電路分析基礎(課堂)課件

第1章電路分析基礎太原理工大學電工基礎教學部1第1章太原理工大學電工基礎教學部1模塊1——電路基礎第1章電路分析基礎第2章暫態(tài)電路分析第3章交流電路2模塊1——電路基礎第1章電路分析基礎2第1章電路分析基礎1.1電路元件1.2基爾霍夫定律1.3疊加定理

1.4等效電源定理1.5含受控源電路的分析3第1章電路分析基礎1.1電路元件1.2基爾霍夫定律1.第1章電路分析基礎本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義；2.理解電路的基本定律并能正確應用；3.了解電路的通路、開路與短路狀態(tài)，理解電功率和額定值的意義；4.會計算電路中各點的電位。5.了解實際電源的兩種模型及其等效變換。6.掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。4第1章電路分析基礎本章要求:41.1.1電路及電路模型電路是由若干電路元件或設備組成的，能夠傳輸能量、轉(zhuǎn)換能量；能夠采集電信號、傳遞和處理電信號的有機整體。①電路的組成：電源信號源負載中間環(huán)節(jié)

1.1電路元件1.電路的組成和作用電路——電流流通的路徑。51.1.1電路及電路模型電路是由若干電路元件或設備手電筒電路·中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載②電路的作用：燈泡電池開關電源負載電源：非電能電能負載：電能非電能電能的輸送和轉(zhuǎn)換（如電力工程）信號的傳遞與處理（如信息工程）6手電筒電路·中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載②電路的作用：燈泡電池開返回發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線7返回發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意中間環(huán)節(jié)負載放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源（電源）8中間環(huán)節(jié)負載放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源8③電路系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是由若干互相關聯(lián)的單元或設備組成，并具有一定功能的有機整體。激勵響應系統(tǒng)中電源（或信號源）的作用稱為激勵。由激勵引起的結(jié)果（如某個元件的電流、電壓）稱為響應。9③電路系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是由若干互相關聯(lián)的單元或設備組成2理想元件和電路模型將實際電路中的元件用理想元件來表示，構成的電路圖——電路模型①常用的理想元件RLE+_Is電阻電感電容恒壓源恒流源C+R102理想元件和電路模型將實際電路中的元件用理想元件來表示，構③

電路模型US+_RLSRO電路模型是實際電路的科學抽象手電筒電路模型iuRL日光燈電路的模型②電路元件分類線性元件非線性元件時變元件非時變元件有源元件無源性元件11③電路模型US+RLSRO電路模型是實際電路的科學抽象手電UsIRU+_E+_1.1.2電流、電壓的參考方向1.實際方向物理量單位實際方向

-E

+電流IA,kA,mA,μA正電荷定向移動的方向電壓

UV,kV,mV,μV電場力作用,電位降落的方向電動勢EV,kV,mV,μV電源力作用,電位升高的方向+I

-+U

-12UsIRU+_E+_1.1.2電流、電壓的參考方向1.實分析計算電路時，人為任意設定的電量方向2.參考方向（假設方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入?yún)⒖挤较蚝?，物理量為代?shù)量若計算結(jié)果為正(I>0)，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為負(I′<0)，則實際方向與參考方向相反。電流方向ab？電流方向ba？13分析計算電路時，人為任意設定的電量方向2.參考方向（假設方I①參考方向的表示方法參考極性abUab

雙下標箭標_+USabR②參考方向的作用.便于列寫電路方程③關聯(lián)參考方向.便于確定實際方向關聯(lián)參考方向

U與I的方向一致

+_IUabR_IUabR+非關聯(lián)參考方向

U與I的方向相反

U=IRU=-IR14I①參考方向的表示方法參考極性abUab

+_I=3AU=6VabR例應用歐姆定律求電阻Ra+_I=-3AU=6VbR

+_I=3AU=－6VabR

+_I=-3AU=－6VabR15+_I=3AU=6VabR例應用歐姆定律求電阻Ra+_I=（3）應用歐姆定律列寫式子時，式中有_____套正負號。列寫公式時，根據(jù)U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分（1）分析計算電路時，首先要畫出

，標出電壓、電流的

。（2）參考方向是________設定的。未標參考方向的前提下，討論電壓、電流的正、負值是__________。問題與討論電路圖參考方向兩參考方向公式中的正負號正值負值沒有意義的人為任意16（3）應用歐姆定律列寫式子時，式中有_____套正負號。列寫例試求：當U分別為3V和1V時的電流IR解：(1)假定電路各電量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：IRR=1ΩE=2VURabU+—+—+—(3)數(shù)值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）17例試求：當U分別為3V和1V時的電流IR解：(1)1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。實物Riu1.電壓與電流的基本關系R的單位為歐［姆］（Ω）（R常用單位：、k、M）伏安特性181.1.3電阻元件電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。返回191.1.3電阻元件電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等oiuuio線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性2.電阻的伏安特性注意:歐姆定律僅適用于線性電阻電路。20oiuuio線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性2.電阻3.電阻元件的功率和能量在關聯(lián)參考方向下，電阻元件的功率為單位為瓦特（W）從t1到t2的時間內(nèi)，電阻元件吸收的能量為單位為焦耳（J）213.電阻元件的功率和能量在關聯(lián)參考方向下，電阻元件的功率為單1.理想電壓源和理想電流源①理想電壓源（恒壓源）:RO=0時的電壓源.特點：(1）輸出電壓

U不變，即Uab

US

；（2）電源中的電流

I由外電路決定。外特性U=f(I)oIUUS1.1.4獨立電源元件IUS+_abURL221.理想電壓源和理想電流源①理想電壓源（恒壓源）:RO=設:

E=10VIE+_abUab2R1當R1

R2

同時接入時：I=10AR22例當R1接入時：

I=5A則：（3）恒壓源中的電壓US為零時，恒壓源視為短路。US=0+_（4）與恒壓源并聯(lián)的元件對外電路而言為可視為開路。E+_abR2E+_abR1R2Is23設:E=10VIE+_abUab2R1當R1R2恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓源特性中變化的是：_____________I_________________會引起I的變化。外電路的改變I的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒壓源兩端可否短路？

a+_IUSUabbR問題與討論否因為R=0時24恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓②理想電流源（恒流源):

RO=時的電流源.特點：（1）輸出電流

I不變，即

I

IS

外特性（2）輸出電壓U由外電路決定。abIUIsRLIUabISo25②理想電流源（恒流源):RO=時的電流源.特點：（1IUIsR設:IS=1AR=10

時，U=10

VR=1

時，U=1

V則:例E+_abR1R2Is（3）恒流源的電流IS為零時，恒流源視為開路。（4）與恒流源串聯(lián)的元件對外電路而言為可視為短路。IS=0abR1Is26IUIsR設:IS=1AR=10時，U恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特性中變化的是：_____________Uab_________________會引起Uab的變化。外電路的改變Uab的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒流源兩端可否開路？

abIUabIsR問題與討論否因為R=∞時27恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵串聯(lián)電流相同。∴電壓源中的電流I=IS恒流源兩端的電壓取決外電路IUs

R_+abUab=?Is解：28恒壓源中的電流例∵串聯(lián)電流相同。∴電壓源中的電流I=I恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵并聯(lián)電壓相同。電壓源中的電流取決外電路∴恒流源兩端的電壓解：aIUs

R_+bUab=?IsIR29恒壓源中的電流例∵并聯(lián)電壓相同。電壓源中的電流取決外電路∴恒③電功率的正負(1)概念：(2)公式：關聯(lián)時：IU+—P=UI非關聯(lián)時：IU+—P=-UI負載消耗（吸收）的功率；電源產(chǎn)生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件為負載發(fā)出（產(chǎn)生）功率，元件為電源若P0若P0(3)功率的正負：30③電功率的正負(1)概念：(2)公式：關聯(lián)時：IU+—P根據(jù)能量守恒定律電路中的功率平衡∑P=0

例+—+——+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，試求電流I和各元件的功率。解：31根據(jù)能量守恒定律∑P=0例++—+IR

已知：U1=20V，I1=2A，U2=10V，I2=-1A，

U3=-10V，I3=-3A，試求元件的功率，并說明性質(zhì)。I3

I2I1U3U2U11423例元件1功率

元件2功率

元件3功率

元件4功率

解：元件1、2發(fā)出功率是電源，元件3、4吸收功率是負載。上述計算滿足ΣP=0。32已知：U1=20V，I32.實際電壓源的兩種電路模型①電壓源模型及外特性IURo越小斜率越小UIRO+-USRLUSO恒壓RO=0時，U=US外特性332.實際電壓源的兩種電路模型①電壓源模型及外特性IURo越RO越大特性越陡②電流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUISROO恒流ISRO=∞時，I=IS34RO越大②電流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUI3.電源(電路)的三種狀態(tài)

(1).通路：電路中有電流和功率的轉(zhuǎn)換①電流：②電壓：③功率：RLIUabE+_abRo+_RO

↓→IRO↓→Uab↑通路、開路、短路353.電源(電路)的三種狀態(tài)(1).通路：電路中有電流和功④電氣設備的額定值額定值:

電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備的三種運行狀態(tài):欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經(jīng)濟)

過載(超載)：

I>IN

，P>PN(設備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN(經(jīng)濟合理安全可靠)

⑴額定值反映電氣設備的使用安全性；⑵額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

額定電壓UN、額定電流IN和額定功率PN36④電氣設備的額定值額定值:電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用（2）額定電流為100A的發(fā)電機，只接60A的照明負載，還有電流40A流到哪里去了？問題與討論（1）一個100Ω、1W的電阻器，在使用時允許流過的電流和允許加的電壓不得超過多少？答:不存在40A.電源的輸出功率和輸出電流取決于負載.答:37（2）額定電流為100A的發(fā)電機，只接60A的照明負載，還有2.開路：開路電壓：特點：Uo=

EIE+_RoUoabRL+_輸出功率P=0

輸出電流I=0有源二端網(wǎng)絡ab無源二端網(wǎng)絡abUo+_Roab382.開路：開路電壓：特點：Uo=EIE+_RoUoabRL3.短路：IsUabE+_abRoRLFU特點：輸出功率P=0

輸出電壓U=0短路電流：短路保護:

熔斷器FU工作短接:ASR1R2393.短路：IsUabE+_abRoRLFU特點：輸出功率P4.兩種電源的等效變換

等效互換的條件：對外的電壓電流相等。I=I'Uab=U'ab即：IRO+-USbaUabU'abISabI'R'O404.兩種電源的等效變換等效互換的條件：對外的電壓電流相等aUS+-bIUabRO電壓源電流源U'abR‘oIsabI'①等效互換公式41aUS+-bIUabRO電壓源電流源U'abR‘oIsabI+－②等效變換的注意事項(1)兩電路對外等效，外特性一致。(2)兩內(nèi)阻相等（Ro=R‘o），所接位置不同。(3)IS流出端對應US的正極“+”。+－aUSbIRo(Ro、R‘o不一定必須是電源的內(nèi)阻。)ISaR‘obI'42+－②等效變換的注意事項(1)兩電路對外等效，外特性一致。（4）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻的壓降和內(nèi)阻的損耗一般不相等。（5）恒壓源和恒流源不能等效互換abI'U'abIsaUS+－bI43（4）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻（5）恒壓源和恒流源不能等效③應用舉例例10V－+2A312I10V－+31I24V－+I=?44③應用舉例例10V－+2A312I10V－+31A62V－+234A22I－+1A312V－+6222I6VI=?例451A62V－+234A22I－+1A3(接上頁)1A62V－+234A22I3A12V-+22I+13V+22V2I－-46(接上頁)1A62V－+234A22I310V+－2A2I討論題哪個答案對???+－10V+－4V24710V+－2A2I討論題哪???+－10V+－4V241.1.5電路中電位的概念和計算電位：參考點：1.電位的概念電路中某點的是對參考點的電壓零電位點、O點、“地”電力工程中以大地為參考點電子線路以輸入、輸出的公共線為參考點放大器481.1.5電路中電位的概念和計算電位：參考點：1.電位的bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd設b點為參考點:c點的電位為:

Uc=E1d點的電位為:

Ud=-E2電子電路的習慣畫法49bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-R1R2+15V-15V

參考電位在哪里？R1R215V+-正電源負電源電子電路的習慣畫法：電源電壓用電位值給出正電位值表示正電源，電源的負極接地。負電位值表示負電源，電源的正極接地。15V+-50R1R2+15V-15V參考電位在哪里？R1R215V+S斷開時各電阻為同一電流其中：UD=+12V；UC=－12V

S閉合上時：例試求開關S斷開和閉合時電路中各點的電位解：2.電位計算AB4kΩ6kΩC20kΩS－12V+12VDUA=－4VUB=－7.2VUD=+12V；UC=－12VUA=2VUB=051S斷開時各電阻為同一電流其中：UD=+12V；UC=－12Ua=5V

a點電位：ab15AUb－5V

b點電位：例試求圖示電路中各點的電位及電壓UabUb=0V

b點電位：Ua=0V

a點電位：ab15A可見:電位與參考點的選擇有關；電壓與參考點的選擇無關.Uab=Ua-UbUab=5VUab=5V52Ua=5Va點電位：ab15AUb－5Vb點①電位與參考點的選擇有關；電壓與參考點的選擇無關例試分別以電路中的a、b、c點為參考點求電位和電壓。注意：②電壓等于電位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc參考點電位和電壓UaUbUcUabUbcUcaa為參考點0V-3V-9V3V6V-9Vb為參考點3V0V-6V3V6V-9Vc為參考點9V6V0V3V6V-9V53①電位與參考點的選擇有關；例試分別以電路中的a、b、c點為參

1.2基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律(KCL)應用于結(jié)點基爾霍夫電壓定律(KVL)應用于回路名詞注釋：結(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔：單孔回路541.2基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律(KCL)應用于結(jié)點支路：ab、ad、bc、…;I1I2…I6

（共6條）回路：abda、bcdb、…...（共7個）結(jié)點：a、b、c、d(共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-確定電路中的支路、結(jié)點、回路、網(wǎng)孔數(shù)目。網(wǎng)孔：abda、bcdb、

adca（共3個）55支路：ab、ad、bc、回路：abda、bcdb、結(jié)點：a1.2.1基爾霍夫電流定律(KCL)I1I2I3I4定律的依據(jù)：電荷守恒、電流的連續(xù)性或：1.定律內(nèi)容對任何結(jié)點，在任一瞬間，I=0或：流入取正號，流出取負號。例流入流出561.2.1基爾霍夫電流定律(KCL)I1I2I3I4定律廣義結(jié)點

I1+I2=I3I=0I=?2.定律推廣封閉面例例I1I2I3例IEICIBIE=

IB+IC8V9V+_34+_4

62I57廣義結(jié)點I1+I2=I3I=0I=?2.定律推廣封閉面1.2.2基爾霍夫電壓定律(KVL)

在任一瞬間，沿任意閉合回路循行方向繞行一周，例如：回路a-d-c-a電位升電位降或：或：1.定律內(nèi)容I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-升取正號降取負號581.2.2基爾霍夫電壓定律(KVL)在任一瞬間，沿電位升電位降2.定律推廣開口電路假想的閉合回路例例一段有源電路的歐姆定律IUS+_RabUab+_US+_RabUabI+_59電位升電位降2.定律推廣開口電路假想的閉合回路例例一段有源電R2R1USI+—U2U1例分壓公式

例分流公式

R2R1UISI2I160R2R1USI+U2U1例分壓公式例分流公式R2R1UI1.3.3基爾霍夫定律的應用(1)特點：以支路電流為未知量，應用KCL和KVL列方程，然后聯(lián)立求解。(2)解題步驟：①確定支路數(shù)目（b），結(jié)點數(shù)目（n），網(wǎng)孔數(shù)目（m）。②由KCL列（n-1）個結(jié)點的電流方程。③由KVL列m個網(wǎng)孔回路的電壓方程。④代入數(shù)據(jù)，解聯(lián)立方程，求出各個支路電流。1.支路電流法611.3.3基爾霍夫定律的應用(1)特點：以支路電流為未知例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖示電路，b=3，n=2，m=2。②由KCL列a點:③由KVL列回路1:回路2:④代入數(shù)據(jù)，解聯(lián)求解，可得I1=4A，I2=-1A，I3=3A。baI1I2US220V+－R12R38R24+_I312US132V62例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖示電路，b=3，n例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖中含恒流源的支路，I1=IS=5A只需列兩個方程。②由KCL列a點③由KVL列回路1④代入數(shù)據(jù)，解聯(lián)求解，可得I2=2A，I3=-3A。R34ΩR18ΩR21ΩbaIS5AI2I3US10VI1+-1注意：①圖中含恒流源的支路時，

