電路及其分析方法課件

教師：馬向國E-mail:mxg105bj@163.com2014-2015第一學(xué)期1教師：馬向國1課程安排理論課:講述電工技術(shù)的基本原理、電路設(shè)計和分析方法實驗課:硬件4次；Matlab軟件仿真2次2課程安排理論課:講述電工技術(shù)的基本原理、電路設(shè)計和分析方法考核方法卷面成績：70％平時成績：30％平時成績由來：上課考勤情況、作業(yè)占15％，實驗占15％。公共郵箱：dgdz2008bj@126.com

密碼：1234563考核方法卷面成績：70％3第1章電路及其分析方法電路的基本概念及其分析方法是電工技術(shù)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)。本章首先討論電路的基本概念和基本定律，如電路模型、電壓和電流的參考方向、基爾霍夫定律、電源的工作狀態(tài)以及電路中電位的計算等。這些內(nèi)容是分析與計算電路的基礎(chǔ)。然后介紹幾種常用的電路分析方法，有支路電流法、節(jié)點電壓法、疊加原理、電壓源模型與電流源模型的等效變換和戴維寧定理等。最后討論電路的暫態(tài)分析。介紹用經(jīng)典法和三要素法分析暫態(tài)過程。4第1章電路及其分析方法電路的基本概電流通路電路電

源負(fù)

載中間環(huán)節(jié)電路的組成與作用什么是電路（circuit)？1.1電路模型5電流通路電路電

源負(fù)

載中間環(huán)節(jié)電路的組成與作用什么是電i實際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、電池、電阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。例如：一個白熾燈在有電流通過時，R

R

L消耗電能(電阻性)產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)忽略

L

為了便于分析與計算實際電路，在一定條件下常忽略實際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)，把它看成理想電路元件。6i實際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實體電路模型1.1電路模型用理想電路元件組成的電路，稱為實際電路的電路模型。SER–

+R0開關(guān)7電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實體電路模型1.1電路模型W、kW、mWV、kV、mV、μVV、kV、mV、μVA、mA、μA(用電或供電)電源力驅(qū)動正電荷的方向（低電位高電位）電位降的方向（高電位低電位）正電荷移動的方向（高電位低電位）PE（DC）

e（AC）U（DC）

u（AC）i（AC）I（DC）物理量單位方向功率電流電壓電動勢電路的基本物理量8W、kW、mWV、kV、mV、μVV、kV、mV、μVA、m1.1電路模型

電路中電源和信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路的工作。激勵響應(yīng)由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。電路分析是在已知電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的條件下，討論與的關(guān)系。返回91.1電路模型電路中電源和信號源的電壓或電流稱為各物理量方向的表示方法EdaIUbcIab+_箭頭+-號雙下標(biāo)電流:電壓:電動勢:R2E+_abcdR11.2電壓和電流的參考方向10各物理量方向的表示方法EdaIUbcIab+_箭頭+-號電位:電路中某點的電位就等于該點與參考點之間的電壓。注：參考點的電位為零；參考點可任意選定，但同一電路中只允許選一個參考點。11電位:電路中某點的電位就等于該點與參考點之間的電壓。注：參考在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實際方向，影響電路求解。問題：電流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6++E1E212在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實際方向，影對電路進(jìn)行分析計算時，不僅要算出電壓、電流、功率值的大小，還要確定這些量在電路中的實際方向。但是，在電路中各處電位的高低、電流的方向等很難事先判斷出來。因此電路內(nèi)各處電壓、電流的實際方向也就不能確定。為此引入?yún)⒖挤较虻囊?guī)定。習(xí)慣上規(guī)定電壓的實際方向為：由高電位端指向低電位端；電流的實際方向為：正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的反方向；電動勢的實際方向為：由低電位端指向高電位端。13對電路進(jìn)行分析計算時，不僅要算出電壓、電流、功率值的大小1.2電壓和電流的參考方向電壓、電流的參考方向：當(dāng)電壓、電流參考方向與實際方向相同時，其值為正，反之則為負(fù)值。R–

+R0IE

例如：圖中若I=3A，則表明電流的實際方向與參考方向相同；反之，若

I=–3A，則表明電流的實際方向與參考方向相反。在電路圖中所標(biāo)電壓、電流、電動勢的方向，一般均為參考方向。電流的參考方向用箭頭表示；電壓的參考方向除用極性“+”、“–”外，還用雙下標(biāo)或箭頭表示。任意假定。141.2電壓和電流的參考方向電壓、電流的參考方向：當(dāng)電(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考正方向”

(參考方向)（正方向）是人為假設(shè)的方向。電流的參考方向與電壓參考+極到-極的方向一致。關(guān)聯(lián)參考方向:15(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考正方向”((3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一致”即關(guān)聯(lián)的參考正方向。(2)在解題前，一定要在圖中先假定“參考正方向”，然后再列方程求解。缺少參考正方向的物理量，其數(shù)值的含義不清。16(3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一電路基本定律E1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2E6E5aI=?17電路基本定律E1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2E1.3基爾霍夫定律（Kirchhoff’sLaws）電工學(xué)史話

基爾霍夫于1824年生于德國柯尼斯堡，畢業(yè)后考入著名的柯尼斯堡大學(xué)，年僅21歲的基爾霍夫根據(jù)歐姆的工作，建立了電工學(xué)上意義重大的兩個以他為名的電路定律大學(xué)畢業(yè)后，先后在柏林大學(xué)、布雷斯勞大學(xué)和海德堡大學(xué)擔(dān)任教授，1860年與本生合作提出光譜分析法，發(fā)現(xiàn)銫和銣。他提出的天體光譜分析法，帶領(lǐng)天體物理學(xué)進(jìn)入新紀(jì)元，他在1862年發(fā)表的黑體理論，更為20世紀(jì)的量子物理學(xué)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1875年因病結(jié)束了科研生涯，到柏林大學(xué)從事教育事業(yè)，他的四本教科書《數(shù)學(xué)物理學(xué)講義》，成為德國著名大學(xué)的經(jīng)典教材基爾霍夫于1887年10月7日在德國柏林逝世，享年63歲。他為人樂觀，無論是在靠拐杖或輪椅才能走動的日子，或是臨終前飽受疾病折磨的幾年，都面不改容，堅強(qiáng)面對現(xiàn)實。181.3基爾霍夫定律（Kirchhoff’sLaws）電結(jié)點

