - n +1)個個則：則：（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）獨立電流方程：獨立電流方程：個個獨立電壓方程：獨立電壓方程：個個KCL、KVL 小小 結(jié)結(jié)圖示電路：求圖示電路：求U和和I。1A3A2A3V2V3 UI例例 1U1解：解：3+1-2+I=0，I= -2（A）U1=3I= -6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）501.1.電壓源（電壓源（V.SV.S） 理想電壓源理想電壓源 （恒壓源）（恒壓源）aIUS+_bUab伏安特性伏安特性IUabUS特點特點：( (1）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電）無論負(fù)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

31、，輸出功率）電源中的電流由外電路決定，輸出功率 可以無窮大可以無窮大1-7 電壓源、電流源極其等效變換（電壓源、電流源極其等效變換（V.S）51恒壓源中的電流由外電路決定恒壓源中的電流由外電路決定設(shè)設(shè): U=10VIU+_abUab2 R1當(dāng)當(dāng)R1 、R2 同時接入時：同時接入時： I=10AR22 例例 當(dāng)當(dāng)R1接入時接入時 ： I=5A則：則：52RS越大越大斜率越大斜率越大1-7 電壓源、電流源極其等效變換（電壓源、電流源極其等效變換（V.S）伏安特性伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS當(dāng)當(dāng)RS = 0 時，時，電壓源電壓源模型就變成模型就變成恒壓源恒壓源模型模型電壓

32、源模型：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RS：內(nèi)阻或輸出電阻：內(nèi)阻或輸出電阻53 電流源（電流源（C.SC.S） 理想電流源理想電流源 （恒流源（恒流源) )1-7 電壓源、電流源極其等效變換（電壓源、電流源極其等效變換（C.S）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。abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性54恒流源兩端電壓由外電路決定恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè)設(shè): IS=1 A R=10 時，時， U =10 V R=1 時，時，

33、U =1 V則則:例例551-7 電壓源、電流源極其等效變換（電壓源、電流源極其等效變換（C.S）電流源模型：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ISRSabUabIIsUabI外特性外特性 RSRS越大越大特性越陡特性越陡I = IS Uab / RS當(dāng)當(dāng) 內(nèi)阻內(nèi)阻RS = 時，時，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56恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量U+_abIUabUab = U （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(fù)載對外電路負(fù)載對 Uab 無影響。無影響。IabUabIsI

34、= Is （常數(shù)）（常數(shù)）IS 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對外電路負(fù)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、方向均由由外電路外電路決定決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由均由外電路外電路決定決定恒壓源與恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較57 兩種電源模型的等效互換兩種電源模型的等效互換1-7 電壓源、電流源極其等效變換（變換）電壓源、電流源極其等效變換（變換）等效的條件：當(dāng)接有同樣的負(fù)載時，等效的條件：當(dāng)接有同樣的負(fù)載時， 端口電壓、電流相等。端口電壓、電流相等。I = I Uab

35、 = Uab即：即：IRS+-UbaUabISabUabI RS58bIRS+-USaUabI = I Uab = Uab若若Uab = US IRS US = ISRS RS = RS UabISabIRS等效變換公式等效變換公式則則SSSSSRIRIIRUSSsSsabRIRIRIIU )(59例例1：電壓源與電流源的：電壓源與電流源的等效互換舉例等效互換舉例I2 +-10VbaUab5AabI10V / 2 = 5A2 5A 2 = 10VU = ISRS RS = RS IS = U / RS例例1-7 電壓源、電流源極其等效變換（例）電壓源、電流源極其等效變換（例）解：解：60“等效

36、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），特性一致），對內(nèi)不等效。對內(nèi)不等效。IsaRSbUabI RLaUS+-bIUabRSRLIS = US / RSRS = RS 等效變換的注意事項等效變換的注意事項（1）61 注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 US 與與 Is 的方向的方向aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRSbIaIsRSbI等效變換的注意事項等效變換的注意事項（2）62 恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaUS+-bI等效變換的注意事項等效變換的注意事項（3）63進(jìn)行電路計算時，恒壓源串電阻和恒電

37、流源并進(jìn)行電路計算時，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。電阻兩者之間均可等效變換。RS和和 RS不一定不一定是電源內(nèi)阻。是電源內(nèi)阻。等效變換的注意事項等效變換的注意事項（4）64R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3111RUI 333RUI 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例例例1：利用電源的：利用電源的等效變換求等效變換求I 。例例65(接上頁接上頁)R1/R2/R3IsR5R4II1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I66+RdUd+R4U4R5I-(接上頁接上頁)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I34432132131/)/)(RIURR