可減少列方程數(shù)。②列回路方程時，要避開含恒流源的支路。63例試用支路電流法求各支路電流。解：①圖中含恒流源的支路，I討論題你能否很快說I1、I2、I3、I4、I5

出結(jié)果？1++－－3V4V11+－5VI1I2I3I4I564討論題你能否很快說？1++－－3V4V11+－5VI1支路電流法小結(jié)優(yōu)點：支路電流法是電路分析中最基本的方法之一。只要根據(jù)基爾霍夫定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點：電路中支路數(shù)多時，所需方程的個數(shù)較多，求解顯得十分繁瑣。支路數(shù)B=4須列4個方程式ab65支路電流法小結(jié)優(yōu)點：支路電流法是電路分析中最基本的缺點：電路(1)特點

在只有兩個結(jié)點的電路中，先用公式求結(jié)點電壓，再求各支路電流。2.結(jié)點電壓法(彌爾曼定理)支路數(shù)b=3，結(jié)點n=2支路電流法須列3個方程式若能先求出a、b兩點的電壓Uab，再求出各個支路電流就容易多了。R2R1+-I1-+UabbaR3US2US1I2I366(1)特點在只有兩個結(jié)點的電路中，先用公式2.結(jié)點電(2)公式+－I1－+R2UabbaR3R1US2US1I2I3設結(jié)點電壓為Uab，則:結(jié)點a:67(2)公式+I1－R2UabbaR3R1US2US1I2I代入結(jié)點a的電流方程，經(jīng)整理后可得兩結(jié)點的結(jié)點電壓公式:68代入結(jié)點a的電流方程，經(jīng)整理后可得兩結(jié)點的結(jié)點電壓公式:68分母為兩結(jié)點之間各支路的電阻的倒數(shù)和

分子為各支路US與本支路R相除后的代數(shù)和。當US與Uab的參考方向一致時取正號，相反時則取負號。（或各支路恒流源IS的代數(shù)和，一致取負號，相反取正號。）結(jié)點電壓公式:注意：等效恒流源的電流69分母為兩結(jié)點之間各支路的電阻的倒數(shù)和分子為各支路U+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3例試用結(jié)點電壓法求各支路電流。已知US1=54V，US2=72V，R1=3ΩR2=6Ω，R3=2Ω。解：70+I1-R2UabbaR3R1US2US1I2I3例試用結(jié)點+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3結(jié)點電壓法應用舉例（接上頁）71+I1-R2UabbaR3R1US2US1I2I3結(jié)點電壓法I1U1U3R1R4R3R2I4I3I2AB試求A點的電位及各支路電流。設UB=0V解：則：例72I1U1U3R1R4R3R2I4I3I2AB試求A點的電位及RS與恒流源串聯(lián)對外可視為短路則：BR1I2I1E1IsR2ARS?試求A點的電位。例設解：73RS與恒流源串聯(lián)則：BR1I2I1E1IsR2ARS?試求A作業(yè)：1-8、1-9、1-11、1-16、1-1774作業(yè)：1-8、1-9、1-11、741.3疊加定理1.3.1定理內(nèi)容：

含有多個電源的線性電路中的電壓或電流，等于各電源單獨作用時，對應的電壓或電流的代數(shù)和。線性電路：R=常數(shù)去源方法：恒壓源短接，恒流源開路代數(shù)和：以原電路的電壓或電流方向為準，一致取正號，相反取負號。注意：751.3疊加定理1.3.1定理內(nèi)容：含有=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原電路R2R3R1ISUS=0(b)IS單獨作用電路R2R3R1IS=0US+-(c)US單獨作用電路解：（1）畫出原電路及各個電源單獨作用的電路，并標出各支路電流的參考方向。1.3.2應用舉例例如圖示,已知US=9V，IS=6A，R1=6Ω，R2=4Ω，R3=3Ω。試用疊加原理求各支路中的電流。76=+I2I3I1R2R3R1ISUS+(a)原電路R2R3②US單獨作用：R2R3R1IS=0US+-

US單獨作用電路①IS單獨作用：R2R3R1ISUS=0IS單獨作用電路（2）計算各電源單獨作用時的，各支路的電流。77②US單獨作用：R2R3R1IS=0US+US單獨作用電路（3）疊加求出原電路中各支路電流。