電路中三條或三條以上支路連接的點支路

電路中的每一分支回路

由一條或多條支路組成的閉合路徑如acbabadb如abcaadbaadbca1.3基爾霍夫（Kirchhoff’s）定律如ab+_R1E1+_E2R2R3I1I2I3cadbE1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2E6E5a19結(jié)點電路中三條或三條支路電路中的每一分支回路由一I=0在任一瞬間，任一個結(jié)點上電流的代數(shù)和等于零。1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點上的各支路電流之間的關(guān)系。根據(jù)電流連續(xù)性原理，電荷在任何一點均不能堆積(包括結(jié)點)。故有數(shù)學(xué)表達(dá)式為20I=0在任一瞬間，任一個結(jié)點上電流的代數(shù)和等于零。11.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)若以流向結(jié)點的電流為負(fù)，背向結(jié)點的電流為正，則根據(jù)KCL，結(jié)點a可以寫出–

I1–I2+I3+I4=0[例1]上圖中若I1=9A，I2=2A，I4=8A，求I3。–

9

–2+I3+8=0[解]

把已知數(shù)據(jù)代入結(jié)點a的KCL方程式，有I3=3AI1I2I3I4a211.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)若以IAIBIABIBCICAKCL

推廣應(yīng)用即I=0ICIA+IB+IC=0可見，在任一瞬間通過任一封閉面的電流的代數(shù)和也恒等于零。ABC對A、B、C三個結(jié)點應(yīng)用KCL可列出：IA=IAB–ICAIB=IBC–IABIC=ICA–IBC上列三式相加，便得封閉面22IAIBIABIBCICAKCL推廣應(yīng)用即I例I=0I=?KCL的擴(kuò)展應(yīng)用E2+_R2R4IsE1+_R3R123例I=0I=?KCL的擴(kuò)展應(yīng)用E2+_R2R4IsE例R2U2U3U1+_R4+_+_R1R3IKCL的擴(kuò)展應(yīng)用I=?I=024例R2U2U3U1+_R4+_+_R1R3IKCL的擴(kuò)展應(yīng)用1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。由于電路中任意一點的瞬時電位具有單值性，故有

在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。即

U=0251.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)I2左圖中，各電壓參考方向均已標(biāo)出，沿虛線所示循行方向，列出回路cbdacKVL方程式。U1–

U2+U4–U3=0上式也可改寫為U4–

U3=E2–E1根據(jù)電壓參考方向，回路cbdacKVL方程式，為+_R1E1+_E2R2U2I1U1cadb+_U3+U4_即

U=0即

U=E或I2R2–

I1R1=E2–E1即

IR=E261.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)I2KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路E

RIU=0U=E

RI或根據(jù)KVL可列出EIUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_根據(jù)U=0UAB=UAUB

UAUBUAB=027KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路ERIU=0UU1+U2–U3+

U4+U5=0

圖中若U1=–2V，U2=8V，U3=5V，U5=–3V，R4=2，求電阻R4兩端的電壓及流過它的電流。

[解]設(shè)電阻R4兩端電壓的極性及流過它的電流I的參考方向如圖示。(–2)+8–5+

U4+(–3)=0U4=2VI=1Aaecd+–U5bU2+–U3+–U1+–U4+–R4I沿順時針方向列寫回路的KVL方程式，有代入數(shù)據(jù)，有U4=IR4例28U1+U2–U3+U4+U5=0小結(jié)(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向”

是人為假設(shè)的方向。電流的參考方向與電壓參考+極到-極的方向一致。一、關(guān)聯(lián)參考方向:29小結(jié)(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向”(3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一致”即關(guān)聯(lián)的參考正方向。(2)在解題前，一定要在圖中先假定“參考正方向”，然后再列方程求解。缺少參考正方向的物理量，其數(shù)值的含義不清。30(3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一(1)KCL是確定連接在同一結(jié)點（或者封閉面）上的各支路電流之間的約束關(guān)系；(2)KCL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)；(3)KCL表明在每一節(jié)點（或者封閉面）上電荷是守恒的；二、基爾霍夫定律即：I=0小結(jié)31(1)KCL是確定連接在同一結(jié)點（或者封閉面）上的各支路電(4)KVL是確定同一回路中各段電壓之間的約束關(guān)系；(5)KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)；(6)KVL表明沿任一回路循行方向，回路中各段電壓代數(shù)和恒等于零；二、基爾霍夫定律即：U=0小結(jié)32(4)KVL是確定同一回路中各段電壓之間的約束關(guān)系；(5)課堂練習(xí)題33課堂練習(xí)題333434(1)-2mA,60V(2)I=6A,I1=-1A;I2=I3=3A;I4=2A;I5=4A;R=0.535(1)-2mA,60V35回顧(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向”

是人為假設(shè)的方向。一、參考方向和關(guān)聯(lián)參考方向:(2)在解題前，一定要在圖中先假定“參考正方向”，然后再列方程求解。缺少參考正方向的物理量，其數(shù)值的含義不清。36回顧(1)“實際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向”(3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一致”即關(guān)聯(lián)的參考正方向。電流的參考方向與電壓參考+極到-極的方向一致。37(3)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U的“參考正方向“一I=0在任一瞬間，任一個結(jié)點上電流的代數(shù)和等于零?；鶢柣舴螂娏鞫?KCL)基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點上的各支路電流之間的關(guān)系。根據(jù)電流連續(xù)性原理，電荷在任何一點均不能堆積(包括結(jié)點)。故有數(shù)學(xué)表達(dá)式為38I=0在任一瞬間，任一個結(jié)點上電流的代數(shù)和等于零?；鵌AIBIABIBCICAKCL

