電工學(xué)課件第一章

1、電工技術(shù)電工技術(shù)教學(xué)課件教學(xué)課件武漢大學(xué)東湖分校工學(xué)院武漢大學(xué)東湖分校工學(xué)院緒論緒論l 電工學(xué)課程簡(jiǎn)介及要求電工學(xué)課程簡(jiǎn)介及要求l 電工電子技術(shù)的發(fā)展概況電工電子技術(shù)的發(fā)展概況l 教學(xué)安排及考核教學(xué)安排及考核l 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)說(shuō)明課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介l電工學(xué)是電工學(xué)是50年代學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)而設(shè)置的課程，隨著年代學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)而設(shè)置的課程，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非電類專業(yè)對(duì)這門(mén)課程的要求越科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非電類專業(yè)對(duì)這門(mén)課程的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致該課程的內(nèi)容越來(lái)越多。來(lái)越高，導(dǎo)致該課程的內(nèi)容越來(lái)越多。l電工電工學(xué)學(xué)是非電理工類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中一門(mén)重要的是非電理工類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課，與其

2、它專業(yè)課的學(xué)科交叉，使本課程與其它專業(yè)課的學(xué)科交叉，使本課程與專業(yè)課有機(jī)融合為一體，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有很與專業(yè)課有機(jī)融合為一體，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有很大的影響。大的影響。l其意義在于啟發(fā)和培養(yǎng)在自身專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用電其意義在于啟發(fā)和培養(yǎng)在自身專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用電類科技的意識(shí)和興趣類科技的意識(shí)和興趣, ,增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的廣度與深度。增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的廣度與深度。課程要求課程要求 l要求具備一定的分析和處理與電工、電子和相關(guān)要求具備一定的分析和處理與電工、電子和相關(guān)技術(shù)的實(shí)際能力，從而獲得與電類工程技術(shù)人員交技術(shù)的實(shí)際能力，從而獲得與電類工程技術(shù)人員交流溝通的流溝通的“共同語(yǔ)言共同語(yǔ)言”，使雙方能夠分工合作，協(xié)

3、，使雙方能夠分工合作，協(xié)同完成任務(wù)。同完成任務(wù)。l要求掌握和運(yùn)用電工技術(shù)、電子技術(shù)和現(xiàn)代電氣要求掌握和運(yùn)用電工技術(shù)、電子技術(shù)和現(xiàn)代電氣傳動(dòng)及其控制技術(shù)的基本理論、基本知識(shí)和基本技傳動(dòng)及其控制技術(shù)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，了解該領(lǐng)域的新技術(shù)和新知識(shí)。能，了解該領(lǐng)域的新技術(shù)和新知識(shí)。發(fā)展概況發(fā)展概況l我國(guó)在我國(guó)在1111世紀(jì)發(fā)明指南針，直到世紀(jì)發(fā)明指南針，直到1212世紀(jì)才傳入歐洲。世紀(jì)才傳入歐洲。l1818世紀(jì)末和世紀(jì)末和1919世紀(jì)初，電磁方面的研究發(fā)展很快。法世紀(jì)初，電磁方面的研究發(fā)展很快。法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)電磁現(xiàn)象研究有著特殊貢獻(xiàn)，拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)電磁現(xiàn)象研究有著特殊

4、貢獻(xiàn)，并成為電工技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。在電磁現(xiàn)象的實(shí)用研并成為電工技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。在電磁現(xiàn)象的實(shí)用研究上楞次發(fā)揮了巨大作用。在法拉第的研究基礎(chǔ)上，麥究上楞次發(fā)揮了巨大作用。在法拉第的研究基礎(chǔ)上，麥克斯韋提出了電磁波理論，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展奠定了克斯韋提出了電磁波理論，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。l1919世紀(jì)末和世紀(jì)末和2020世紀(jì)初，先后研制了電子二極管，電子世紀(jì)初，先后研制了電子二極管，電子三極管，晶體管，集成電路。數(shù)字控制機(jī)床從三極管，晶體管，集成電路。數(shù)字控制機(jī)床從19521952年研年研制出后發(fā)展很快，目前已普遍應(yīng)用。制出后發(fā)展很快，目前已普遍應(yīng)用。l隨著電子技術(shù)和

5、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以電子電路計(jì)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)(EDA)(EDA)已已成為電子技術(shù)領(lǐng)域的重要設(shè)計(jì)手段。成為電子技術(shù)領(lǐng)域的重要設(shè)計(jì)手段。2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代年代推出的一種新型設(shè)計(jì)軟件推出的一種新型設(shè)計(jì)軟件EWBEWB具有界面直觀，操作方具有界面直觀，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。便等優(yōu)點(diǎn)。l從從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代來(lái)，可編程邏輯器件（年代來(lái)，可編程邏輯器件（PLDPLD）發(fā)展迅）發(fā)展迅速，可編程控制器速，可編程控制器PLCPLC是以是以CPUCPU為核心綜合了計(jì)算機(jī)和為核心綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)

6、控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)控制器，目前已被自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)控制器，目前已被廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域，其應(yīng)用的深度顯示了工業(yè)先進(jìn)廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域，其應(yīng)用的深度顯示了工業(yè)先進(jìn)水平。水平。發(fā)展概況發(fā)展概況教學(xué)安排教學(xué)安排 電工電子技術(shù)課程分電工技術(shù)和電子技術(shù)兩電工電子技術(shù)課程分電工技術(shù)和電子技術(shù)兩大塊，分別占大塊，分別占3 3個(gè)學(xué)分。個(gè)學(xué)分。 由于由于電工電子技術(shù)課程電工電子技術(shù)課程是一門(mén)有較強(qiáng)實(shí)踐性是一門(mén)有較強(qiáng)實(shí)踐性的課程，對(duì)工程能力培養(yǎng)很有意義，所以實(shí)驗(yàn)教的課程，對(duì)工程能力培養(yǎng)很有意義，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)在電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)教學(xué)中占有非常重要的地教學(xué)中占有非常重要的地位。位。 電工

7、技術(shù)共電工技術(shù)共5454課時(shí)，包括課時(shí)，包括8 8個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，理個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，理論課時(shí)論課時(shí)4646個(gè)課時(shí)。個(gè)課時(shí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排l 基爾霍夫定律與疊加l 戴維南定理l 交流參數(shù)測(cè)量l 變壓器l 電機(jī)1.1 電路的作用和組成電路的作用和組成1.2 電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)1.3 電路中的參考點(diǎn)電路中的參考點(diǎn)1.4 電路中的參考方向電路中的參考方向1.5 理想電路元件理想電路元件1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.7 支路電流法支路電流法1.8 疊加原理疊加原理1.9 等效電源定理等效電源定理1.10 非線性電阻電路非線性電阻電路第第1章章 直直 流流 電電 路路1.11.1電路的作用和組成

