大二上課件lzw 2014電工學第1章直流電路

電工學(第1版——綠色)習題Ch1 3.1/6.1/6.3/6.4/7.2(用節(jié)點法)/8.1(分別用節(jié)點法和…)/8.4Ch2 2.1/2.2/3.2/3.4(畫出uc,ur的波形)/4.1/5.2/5.3/5.4Ch3 4.1/4.2/4.3/4.4/4.5/4.6/5.1/5.3/5.5/7.3/7.5/8.1/9.2Ch4 1.1/2.4/2.5/3.1/3.2/3.4Ch6 2.2/2.3/2.4/3.1Ch7 2.1/2.3/4.1/5.2Ch8 2.2/2.3/2.4/2.7/2.9/3.1a,b,c/5.2/6.1Ch9 3.1/4.3/5.1/5.3/9.2/9.4/10.1/10.2Ch10 2.1/5.2/5.4/5.5/5.7/5.9/5.11/5.12/6.4/7.2Ch11 2.1/2.3/2.4/3.5/3.6/3.8/3.9/4.1/4.3Ch12 2.1/2.3/2.8/3.2/4.2/4.3電工學(第2版——灰色)習題Ch1：3.1/6.1/6.3/6.4/7.1/7.2(節(jié)點法)/8.1(分別利用節(jié)點法和…)/8.4Ch2：3.1/3.2/5.1/5.2/6.1/6.4/6.5/6.6Ch3：4.1/4.2/4.3/4.4/4.5/5.1/5.2/5.3/5.5/6.4/7.1/7.3/8.1/8.2/8.3/9.1Ch4：4.1/2.4/2.5/3.1/3.2/3.4Ch8：2.2/2.3/2.4/3.1(a,b,c)/4.2Ch9：3.1/4.3/4.5/4.7/6.2/6.4/7.1/7.2Ch10：2.1(a-d)/4.2/4.4/4.5/4.7/4.11/4.12/5.1/5.2/5.3/5.4/6.2Ch11：2.2/2.3/3.2/4.1/4.2Ch12：2.1/2.3/2.4/3.4(2)/3.5(1)/3.6/3.8/3.9/3.13/4.1/4.2/4.3Ch13：2.1/2.3/2.8/3.2/4.1/4.2/4.3電工學(秦曾煌)習題1.4.5/4.6/4.9（每次課作業(yè)）1.6.3/6.5/8.21.9.6/10.1/10.41.12.6ab/12.7/12.82.2.3/4.7/4.9/4.11國慶節(jié)2.5.4/5.6/5.82.4.10/7.22.6.2/6.4/9.12.8.7/8.99.2.4ab/2.6/3.39.4.10/5.1/9.2.810.2.8/2.10ab10.2.12/3.4/3.510.4.2/10.5.111.2.6/11.3.5/6/7/911.3.10/3.13/3.15/.4.211.5.2/12.1.7/2.2/3.413.4.10(1)(2)(3),/13.4.12(1)(2)13.4.14/13.4.1613.4.20/22/2514.1.8/14.1.1114.3.4/14.3.5電工學北京航空航天大學電工電子中心徐志躍abI1I3I2IIIIIIR3R1R2E11、主要內(nèi)容（1）電路分析原理----分析電路各處的U、I、P直流電路的基本分析方法（基本元件、等效變換、一般性方法、基本定理）電路的暫態(tài)分析正弦交流電路（含三相電路）的基本分析方法（串聯(lián)，并聯(lián)，功率、因數(shù)，諧振，非正弦）（2）模擬電子技術(shù)（放大電路；信號處理）（3）數(shù)字電子技術(shù)（門電路，觸發(fā)器，計數(shù)器）2、知識結(jié)構(gòu)

數(shù)學電路原理模擬電路數(shù)字電路微機原理自動控制

物理檢測技術(shù)3、課程特點與現(xiàn)狀內(nèi)容與物理學有連貫性分析方法更具普遍性、一般性解題過程需要熟練性、靈活性，而不僅是聽懂就行學生狀況：(1)刻苦性不夠——不上課、不做題，焉能熟練？

(2)主動性、靈活性遠遠不夠！

(3)學習方法的轉(zhuǎn)變等有問題！

(4)聽懂與熟練掌握距離有多遠？結(jié)果：不及格率居高不下——不足為奇！4、過關(guān)攻略——十六字令1、堅持聽課2、課后復習3、獨立做題4、及時答疑——包你沒問題！5、幾點說明1、教材2、習題3、考評4、歷史5、本人關(guān)于——三合一簡裝版——一切盡在掌握——10%，20%，70%——30%，30%——北航網(wǎng)站查詢第1章直流電路

§1–1電路的作用和組成電路、作用、組成、三種負載R、L、C理想模型、集總參數(shù)、線性、時不變§1–2電路的基本物理量1.電流I——單位時間內(nèi)的電荷量——電流強度2.電壓U——電場力移動單位正電荷所做的功3.電動勢E——非電場力移動單位正電荷所做的功4.電功率P=UI(發(fā)出、吸收)IREUab(定義、表示、單位)補充：功率的定義*uiAny1.u、i同向，If