推廣應(yīng)用即I=0ICIA+IB+IC=0可見，在任一瞬間通過任一封閉面的電流的代數(shù)和也恒等于零。ABC對A、B、C三個結(jié)點應(yīng)用KCL可列出：IA=IAB–ICAIB=IBC–IABIC=ICA–IBC上列三式相加，便得封閉面39IAIBIABIBCICAKCL推廣應(yīng)用即I基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關(guān)系。由于電路中任意一點的瞬時電位具有單值性，故有

在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。即

U=040基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路E

RIU=0U=E

RI或根據(jù)KVL可列出EIUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_根據(jù)U=0UAB=UAUB

UAUBUAB=041KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路ERIU=0UEIU1.4電源有載工作、開路與短路1.電壓與電流R0RabcdR+R0I=EER0I電源的外特性曲線當(dāng)

R0

<<

R時，則U

E說明電源帶負(fù)載能力強(qiáng)IUO+_+_UU=RI或U=E–R0I1.4.1電源有載工作42EIU1.4電源有載工作、開路與短路1.電壓與電流R0理想電壓源的外特性：輸出電壓與輸出電流的關(guān)系IUab特點：1、端電壓恒定，等于電動勢E。2、輸出電流隨負(fù)載（外電路）的改變而改變。UabIE+_ab理想電壓源43理想電壓源的外特性：輸出電壓與輸出電流的關(guān)系IUab特點：1例如IE+_abR接一個R：接兩個R：恒壓源的特性R44例如IE+_abR接一個R：接兩個R：恒壓源的特性R441.4.1電源有載工作1.電壓與電流U=RIU=E–R0I2.功率與功率平衡UI=EI–R0I2

P=PE–P電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率電源輸出功率功率的單位：瓦[特](W)

或千瓦(kW)電源產(chǎn)生功率=負(fù)載取用功率+內(nèi)阻消耗功率功率平衡式EIUR0Rabcd+_+_R+R0I=E451.4.1電源有載工作1.電壓與電流U=RIU=1.4.1電源有載工作3.電源與負(fù)載的判別根據(jù)電壓、電流的實際方向判別，若U和I的實際方向相反，則是電源，發(fā)出功率；U和I的實際方向相同，是負(fù)載，取用功率。461.4.1電源有載工作3.電源與負(fù)載的判別根據(jù)電壓、電流1.4.1電源有載工作4.額定值與實際值U電源+–IP電源輸出的電流和功率由負(fù)載的大小決定額定值是為電氣設(shè)備在給定條件下正常運行而規(guī)定的允許值。電氣設(shè)備不在額定條件下運行的危害：不能充分利用設(shè)備的能力；降低設(shè)備的使用壽命甚至損壞設(shè)備。S1S2S3471.4.1電源有載工作4.額定值與實際值U電源+–IP電1.4電源有載工作、開路與短路1.4.2電源開路電源開路時的特征I=0U=U0=EP=0當(dāng)開關(guān)斷開時，電源則處于開路(空載)狀態(tài)。EIU0R0Rabcd+_+_481.4電源有載工作、開路與短路1.4.2電源開路電UIS

電流過大，將燒毀電源！1.4.3電源短路U=0I=IS=E/R0P=0PE=

P=R0IS2

ER0Rbcd+_電源短路時的特征a當(dāng)電源兩端由于某種原因連在一起時，電源則被短路。為防止事故發(fā)生，需在電路中接入熔斷器或自動斷路器，用以保護(hù)電路。49UIS電流過大，將燒毀電源！1.4.3電源短路U=U=0I視電路而定有源電路1.4電源有載工作、開路與短路1.4.3電源短路由于某種需要將電路的某一段短路，稱為短接。UIER0R+_R1返回50U=0I視電路而定有1.4電源有載工作、開路與短路斜率截距（r’愈大，愈好）IU外特性r’大電流源abRLUI一般r’>>RL時電流源用理想電流源表示。r’無窮大Isr’Isr’IsIr’51斜率截距（r’愈大，愈好）IU外特性r’大電流源abRLUI特點：1、輸出電流恒定不變，2、端電壓隨負(fù)載不同而不同。abIUabIs外特性IUab理想電流源52特點：1、輸出電流恒定不變，abIUabIs外特性IUab理當(dāng)R=2時，Uab=2V當(dāng)R=1時，Uab=1V例如abIUabIsR1A恒流源的特性53當(dāng)R=2時，Uab=2V當(dāng)R=1時，Uab=恒壓源恒流源不變量變化量E+_abIUabUab=E