8、電路的作用和組成下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)u什么是電路？什么是電路？電路電路電路是按一定方式把一些電氣設(shè)備或元件按其所要完成的電路是按一定方式把一些電氣設(shè)備或元件按其所要完成的功能連接而成的電流通路。功能連接而成的電流通路。通俗一點(diǎn)，可把電路理解成電流所走的路線通俗一點(diǎn)，可把電路理解成電流所走的路線, ,即電流流通的即電流流通的路徑。路徑。實(shí)際的公路可無(wú)限延伸，而電路和實(shí)際生活中的公路不同，實(shí)際的公路可無(wú)限延伸，而電路和實(shí)際生活中的公路不同，它是一個(gè)閉合的回路，這樣電流才能流通。它是一個(gè)閉合的回路，這樣電流才能流通。 u電路是否無(wú)限延伸？電路是否無(wú)限延伸？（一（一) )電路的作用電路的作用下一頁(yè)上一頁(yè)

9、下一節(jié)實(shí)現(xiàn)能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、處理和運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、處理和運(yùn)算。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線放放大大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒（二（二) )電路的組成電路的組成通常由電源、用電設(shè)備（也稱為負(fù)載）和中間環(huán)節(jié)通常由電源、用電設(shè)備（也稱為負(fù)載）和中間環(huán)節(jié)（含開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、熔斷器等）三部分組成。（含開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、熔斷器等）三部分組成。下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)電源：將非電形態(tài)的能量轉(zhuǎn)化電源：將非電形態(tài)的能量轉(zhuǎn)化為電能的供電設(shè)備。為電能的供電設(shè)備。負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)化為非電形態(tài)的負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)化為非電形

10、態(tài)的能量的用電設(shè)備。能量的用電設(shè)備。中間環(huán)節(jié)：溝通電路、輸送電能。中間環(huán)節(jié)：溝通電路、輸送電能。E E直流電源直流電源: 提供能源提供能源負(fù)載負(fù)載信號(hào)源信號(hào)源: 提供信息提供信息放放大大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路工作；電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。信號(hào)處理：信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等例：揚(yáng)聲器電路例：揚(yáng)聲器電路（三（三) )電路模型電路模型 為了便于分析電路為了便于分析電路, ,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其

11、電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(lái)模擬實(shí)際電路反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。由電池、燈泡、開(kāi)關(guān)由電池、燈泡、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線組成。導(dǎo)線組成。+R0R開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)EI燈泡燈泡+U干電池干電池 導(dǎo)線導(dǎo)線10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)燈泡燈泡模模型型化化電池電池是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)勢(shì)勢(shì) E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro；燈泡燈泡主要具有消耗電能的性質(zhì)，主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻是電阻元件，其參數(shù)為電阻R；導(dǎo)線導(dǎo)線用來(lái)連接電池和燈泡，

12、其用來(lái)連接電池和燈泡，其電阻忽略不計(jì)。電阻忽略不計(jì)。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電路的通斷。用來(lái)控制電路的通斷。電路模型是由理想電路元件（及其組合）構(gòu)成的。而理電路模型是由理想電路元件（及其組合）構(gòu)成的。而理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。源元件等。+R0R開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)EI燈泡燈泡+U干電池干電池 導(dǎo)線導(dǎo)線1.2 電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)返回下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)上一節(jié)電路有空載、短路和有載三種工作狀態(tài)：電路有空載、短路和有載三種工作狀態(tài)：當(dāng)當(dāng)S S斷開(kāi)即空載斷開(kāi)即空載狀態(tài)；當(dāng)輸出端短接時(shí)為短路狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)；當(dāng)輸出端短接時(shí)為短路狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)

13、S S閉合即有載工作閉合即有載工作狀態(tài)。狀態(tài)。U1U1表示電源端電壓表示電源端電壓U2U2表示負(fù)載的端電壓表示負(fù)載的端電壓R0UsR+U1+U2S電源電源負(fù)載負(fù)載I（一）空載（一）空載返回下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)上一節(jié) 當(dāng)某部分電路與電源斷開(kāi)，該部分電路中沒(méi)當(dāng)某部分電路與電源斷開(kāi)，該部分電路中沒(méi)有電流，亦無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路的有電流，亦無(wú)能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電路的狀態(tài)稱為狀態(tài)稱為空載空載。S2S1I0有有源源電電路路U視電視電路而定路而定開(kāi)路的特點(diǎn)開(kāi)路的特點(diǎn)電路中電流為電路中電流為0，即，即I=0；電源端電壓等于理想電壓源電壓，即電源端電壓等于理想電壓源電壓，即U1=Us，此電壓稱為空

14、，此電壓稱為空載電壓或開(kāi)路電壓，用載電壓或開(kāi)路電壓，用UOC表示，記為表示，記為UOC=US；電源輸出功率和負(fù)載吸收功率均為電源輸出功率和負(fù)載吸收功率均為0?？蛰d狀態(tài)又稱斷路或開(kāi)路，此時(shí)外電路電阻可視為無(wú)窮空載狀態(tài)又稱斷路或開(kāi)路，此時(shí)外電路電阻可視為無(wú)窮大，電路特征為：大，電路特征為：（二（二) )有載有載 EUSUL+_IS將開(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)S閉合，電源為有閉合，電源為有載工作狀態(tài)，整個(gè)電路為通路載工作狀態(tài)，整個(gè)電路為通路狀態(tài)，此時(shí)電路特征為：狀態(tài)，此時(shí)電路特征為：當(dāng)當(dāng)US、R0一定時(shí)，電路中電流一定時(shí)，電路中電流I=US/（R0+R）由負(fù)載電阻）由負(fù)載電阻R的的大小決定；大小決定；電源端電壓電源

15、端電壓U1=US-IR0，負(fù)載端電壓，負(fù)載端電壓U2=RI；電源輸出功率為理想電壓源發(fā)出的功率減去內(nèi)阻消耗功率，電源輸出功率為理想電壓源發(fā)出的功率減去內(nèi)阻消耗功率，即即P1=U1I=（US-R0I）I=USI-R0I2，可見(jiàn)：整個(gè)電路的功率是，可見(jiàn)：整個(gè)電路的功率是平衡的，電源發(fā)出的功率等于電路各部分消耗的功率之和。平衡的，電源發(fā)出的功率等于電路各部分消耗的功率之和。（三（三) )短路短路返回下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)上一節(jié) 當(dāng)某部分電路的兩端用電阻可以忽略不計(jì)的當(dāng)某部分電路的兩端用電阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電路中的電流導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，使得該部分電路中的電流全部被導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)所

