第1章-直流電路課件

電工電子技術(shù)

電工電子技術(shù)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，這門課的特點就是：它的內(nèi)容主要是一些基礎(chǔ)知識、基本理論以及一些基本技能。在這門課中，同學(xué)可以學(xué)到日常生活中都需要用到的直流電、交流電、變壓器、半導(dǎo)體器件、以及模擬信號和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換等等知識和基本技能。因此內(nèi)容比較簡單。它又是跟實際生活聯(lián)系緊密一門課，學(xué)起來比較要趣味。最后，希望大家重視和學(xué)好這門課，更重要的是用好這門課。第1章直流電路1.1電路的作用和組成1.2電路狀態(tài)1.3參考點1.8疊加原理1.9戴維寧定理與諾頓定理

1.10非線性電阻電路的分析

第1章目錄

1.4電路中的參考方向1.5理想電路元件1.6基爾霍夫定律1.7支路電流法3負(fù)載電路是電流流通的路徑，它是由某些電器設(shè)備和元器件為實現(xiàn)能量的傳送和轉(zhuǎn)換，或者實現(xiàn)信號的傳遞或處理而組合后的總稱。1電源2中間環(huán)節(jié)1.1電路的作用和組成1.電能的傳輸與轉(zhuǎn)換電路的作用2.傳遞與處理信號發(fā)電機升壓變壓器輸電線降壓變壓器電燈電動機放大器話筒揚聲器其它形式的能量電能電能其它形式的能量連接電源和負(fù)載，傳輸、分配電能電路的組成信號源負(fù)載話筒把聲音（信息）電信號揚聲器把電信號聲音（信息）第1章1

1負(fù)載電源中間環(huán)節(jié)1.1電路的作用與組成部分發(fā)電機升壓變壓器輸電線降壓變壓器電燈電動機放大器話筒揚聲器信號源負(fù)載

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)系第1章1

1EIU第1章1

21.2電路的狀態(tài)1.2.1電源有載工作(通路)1.電壓與電流R0RABCDU=RIR+R0I=EU=E–R0IER0IU電源的外特性曲線當(dāng)R0<<R時，UE說明電源帶負(fù)載能力強IU0第1章121.2電路的狀態(tài)1.2.1電源有載工作1.電壓與電流U=RIR+R0I=EU=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EIUR0RABC第1章12

1.2.1電源有載工作3.額定值與實際值S1US2電源+–IS2P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EIU0第1章121.2電路的狀態(tài)1.2.2開路特征R0RABCDI=0U=U0=EP=0U=0I視電路而定有源電路EUISR1電流過大，將燒毀電源1.2電路的狀態(tài)1.2.3短路特征R2R0U=0I=IS=E/R0P=0

PE=

P=R0IS2

ER1R2R0U短接第1章12I第1章131.3參考點電路的參考點可以任意選取電路的參考點選定后,各點就有確定的數(shù)值----電位的單值性通常認(rèn)為參考點的電位為零電路中某一點的電位是指由這一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。第1章131.3參考點R1abcdR2E1E2R3Va=E1Vc=–E2Vb=I3R3I3若以d為參考點，則:+E1–E2簡化電路+–+–dabcR1R2R3第1章1

31.4電路中的參考方向第1章1

4ER+–UI電壓的實際方向：由高電位端指向低電位端電流的實際方向：正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的反方向電壓、電流的參考方向：任意假定電壓、電流參考方向與實際方向相同為正值，相反為負(fù)值例如：E=3V，若假定電壓的參考方向為上“+”下“–”，則U=3V或UAB=3VAB反之，若假定電壓的參考方向為上“–”下“+”，則U=–3V或UAB=–3V+–電壓的參考方向除用+、–極性和雙下標(biāo)表示外，還可用箭頭表示。電流的參考方向則用箭頭和雙下標(biāo)表示。第1章1

4關(guān)聯(lián)參考方向電源關(guān)聯(lián)參考方向圖A圖BUI+–UIR+–E負(fù)載關(guān)聯(lián)參考方向未標(biāo)示參考方向的情況下,電流電壓的正負(fù)無意義.1.5理想電路元件第1章1

5實際的電路元件或器件其電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的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。電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實體SER電路模型第1章1

21.5理想電路元件第1章1

5用理想電路元件組成的電路，稱為實際電路的電路模型。理想電路元件理想電源元件理想無源元件理想電壓源理想電流源電阻R電感L電容C第1章1

5外特性曲線Us

=E0I/AU/V1.5理想電路元件第1章1

5一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。1.5.1電壓源U=E–R0I理想電壓源當(dāng)R0=0時，U=E，是一定值，則I是任意的,由負(fù)載電阻和U確定，這樣的電源稱為理想電壓源或恒壓源。*凡與恒壓源并聯(lián)的元件,兩端電壓等于恒壓源的電壓EUIRLR0+–+–EIURL+–+–理想電壓源電路外特性曲線Is0I/AU/V第1章1

51.5.2電流源理想電流源U=E–R0I將式兩

R0U

R0E=–I=IS–I

R0U即IS=

+I邊同除以R0，則得當(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。凡與恒流源串聯(lián)的元件,其電流等于恒流源的電流.理想電流源電路IURLR0+–IS

R0U第1章1

51.5.3電源的兩種工作狀態(tài)理想電源元件既可起電源作用,也可起負(fù)載作用.當(dāng)電壓和電流的實際方向與電源關(guān)聯(lián)參考方向相同時,輸出電功率,起電源作用當(dāng)電壓和電流的實際方向與負(fù)載關(guān)聯(lián)參考方向相同時,取用電功率,起負(fù)載作用PAUSEENDR3abE1b結(jié)點