=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原電路R2R3R1ISUS=0(b)IS單獨作用電路R2R3R1IS=0US+-(c)US單獨作用電路78（3）疊加求出原電路中各支路電流。=+I2I3I1R2R3例+-10I4A20V1010用疊加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10I′4A1010+-10I"20V1010解：79例+-10I4A20V1010用疊加原理求：I'=2A1.3.3.幾點注意1.疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）。去電源時，恒壓源短接，恒流源開路，電路的結(jié)構和其它參數(shù)不變。3.解題時要標明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。=+801.3.3.幾點注意1.疊加定理只適用于線性電路（電路4.疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來求功率。如：5.運用疊加定理時也可以把電源分組求解，每個分電路的電源個數(shù)可能不止一個。設：則：I3R3=+814.疊加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來求功率。如例已知：US=1V、IS=1A時Uo=0V；US=10V、IS=0A時，Uo=1V求：US=0V、IS=10A時Uo=?US線性無源網(wǎng)絡UOIS設解：（1）和（2）聯(lián)立求解得：82例已知：US=1V、IS=1A時Uo=0V；求：US1.4等效電源定理有源二端網(wǎng)絡RABU+-IABRU+-I等效電源定理用于化簡復雜電路有源二端網(wǎng)絡將有源二端網(wǎng)絡等效為等效電壓源或等效電流源有源二端網(wǎng)絡用電壓源替代的方法稱戴維寧定理有源二端網(wǎng)絡用電流源替代的方法稱諾頓定理831.4等效電源定理有源RABU+-IABRU+-I等效1.4.1戴維寧定理1.定理內(nèi)容任意一個線性有源二端網(wǎng)絡對外都可等效為等效電壓源。UoRo+_RL戴維寧等效電路ABU+-IRL有源二端網(wǎng)絡ABU+-I有源二端網(wǎng)絡841.4.1戴維寧定理1.定理內(nèi)容任意一個有源二端網(wǎng)絡去源后端口的等效電阻Ro等于等效電壓源的內(nèi)阻（去源方法：恒壓源短接，恒流源開路。）有源二端網(wǎng)絡端口的開路電壓Uo等于等效電壓源的電動勢有源二端網(wǎng)絡AB開路求電壓Uo無源二端網(wǎng)絡AB去源求內(nèi)阻Ro85有源二端網(wǎng)絡去源后端口的等效電阻Ro等于等效電求:I

=?例2.應用舉例36422AIS+_18VbaIUSR1R2R3R解:(1)求開路電壓Uo3622AIS+_18VbaUoUSR1R2R386求:I=?例2.應用舉例36422AI(2)求等效內(nèi)阻Ro362baRoUS=0R1R2R3IS=0(3)求未知電流I+_UoRoRI戴維寧等效電路ba448V87(2)求等效內(nèi)阻Ro362baRoUS=0R1R2已知：R1=20、R2=30

R3=30、R4=20

E=10V求：當R5=10時，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效電路有源二端網(wǎng)絡例88已知：R1=20、R2=30R1R3+_R2R4(1)求開端電壓Uo(2)求等效內(nèi)電阻RoUoR1R3+_R2R4EABCDCRoR1R3R2R4ABD=2030+3020=2489(1)求開端電壓Uo(2)求等效內(nèi)電阻RoUoR1R+_UoRoR5I5戴維寧等效電路R5I5R1R3+_R2R4E原電路(3)求未知電流I5時90+_UoRoR5I5戴維寧等效電路R5I5R1R3+_R2R求：U=?_+4450533AB1ARL+_8V10VCDEU例91求：U=?_+4450533AB1ARL+(1)求開端電壓Uo此值是所求結(jié)果U嗎？_A+4450B+_8V10VCDEUo1A592(1)求開端電壓Uo此值是所求_A+4450B(2)求等效內(nèi)阻RoRo44505AB1A+_8V_+10VCDEUo4450593(2)求等效內(nèi)阻RoRo44505AB1A++_UoRo579V33Ｕ戴維寧等效電路4450533AB1ARL+_8V+10VCDEU(2)求解未知電壓Ｕ94+_UoRo579V33Ｕ戴維寧等效電路44501.4.2諾頓定理=

任意一個線性有源二端網(wǎng)絡對外都可等效為等效電流源。有源二端網(wǎng)絡AB短路求電壓IS無源二端網(wǎng)絡AB去源求內(nèi)阻RoABISRo諾頓等效電路U+-IRL有源二端網(wǎng)絡AB有源二端網(wǎng)絡U+-IRL951.4.2諾頓定理=任意一個線性有源二端網(wǎng)方法（1）:求開端電壓Uo

與短路電流IS開路、短路法有源網(wǎng)絡Uo有源網(wǎng)絡IS+-ROEIS=EROUo=E+-ROE等效內(nèi)阻UoEIS==ROERO1.4.3等效電阻Ro的求解方法96方法（1）:求開端電壓Uo開路、短路法有源Uo有源IS

負載電阻法加負載電阻RL測負載電壓UL方法（2）:RLUL有源網(wǎng)絡Uo有源網(wǎng)絡測開路電壓Uo97負載電阻法加負載電阻RL方法（2）:RLUL有源Uo有源加壓求流法方法（3）:無源網(wǎng)絡IU有源網(wǎng)絡求電流I步驟：有源網(wǎng)絡無源網(wǎng)絡外加電壓U則：98加壓求流法方法（3）:無源IU有源求電流I步驟：有源網(wǎng)絡UIR1R2Ro+-R1R2+-E1E2加壓求流加壓求流法舉例99UIR1R2Ro+-R1R2+-E1E2加壓求流加壓求流法舉求簡單二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用電阻串、并聯(lián)的方法即可求出。如前例：CRdR1R3R2R4ABD100求簡單二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用電阻串、并聯(lián)的方法即可串/并聯(lián)方法?不能用簡單串/并聯(lián)方法求解，怎么辦？求某些二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻時，用串、并聯(lián)的方法則不行。如下圖：ARdCR1R3R2R4BDR5101串/并聯(lián)方法?不能用簡單串/并聯(lián)求某些二端網(wǎng)絡的等方法（4）電阻星形連接和三角形連接的等效變換R11R2R323星形(Y)連接三角形(Δ)連接R12R23R31123等效條件:

對應的三端電位相等,流入電流相等102方法（4）電阻星形連接和三角形連接的等效變換R11R2R32R12R23R31123R1R2R3(1)三角形(Δ)連接變換星形(Y)連接分母相同,分子要啥有啥103R12R23R31123R1R2R3(1)三角形(Δ)連接R12R23R31123R1R2R3(2)星形(Y)連接變換三角形(Δ)連接分子相同,分母沒啥有啥104R12R23R31123R1R2R3(2)星形(Y)連接變特例:1Ω11Ω1Ω233Ω3Ω3Ω123105特例:1Ω11Ω1Ω233Ω3Ω3Ω123105電路分析方法小結(jié)電路分析方法共講了以下幾種：兩種電源等效互換支路電流法結(jié)點電位法疊加原理戴維寧定理（諾頓定理）

總結(jié)每種方法各有什么特點？適用于什么情況？106電路分析方法小結(jié)電路分析方法共講了以下幾種：兩種電源等效互換例++-+-E3E1E2-R1RRRI1I2I3I4I5I6以下電路用什么方法求解最方便？提示：直接用基爾霍夫定律比較方便。I4

I5

I1

I6

I2

I3

107例++-+-E3E1E2-R1RRRI1I2I3I4I5I6作業(yè)：1-18、1-20、1-21、1-22、1-26、108作業(yè)：1-18、1-20、1-21、108電源分類受控源獨立源電壓源電流源1.5含受控源電路的分析(獨立存在)(非獨立，受電路中某個電壓或電流的控制。)電壓控制電壓源VCVS電壓控制電流源VCCS電流控制電壓源CCVS電流控制電流源CCCS109電源分類受控源獨立源電壓源電流源1.5含受控源電路的分析(電壓控制電流源VCCSU1I2電流控制電流源ICCSI2I1電壓控制電壓源VCVSU1+-U2U2=μU1

電流控制電壓源ICVSI1+-U2U2=rI1

1.5.1受控源的類型和符號110電壓控制電流源VCCSU1I2電流控制電流源ICCSI2I1ibicECB受控源實例ibic=

ibrbe電流控制電流源ICCS例晶體管晶體管微變等效電路例電壓控制電壓源VCVSu1變壓器111ibicECB受控源實例ibic=ibrbe電流控制電流1.5.2含受控源電路的分析

電路的基本定理和各種分析計算方法仍可使用，只是在列方程時必須增加一個受控源關系式。例0.9I1baI3I2I1R2R3R1US+-已知R1=6Ω，R2=40Ω，R3=4Ω，US=6V，求電流I1。

解：a點

左網(wǎng)孔

受控源的關系式

I3=0.9I1聯(lián)立求解，得I1=0.6A

1121.5.2含受控源電路的分析電路的基本定理例求：U2電路參數(shù)如圖所示設UB

=0根據(jù)結(jié)點電位法解：解得：+-8V243U2ab113例求：U2電路參數(shù)如圖所示設UB=0根據(jù)結(jié)點電位法在用疊加原理求解受控源電路時，只應分別考慮獨立源的單獨作用；而受控源僅作一般電路參數(shù)處理，不能單獨作用。例用疊加原理求I1+-12V132I1I16A+-114在用疊加原理求解受控源電路時，只應分別考慮獨立源的單獨(1)12V單獨作用(２)6A單獨作用12V+-132I1I16A+-I1'12V+-132I1'+-2I1''I1''136A+-I1'‘-6115(1)12V單獨作用(２)6A單獨作用12V+-13用戴維南定理求I2例0.9I1baI3I2I1R2R3R1US+-6V6440(1)求開路電壓：b0.9I1'aUOI1'R3R1US+-6V64116用戴維南定理求I2例0.9I1baI3I2I1R2(2)求短路電流：b0.9I1''aISI1''R3R1US+-6V64(3)求等效內(nèi)阻：(4)求電流I2：baI2R2ROUO+-6V6040117(2)求短路電流：b0.9I1''aISI1''R3R1U作業(yè)：1-32、1-33118作業(yè)：1-32、1-33118第1章結(jié)束119第1章119第1章電路分析基礎太原理工大學電工基礎教學部120第1章太原理工大學電工基礎教學部1模塊1——電路基礎第1章電路分析基礎第2章暫態(tài)電路分析第3章交流電路121模塊1——電路基礎第1章電路分析基礎2第1章電路分析基礎1.1電路元件1.2基爾霍夫定律1.3疊加定理

1.4等效電源定理1.5含受控源電路的分析122第1章電路分析基礎1.1電路元件1.2基爾霍夫定律1.第1章電路分析基礎本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義；2.理解電路的基本定律并能正確應用；3.了解電路的通路、開路與短路狀態(tài)，理解電功率和額定值的意義；4.會計算電路中各點的電位。5.了解實際電源的兩種模型及其等效變換。6.掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。123第1章電路分析基礎本章要求:41.1.1電路及電路模型電路是由若干電路元件或設備組成的，能夠傳輸能量、轉(zhuǎn)換能量；能夠采集電信號、傳遞和處理電信號的有機整體。①電路的組成：電源信號源負載中間環(huán)節(jié)

1.1電路元件1.電路的組成和作用電路——電流流通的路徑。1241.1.1電路及電路模型電路是由若干電路元件或設備手電筒電路·中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載②電路的作用：燈泡電池開關電源負載電源：非電能電能負載：電能非電能電能的輸送和轉(zhuǎn)換（如電力工程）信號的傳遞與處理（如信息工程）125手電筒電路·中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載②電路的作用：燈泡電池開返回發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線126返回發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意中間環(huán)節(jié)負載放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源（電源）127中間環(huán)節(jié)負載放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源8③電路系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是由若干互相關聯(lián)的單元或設備組成，并具有一定功能的有機整體。激勵響應系統(tǒng)中電源（或信號源）的作用稱為激勵。由激勵引起的結(jié)果（如某個元件的電流、電壓）稱為響應。128③電路系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是由若干互相關聯(lián)的單元或設備組成2理想元件和電路模型將實際電路中的元件用理想元件來表示，構成的電路圖——電路模型①常用的理想元件RLE+_Is電阻電感電容恒壓源恒流源C+R1292理想元件和電路模型將實際電路中的元件用理想元件來表示，構③