16、旁路，這部分電路的狀態(tài)稱全部被導(dǎo)線或開(kāi)關(guān)所旁路，這部分電路的狀態(tài)稱為為短路短路。I視電路而定視電路而定有有源源電電路路U 0短路的特點(diǎn)短路的特點(diǎn)S2S1電源短路電源短路當(dāng)電源的兩輸出端被短接時(shí)，會(huì)造成電源短路，當(dāng)電源的兩輸出端被短接時(shí)，會(huì)造成電源短路，此時(shí)，外電阻可視為此時(shí)，外電阻可視為0 0。此時(shí)電路的特征為：。此時(shí)電路的特征為：流經(jīng)電源電流最大，外電路輸出電流為流經(jīng)電源電流最大，外電路輸出電流為0 0。此時(shí)。此時(shí)電流記為短路電流電流記為短路電流ISC=US/R0；電源和負(fù)載端電壓均為電源和負(fù)載端電壓均為0，即，即U1=U2=0，此時(shí)此時(shí)US=R0ISC，電源的電壓全部降落在電源內(nèi)阻上，電源

17、的電壓全部降落在電源內(nèi)阻上，無(wú)輸出電壓；無(wú)輸出電壓；電源對(duì)外輸出功率和負(fù)載吸收功率均為電源對(duì)外輸出功率和負(fù)載吸收功率均為0。短路時(shí)，電源發(fā)出的功率全部消耗在內(nèi)阻上，大小為短路時(shí)，電源發(fā)出的功率全部消耗在內(nèi)阻上，大小為PS=USISC=US2/R0=ISC2R0。R0UsR+U1+U2SI注：注：電源短路是一種嚴(yán)重事故，可使電源溫度迅速上升，以電源短路是一種嚴(yán)重事故，可使電源溫度迅速上升，以致燒毀電源或其他設(shè)備，故要采取保護(hù)措施避免電源短路。致燒毀電源或其他設(shè)備，故要采取保護(hù)措施避免電源短路。 短路分為電源短路和用電器短路兩種情況。用一根導(dǎo)短路分為電源短路和用電器短路兩種情況。用一根導(dǎo)線將電源的

18、兩極直接連接起來(lái)，叫做電源短路。用導(dǎo)線把線將電源的兩極直接連接起來(lái)，叫做電源短路。用導(dǎo)線把用電器的兩端直接連接起來(lái)，叫做用電器短路。用電器的兩端直接連接起來(lái)，叫做用電器短路。 電源短路時(shí)電路中的電流很大，會(huì)把電源燒壞，因此電源短路時(shí)電路中的電流很大，會(huì)把電源燒壞，因此必須避免電源短路的情況發(fā)生。用電器短路時(shí)，電流不通必須避免電源短路的情況發(fā)生。用電器短路時(shí)，電流不通過(guò)用電器而直接從短路導(dǎo)線中通過(guò)。用電器短路的情況，過(guò)用電器而直接從短路導(dǎo)線中通過(guò)。用電器短路的情況，有時(shí)可加以利用。有時(shí)可加以利用。 說(shuō)明說(shuō)明例例某直流電源的額定功率是某直流電源的額定功率是200W，額定電，額定電壓為壓為50V，內(nèi)

19、阻為，內(nèi)阻為0.5，負(fù)載電阻可以，負(fù)載電阻可以調(diào)節(jié)，如左圖所示。試求：調(diào)節(jié)，如左圖所示。試求：（1）額定狀態(tài)下的電流，負(fù)載電阻以及）額定狀態(tài)下的電流，負(fù)載電阻以及理想電壓源理想電壓源Us的大??；的大小；（2）空載狀態(tài)下的電壓；）空載狀態(tài)下的電壓；（3）短路狀態(tài)下的電流。）短路狀態(tài)下的電流。解解 （1）額定電流）額定電流IN=PN/UN=200W/5V=4A 負(fù)載電阻負(fù)載電阻RN=UN/IN=50V/4A=12.5理想電壓源理想電壓源US=（R0+RN）IN=（0.5+12.5）4=52V（2）空載電壓）空載電壓U=US=52V（3）短路電流）短路電流ISC=US/R0=52V/0.5=104A

20、可見(jiàn)，短路電流是額定電流的可見(jiàn)，短路電流是額定電流的26倍倍(ISC/IN=104/4=26），），一旦發(fā)生短路后，電源有可能會(huì)燒毀。一旦發(fā)生短路后，電源有可能會(huì)燒毀。UsR0R+I+U1.3 電路中的參考點(diǎn)電路中的參考點(diǎn)返回下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)上一節(jié)電路中其它任何一點(diǎn)電路中其它任何一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓與參考點(diǎn)之間的電壓便是該點(diǎn)的便是該點(diǎn)的電位電位。bac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d將電路中的某一點(diǎn)選作將電路中的某一點(diǎn)選作參考點(diǎn)參考點(diǎn)，并規(guī)定其電位，并規(guī)定其電位為為零零。+90V20 5 +140V6 cd例例求圖示電路中各點(diǎn)求圖示電路中各點(diǎn)的電位的電位: :V V

21、a a、V Vb b、V Vc c、V Vd d 。解：解：設(shè)設(shè) a為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)， 即即Va=0V設(shè)設(shè) b為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d結(jié)論結(jié)論電位計(jì)算步驟電位計(jì)算步驟任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，并設(shè)其電位為任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，并設(shè)其電位為0 0；標(biāo)出各電流參考方向并計(jì)算；標(biāo)出各電流參考方向并計(jì)算；計(jì)算出各點(diǎn)到參考點(diǎn)間的電壓即為該點(diǎn)電位。計(jì)算出各點(diǎn)到參考點(diǎn)間的電壓即為該點(diǎn)電位。l 參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)電位值就是唯一的；參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)電位值就是唯一的；l 電路中各點(diǎn)的電位是相對(duì)參考點(diǎn)而言的，選擇不同的電

22、電路中各點(diǎn)的電位是相對(duì)參考點(diǎn)而言的，選擇不同的電位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將改變，但任意兩點(diǎn)間位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將改變，但任意兩點(diǎn)間的電壓保持不變；的電壓保持不變；l 某點(diǎn)電位為正表明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高，為負(fù)則表示比某點(diǎn)電位為正表明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高，為負(fù)則表示比參考點(diǎn)低。在實(shí)際應(yīng)用中，常取大地為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)低。在實(shí)際應(yīng)用中，常取大地為參考點(diǎn)。例例AB+-2V1k1k選擇點(diǎn)為參考點(diǎn)。有：選擇點(diǎn)為參考點(diǎn)。有：V=0，VA=VA+V=1V，VB=VB+V=-1V，UAB=VA-VB=2V選擇選擇A點(diǎn)為參考點(diǎn)，有：點(diǎn)為參考點(diǎn)，有：VA=0，VB=VB-VA=-2V，UAB=VA-VB=