38、RRRRRIIUSdd454RRRUUIdd67-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3代入數(shù)值計算代入數(shù)值計算已知：已知：U1=12V， U3=16V， R1=2 ， R2=4 ，R3=4 ， R4=4 ， R5=5 ， IS=3A解得：解得：I= 0.2A (負(fù)號表示實際方向與假設(shè)方向相反負(fù)號表示實際方向與假設(shè)方向相反)68-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3I4UR4+計算計算 功率功率I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8AUR4 = I4 R4 =2.84=11.2VP = I UR4 =(-0.2) 11.2= - 2.24W負(fù)號表示輸出功率負(fù)號表示輸出功率若

39、若R4=4 ， IS=3A，I= 0.2A，恒流源恒流源 IS 的功率的功率如何計算如何計算 ?PIS= - 33.6W進(jìn)一步分析進(jìn)一步分析例例2解：解：6910V+-2A2 I?IA32410A72210A5210III哪哪個個答答案案對對? 討論題討論題70各未知各未知支路電流支路電流根據(jù)根據(jù)KCL，KVL，列寫?yīng)毩⒌墓?jié)點電流方程和回路，列寫?yīng)毩⒌墓?jié)點電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。電壓方程，然后聯(lián)立求解。1-8 支路電流法支路電流法 求解對象求解對象解題思路：解題思路：71解題步驟：解題步驟： 對每一支路假設(shè)一未對每一支路假設(shè)一未 知電流知電流（I1-I6）解聯(lián)立方程組解聯(lián)立方程組

40、0I由由KCL列寫（列寫（n-1）個）個 獨立的電流方程獨立的電流方程 U 0由由KVL列寫（列寫（b-n+1） 個獨立的電壓方程個獨立的電壓方程節(jié)點數(shù)節(jié)點數(shù) n=4支路數(shù)支路數(shù) b=6I6I3I2I5I4I1U3U4-+R3R6R4R5R1R2+_1-8 支路電流法支路電流法72節(jié)點節(jié)點a：143III列寫電流方程列寫電流方程節(jié)點節(jié)點c：352III節(jié)點節(jié)點b：261IIIbacd n=4 b=6U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例例1利用支路電流法列寫下圖方程。利用支路電流法列寫下圖方程。解：解：73列電壓方程列電壓方程電壓、電流方程聯(lián)立求得：電壓、電流方程聯(lián)

41、立求得：61IIbacd33435544 :RIUURIRIadca6655220 :RIRIRIbcdb1144664 :RIRIRIUabdaU4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_結(jié)果可能有正負(fù)結(jié)果可能有正負(fù)解：解：74是否能少列是否能少列一個方程一個方程?n=4 b=6SII33a例例20 :0 :0 :364542321SSIIIcIIIbIIIa1. 電流方程：電流方程：3利用支路電流法列寫下圖方程。利用支路電流法列寫下圖方程。R6I3sI3dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1UxI3為已知為已知支路中含有恒流源的情況支路中含有恒流源的情況解：解

42、：752. 電壓方程：電壓方程：1552211 :URIRIRIabda0:556644RIRIRIbcdbXURIRIabca4422:n=4 b=6a此方程不要此方程不要R6I3sI3dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux（6-1）-3=2當(dāng)支路含有恒流源時，所選取的當(dāng)支路含有恒流源時，所選取的電壓回路應(yīng)避開恒流源支路。電壓回路應(yīng)避開恒流源支路。解：解：76解題步驟解題步驟結(jié)論與引申結(jié)論與引申12對每一支路假設(shè)對每一支路假設(shè)一未知電流一未知電流1. 假設(shè)未知數(shù)時，正方向可任意選擇。假設(shè)未知數(shù)時，正方向可任意選擇。對每個節(jié)點有對每個節(jié)點有0I1. 未知數(shù)未知數(shù)=b，4解聯(lián)立方程