電路模型US+_RLSRO電路模型是實際電路的科學抽象手電筒電路模型iuRL日光燈電路的模型②電路元件分類線性元件非線性元件時變元件非時變元件有源元件無源性元件130③電路模型US+RLSRO電路模型是實際電路的科學抽象手電UsIRU+_E+_1.1.2電流、電壓的參考方向1.實際方向物理量單位實際方向

-E

+電流IA,kA,mA,μA正電荷定向移動的方向電壓

UV,kV,mV,μV電場力作用,電位降落的方向電動勢EV,kV,mV,μV電源力作用,電位升高的方向+I

-+U

-131UsIRU+_E+_1.1.2電流、電壓的參考方向1.實分析計算電路時，人為任意設定的電量方向2.參考方向（假設方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入?yún)⒖挤较蚝?，物理量為代?shù)量若計算結(jié)果為正(I>0)，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為負(I′<0)，則實際方向與參考方向相反。電流方向ab？電流方向ba？132分析計算電路時，人為任意設定的電量方向2.參考方向（假設方I①參考方向的表示方法參考極性abUab

雙下標箭標_+USabR②參考方向的作用.便于列寫電路方程③關聯(lián)參考方向.便于確定實際方向關聯(lián)參考方向

U與I的方向一致

+_IUabR_IUabR+非關聯(lián)參考方向

U與I的方向相反

U=IRU=-IR133I①參考方向的表示方法參考極性abUab

+_I=3AU=6VabR例應用歐姆定律求電阻Ra+_I=-3AU=6VbR

+_I=3AU=－6VabR

+_I=-3AU=－6VabR134+_I=3AU=6VabR例應用歐姆定律求電阻Ra+_I=（3）應用歐姆定律列寫式子時，式中有_____套正負號。列寫公式時，根據(jù)U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分（1）分析計算電路時，首先要畫出

，標出電壓、電流的

。（2）參考方向是________設定的。未標參考方向的前提下，討論電壓、電流的正、負值是__________。問題與討論電路圖參考方向兩參考方向公式中的正負號正值負值沒有意義的人為任意135（3）應用歐姆定律列寫式子時，式中有_____套正負號。列寫例試求：當U分別為3V和1V時的電流IR解：(1)假定電路各電量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：IRR=1ΩE=2VURabU+—+—+—(3)數(shù)值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）136例試求：當U分別為3V和1V時的電流IR解：(1)1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。實物Riu1.電壓與電流的基本關系R的單位為歐［姆］（Ω）（R常用單位：、k、M）伏安特性1371.1.3電阻元件電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等1.1.3電阻元件

電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等。返回1381.1.3電阻元件電阻為耗能元件如電阻器、白熾燈、電爐等oiuuio線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性2.電阻的伏安特性注意:歐姆定律僅適用于線性電阻電路。139oiuuio線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性2.電阻3.電阻元件的功率和能量在關聯(lián)參考方向下，電阻元件的功率為單位為瓦特（W）從t1到t2的時間內(nèi)，電阻元件吸收的能量為單位為焦耳（J）1403.電阻元件的功率和能量在關聯(lián)參考方向下，電阻元件的功率為單1.理想電壓源和理想電流源①理想電壓源（恒壓源）:RO=0時的電壓源.特點：(1）輸出電壓

U不變，即Uab

US

；（2）電源中的電流

I由外電路決定。外特性U=f(I)oIUUS1.1.4獨立電源元件IUS+_abURL1411.理想電壓源和理想電流源①理想電壓源（恒壓源）:RO=設:

E=10VIE+_abUab2R1當R1

R2

同時接入時：I=10AR22例當R1接入時：

I=5A則：（3）恒壓源中的電壓US為零時，恒壓源視為短路。US=0+_（4）與恒壓源并聯(lián)的元件對外電路而言為可視為開路。E+_abR2E+_abR1R2Is142設:E=10VIE+_abUab2R1當R1R2恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓源特性中變化的是：_____________I_________________會引起I的變化。外電路的改變I的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒壓源兩端可否短路？

a+_IUSUabbR問題與討論否因為R=0時143恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓②理想電流源（恒流源):

RO=時的電流源.特點：（1）輸出電流

I不變，即

I

IS

外特性（2）輸出電壓U由外電路決定。abIUIsRLIUabISo144②理想電流源（恒流源):RO=時的電流源.特點：（1IUIsR設:IS=1AR=10

時，U=10

VR=1

時，U=1

V則:例E+_abR1R2Is（3）恒流源的電流IS為零時，恒流源視為開路。（4）與恒流源串聯(lián)的元件對外電路而言為可視為短路。IS=0abR1Is145IUIsR設:IS=1AR=10時，U恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特性中變化的是：_____________Uab_________________會引起Uab的變化。外電路的改變Uab的變化可能是_______的變化，或者是_______的變化。大小方向恒流源兩端可否開路？

abIUabIsR問題與討論否因為R=∞時146恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵串聯(lián)電流相同?！嚯妷涸粗械碾娏鱅=IS恒流源兩端的電壓取決外電路IUs