23、2V選擇選擇B點(diǎn)為參考點(diǎn)，有：點(diǎn)為參考點(diǎn)，有：VB=0，VA=VA-VB=2V，UAB=VA-VB=2V例例已知：已知：4C正電荷由正電荷由a點(diǎn)均勻移動(dòng)至點(diǎn)均勻移動(dòng)至b點(diǎn)電點(diǎn)電場(chǎng)力做功場(chǎng)力做功8J，由，由b點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做點(diǎn)電場(chǎng)力做功為功為12J，(1) 若以若以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求點(diǎn)為參考點(diǎn)，求a、b、c點(diǎn)的電點(diǎn)的電位和電壓位和電壓Uacb解解VqWVaba 2480bVVqWqWVbccbc 3412VVVUbaab 202VVVUcbbc 3)3(0（1）以）以b點(diǎn)為電位參考點(diǎn)點(diǎn)為電位參考點(diǎn)VqWVaca 541280cVVqWVbcb 3412VVVUbaab 235VVVUc

24、bbc 303（2）以）以c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)點(diǎn)為電位參考點(diǎn)acb返回下一頁(yè)上一頁(yè)下一節(jié)上一節(jié)US+_ISR1R2I I 在復(fù)雜的直流電路中，電壓和電流的實(shí)際方向往往是無(wú)在復(fù)雜的直流電路中，電壓和電流的實(shí)際方向往往是無(wú)法預(yù)知的。這時(shí)只能給它們假定一個(gè)方向作為電路分析和計(jì)法預(yù)知的。這時(shí)只能給它們假定一個(gè)方向作為電路分析和計(jì)算時(shí)的參考，這些假定的方向稱為算時(shí)的參考，這些假定的方向稱為參考方向或正方向參考方向或正方向。 1.4 電路中的參考方向電路中的參考方向?qū)τ诤?jiǎn)單電路：對(duì)于簡(jiǎn)單電路：AB+-UR1R2R3R4I1I2I I1 1、I I2 2的實(shí)際電流方向如圖的實(shí)際電流方向如圖中所示。中所示。對(duì)于復(fù)

25、雜電路：對(duì)于復(fù)雜電路：AB+-UR1R2R3R4I1I2R5I I1 1、I I2 2的電流方向容易判定，的電流方向容易判定，但但R R5 5上的電流不容易確定。上的電流不容易確定。當(dāng)電路很復(fù)雜或者電流方向隨時(shí)間變化時(shí)，很難事先判當(dāng)電路很復(fù)雜或者電流方向隨時(shí)間變化時(shí)，很難事先判斷電流的實(shí)際方向，引入?yún)⒖挤较蜻@個(gè)概念。斷電流的實(shí)際方向，引入?yún)⒖挤较蜻@個(gè)概念。（一）電流參考方向（一）電流參考方向電流參考方向電流參考方向在電流的兩個(gè)可能流動(dòng)方向中任選一個(gè)在電流的兩個(gè)可能流動(dòng)方向中任選一個(gè)方向作為參考方向，并用箭頭表示。方向作為參考方向，并用箭頭表示。i 參考方向參考方向AB電流的參考方向與實(shí)際方向的

26、關(guān)系：電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：參考方向是假定的方向，電流的參考方向可以任意選定，參考方向是假定的方向，電流的參考方向可以任意選定，所選電流參考方向不一定就是電流實(shí)際方向。當(dāng)兩者一致時(shí)電所選電流參考方向不一定就是電流實(shí)際方向。當(dāng)兩者一致時(shí)電流為正值，反之則為負(fù)值。通過(guò)電流的正負(fù)值及其參考方向可流為正值，反之則為負(fù)值。通過(guò)電流的正負(fù)值及其參考方向可以判斷出電流的實(shí)際方向。以判斷出電流的實(shí)際方向。i 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0u 0 吸收正功率吸收正功率 (實(shí)際吸收實(shí)際吸收)P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 (實(shí)際發(fā)出實(shí)際發(fā)出)P0，此時(shí)此時(shí)p0，電容吸收功率。，電容吸收功率

27、。(2)當(dāng)電容放電，當(dāng)電容放電，u的絕對(duì)值減小的絕對(duì)值減小， u d u/d t0，此時(shí)此時(shí)p0，此時(shí)，此時(shí) p0，電感吸收功率。電感吸收功率。(2)當(dāng)當(dāng)i絕對(duì)值減小時(shí)絕對(duì)值減小時(shí)， i d i/d t0，此時(shí)此時(shí)p0，電感發(fā)出功率。電感發(fā)出功率。電感的功率電感的功率說(shuō)明說(shuō)明 電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無(wú)源元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。感元件是無(wú)源元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。u、 i 取關(guān)取關(guān)聯(lián)參考方

28、向聯(lián)參考方向電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，與電壓無(wú)關(guān)。電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，與電壓無(wú)關(guān)。從從t t0 0到到 t t 電感儲(chǔ)能的變化量：電感儲(chǔ)能的變化量：)(21)(21022tLitLiWL電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能說(shuō)明說(shuō)明對(duì)對(duì)p p積分，可得電感元件儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量。積分，可得電感元件儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量。2021LiLidtWiL電容元件與電感元件的比較：電容元件與電感元件的比較：電容電容 C電感電感 L變量變量電流電流 i磁鏈磁鏈 關(guān)系式關(guān)系式電壓電壓 u 電荷電荷 q (1) 元件方程的形式是相似的；元件方程的形式是相似的；() C 和和 L稱為對(duì)偶元件稱為對(duì)偶元件, 、q等稱為對(duì)偶元

29、素。等稱為對(duì)偶元素。222121 LLiWtiLuLiL dd結(jié)論結(jié)論222121ddqCCuWtuCiCuqC 下圖中各元件的電流及參考方向已給定，計(jì)算支下圖中各元件的電流及參考方向已給定，計(jì)算支路電流或電壓，以及吸收功率路電流或電壓，以及吸收功率例例+-u mH5wtAsin5-+iF10wtVsin5(a)(a)(b)(b)(a)(a)wtVwwtwdtwtddtdiLucos025. 0cos5105)sin5(10533wtWwtwwtwtwdtdiLiuipcossin125.0sin5cos025.0(b)(b)wtAwdtwtddtduCicos105)sin5(101056w