43、組解聯(lián)立方程組對每個回路有對每個回路有U0#1#2#3根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電流的實際方向。根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電流的實際方向。3列電流方程：列電流方程：列電壓方程：列電壓方程：2. 原則上，有原則上，有b個支路就設(shè)個支路就設(shè)b個未知數(shù)。個未知數(shù)。 （恒流源支路除外）（恒流源支路除外）例外？例外？若電路有若電路有n個節(jié)點，個節(jié)點，則可以列出則可以列出 ？ 個獨立方程。個獨立方程。(n-1)I1I2I32. 獨立回路的選擇：獨立回路的選擇：已有已有(n-1)個節(jié)點方程，個節(jié)點方程， 需補足需補足 b -（n -1）個方程。個方程。 一般按網(wǎng)孔選擇一般按網(wǎng)孔選擇支路電流法小結(jié)支路電流法小結(jié)77例例3

44、: U1=140V， U2=90V，R1=20 ， R2=5 ， R3=6 。求：。求： 各支路電流。各支路電流。I2I1I3R1U1R2U2R3+_+_解法解法1：支路電流法支路電流法ABA節(jié)點：節(jié)點： I1-I2-I3=0回路回路1： I1 R1 +I3 R3 -U1 =012回路回路2： I2R2 -I3 R3 +U2 =0I1 - I2 - I3=020 I1 +6 I3 =1405 I2 - 6 I3 = -90I1 = 4AI2 = - 6AI3= 10A負(fù)號表示與負(fù)號表示與設(shè)定方向相反設(shè)定方向相反78I3R1U1R2U2R3+_+_解法解法2：電壓源電流源的等效互換：電壓源電流源

45、的等效互換IS12R3R1225A6 4 I3IS1IS2R3R1R27A18A6 20 5 I3A 106442531212123RRRIIS例例3: U1=140V， U2=90V，R1=20 ， R2=5 ，R3=6 。求：。求：各支路電流。各支路電流。79優(yōu)點：優(yōu)點：支路電流法是電路分析中最基本的支路電流法是電路分析中最基本的 方法之一。只要根據(jù)克氏定律、歐方法之一。只要根據(jù)克氏定律、歐 姆定律列方程，就能得出結(jié)果。姆定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點：缺點：電路中支路數(shù)多時，所需方程的個電路中支路數(shù)多時，所需方程的個 數(shù)較多，求解不方便。數(shù)較多，求解不方便。支路數(shù)支路數(shù) B=4須列須列4

46、個方程式個方程式ab支路電流法的優(yōu)缺點支路電流法的優(yōu)缺點80Va = +5V a 點電位：點電位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 點電位：點電位：1-9 節(jié)點電壓法節(jié)點電壓法各節(jié)點電壓各節(jié)點電壓 求解對象求解對象相關(guān)概念相關(guān)概念v 參考節(jié)點：電路中電位為零的節(jié)點（參考節(jié)點：電路中電位為零的節(jié)點（ ）v 節(jié)點電位：其它各節(jié)點對參考點的電壓記為節(jié)點電位：其它各節(jié)點對參考點的電壓記為VX811-9 節(jié)點電壓法節(jié)點電壓法解題思路解題思路 解題思路解題思路支路數(shù)多，節(jié)點少的電路。如：支路數(shù)多，節(jié)點少的電路。如：共共n = 2，b = 4。僅一個未。僅一個未知數(shù)（知數(shù)（a點電位點電位Va）a

47、bVa 假設(shè)一個參考點，令其電位為零，假設(shè)一個參考點，令其電位為零， 求求其它各節(jié)點電位，其它各節(jié)點電位，求各支路的電流或電壓。求各支路的電流或電壓。 適用范圍適用范圍82V0CV設(shè)：設(shè)：將將各支路電流分別用各支路電流分別用VA 表示為表示為 ：33RVIA2A2RVUI2111RVUIA444RUVIA）（I1AR1R2+-+U1U2R3R4+-U4I2I3I4C431III節(jié)點電流方程：節(jié)點電流方程：A點：點：2IVA節(jié)點電壓方程的推導(dǎo)過程節(jié)點電壓方程的推導(dǎo)過程引例引例83 將各支路電流代入將各支路電流代入A節(jié)點電流方程，然后整理得：節(jié)點電流方程，然后整理得：節(jié)點電壓方程的推導(dǎo)過程節(jié)點電壓