（常數(shù)）Uab的大小、方向均是恒定的，外電路對Uab

無影響。IabUabIsI=Is

（常數(shù)）I的大小、方向均是恒定的，外電路對I無影響。輸出電流I可變----I的大小、方向均由外電路決定。端電壓Uab可變----

Uab的大小、方向均由外電路決定。2.恒壓源與恒流源特性小結(jié)54恒壓源恒流源不變量變化量E+_abIUabUab=EU例已知：Is，E，R問：I

等于多少？即，a到b的電壓降當(dāng)IR>E時，Uab>0當(dāng)IR<E時，Uab<0所以：

I=Is分析：Is固定不變，E固定不變。E_+abIRUab=?IsUab

又等于多少？55例已知：Is，E，R問：I等于多少？即，a已知：Is，E，R

K閉合以后：1、I等于多少？2、若使R減小，I如何變？兩電源的功率如何變？解：1、Uab=E

2、若R減小，I=ER電流源的功率不變！3、電壓源的功率：IEIE=I-IsI=ER增大！E_+abRIsIK例56已知：Is，E，RK閉合以求下列各電路的等效電路解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+57求下列各電路的等效電路解:+abU25V(a)++abU1.5電阻串并聯(lián)連接的等效電路1.5.1電阻的串聯(lián)電路中兩個或更多個電阻一個接一個地順序相連，并且在這些電阻中通過同一電流，則這樣的連接方法稱為電阻的串聯(lián)。分壓公式等效電阻R=R1+R2RUI+–R1R2UIU2U1+–+–+–U2=———UR1+R2R2581.5電阻串并聯(lián)連接的等效電路1.5.1電阻的1.5.2電阻的并聯(lián)分流公式I1=———IR1+R2R2電路中兩個或更多個電阻連接在兩個公共的結(jié)點之間，則這樣的連接法稱為電阻的并聯(lián)。在各個并聯(lián)支路(電阻)上受到同一電壓。I2=———IR1+R2R1IR2R1I1I2U+–UR+–I+R=R1R2R1R2等效電阻591.5.2電阻的并聯(lián)分流公式I1=———IR1+復(fù)雜電路如E+_RI=？R1ISR2R3R3R4應(yīng)用基爾霍夫電流定律（KCL）、電壓定律（KVL）分別對節(jié)點和回路列方程，聯(lián)立求解。--以支路電流作為未知量的求解方法。1.6支路電流法思路凡不能用電阻串并聯(lián)等效化簡的電路，稱為復(fù)雜電路。60復(fù)雜電路如E+_RI=？R1ISR2R3R3R42、根據(jù)KCL對n個節(jié)點列“n-1”個獨立的電流方程。1、設(shè)各支路電流的正方向如圖所示。節(jié)點a：節(jié)點c：節(jié)點b：節(jié)點d：節(jié)點數(shù)n=4支路數(shù)b=66條支路6個未知電流，應(yīng)列6個方程。abcd+_E4R4R5R1E3R3R2+_R6I1I6I3I2I4I5解題步驟612、根據(jù)KCL對n個節(jié)點列“n-1”個獨立的電流方程。1、解題步驟：abcd+_E4R4R5R1E3R3R2+_R6I1I6I3I2I4I54、解聯(lián)立方程組3、應(yīng)用KVL列b-（n-1）個獨立的回路電壓方程。常選網(wǎng)孔！得：設(shè)各回路的巡行如圖示。節(jié)點數(shù)n=4支路數(shù)b=66條支路6個未知電流，應(yīng)列6個方程。62解題步驟：abcd+_E4R4R5R1E3R3R2+_R6I63636464將上述電路的KCL和KVL方程寫成矩陣形式如下65將上述電路的KCL和KVL方程寫成矩陣66666767在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電壓(電流)等于每個電源單獨作用，在該支路上所產(chǎn)生的電壓(電流)的代數(shù)和。1.7疊加原理當(dāng)電壓源不作用時應(yīng)視其短路，而電流源不作用時則應(yīng)視其開路。計算功率時不能應(yīng)用疊加原理。注意I=II+IR1+–R2ISE1=IR1+–R2E1IR1R2ISE1+68在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電1.7[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U24[解]先計算20V電壓源單獨作用在5電阻上所產(chǎn)生的電壓

U。U=205+155=5V電流源不作用應(yīng)相當(dāng)于開路20V+–515+–U′2469[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U24[解]再計算10A電流源單獨作用在5電阻上所產(chǎn)生的電壓U。電壓源不作用應(yīng)相當(dāng)于短路515+–U2410A70[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U24U=U+U=5–37.5=–32.5V=211.25W若用疊加原理計算功率將有用疊加原理計算功率是錯誤的。想一想，為什么？[解]根據(jù)疊加原理，20V電壓源和5A電流源作用在5電阻上所產(chǎn)生的電壓為5電阻的功率為返回71[例1]求圖示電路中5電阻的電壓U及功率例2．如圖（a）所示電路，試用疊加定理計算電流I。

72例2．如圖（a）所示電路，試用疊加定理計算電流I。72解：(1)計算電壓源US1單獨作用于電路時產(chǎn)生的電流，如圖（b）所示。

(2)計算電壓源US2單獨作用于電路時產(chǎn)生的電流，如圖（c）所示。(3)由疊加定理，計算電壓源US1、US2共同作用于電路時產(chǎn)生的電流I。73解：(1)計算電壓源US1單獨作用于電路時產(chǎn)生的電流，如圖（用疊加定理分析電路的注意事項：(1)疊加定理僅適用于線性電路，不適用于非線性電路；僅適用于電壓、電流的計算，不適用于功率的計算。(2)當(dāng)某一獨立源單獨作用時，其它獨立源的參數(shù)都應(yīng)置為零，即電壓源代之以短路，電流源代之以開路。(3)應(yīng)用疊加定理求電壓、電流時，應(yīng)特別注意各分量的符號。若分量的參考方向與原電路中的參考方向一致，則該分量取正號；反之取負(fù)號。(4)疊加的方式是任意的，可以一次使一個獨立源單獨作用，也可以一次使幾個獨立源同時作用，方式的選擇取決于對分析計算問題的簡便與否。74用疊加定理分析電路的注意事項：74757576767777在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電壓(電流)等于每個電源單獨作用，在該支路上所產(chǎn)生的電壓(電流)的代數(shù)和。1.7疊加原理當(dāng)電壓源不作用時應(yīng)視其短路，而電流源不作用時則應(yīng)視其開路。計算功率時不能應(yīng)用疊加原理。注意I=II+IR1+–R2ISE1=IR1+–R2E1IR1R2ISE1+78在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電1.7外特性曲線U0=EIS=OI/AU/V1.8電壓源與電流源及其等效變換一個電源可以用兩種模型來表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源。1.8.1電壓源U=E–R0I理想電壓源電壓源

R0E

理想電壓源電路IbEUR0RL+_+_aERLIbU+_+_a當(dāng)

R0

=0時，U=E，是一定值，則I是任意的，由負(fù)載電阻RL和U確定，這樣的電源稱為理想電壓源或恒壓源。79外特性曲線U0=EIS=OI/AU/V1.8電壓外特性曲線U0

=ISR0IS

OI/AU/V1.8.2電流源理想電流源電流源將式U=E–R0

I兩邊同除以R0，則得R0U即IS=

+I當(dāng)R0

=∞

時,I

恒等于

IS是一定值，而其兩端電壓U是任意的,由負(fù)載電阻和IS確定，這樣的電源稱為理想電流源或恒流源。理想電流源電路R0IURL+–ISR0U80外特性曲線U0=ISR0ISOI/AU/V.3電源模型的等效變換電壓源的外特性和電流源的外特性是相同的。因此兩種模型相互間可以等效變換。IbEUR0RL+_+_aE=ISR0內(nèi)阻改并聯(lián)IURLR0+–ISR0U