P>0，則電路吸收功率，P<0

電路發(fā)出功率；2.u、i反向，If

P>0，則電路發(fā)出功率，P<0

電路吸收功率.定義P=ui顯然，對任何電路，∑P發(fā)=∑P吸

(可以用來驗算結(jié)果)R=10ΩE=10VUII對于負載R，U=10V,I=1A∴P=UI=10W——吸收，U,I同向?qū)τ陔娫碋，U=10V,I=1A∴P=UI=10W——發(fā)出，U,I反向功率的例題2R=10ΩE=10VUII對于負載R，U=10V,I=–1A∴P=UI=–10W——吸收，U,I反向?qū)τ陔娫碋，U=10V,I=–1A∴P=UI=–10W——發(fā)出，U,I同向§1–3電路的工作狀態(tài)1.通路——有載（滿載，過載，欠載）2.開路——空載3.短路——嚴重過載，——事故事實上，當R=∞~0變化時，電路經(jīng)歷：開路——通路——短路（欠載，滿載，過載）IREUab§1–4電路中的參考點

一、電位的概念abcd10Ω30Ω10Ω50V10V3A2A1A令Ud=0，則Ua=50V;Ub=20V;Uc=–10Vcba30Ω10Ω10Ω50V–10Vd20Vcba30Ω10Ω10Ω–50V–60Vd–30V令Ua=0，則Ub=–30V;Uc=–60V;Ud=–50V電位隨參考點的不同而不同，但兩點間的電位差不變二、等電位1、自然等電位利用自然等電位，可以化簡電路當R1R4

=

R2R3時，I=0不論a、b短路還是開路都有Ua=Ub稱a、b為自然等電位點R4R3R2R1USabI2、強迫等電位R4R3R2R1USabI當R1R4

≠

R2R3時，Ua≠Ub，欲使Ua=Ub只有將a、b短路稱a、b為強迫等電位點此時，

I≠0

R中的電流要重新分配§1–5電路中的參考方向一、問題的提出二、參考方向——正方向三、關(guān)聯(lián)參考方向E3abI1I3I2IIIIIIR3R1R2E1RUI關(guān)聯(lián)的RUI非關(guān)聯(lián)§1–6理想電路元件

一、理想無源元件（一）電阻元件R1、u–i關(guān)系2、伏安特性3、電導G4、單位Riuu/Vi/AOα（二）電容元件C（三）電感元件L二、理想有源元件

（一）電壓源UsrRIUI(A)U(V)OUsrI顯然

U=Us–rI希望r→0——理想電壓源——恒壓源特性：(1)U=Us(2)Iany(3)水平（二）電流源OI(A)U(V)IsgU顯然I=Is–gU希望g→0——理想電流源——恒流源特性：(1)I=Is(2)Uany(3)水平UIGgIs（三）受控源1、VCVS2、VCCS3、CCVS4、CCCSUO=kUiUiIO=gUiUiII（四）電壓源、電流源的等效互換RUsrIU(a)RUI1/rgIs(b)對于(a)有U=UsR/(r+R)=(Us/r)rR/(r+R)于是Is=Us/r，g=1/r或Us=Is*r，r=1/g=(Us/r)*(r//R)=Is*(r//R)——(b)（五）電源等效互換的注意事項Notice:1、等效僅對外部而言，內(nèi)部不等效！

2、注意變換前后方向的一致性；

3、理想電源之間不可互換；RUsrIU(a)RUI1/rgIs(b)（六）關(guān)于電源的幾點說明1、不同Us的恒壓源不可并聯(lián)2、不同Is的恒流源不可串聯(lián)3、Us=0——短路；Is=0——開路4、與恒壓源并聯(lián)的支路不影響其外特性5、與恒流源串聯(lián)的支路不影響其外特性例1(恒壓源)U=10VI=1AR10ΩUs10VIUS=1AU=10VIUS=2AU=10VI=1AR10ΩUS10VR110ΩI=1AU=10VR10ΩUS10VR110Ω1AIS=1AU=10VI=1AR10ΩUS10VR110Ω1AIUS=1AIS=2AIUS=0R10ΩU=10VI=1AUS10VU=10VI=1AR10ΩUS10VR110Ω1AIS=3AIUS=1A例2(恒流源)*U=10VI=1AR10ΩIs1AUIS=10VU=10VI=1AR10ΩIs1AR110ΩUIS=20VUs=10VU=10VI=1AR10ΩIs1AUIS=10VR110ΩUs=20VU=10VI=1AR10ΩIs1AR110ΩUIS=020V20VIs1AR10ΩU=10VI=1AUs=30VU=10VI=1AR10ΩIs1AR110ΩUIS=?例3等效變換(1)*10V5V1Ω5A10V1Ω10V5A10Ω1Ω1Ω5V例3等效變換(2)*2A2A3Ω6Ω2Ω6V12V3Ω6Ω2ΩI=0I=?§1–7基爾霍夫定律——關(guān)于元件連接關(guān)系的約束規(guī)律一、基本術(shù)語