48、方程的推導(dǎo)過程分母：各支路分母：各支路電導(dǎo)之和電導(dǎo)之和分子：流入該節(jié)點的分子：流入該節(jié)點的電流源的代數(shù)和。電流源的代數(shù)和。對電壓源模型支路，若對電壓源模型支路，若該支路化為相應(yīng)電流源模型后，理想電流源方向指向該節(jié)點，該支路化為相應(yīng)電流源模型后，理想電流源方向指向該節(jié)點，則該項為正，反之為負(fù)。則該項為正，反之為負(fù)。43214422111111RRRRRURURUVA44221143211111RURURURRRRVAI1I4求求84參考節(jié)點：參考節(jié)點：C節(jié)點電壓：節(jié)點電壓：VA和和VB電壓方程：電壓方程： 2個個R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5CABI2I3I4I5I1步驟：步驟： 1

49、. 列出列出A、B兩節(jié)點的兩節(jié)點的2個個節(jié)點電流方程節(jié)點電流方程; 2. 用節(jié)點電壓（用節(jié)點電壓（VA和和VB ）表示各支路電流）表示各支路電流; 3. 將將5個支路電流方程代入個支路電流方程代入2個節(jié)點電流方程，得到個節(jié)點電流方程，得到2個關(guān)于個關(guān)于 VA和和VB的的節(jié)點電壓方程節(jié)點電壓方程; 4. 解電壓方程組解電壓方程組, 得得VA和和VB; 5. 將將VA和和VB代入支路電流方程代入支路電流方程, 得各支路電流得各支路電流.用節(jié)點電位法求各支路電流用節(jié)點電位法求各支路電流例例285I1ABR1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5C各支路電流分別為各支路電流分別為 ：5

50、554433222111RUVIRVIRVVIRUVIRVUIBBBAAA、V0CV設(shè)：設(shè)：543321IIIIII節(jié)點電流方程：節(jié)點電流方程：A點：點：B點：點：例例286R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5CABURVRRRVA221133211111RURURVRRRVBAB2個個獨獨立立的的電電壓壓方方程程如如右右87以以A節(jié)點為例：節(jié)點為例：221133211111RURURVRRRVBA方程左邊方程左邊：未知節(jié)點的電未知節(jié)點的電位乘以該節(jié)點上所有支路位乘以該節(jié)點上所有支路電導(dǎo)的總和（稱電導(dǎo)的總和（稱自電導(dǎo)自電導(dǎo)），），減去相鄰節(jié)點的電

51、位乘以減去相鄰節(jié)點的電位乘以與未知節(jié)點共有支路上的與未知節(jié)點共有支路上的電導(dǎo)（稱電導(dǎo)（稱互電導(dǎo)互電導(dǎo)）。）。R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5CAB節(jié)點電壓方程的規(guī)律節(jié)點電壓方程的規(guī)律多節(jié)點多節(jié)點88以以A節(jié)點為例：節(jié)點為例：221133211111RURURVRRRVBA方程右邊方程右邊：流入該節(jié)點的流入該節(jié)點的電電流源的代數(shù)和。流源的代數(shù)和。對電壓源模型對電壓源模型支路，若該支路化為相應(yīng)電流支路，若該支路化為相應(yīng)電流源模型后，理想電流源方向指源模型后，理想電流源方向指向該節(jié)點，則該項為正，反之向該節(jié)點，則該項為正，反之為負(fù)。為負(fù)。ABR1R2+-+U1U2R3R4R

52、5+-U5I2I3I4I5C節(jié)點電壓方程的規(guī)律節(jié)點電壓方程的規(guī)律多節(jié)點多節(jié)點895535431111RURVRRRVAB按以上規(guī)律列寫按以上規(guī)律列寫B(tài)節(jié)點方程：節(jié)點方程：R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5CAB90設(shè)：設(shè)：0BV則：則：BR1I2I1E1IsR2ARSSSARRRIREV1112111?211111RRIREVSA含恒流源的電路情況含恒流源的電路情況求節(jié)點自電導(dǎo)時，求節(jié)點自電導(dǎo)時，不考慮恒流源支路的電導(dǎo)。不考慮恒流源支路的電導(dǎo)。 例例391I1AR1R2+-+U1U2R3R4+-U4I2I3I4CR5IS1IS2+IS1 IS2串聯(lián)在恒流源中的串聯(lián)在恒流