R_+abUab=?Is解：147恒壓源中的電流例∵串聯(lián)電流相同?！嚯妷涸粗械碾娏鱅=I恒壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例∵并聯(lián)電壓相同。電壓源中的電流取決外電路∴恒流源兩端的電壓解：aIUs

R_+bUab=?IsIR148恒壓源中的電流例∵并聯(lián)電壓相同。電壓源中的電流取決外電路∴恒③電功率的正負(1)概念：(2)公式：關聯(lián)時：IU+—P=UI非關聯(lián)時：IU+—P=-UI負載消耗（吸收）的功率；電源產(chǎn)生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件為負載發(fā)出（產(chǎn)生）功率，元件為電源若P0若P0(3)功率的正負：149③電功率的正負(1)概念：(2)公式：關聯(lián)時：IU+—P根據(jù)能量守恒定律電路中的功率平衡∑P=0

例+—+——+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，試求電流I和各元件的功率。解：150根據(jù)能量守恒定律∑P=0例++—+IR

已知：U1=20V，I1=2A，U2=10V，I2=-1A，

U3=-10V，I3=-3A，試求元件的功率，并說明性質(zhì)。I3

I2I1U3U2U11423例元件1功率

元件2功率

元件3功率

元件4功率

解：元件1、2發(fā)出功率是電源，元件3、4吸收功率是負載。上述計算滿足ΣP=0。151已知：U1=20V，I32.實際電壓源的兩種電路模型①電壓源模型及外特性IURo越小斜率越小UIRO+-USRLUSO恒壓RO=0時，U=US外特性1522.實際電壓源的兩種電路模型①電壓源模型及外特性IURo越RO越大特性越陡②電流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUISROO恒流ISRO=∞時，I=IS153RO越大②電流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUI3.電源(電路)的三種狀態(tài)

(1).通路：電路中有電流和功率的轉(zhuǎn)換①電流：②電壓：③功率：RLIUabE+_abRo+_RO

↓→IRO↓→Uab↑通路、開路、短路1543.電源(電路)的三種狀態(tài)(1).通路：電路中有電流和功④電氣設備的額定值額定值:

電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備的三種運行狀態(tài):欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經(jīng)濟)

過載(超載)：

I>IN

，P>PN(設備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN(經(jīng)濟合理安全可靠)

⑴額定值反映電氣設備的使用安全性；⑵額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

額定電壓UN、額定電流IN和額定功率PN155④電氣設備的額定值額定值:電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用（2）額定電流為100A的發(fā)電機，只接60A的照明負載，還有電流40A流到哪里去了？問題與討論（1）一個100Ω、1W的電阻器，在使用時允許流過的電流和允許加的電壓不得超過多少？答:不存在40A.電源的輸出功率和輸出電流取決于負載.答:156（2）額定電流為100A的發(fā)電機，只接60A的照明負載，還有2.開路：開路電壓：特點：Uo=

EIE+_RoUoabRL+_輸出功率P=0

輸出電流I=0有源二端網(wǎng)絡ab無源二端網(wǎng)絡abUo+_Roab1572.開路：開路電壓：特點：Uo=EIE+_RoUoabRL3.短路：IsUabE+_abRoRLFU特點：輸出功率P=0

輸出電壓U=0短路電流：短路保護:

熔斷器FU工作短接:ASR1R21583.短路：IsUabE+_abRoRLFU特點：輸出功率P4.兩種電源的等效變換

等效互換的條件：對外的電壓電流相等。I=I'Uab=U'ab即：IRO+-USbaUabU'abISabI'R'O1594.兩種電源的等效變換等效互換的條件：對外的電壓電流相等aUS+-bIUabRO電壓源電流源U'abR‘oIsabI'①等效互換公式160aUS+-bIUabRO電壓源電流源U'abR‘oIsabI+－②等效變換的注意事項(1)兩電路對外等效，外特性一致。(2)兩內(nèi)阻相等（Ro=R‘o），所接位置不同。(3)IS流出端對應US的正極“+”。+－aUSbIRo(Ro、R‘o不一定必須是電源的內(nèi)阻。)ISaR‘obI'161+－②等效變換的注意事項(1)兩電路對外等效，外特性一致。（4）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻的壓降和內(nèi)阻的損耗一般不相等。（5）恒壓源和恒流源不能等效互換abI'U'abIsaUS+－bI162（4）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻（5）恒壓源和恒流源不能等效③應用舉例例10V－+2A312I10V－+31I24V－+I=?163③應用舉例例10V－+2A312I10V－+31A62V－+234A22I－+1A312V－+6222I6VI=?例1641A62V－+234A22I－+1A3(接上頁)1A62V－+234A22I3A12V-+22I+13V+22V2I－-165(接上頁)1A62V－+234A22I310V+－2A2I討論題哪個答案對???+－10V+－4V216610V+－2A2I討論題哪???+－10V+－4V241.1.5電路中電位的概念和計算電位：參考點：1.電位的概念電路中某點的是對參考點的電壓零電位點、O點、“地”電力工程中以大地為參考點電子線路以輸入、輸出的公共線為參考點放大器1671.1.5電路中電位的概念和計算電位：參考點：1.電位的bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd設b點為參考點:c點的電位為:

Uc=E1d點的電位為:

Ud=-E2電子電路的習慣畫法168bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-R1R2+15V-15V

參考電位在哪里？R1R215V+-正電源負電源電子電路的習慣畫法：電源電壓用電位值給出正電位值表示正電源，電源的負極接地。負電位值表示負電源，電源的正極接地。15V+-169R1R2+15V-15V參考電位在哪里？R1R215V+S斷開時各電阻為同一電