30、tWwtwwtwwtdtduCuuipcossin1025cos105sin555解解特點(diǎn)特點(diǎn)下一頁(yè)上一頁(yè)17（二）理想電源元件（二）理想電源元件1 1、理想電壓源（恒壓源）、理想電壓源（恒壓源）本身功耗忽略不計(jì)，本身功耗忽略不計(jì)，只起產(chǎn)生電能的作用只起產(chǎn)生電能的作用特點(diǎn)特點(diǎn)下一頁(yè)上一頁(yè)17輸出電壓輸出電壓是由它本身確定是由它本身確定的的定值定值，與輸出，與輸出電流和外電路情電流和外電路情況無(wú)關(guān)。況無(wú)關(guān)。輸出電流輸出電流不是定值，與輸不是定值，與輸出電流和外電路出電流和外電路情況有關(guān)。情況有關(guān)。（二）理想電源元件（二）理想電源元件1 1、理想電壓源（恒壓源）、理想電壓源（恒壓源）理想電壓源的串

31、聯(lián)和并聯(lián)理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)( (了解了解) )相同的電壓相同的電壓源才能并聯(lián)源才能并聯(lián), ,電源中的電電源中的電流不確定。流不確定。串聯(lián)串聯(lián)sksssuuuu21等效電路等效電路注意參考方向注意參考方向等效電路等效電路并聯(lián)并聯(lián)uS1+_+_IuS221sssuuu uS2+_+_uS1uS+_uS+_+_+_uS_iuRuS2_uS1+_+_iuR1R2 電壓源與支路的串、并聯(lián)等效電壓源與支路的串、并聯(lián)等效RiuiRRuuiRuiRuuSSSss)()(21212211IuS+_任意任意元件元件u+_RuS+_Iu+_對(duì)外等效！對(duì)外等效！電源的電壓源模型由理想電壓源與一電阻元件串聯(lián)組成。電

32、源的電壓源模型由理想電壓源與一電阻元件串聯(lián)組成。+-+IUSRSUUI0US電壓源模型電壓源模型伏安特性曲線伏安特性曲線一個(gè)好的電壓源一個(gè)好的電壓源要求要求RS0電壓源輸出電壓與輸出電流的關(guān)系式為：電壓源輸出電壓與輸出電流的關(guān)系式為：U=US-IRS。 式中式中U表示電源輸出電壓，表示電源輸出電壓，RS為電源內(nèi)阻，反映電源有電為電源內(nèi)阻，反映電源有電流輸出時(shí)電源內(nèi)部的損耗。流輸出時(shí)電源內(nèi)部的損耗。由表達(dá)式還可分析出：電壓源輸出電壓的大小與內(nèi)阻有關(guān)由表達(dá)式還可分析出：電壓源輸出電壓的大小與內(nèi)阻有關(guān)，內(nèi)阻越小輸出電壓就越大。，內(nèi)阻越小輸出電壓就越大。當(dāng)內(nèi)阻當(dāng)內(nèi)阻RS=0時(shí)，時(shí)，U=US，電壓源輸出

33、的電壓恒定不變，等于，電壓源輸出的電壓恒定不變，等于理想電壓源電壓，與通過(guò)它的電流無(wú)關(guān)。理想電壓源電壓，與通過(guò)它的電流無(wú)關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中在實(shí)際應(yīng)用中RS=0是不太可能的，當(dāng)電源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于是不太可能的，當(dāng)電源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻時(shí)，即負(fù)載電阻時(shí)，即RSRL時(shí)，內(nèi)阻壓降時(shí)，內(nèi)阻壓降IRSRL時(shí)，時(shí)，IIS電流源輸出電流基本恒定，此時(shí)可電流源輸出電流基本恒定，此時(shí)可認(rèn)為電流源是恒流源。認(rèn)為電流源是恒流源。解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ (c)a+-2V5VU+-b2 + (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 例例3 3、理想電源

34、元件的兩種工作狀態(tài)、理想電源元件的兩種工作狀態(tài)下一頁(yè)上一頁(yè)例題：在圖示直流電路中已知理想電壓源的電壓例題：在圖示直流電路中已知理想電壓源的電壓US3V，理想，理想電流源的電流電流源的電流IS=3A，電阻，電阻R=3。求（。求（1 1）理想電壓源的電壓和）理想電壓源的電壓和理想電流源的電流；（理想電流源的電流；（2 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。下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè). .實(shí)際電源的模型實(shí)際電源的模型利用電源轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化電路計(jì)算。利用電源轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化電路計(jì)算。例例I=0.5A+_U55 2A6AU=20V例例5A3 4 7 2AI？+_15v_+8v7 7 IU=?6A+_U5

35、 5 10V10V+_+_84例例如圖所示電壓源，已如圖所示電壓源，已U US S=10V,R=10V,RS S=100=100. .求等效電流源的求等效電流源的I IS S和和R R0 0之值。之值。RSUsRL+I+U解解等效電流源的理想電流源的電流等效電流源的理想電流源的電流 I IS S=U=US S/R/RS S=10V/100=10V/100=0.1A=0.1A并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻R R0 0=R=RS S=100=100ISR0I0I+-URL等效電流源中的理想電流源的參考方等效電流源中的理想電流源的參考方向如右圖所示，使該電流源輸出電壓向如右圖所示，使該電流源輸出電壓和電流的參考方

36、向與上圖一致。和電流的參考方向與上圖一致。85例例如圖所示電流源，已知如圖所示電流源，已知I IS S=0.5A,R=0.5A,R0 0=100=100. .電源外部負(fù)電源外部負(fù)載載R RL L=400=400。（1 1）求負(fù)載電阻）求負(fù)載電阻R RL L的電流的電流I I及電壓及電壓U U；（2 2）求電流源內(nèi)阻）求電流源內(nèi)阻R R0 0的電流及功率；的電流及功率；（3 3）求所示電流源的等效電壓源模型的）求所示電流源的等效電壓源模型的U US S及及R RS S；解解（1 1）由已知）由已知I IS S，R R0 0, ,負(fù)載電流負(fù)載電流I=II=IS SR R0 0/(R/(R0 0+R