53、源中的電阻不起作用電阻不起作用如果并聯(lián)有恒流源如果并聯(lián)有恒流源支路，節(jié)點電位方支路，節(jié)點電位方程應(yīng)如何寫？程應(yīng)如何寫？A點節(jié)點電流方程：點節(jié)點電流方程：I1+I2-I3-I4+IS1-IS2=043214422111111RRRRRURURUVA含恒流源的電路情況含恒流源的電路情況92U1+_U2+_R1R2R3R1R2R3+U1-U2AAA點電位方程點電位方程:2 R1R3+12V-12V3 R26 A= 2VI1I2I3I1 =5AI2 =- 14/3AI3 =1/3A3212211111RRRRURUVA簡化電路中的節(jié)點電壓法簡化電路中的節(jié)點電壓法93R1R2+-+U1U2R3R4R5+

54、-U5I2I3I4I5CABI1+VAR1R2+U1+U2R3R4R5 U5I2I3I4I5I1+VB22113321111RURURVRRRVBA555433111RURRRVRVBA例例494 節(jié)點電位法適用于支路數(shù)多，節(jié)點少的電路。如：節(jié)點電位法適用于支路數(shù)多，節(jié)點少的電路。如： 共共n = 2、b = 4。僅一個未。僅一個未知數(shù)（知數(shù)（a點電位點電位Va）。）。abVa節(jié)點電壓法中的未知數(shù)節(jié)點電壓法中的未知數(shù)：節(jié)點電位節(jié)點電位“VX”。節(jié)點電壓法解題思路節(jié)點電壓法解題思路 假設(shè)一個參考點，令其電位為零假設(shè)一個參考點，令其電位為零 求各支路的電流或電壓求各支路的電流或電壓求求其它各節(jié)點電

55、壓其它各節(jié)點電壓 節(jié)點電壓法節(jié)點電壓法小結(jié)小結(jié)951-10 疊加原理疊加原理線性電路線性電路中，當(dāng)多個電源同時作用時，任何支路的電中，當(dāng)多個電源同時作用時，任何支路的電流或電壓都是各個電源單獨作用時所得結(jié)果的代數(shù)和。流或電壓都是各個電源單獨作用時所得結(jié)果的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原電路原電路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2單獨作用單獨作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1單獨作用單獨作用 適用電路：適用電路：線性電路線性電路96I III II I II333222111 +I2I1ABR1E1R2E2I3R3+_+_I2I1AE1+B_R1R2I3

56、R3I2I1AR1R2BE2I3R3+_1-10 疊加原理疊加原理 對電源的處理對電源的處理v 電壓源置零：用電壓源置零：用短路短路代替代替v 電流源置零：用電流源置零：用開路開路代替代替97例例1+-10 I4A20V10 10 用疊加原理求用疊加原理求I。I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10 I 4A10 10 +-10 I 20V10 10 解：解：1-10 疊加原理疊加原理例例1981. 疊加定理只適用于線性電路。疊加定理只適用于線性電路。 2. 疊加時只將電源分別考慮，電路其它部分結(jié)構(gòu)和參數(shù)疊加時只將電源分別考慮，電路其它部分結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。當(dāng)某電源單獨作用時，不作用的

57、電壓源應(yīng)短路，不變。當(dāng)某電源單獨作用時，不作用的電壓源應(yīng)短路，即令即令U=0；不作用的電流源應(yīng)開路，即令；不作用的電流源應(yīng)開路，即令 Is=0。3. 解題時要標(biāo)明各分電路的支路電流、電壓的正方向。解題時要標(biāo)明各分電路的支路電流、電壓的正方向。 原電路中各電壓、電流是各分電壓、電流的代數(shù)和。原電路中各電壓、電流是各分電壓、電流的代數(shù)和。=+EIsIsE疊加定理注意事項疊加定理注意事項994. 疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來 求功率。如：求功率。如：5. 運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分 電路

58、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。 333 I II 設(shè)：設(shè)：32332332333233)()()(RIR IRI IRIP則：則：I3R3=+100齊性定理齊性定理(線性電路的比例性）線性電路的比例性） 在線性電路中，當(dāng)某一電源的電壓或電流改變時，在線性電路中，當(dāng)某一電源的電壓或電流改變時，由該電源引起的響應(yīng)也將按同一比例變化。如：由該電源引起的響應(yīng)也將按同一比例變化。如：I3R2+-E1R3I2R1I1若若 E1 增加增加 n 倍，各電流也會增加倍，各電流也會增加 n 倍。倍。顯而易見：顯而易見：e r(e)Ke Kr(e) 1-10 疊加原理疊加原理補充說補充說明明101例例2已知：已知： US =1