1、支路

2、節(jié)點

3、回路

4、網(wǎng)孔abI1I3I2IIIIIIR3R1R2E1E3一、基本術(shù)語+USR2R3R4R5R1abcdef幾條支路、網(wǎng)孔、回路、節(jié)點？USR2R1R3R4R5二、基爾霍夫電流定律（KCL）

任一時刻，對于任一節(jié)點，有∑iin=∑iout

，或∑i=0R5R4R3R2R1I2I1I4I5I3I7=

?I6I7=–(I1+I2+I3+I6)廣義節(jié)點封閉面三、基爾霍夫電壓定律（KVL）任一時刻，對于任一回路，有∑u=0規(guī)則：任選一回路繞行方向，與之同者取+，反之取–E3E4R3R2R4R1I1baI3Uab=R1I1–R3I3+E3–E4例1注意兩套正負號I1=–3AI3=?I2=2A①元件本身實際方向與參考方向的正負號②受∑i=0、∑u=0約束的正負號例如：求I3=?顯然：由I1=I2+I3

有I3=I1

–I2

=–3A–2A=–5A②①例2求輸出電壓U=–E3–(R1+R4)I電流I取決于外電路電路基本分析方法UR110ΩE110VE35VR45ΩR25ΩR32ΩE210VIII2I3ab特殊地，當輸出端開路時I=0，U=–E3§1–8支路電流法abI1I2I3IIIIIIR2R1R3US1US2回路電壓方程：由回路(I)I1R1+I3R3=US1---------------(3)由回路(II)I2R2+I3R3=US2---------------(4)由回路(III)I1R1–I2R2=US1–

US2---------(5)顯然：(5)=(3)–(4)一般來說，獨立的回路方程有b–(n-1)個節(jié)點電流方程：由節(jié)點(a)I1+I2=I3-------(1)由節(jié)點(b)I3=I1+I2-------(2)僅有一個是獨立的，一般來說，有(n-1)個是獨立的支路電流法一般步驟1、標明I1~Ib2、(n–1)個節(jié)點電流方程3、b–(n–1)個回路電壓方程4、聯(lián)立求解I1~Ib5、求出U1~Ub及各支路P支路電流法例題US290VI1R3R220Ω6Ω5ΩR1I3I2US1140Vab節(jié)點方程：I1+I2=I3代入數(shù)據(jù)I1+I2=I320I1+6I3=1405I2+6I3=90解得：I1=4A,I2=6A,I3=10A

回路方程：I1R1+I3R3=US1I2R2+I3R3=US2最簡解法7A18A20Ω6Ω5ΩI3I1R3R220Ω6Ω5ΩR1I3I2US1140VUS290VabI3=1/61/20+1/6+1/5x25A=10A60V6A4A§1–9節(jié)點(電位)法

基本方法IfU1U2

已知，則

I1=U1/

R1,I2=U1/

R2,I3=(U1–U2)

/

R3,I4=U2/

R4,I5=U2/

R5,U3I1R5R4R3R2R1U1U2I5I4I3I2IS2IS4由KCL，節(jié)點(1)：I1+I2+I3=IS2節(jié)點(2)：I4+IS4+I5=I3代入以上各式，有：U1/R1+U1/R2+(U1–U2)

/R3=IS2U2/R4+IS4+U2/R5=(U1–U2)/R3整理后，得：1/R1+1/R2+1/R3–1/R3U1IS2–1/R31/R3+1/R4+1/R5U2–IS4=G11G12U1ISn1G21G22U2ISn2=記為

GU

=ISn一般形式=G11G12…………..G1nG21G22…………..G2nGn1Gn2…………..GnnU1U2UnIS1IS2ISn1、指定參考節(jié)點為零電位2、列出方程：自導>0，互導<0，無關(guān)者=03、IS流入為正；流出為負4、解出各節(jié)點電壓5、求得各支路I及P節(jié)點法例題U3I1R15ΩU1U2I5I4I3I2IS23AR25ΩR410ΩR515ΩR310ΩIS413/3A(1/5+1/5+1/10)U1–1/10U2=3–1/10U1+(1/10+1/10+1/15)U2=13/3解得：U1=10V,U2=20VI1=2A，I2=2A，I3=–1A，I4=2A，I5=4/3AU2R310ΩU1簡化解法U3I1R15ΩU1U2I5I4I3I2IS23AR25ΩR410ΩR515ΩR310ΩIS413/3A6ΩI=1A26V+-20V20V10V2.5Ω+-7.5V10V彌爾曼定理R1US1R2US2R3US3RnUSnU(1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn)U=US1/R1+US2/R2+US3/R3+…+USn/Rn∑USiRi∑1Ri所以U=——只有一個獨立節(jié)點§1–10疊加定理

含有多個電源的線性電路，任一支路的電壓或電流，等于各電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。Note:1、僅適用于線性電路

2、功率不可疊加例1求I1、I2US6VIS3AR22ΩR11ΩI2I1IS3AR22ΩI2”1AR11ΩI1”-2AUS6VR11ΩR22ΩI1’I2’2AI1=0I2=3A例2重新計算I1、I2US16VIS3AR22ΩR11ΩI2I1US29VUS16VIS3AR22ΩR11ΩI2’I1’R11ΩR22ΩI2”