U0=ISR0IS

OI/AU/V電流源IS=ER0內(nèi)阻改串聯(lián)U0

=EOI/AU/V電壓源811.8.3電源模型的等效變換電壓源的外特1.8.3電源模型的等效變換IbEUR0RL+_+_aE=ISR0內(nèi)阻改并聯(lián)IURLR0+–ISR0UIS=ER0內(nèi)阻改串聯(lián)電壓源與電流源模型的等效變換關(guān)系僅對外電路而言，至于電源內(nèi)部則是不相等的。注意821.8.3電源模型的等效變換IbEUR0RL+_+_aE[例1]用電源等效變換方法求圖示電路中電流I3。+_-+I390V140V2056207A5I3618A4I3625A[解]483[例1]用電源等效變換方法求圖示電路中電流I3。+[例2]用電源等效變換的方法求圖示電路中電流I。+_I25V6A351+_25V5A536AI[解]11A3I584[例2]用電源等效變換的方法求圖示電路中電流I。+_I無源二端網(wǎng)絡(luò)N1.9戴維寧定理對于RL，有源二端網(wǎng)絡(luò)N相當(dāng)一個電源故它可以用電源模型來等效代替。用電壓源模型(電動勢與電阻串聯(lián)的電路)等效代替稱為戴維寧定理。二端網(wǎng)絡(luò)是指具有兩個出線端部分的電路，若網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不含電源，則稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)；若網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源，則稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。E–+RLR3R2R1IS有源二端網(wǎng)絡(luò)N85無源二端網(wǎng)絡(luò)N1.9戴維寧定理任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，可以用一個恒壓源與電阻串聯(lián)的支路等效代替。其中恒壓源的電動勢等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，串聯(lián)電阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)所有獨立源都不作用時由端鈕看進(jìn)去的等效電阻。1.9戴維寧定理86任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，可以用一個恒壓源與1.91.9戴維寧定理UI線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Nab–+RLbEUR0RL+_+_aIN除去獨立源：恒壓源短路恒流源開路R0N0ab

E=UONab–+其中E為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓R0為有源二端網(wǎng)絡(luò)所有電源都不作用，從a、b兩點看進(jìn)的等效電阻。871.9戴維寧定理UI線性Nab–+RLbEUR0求：I=?解：求等效電源電動勢Ed。步驟1：斷開被求支路，求開端電壓Ux。UxUx=UA-UB設(shè)C為零電位點。UB=IS

R5R1R2R3+_E208416VR53IS1AABR1R2R3R4+_EI2083416VR53IS1A例188求：I=?解：步驟1：斷開被求支路，求開端電壓Ux。UxUx例2求UR1:采用疊加原理。UR1求A點電位：E單獨作用時:R1R2R3R5ABCE+_IUxR1R2R3+_E208416VR53IS1AAB89例2求UR1:采用疊加原理。UR1求A點電位：E單獨作用時:R1R2R3R5ISABC例2求UR1:采用疊加原理。求A點電位：IS

單獨作用時:UxR1R2R3+_E208416VR53IS1AABUR190R1R2R3R5ISABC例2求UR1:采用疊加原理。求A點例2A點電位：步驟2：求等效電源的內(nèi)阻。去掉有源二端網(wǎng)絡(luò)中的電源，求相應(yīng)無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Rd。RdUxR1R2R3+_E208416VR53IS1AABUR1R1R2R3R5ABC91例2A點電位：步驟2：求等效電源的內(nèi)阻。去掉有源二端網(wǎng)絡(luò)中的例2步驟4：求支路電流IR1R2R3R4+_EI2083416VR53IS1AUdRd4V9+_R4I392例2步驟4：求支路電流IR1R2R3R4+_EI2083練習(xí)試用戴維寧定理計算圖中1Ω電阻中的電流

93練習(xí)試用戴維寧定理計算圖中1Ω電阻中的電流93圖c可得：94圖c可得：94課堂練習(xí)：分別用電源等效變換的方法和戴維寧定理求電流I95課堂練習(xí)：分別用電源等效變換的方法和戴維寧定理求電流I95電路中某一點的電位是指由這一點到參考點的電壓。電路的參考點可以任意選取。通常認(rèn)為參考點的電位為零。Va=E1Vc=–E2Vb=I3R3若以d為參考點，則:+E1–E2簡化電路1.10電路中電位的計算+_R1E1+_E2R2R3I3abcddabcR1R2R396電路中某一點的電位是電路的參考點可以任意選取[例1]電路如圖所示,分別以a、b為參考點計算c和d點的電位及c和d兩點之間的電壓。210V+–5V+–3bcd[解]以a為參考點II

=10+53+2=3AVC=33=9VVD=32=–6V以b為參考點VD=–5VVC=10V小結(jié)：電路中某一點的電位等于該點到參考點的電壓；電路中各點的電位隨參考點選的不同而改變，但是任意兩點間的電壓不變。UCD=VC–VD=15VaUCD=VCVD=15V返回97[例1]電路如圖所示,分別以a、b為參考點計2在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電壓(電流)等于每個電源單獨作用，在該支路上所產(chǎn)生的電壓(電流)的代數(shù)和。疊加原理當(dāng)電壓源不作用時應(yīng)視其短路，而電流源不作用時則應(yīng)視其開路。計算功率時不能應(yīng)用疊加原理。注意I=II+IR1+–R2ISE1=IR1+–R2E1IR1R2ISE1+98在多個電源共同作用的線性電路中，某一支路的電疊加電源模型的等效變換IbEUR0RL+_+_aE=ISR0內(nèi)阻改并聯(lián)IURLR0+–ISR0UIS=ER0內(nèi)阻改串聯(lián)電壓源與電流源模型的等效變換關(guān)系僅對外電路而言，至于電源內(nèi)部則是不相等的。注意99電源模型的等效變換IbEUR0RL+_+_aE=ISR任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，可以用一個恒壓源與電阻串聯(lián)的支路等效代替。其中恒壓源的電動勢等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，串聯(lián)電阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)所有獨立源都不作用時由端鈕看進(jìn)去的等效電阻。戴維寧定理100任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，可以用一個恒壓源與戴維寧戴維寧定理UI線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Nab–+RLbEUR0RL+_+_aIN除去獨立源：恒壓源短路恒流源開路R0N0ab