電路中三條或三條以上支路聯(lián)接的點cd回路由一條或多條支路組成的閉合路徑如a如abcaadbaadbca1.6基爾霍夫定律第1章1

6E2支路

電路中兩結(jié)點間的每一分支如acbabadbR2R1網(wǎng)孔

未被其他支路分割的單孔回路如acbaabda

（直流電路中）I=0i=0（對任意波形的電流）在任一瞬間流入節(jié)點電流的代數(shù)和等于零例：若I1=9A，I2=–2A，

I4=8A。求：I309I382（）I319AKCL第1章1

61.6.1基爾霍夫電流定律KCLI1I2I3I4I1–I2+I3+I4=0解：IAIBIABIBCICAKCL推廣應(yīng)用或I=0第1章1

6ICABC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IA+IB+IC=0可見，在任一瞬間通過任一封閉合面的電流的代數(shù)和也恒等于零。E2U4E1U1U2abced+++1.6.2基爾霍夫電壓定律（KVL）

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。U=0若求：U2=？E1=5V，第1章1

6E2=–3VU4=8V，U1=–2V，U1+U2–U3–U4+U5=0U2–(–3)–8+5+(–2)=0KVL–––+–U5U3+–根據(jù)U=0KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路E+IRUAB=0第1章1

6UAB=E+IRERABI或根據(jù)KVL可列出UBUAABCUABUAB=UAUB

UAUBUAB=0支路電流法是以支路電流(電壓)為求解對象，直接應(yīng)用KCL和KVL列出所需方程組而后解出各支路電流(電壓)。它是計算復(fù)雜電路最基本的方法。1確定支路數(shù)b，假定各支路電流的參考方向第1章1

71.7支路電流法凡不能用電阻串并聯(lián)等效化簡的電路，稱為復(fù)雜電路。2應(yīng)用KCL對結(jié)點A列方程

I1+I2–I3=

0對于有n個結(jié)點的電路，只能列出(n–1)個獨立的KCL方程3應(yīng)用KVL列出余下的b–(n–1)方程4解方程組，求解出各支路電流。支路電流法求解電路的步驟AI2I1I3+–R1R2R3+–E2E1E1

–

E2

=I1R1–I2R2E2

=I2R2+I3R3+'R2E1R1+–IR1R2ISI''=R1R2IE1IS+–Ix1.8疊加原理'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。第1章1

81.8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=I'I+''R2E1R1+–R1R2IE1IS+–IR1R2ISI''=第1章1

8例：求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U20V+–51524+–U'24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'=20×5+155=5V電流源不作用應(yīng)相當(dāng)于開路10A第1章1

8例：求圖示電路中5電阻的電壓U及功率P。+–10A51520V+–U2410A515+U''–24再計算10A電流源單獨作用在5電阻上所產(chǎn)生的電壓U''

–10×5+1515×5=–37.5VU''=U=U'U+''=5–37.5=–32.5V電壓源不作用應(yīng)相當(dāng)于短路解：P=5

(–32.5)2=221.25WP=5

(–37.5)2552+=286.25W若用疊加原理計算功率將有，計算功率時不能應(yīng)用疊加原理。R3R2ERL有源二端網(wǎng)絡(luò)N第1章1

91.9戴維寧定理與諾頓定理IS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。用電流源模型(電流源與電阻并聯(lián)的電路)等效代替稱為諾頓定理。–+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。除去獨立源：恒壓源短路恒流源開路R0N0ab第1章1

91.9.1戴維寧定理

E=UONab–+bRI+–ER0UaN–+RUI線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Nab–+a例1：用戴維寧定理計算圖示電路中電壓U。U=30VR0=6第1章1

9+–6V6b6A2A15U+–解：(1)求U0U0=6×6+6

=42V(2)求R0(3)求UU0=ER0+–15U+–abU0a+–6V6b6A2A+–E1R3R4R1+–R2E2ISI第1章1

9例2：求圖示電路中的電流I。已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，E1=8V，E2=5V，

IS=3A。+–E1+–U0ABR3R1+–R2E2IS+–I3(1)求U0=14VU0=I3

R3–E2+ISR2

解：

I3

=R1+R3E1=2AE1R3R4R1+–R2E2ISI第1章1

9例2：求圖示電路中的電流I。已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，E1=8V，E2=5V，

IS=3A。+–ABR3R1R2ISE1+–E2+–(1)U0=14V解：(2)求R0R0=R1//

R3+

R2=6(3)求IR0+R4E

=1AI=R0U0=ER4R0+–IBA除去獨立源：恒壓源短路恒流源開路R0N0abRUI線性有源二端網(wǎng)絡(luò)Nab–+任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)N，可以用一個恒流源與電阻并聯(lián)的支路等效代替。其中恒流源的電流值等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，并聯(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。1.9.2諾頓定理bRIISR0Ua–+NabIS=ISC第1章1

9+–例：用戴維南定理求圖中A、B兩點的電壓UAB。1051059V3A100.5AAB+–105105解：+–9V3A10AB1求開路電壓UOC+–AB–+9V551010+–30VI1I215I1+9–30=015I2+9=0

I2=–0.6A

I1=1.4AUOC

=

UAB=1.4×5+10×0.6=13V105105解：+–+–9V3A10AB2.求R0UAB=0.5×20/3+13=16.33V0.5A3.求UABR0+–20/3AB+–13VR0=RAB

=2×(10//5)=20/3例1:試用電壓源與電流源等效變換的方法計算2電阻中的電流I。解:–8V