37、+RL L)=0.1A,)=0.1A,電壓電壓U=IRU=IRL L=40V=40V（4 4）根據(jù)（）根據(jù)（3 3）得到的電壓源模型再求）得到的電壓源模型再求R RL L的電壓、的電壓、電流及電壓源內(nèi)部電阻電流及電壓源內(nèi)部電阻R RS S所消耗的功率。所消耗的功率。（2 2）已知）已知R R0 0，R RL L, ,電源內(nèi)部電阻電源內(nèi)部電阻R R0 0的電流的電流I I0 0=0.4A,R=0.4A,R0 0消耗的功率消耗的功率P=RP=R0 0I I0 02 2=16W.=16W.（3 3）等效電壓源模型中的）等效電壓源模型中的U US S=R=R0 0I IS S=50V,=50V,內(nèi)阻內(nèi)

38、阻R RS S=R=R0 0=100=100；ISR0I0I+-URL86由此例也可看出：等效變換前后對(duì)外作用效果完全相同，對(duì)電由此例也可看出：等效變換前后對(duì)外作用效果完全相同，對(duì)電源模型內(nèi)部一般是不同的。上例中電壓源內(nèi)部損耗為源模型內(nèi)部一般是不同的。上例中電壓源內(nèi)部損耗為1W,1W,而電流而電流源為源為16W16W。（4 4）將）將R RL L=400=400負(fù)載接入如圖所示電壓源，負(fù)載接入如圖所示電壓源，得得I=UI=US S/ /（R R0 0+R+RL L）=0.1A=0.1A，U=RU=RL LI=40VI=40V，與電流源供電時(shí)效果一致。而等效電壓與電流源供電時(shí)效果一致。而等效電壓

39、源內(nèi)阻源內(nèi)阻R RS S消耗功率消耗功率P PS S=R=RS SI I2 2=1W=1W，與電流，與電流源內(nèi)阻消耗功率不同。源內(nèi)阻消耗功率不同。RSUsRL+I+U注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1. 變換后的理想電流源變換后的理想電流源IS（或理想電壓源（或理想電壓源US）的參考方向要根）的參考方向要根據(jù)變換前的電壓源據(jù)變換前的電壓源US（或電流源（或電流源IS）的參考方向決定，要保）的參考方向決定，要保證等效后的輸出電壓、輸出電流的參考方向保持不變。證等效后的輸出電壓、輸出電流的參考方向保持不變。2. 等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。表現(xiàn)在：等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。表現(xiàn)在

40、：電壓源開(kāi)路時(shí)，電路中電流電壓源開(kāi)路時(shí)，電路中電流I=0,I=0,內(nèi)阻內(nèi)阻R RS S無(wú)損耗；而電流源開(kāi)無(wú)損耗；而電流源開(kāi)路時(shí)，電源內(nèi)部仍有電流，內(nèi)阻路時(shí)，電源內(nèi)部仍有電流，內(nèi)阻R R0 0有損耗；有損耗；電壓源短路時(shí)，電源內(nèi)部有電流，內(nèi)部有損耗電壓源短路時(shí)，電源內(nèi)部有電流，內(nèi)部有損耗；電流源短路；電流源短路時(shí)，并聯(lián)電阻中無(wú)電流，無(wú)內(nèi)損。時(shí)，并聯(lián)電阻中無(wú)電流，無(wú)內(nèi)損。3. 理想電壓源與理想電流源不能等效變換。理想電壓源與理想電流源不能等效變換。思考思考: :根據(jù)理想電流源的特點(diǎn)分析圖示電根據(jù)理想電流源的特點(diǎn)分析圖示電路：當(dāng)路：當(dāng)R變化時(shí)，對(duì)其余電路（虛變化時(shí)，對(duì)其余電路（虛線方框內(nèi)的電路）的電

41、壓和電流有線方框內(nèi)的電路）的電壓和電流有無(wú)影響？無(wú)影響？R變化時(shí)所造成的影響是變化時(shí)所造成的影響是什么？什么？ISR任任何何電電路路（b）解：解：因?yàn)榉才c理想電流源串聯(lián)的元件其電流均等于理想電流源的電流，因?yàn)榉才c理想電流源串聯(lián)的元件其電流均等于理想電流源的電流，故改變故改變R不會(huì)影響虛線部分電路的電流，而虛線部分電路結(jié)構(gòu)一定，不會(huì)影響虛線部分電路的電流，而虛線部分電路結(jié)構(gòu)一定，故亦不會(huì)影響其電壓。故亦不會(huì)影響其電壓。R的變化僅影響其本身的電壓及理想電流源的的變化僅影響其本身的電壓及理想電流源的電壓。電壓。ISR任任何何電電路路下一題上一題思考思考: :凡是與理想電壓源并聯(lián)的理想電流源其電壓是一

42、定的，因凡是與理想電壓源并聯(lián)的理想電流源其電壓是一定的，因而后者在電路中不起作用；凡是與理想電流源串聯(lián)的理想而后者在電路中不起作用；凡是與理想電流源串聯(lián)的理想電壓源其電流是一定的，因而后者在電路中也不起作用。電壓源其電流是一定的，因而后者在電路中也不起作用。這種觀點(diǎn)是否正確這種觀點(diǎn)是否正確? ?答：這種觀點(diǎn)不正確。與理想電壓源并聯(lián)的答：這種觀點(diǎn)不正確。與理想電壓源并聯(lián)的理想電流源理想電流源不影響電路其余部分的電壓和電流，但會(huì)影響理想電壓不影響電路其余部分的電壓和電流，但會(huì)影響理想電壓源的電流；源的電流；與理想電流源串聯(lián)的與理想電流源串聯(lián)的理想電壓源也不影響電理想電壓源也不影響電路其余部分的電壓

43、和電流，但會(huì)影響理想電流源的電壓路其余部分的電壓和電流，但會(huì)影響理想電流源的電壓。下一題上一題分析分析: :S斷開(kāi)時(shí)，斷開(kāi)時(shí)，I2=IS=2A選取由選取由US、R2和和S組成的回路，利用組成的回路，利用KVL求得求得U=US R2 I2 4VS閉合時(shí)，閉合時(shí)， R2 右端電位與右端電位與US 下端電位相同，下端電位相同， R2 兩端電壓等于兩端電壓等于US ，故故I2=USR2 =6A選取右上結(jié)點(diǎn)，利用選取右上結(jié)點(diǎn)，利用KCL求得求得I=I2 IS 4A 在圖示電路中，已知在圖示電路中，已知US6 6V ，IS2 2A ， R12 2 ， R21 1 。求開(kāi)關(guān)求開(kāi)關(guān)S斷斷開(kāi)時(shí)開(kāi)關(guān)兩端的電壓開(kāi)時(shí)