E=UONab–+其中E為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓R0為有源二端網(wǎng)絡(luò)所有電源都不作用，從a、b兩點看進(jìn)的等效電阻。101戴維寧定理UI線性Nab–+RLbEUR0RL+_+_a用戴維寧定理將下圖各電路化成等效電壓源102用戴維寧定理將下圖各電路化成等效電壓源1021.11電路的暫態(tài)分析前面討論的是電阻性電路，當(dāng)接通電源或斷開電源時電路立即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))。所謂穩(wěn)態(tài)是指電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)一定時，電路中電壓、電流不變。但是，當(dāng)電路中含有儲能元件(電感或電容)時，由于物質(zhì)所具有的能量不能躍變，所以在發(fā)生換路時(指電路接通、斷開或結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)生變化)，電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定狀態(tài)一般需要經(jīng)過過渡狀態(tài)才能到達(dá)。由于過渡狀態(tài)所經(jīng)歷的時間往往很短，故又稱暫態(tài)過程。本節(jié)先討論R、L、C的特征和暫態(tài)過程產(chǎn)生的原因，而后討論暫態(tài)過程中電壓、電流隨時間變化的規(guī)律。1031.11電路的暫態(tài)分析前面討論的是電阻性電路，當(dāng)接通上式表明電阻將全部電能消耗掉，轉(zhuǎn)換成熱能。1.電阻元件1.11.1電阻元件、電感元件和電容元件iu+_R圖中u和i參考方向相同，根據(jù)歐姆定律得出u=RiR=ui電阻元件的參數(shù)電阻對電流有阻礙作用將u=Ri兩邊同乘以i，并積分之，則得R是耗能元件104上式表明電阻將全部電能消耗掉，轉(zhuǎn)換成熱能。1.電阻元件1.i安(A)韋伯(Wb)亨利(H)N電感+–u2.電感元件L

=iN

在圖示u、i、e假定參考方向的前提下，當(dāng)通過線圈的磁通或i發(fā)生變化時，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為d

dteL=Ndidt=LL+–ui–eL+L稱為電感或自感。線圈的匝數(shù)越多，其電感越大；線圈單位電流中產(chǎn)生的磁通越大，電感也越大。105i安(A)韋伯(Wb)亨利(H)N電感+–u2.電感元件P>0,L把電能轉(zhuǎn)換為磁場能，吸收功率。P<0,L把磁場能轉(zhuǎn)換為電能，放出功率。L是儲能元件根據(jù)KVL可寫出電壓電流關(guān)系L+–ui–eL+或瞬時功率儲存的磁場能在直流穩(wěn)態(tài)時，電感相當(dāng)于短路。106P>0,L把電能轉(zhuǎn)換為磁場能，吸收功率。P<0伏(V)庫侖(C)法拉(F)3.電容元件電容元件的參數(shù)iu+–C當(dāng)通過電容的電荷量或電壓

發(fā)生變化時，則在電容中引起電流在直流穩(wěn)態(tài)時，I=0，電容隔直流。儲存的電場能C是儲能元件107伏(V)庫侖(C)法拉(F)3.電容元件電容元件的參數(shù)iuiL(0+)=iL(0–)uC(0+)=uC(0–)電路中含有儲能元件(電感或電容)，在換路瞬間儲能元件的能量不能躍變，即設(shè)t=0為換路瞬間，而以t=0–表示換路前的終了瞬間，t=0+表示換路后的初始瞬間。換路定則用公式表示為：1.11.2儲能元件和換路定則否則將使功率達(dá)到無窮大換路引起電路工作狀態(tài)變化的各種因素。如：電路接通、斷開或結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)生變化等。電感元件的儲能不能躍變電容元件的儲能不能躍變108iL(0+)=iL(0–)uC(0+)=uC(0–)

[例1]已知iL(0

)=0，uC(0

)=0，試求S

閉合瞬間，電路中各電壓、電流的初始值。t=0+時的等效電路為uC(0+)=uC(0-)=0i1(0+)=iC(0+)=iL(0+)=iL(0-)=0UR1R1u1(0+)=i1(0+)=Uu2(0+)=0uL(0+)=U[解]根據(jù)換路定則及已知條件可知，iL(0+)=iL(0–)=0電路中各電壓電流的初始值為SCR2R1t=0–

+ULuC(0+)u2(0+)R2R1iL(0+)uL(0+)iC(0+)u1(0+)i1(0+)+–+–U+–+–+–109[例1]已知iL(0)=0，1101101.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–

+U12–

+uR–

+uCi在t=0時將開關(guān)S合到1的位置。上式的通解有兩個部分，特解和補(bǔ)函數(shù)特解取電路的穩(wěn)態(tài)值，即補(bǔ)函數(shù)是齊次微分方程的通解，其形式為代入上式，得特征方程根據(jù)KVL，t≥

0時電路的微分方程為

1111.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–+1.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–

+U12–

+uR–

+uCi其根為特征方程=RC單位是秒，所以稱它為RC電路的時間常數(shù)。通解若換路前電容元件已有儲能，即uC(0+)=U0，則A=U0–U，于是得1121.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–+U1.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–

+U12–

+uR–

+uCi這種由外加激勵和初始儲能共同作用引起的響應(yīng)，常稱為RC電路的全響應(yīng)。1131.11.3RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–+tuCuCUOu時間常數(shù)

=RC當(dāng)t=

時，uC=63.2%U0.632U隨時間變化曲線隨時間變化曲線OuU0t0.368U0時間常數(shù)=RC當(dāng)t=時，uC=36.8%U0114tuCuCUOu時間常數(shù)=RC當(dāng)t=時，tuCuCUOu0.632U隨時間變化曲線隨時間變化曲線OuU0t0.368U0時間常數(shù)越大，過渡過程進(jìn)行的越慢。理論上，電路經(jīng)過無窮大的時間才能進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。由于當(dāng)t=3時，uC