44、開(kāi)關(guān)兩端的電壓U和開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)通閉合時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流I（不必用支路電流法）。（不必用支路電流法）。US+_ISR1R2U+_IS解：解：設(shè)通過(guò)設(shè)通過(guò)R2的電流為的電流為I2，如圖。，如圖。I2下一題上一題1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫定律是分析計(jì)算電路的基本定律，又基爾霍夫定律是分析計(jì)算電路的基本定律，又分為：基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。它分為：基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。下一頁(yè)上一頁(yè) 184

45、7 1847年，德國(guó)物理學(xué)家基爾年，德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫霍夫(Gustav Robert Kirchhoff, (Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887) 1824-1887) 提出電流定律和電壓提出電流定律和電壓定律。以他對(duì)光譜分析，光學(xué)和定律。以他對(duì)光譜分析，光學(xué)和電學(xué)的研究著名。電學(xué)的研究著名。支路：支路：電路中的每一個(gè)分支。電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。由支路組成的閉合路徑由支路組成的閉合路徑。內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。I1

46、I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E1概念：概念：由電路元件組成的由電路元件組成的閉合路徑稱為回路，閉合路徑稱為回路，例例:acbda, adba, acba.概念概念回路回路未被其他支路分割的未被其他支路分割的單孔回路稱為網(wǎng)孔，單孔回路稱為網(wǎng)孔，例例:acbda, adba.概念概念網(wǎng)孔網(wǎng)孔例：例：adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): : 電流連續(xù)性的體現(xiàn)。電流連續(xù)性的體現(xiàn)。或或: = 0對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0ba E2R2 R3R1E1I1I2I3（一）基爾霍夫電流定律（一）基爾霍夫電流定律（KCL）下

47、一頁(yè)上一頁(yè)RCICRBIBIEbceUCC電路中任何一個(gè)電路中任何一個(gè)假定的閉合面。假定的閉合面。廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)IC+ IBIE0令流出為令流出為“+”+”，有：，有：1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 推廣推廣I =?例例:I = 0IA + IB + IC = 02 +_+_I5 1 1 5 6V12VIAIBIABIBCICAACBIC廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)例題：圖示的部分電路中，已知例題：圖示的部分電路中，已知I13A，I45A，I58A，試求試求I2、I3和和I6。下一頁(yè)上一頁(yè)先應(yīng)設(shè)定出相關(guān)支路電流的參考方向，先應(yīng)設(shè)定出相關(guān)支路電流的參考方向，再設(shè)定電流方向

48、與結(jié)點(diǎn)關(guān)系，即設(shè)流入結(jié)再設(shè)定電流方向與結(jié)點(diǎn)關(guān)系，即設(shè)流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，還是流出結(jié)點(diǎn)的電流為正。點(diǎn)的電流為正，還是流出結(jié)點(diǎn)的電流為正。寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電流關(guān)系式：寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電流關(guān)系式：明確明確（1） KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意節(jié)點(diǎn)是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意節(jié)點(diǎn) 處的反映；處的反映；（2） KCL是對(duì)支路電流的約束，與支路上接的是什么元是對(duì)支路電流的約束，與支路上接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)；件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)；（3）KCL方程是按電流參考方向列寫(xiě)，與電流實(shí)際方向方程是按電流參考方向列寫(xiě)，與電流實(shí)際方向無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。即：即： U = 0在任一瞬間，

49、從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。對(duì)回路對(duì)回路1 1：對(duì)回路對(duì)回路2 2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 1 12 2I1I2I3ba E2R2 R3R1E1（二）基爾霍夫電壓定律（二）基爾霍夫電壓定律（KVL）下一頁(yè)上一頁(yè)E或或US+_R+_UabI可將可將KVLKVL推廣應(yīng)用于推廣應(yīng)用于任何一個(gè)假想閉合的任何一個(gè)假想閉合的一段電路一段電路 R

50、IUE 或或 RIUUs 0aUsb_-+U2U1SabUUUU 21例例1列方程前標(biāo)注回路循行方向；列方程前標(biāo)注回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 US2 =U + I2R2 U = 0 I2R2 US2 + U = 02應(yīng)用應(yīng)用 U = 0項(xiàng)前符號(hào)的確定：項(xiàng)前符號(hào)的確定： 3. 開(kāi)口電壓可按回路處理開(kāi)口電壓可按回路處理 注意：注意：1對(duì)回路對(duì)回路1：US1U+R1+US2R2I2_說(shuō)明說(shuō)明:（1） KVL的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律;（2） KVL是對(duì)回路電壓的約束，與回路各支路上接的是是對(duì)回路電壓的約束，與回路各支路上接的是什么元件無(wú)關(guān)，與

51、電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)；什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)；（3）KVL方程是按電壓參考方向列寫(xiě)方程是按電壓參考方向列寫(xiě), 但電壓的實(shí)際方向但電壓的實(shí)際方向也滿足也滿足KVL方程。方程。對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔abdaabda：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔acbaacba：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔bcdbbcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對(duì)回路對(duì)回路 acbdaacbda，沿順時(shí)針?lè)较蜓?，沿順時(shí)針?lè)较蜓校篒2 R2 I4 R4 I3 R3 + I1 R1 = 0應(yīng)用應(yīng)用 U U = 0 = 0列方程列方程對(duì)回路對(duì)回路

52、cdaccdac，沿順時(shí)針?lè)较蜓校仨槙r(shí)針?lè)较蜓校?E + I1 R1 + I2 R2 = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3Iadbc例題：在圖示回路中，已知例題：在圖示回路中，已知E120V，E210V，Uab4V，Ucd=-6V，Uef5V，試求試求Ued和和Uad。下一頁(yè)上一頁(yè)31+-4V5Vi =?3.3.+-4V5V1A+-u =?4.4.3 3 A31.A2 3 3 5 4? i 1Ai523 )(2. V20 V10 ? u V5Vu1552010 Aii3543 Vu1275 解解10V+-1A-10VI =?10 5.4V+-10AU =?2 6.+-3

53、AI解解I10)10(10101 IAI21 AII31211 AI7310 024 IUVIU1041442 在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的條件下，確定各部分在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的條件下，確定各部分電壓與電流之間的關(guān)系。電壓與電流之間的關(guān)系。 對(duì)于復(fù)雜電路來(lái)說(shuō)，必須尋找分析和計(jì)算的簡(jiǎn)便方法，對(duì)于復(fù)雜電路來(lái)說(shuō)，必須尋找分析和計(jì)算的簡(jiǎn)便方法，下面主要介紹支路電流法、疊加原理、戴維寧定理和諾頓下面主要介紹支路電流法、疊加原理、戴維寧定理和諾頓定理。定理。電路元件的電壓、電流約束關(guān)系電路元件的電壓、電流約束關(guān)系 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 前面學(xué)習(xí)分析與計(jì)算簡(jiǎn)單電路的基本工具有：前面學(xué)習(xí)分析與計(jì)算簡(jiǎn)單

54、電路的基本工具有：電路分析方法電路分析方法（1 1）從電路的）從電路的n n個(gè)結(jié)點(diǎn)中任意選擇個(gè)結(jié)點(diǎn)中任意選擇n-1n-1個(gè)結(jié)點(diǎn)列寫(xiě)個(gè)結(jié)點(diǎn)列寫(xiě)KCLKCL方程；方程；（2 2）選擇基本回路（網(wǎng)孔）列寫(xiě)）選擇基本回路（網(wǎng)孔）列寫(xiě)b-(n-1)b-(n-1)個(gè)個(gè)KVLKVL方程。方程。1.7 支路電流法支路電流法下一頁(yè)上一頁(yè)R2E2E1+_R1R3+_（1 1）確定支路數(shù)，選擇各支）確定支路數(shù)，選擇各支路電流的參考方向；路電流的參考方向；R3E1+_R1+_R2E2支路數(shù)為支路數(shù)為3 3I1I3I2（2 2）確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，應(yīng)用）確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，應(yīng)用 KCL KCL 對(duì)結(jié)點(diǎn)列獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn)列獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流

55、方程式；電流方程式；ab結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)a a：I I1 1+ +I I2 2- -I I3 3=0=0結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)b b：- -I I1 1I I2 2+ +I I3 3=0=0 I I1 1+ +I I2 2- -I I3 3=0=0結(jié)點(diǎn)數(shù)為結(jié)點(diǎn)數(shù)為n n, ,則可列出則可列出n-1n-1個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)方程式。個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)方程式。（3 3）對(duì)選定的回路標(biāo)出回路循行方向，應(yīng)用）對(duì)選定的回路標(biāo)出回路循行方向，應(yīng)用 KVL KVL 對(duì)回路列對(duì)回路列回路電壓方程式回路電壓方程式( (通常可取網(wǎng)孔列出通?？扇【W(wǎng)孔列出) )； 左網(wǎng)孔：左網(wǎng)孔： R R1 1 I I1 1+ +R R3 3I I3 3= = E E

56、1 1 右網(wǎng)孔：右網(wǎng)孔： R R2 2 I I2 2+ +R R3 3I I3 3= = E E2 2（4 4）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。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，但當(dāng)支路數(shù)較多時(shí)，所方法之一，但當(dāng)支路數(shù)較多時(shí)，所需方程的個(gè)數(shù)較多，求解不方便。需方程的個(gè)數(shù)較多，求解不方便。adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1支路數(shù)支路數(shù)b =4b =4，但恒流源，但恒流源支路的電流已知，則未支路的電流已知，則未知電流只有知電流只有3 3個(gè)，能否只個(gè)，能否只列列3 3個(gè)方程？個(gè)方程？試求各支路電流試求各支

57、路電流。 (1) (1) 當(dāng)支路中含有恒流源時(shí)，若在列當(dāng)支路中含有恒流源時(shí)，若在列KVLKVL方程時(shí)，所選回路方程時(shí)，所選回路中中不包含恒流源支路不包含恒流源支路，這時(shí)電路中有幾條支路含有恒流源，這時(shí)電路中有幾條支路含有恒流源，則可少列幾個(gè)則可少列幾個(gè)KVLKVL方程。方程。 (2) (2) 若所選回路中若所選回路中包含恒流源支路包含恒流源支路, , 因恒流源兩端的電壓因恒流源兩端的電壓未知，則有一個(gè)恒流源就出現(xiàn)一個(gè)未知電壓，在此種情況未知，則有一個(gè)恒流源就出現(xiàn)一個(gè)未知電壓，在此種情況下不可少列下不可少列KVLKVL方程。方程。baI2I342V+I112 6 7A3 cd12支路中含有恒流源

58、支路中含有恒流源 因所選回路不包含因所選回路不包含恒流源支路，所以可恒流源支路，所以可以只列以只列2 2個(gè)個(gè)KVLKVL方程。方程。(1) 應(yīng)用應(yīng)用KCL列結(jié)點(diǎn)電流方程列結(jié)點(diǎn)電流方程支路數(shù)支路數(shù)b=4, b=4, 且恒流源支路且恒流源支路的電流已知。的電流已知。(2) 應(yīng)用應(yīng)用KVL列回路電壓方程列回路電壓方程(3) 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：I1= 2A， I2= 3A， I3=6A （）所選回路中不包含恒流源支路：（）所選回路中不包含恒流源支路：對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1 + I2 I3 = 7對(duì)回路對(duì)回路1：12I1 6I2 = 42對(duì)回路對(duì)回路2：6I2 + 3I3 = 0baI2I342V+

59、I112 6 7A3 cd12(1) 應(yīng)用應(yīng)用KCL列結(jié)點(diǎn)電流方程列結(jié)點(diǎn)電流方程支路數(shù)支路數(shù)b=4, b=4, 且恒流源支路且恒流源支路 的電流已知。的電流已知。(2) 應(yīng)用應(yīng)用KVL列回路電壓方程列回路電壓方程(3) 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1 + I2 I3 = 7對(duì)回路對(duì)回路1：12I1 6I2 = 42對(duì)回路對(duì)回路2：6I2 + UX = 0123+UX對(duì)回路對(duì)回路3：UX + 3I3 = 0baI2I342V+I112 6 7Acd3 因所選回路中包含恒因所選回路中包含恒流源支路，而恒流源流源支路，而恒流源兩端的電壓未知，

60、所兩端的電壓未知，所以有以有3 3個(gè)網(wǎng)孔則要列個(gè)網(wǎng)孔則要列3 3個(gè)個(gè)KVLKVL方程。方程。（）所選回路中包含恒流源支路：（）所選回路中包含恒流源支路：例題：在圖示電路中，已知例題：在圖示電路中，已知US112V，US212V，R11， R22， R32， R44， 求各支路電流。求各支路電流。下一頁(yè)上一頁(yè)1.8 疊加原理疊加原理（一）（一）原理內(nèi)容原理內(nèi)容下一頁(yè)上一頁(yè)US+_ISR1R2I1I2U2+_U1+_ 在含有在含有多個(gè)電多個(gè)電源源的線性電路中，的線性電路中，任一支路的電流和任一支路的電流和電壓等于電路中各電壓等于電路中各個(gè)電源個(gè)電源分別單獨(dú)作分別單獨(dú)作用用時(shí)在該支路中產(chǎn)時(shí)在該支路中