已衰減到0.05U0，所以工程上通常在t>3以后認(rèn)為暫態(tài)過程已經(jīng)結(jié)束。愈小，曲線增長或衰減就愈快。115tuCuCUOu0.632U隨時間變化曲線隨時間變化曲線ORC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–

+U12–

+uR–

+uCi這種由外加激勵和初始儲能共同作用引起的響應(yīng)，常稱為RC電路的全響應(yīng)。116RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–+U12–+uR–歸納為:在一階電路中，只要求出待求量的穩(wěn)態(tài)值、初始值和時間常數(shù)

這三個要素，就可以寫出暫態(tài)過程的解。一階電路暫態(tài)分析的三要素法只含有一個儲能元件或可等效為一個儲能元件的線性電路，稱為一階電路，其微分方程都是一階常系數(shù)線性微分方程。一階RC電路響應(yīng)的表達(dá)式：穩(wěn)態(tài)值初始值時間常數(shù)117歸納為:在一階電路中，只要求出待求量的穩(wěn)態(tài)值

[例2]在下圖中，已知U1=3V，U2=6V，R1=1k，R2=2k，C=3F，t<0時電路已處于穩(wěn)態(tài)。用三要素法求t≥0時的uC(t)，并畫出變化曲線。[解]先確定uC(0+)uC()和時間常數(shù)

R2R1–

U1C–

+1+uCU2–

+t<0時電路已處于穩(wěn)態(tài)，意味著電容相當(dāng)于開路。2t=0S118[例2]在下圖中，已知U1=3V，[例2]在下圖中，已知U1=3V，U2=6V，R1=1k，R2=2k，C=3F，t<0時電路已處于穩(wěn)態(tài)。用三要素法求t≥0時的uC(t)，并畫出變化曲線。[解]先確定uC(0+)

uC()和時間常數(shù)

R2–

U1C–

+1+uCU2–

+2t=0SR1119[例2]在下圖中，已知U1=3V，U2[例2]在右圖中，已知U1=3V，U2=6V，R1=1k，R2=2k，C=3F，t<0時電路已處于穩(wěn)態(tài)。用三要素法求t≥0時的uC(t)，并畫出變化曲線。[解]–

U1C–

+1+uCU2–

+2t=0SR1R2t(s)uC

(V)4O2uC(t)變化曲線

V120[例2]在右圖中，已知U1=3V，U2已知I=10mA,R1=R2=3k,R3=6K,C=2uF.在開關(guān)S閉合前電路已經(jīng)出于穩(wěn)態(tài)，求開關(guān)閉合后的電流i1和Uc121已知I=10mA,R1=R2=3k,R3=6K,C=2uF.電容元件電流電壓關(guān)系電容元件的參數(shù)iu+–C當(dāng)通過電容的電荷量或電壓

發(fā)生變化時，則在電容中引起電流在直流穩(wěn)態(tài)時，I=0，電容隔直流。儲存的電場能C是儲能元件122電容元件電流電壓關(guān)系電容元件的參數(shù)iu+–CP>0,L把電能轉(zhuǎn)換為磁場能，吸收功率。P<0,L把磁場能轉(zhuǎn)換為電能，放出功率。L是儲能元件根據(jù)KVL可寫出電感元件電壓電流關(guān)系L+–ui–eL+或瞬時功率儲存的磁場能在直流穩(wěn)態(tài)時，電感相當(dāng)于短路。123P>0,L把電能轉(zhuǎn)換為磁場能，吸收功率。P<0RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–

+U12–

+uR–

+uCi在t=0時將開關(guān)S合到1的位置。上式的通解有兩個部分，特解和補(bǔ)函數(shù)特解取電路的穩(wěn)態(tài)值，即補(bǔ)函數(shù)是齊次微分方程的通解，其形式為根據(jù)KVL，t≥

0時電路的微分方程為

124RC電路的暫態(tài)分析SCRt=0–+U12–+uR–歸納為:在一階電路中，只要求出待求量的穩(wěn)態(tài)值、初始值和時間常數(shù)

這三個要素，就可以寫出暫態(tài)過程的解。一階電路暫態(tài)分析的三要素法只含有一個儲能元件或可等效為一個儲能元件的線性電路，稱為一階電路，其微分方程都是一階常系數(shù)線性微分方程。一階RC電路響應(yīng)的表達(dá)式：穩(wěn)態(tài)值初始值時間常數(shù)125歸納為:在一階電路中，只要求出待求量的穩(wěn)態(tài)值1.11.4RL電路的暫態(tài)分析Rt=0–

+U12–

+uR–

+uLiL在t=0時將開關(guān)S合到1的位置。上式的通解為在t=0+時，初始值i(0+)=0，則。于是得根據(jù)KVL，t≥

0時電路的微分方程為

式中也具有時間的量綱，是RL電路的時間常數(shù)。這種電感無初始儲能，電路響應(yīng)僅由外加電源引起，稱為RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)。S1261.11.4RL電路的暫態(tài)分析Rt=0–+U121.11.4RL電路的暫態(tài)分析此時，通過電感的電流iL由初始值I0向穩(wěn)態(tài)值零衰減，其隨時間變化表達(dá)式為若在t=0時將開關(guān)S由1合到2的位置，如右圖。這時電路中外加激勵為零，電路的響應(yīng)是由電感的初始儲能引起的，故常稱為RL電路的零輸入響應(yīng)。Rt=0–

+U2–

+uR–

+uLiLS11271.11.4RL電路的暫態(tài)分析此時，通過電感的電流tiiOi時間常數(shù)=L/R當(dāng)t=

時，uC=63.2%U。0.632U/R隨時間變化曲線隨時間變化曲線OiI0t0.368I0時間常數(shù)=L/R當(dāng)t=時，uC=36.8%U0。UR電路中

uR和uL可根據(jù)電阻和電感元件兩端的電壓電流關(guān)系確定。128tiiOi時間常數(shù)=L/R當(dāng)t=時，t=0–

+UiLR1R2128220V0.6H[例3]圖中，如在穩(wěn)定狀態(tài)下R1被短路，試問短路后經(jīng)過多少時間電流才達(dá)到15A？(1)確定i(0+)[解]先應(yīng)用三要素法求電流i(3)確定時間常數(shù)(2)確定i()129t=0–+UiLR1R2128220V0.6Ht=0–

+UiLR1R2128220V0.6H

[例3]圖中，如在穩(wěn)定狀態(tài)下R1被短路，試問短路后經(jīng)過多少時間電流才達(dá)到15A？[解]根據(jù)三要素法公式當(dāng)電流到達(dá)15A時所經(jīng)過的時間為t=0.039s返回130t=0–+UiLR1R2128220V0.6練習(xí)圖示各電路在換路前都處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后其中電流的初始值131練習(xí)圖示各電路在換路前都處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后其中電流的初始值圖示各電路在換路前都處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后其中電流的初始值1.5301.5600.751132圖示各電路在換路前都處于穩(wěn)態(tài)，試求換路后其中電流的初始值1.+－6V2Ω3A1Ω1Ω2Ω1用支路電流法求圖中各支路電流。I4I2I1I3ab解：列KCL方程a：I1－I2－I3=0b：I3－IS－I4=0聯(lián)解得I1=2.5A，I2=0.5AI3=2A，I4=－1A列KVL方程Ⅰ：R1I1＋R2I2－US=0Ⅱ：－R2I2+R3I3+R4I4

=0ⅠⅡ133+6V2Ω3A1Ω1Ω2Ω1用支路電流法求圖中各支電壓源單獨作用時

R0′=6∥（4+2)kΩ=3kΩ

U″=12×(3／6)×(4／6)V=4VU=6V+4V=10V解：+－12V6kΩ3mA2用疊加原理求圖中電壓U。4kΩ2kΩ3kΩ電流源單獨作用時

R0=3∥6+2kΩ=4kΩ

U′=3×(4／8)×4V=6V+－U12V+－134電壓源單獨作用時解：+12V6kΩ3mA2用疊加原理+-150V+-20V3用戴維寧定理求圖中電流I。+-120V10Ω10Ω10Ω4ΩI解：令R開路Uab=(20－150+120)V=－10VR0＝0UabI＝Uab/(R0+10)＝－1A135+-150V+-20V3用戴維寧定理求圖中電流I。+教師：馬向國E-mail:mxg105bj@163.com2014-2015第一學(xué)期136教師：馬向國1課程安排理論課:講述電工技術(shù)的基本原理、電路設(shè)計和分析方法實驗課:硬件4次；Matlab軟件仿真2次137課程安排理論課:講述電工技術(shù)的基本原理、電路設(shè)計和分析方法考核方法卷面成績：70％平時成績：30％平時成績由來：上課考勤情況、作業(yè)占15％，實驗占15％。公共郵箱：dgdz2008bj@126.com

密碼：123456138考核方法卷面成績：70％3第1章電路及其分析方法電路的基本概念及其分析方法是電工技術(shù)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)。本章首先討論電路的基本概念和基本定律，如電路模型、電壓和電流的參考方向、基爾霍夫定律、電源的工作狀態(tài)以及電路中電位的計算等。這些內(nèi)容是分析與計算電路的基礎(chǔ)。然后介紹幾種常用的電路分析方法，有支路電流法、節(jié)點電壓法、疊加原理、電壓源模型與電流源模型的等效變換和戴維寧定理等。最后討論電路的暫態(tài)分析。介紹用經(jīng)典法和三要素法分析暫態(tài)過程。139第1章電路及其分析方法電路的基本概電流通路電路電

源負(fù)

載中間環(huán)節(jié)電路的組成與作用什么是電路（circuit)？1.1電路模型140電流通路電路電

源負(fù)

載中間環(huán)節(jié)電路的組成與作用什么是電i實際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、電池、電阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。例如：一個白熾燈在有電流通過時，R

R

L消耗電能(電阻性)產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)忽略

L

為了便于分析與計算實際電路，在一定條件下常忽略實際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)，把它看成理想電路元件。141i實際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實體電路模型1.1電路模型用理想電路元件組成的電路，稱為實際電路的電路模型。SER–

+R0開關(guān)142電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實體電路模型1.1電路模型W、kW、mWV、kV、mV、μVV、kV、mV、μVA、mA、μA(用電或供電)電源力驅(qū)動正電荷的方向（低電位高電位）電位降的方向（高電位低電位）正電荷移動的方向（高電位低電位）PE（DC）

e（AC）U（DC）

u（AC）i（AC）I（DC）物理量單位方向功率電流電壓電動勢電路的基本物理量143W、kW、mWV、kV、mV、μVV、kV、mV、μVA、m1.1電路模型

電路中電源和信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路的工作。激勵響應(yīng)由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。電路分析是在已知電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的條件下，討論與的關(guān)系。返回1441.1電路模型電路中電源和信號源的電壓或電流稱為各物理量方向的表示方法EdaIUbcIab+_箭頭+-號雙下標(biāo)電流:電壓:電動勢:R2E+_abcdR11.2電壓和電流的參考方向145各物理量方向的表示方法EdaIUbcIab+_箭頭+-號電位:電路中某點的電位就等于該點與參考點之間的電壓。注：參考點的電位為零；參考點可任意選定，但同一電路中只允許選一個參考點。146電位:電路中某點的電位就等于該點與參考點之間的電壓。注：參考在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實際方向，影響電路求解。問題：電流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6++E1E2147在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實際方向，影對電路進(jìn)行分析計算時，不僅要算出電壓、電流、功率值的大小，還要確定這些量在電路中的實際方向。但是，在電路中各處電位的高低、電流的方向等很難事先判斷出來。因此電路內(nèi)各處電壓、電流的實際方向也就不能確定。為此引入?yún)⒖挤较虻囊?guī)定。習(xí)慣上規(guī)定