電工基礎(chǔ)學(xué)習(xí)PPT.ppt

1、電工基礎(chǔ),歡迎學(xué)習(xí),授課教師：李 楊,模塊一 認(rèn)識(shí)電路,任務(wù)一 建立電路模型,任務(wù)二 識(shí)別和檢測(cè)電路元件,任務(wù)三 分析電路,任務(wù)一 建立電路模型,知識(shí)目標(biāo),1、了解電路、電路的基本組成及各部分的作用，建立簡(jiǎn)單電路模型； 2、理解電路的基本物理量意義，掌握其計(jì)算方法。,能力目標(biāo),1、能夠正確使用常用電工儀表。 2、會(huì)簡(jiǎn)單電路基本物理量測(cè)量。,1、通過(guò)講解電工技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及本課程在今后學(xué)習(xí)和工作中的重要重要，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣； 2、幫助學(xué)生建立專業(yè)意識(shí)，培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度與職業(yè)意識(shí)。,情感目標(biāo),任務(wù)一 建立電路模型,知識(shí)鏈接一 電路與電路模型,想一想,1.你能舉出哪些用電的例子？

2、它們用的是什么電？,2.談?wù)勀銓?duì)電路的認(rèn)識(shí)，你認(rèn)為什么是電路？電路有什么用？,電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。,看一看,想一想,以上兩幅圖中電路的作用一樣的嗎？若不同，你能說(shuō)出它們的區(qū)別嗎？,(1) 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換,(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理,小結(jié),思 考,大家都見過(guò)用過(guò)手電筒吧，那么手電筒電路由哪幾部分組成？燈泡的亮與不亮由誰(shuí)控制？各部分的作用是什么呢？,電源:提供電能的裝置,中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用,2. 電路的組成部分,負(fù)載:取用電能的裝置,2. 電路的組成部分,電源: 提供 電能的裝置,負(fù)載: 取用 電能的裝置,中間環(huán)節(jié)：

3、傳遞、分 配和控制電能的作用,直流電源: 提供能源,信號(hào)處理： 放大、調(diào)諧、檢波等,負(fù)載,信號(hào)源: 提供信息,2.電路的組成部分,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)。,畫一畫,試畫出手電筒的電路圖。,3、電路模型和電路元件,負(fù)載,電源,開關(guān),電源,負(fù) 載,中間環(huán)節(jié),電路模型,實(shí)體電路,白熾燈的電路模型可表示為：,實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特性多元而復(fù)雜，采取模型化處理可獲得有意義的分析效果。,如,R,L,消耗電能的電特性可用電阻元件表征,產(chǎn)生磁場(chǎng)的電特性可用電感元件表征,由于白熾燈中耗能的因素大大于產(chǎn)生磁場(chǎng)的因素，因此L 可以忽略。,理想電路元

4、件是實(shí)際電路器件的理想化和近似，其電特性單一、確切，可定量分析和計(jì)算。,白熾燈電路,電阻元件 只具耗能的電特性,電容元件 只具有儲(chǔ)存電能的電特性,理想電壓源 輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定,理想電流源 輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定,電感元件只具有儲(chǔ)存磁能的電特性,理想電路元件分有無(wú)源和有源兩大類,無(wú)源二端元件,有源二端元件,電路的工作狀態(tài)及電氣設(shè)備的額定值,議一議,1.結(jié)合生活事例，請(qǐng)大家討論一下電路的有幾種工作狀態(tài)？分別有什么特點(diǎn)？,2.一般電器上標(biāo)注的數(shù)字，比如一個(gè)燈泡上標(biāo)注的“220V 60W”，是什么含義？,1.電路的三種工作狀態(tài),I = US(RSRL),（1）

5、通路, U ,（2）開路, U , U ,I = US/RS,（3）短路,I,U=USIRS,I,I = 0,U=US,U=0,2. 電氣設(shè)備的額定值,電氣設(shè)備長(zhǎng)期、安全工作條件下的最高限值稱為額定值。,電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。,電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài),欠載(輕載)： I IN ，P PN (損耗大，不經(jīng)濟(jì)，效率低),過(guò)載(超載)： I IN ，P PN (設(shè)備易損壞),額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN (經(jīng)濟(jì)合理安全可靠),知識(shí)鏈接二 電路的基本物理量及相互關(guān)系,（1）電流,電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表征

6、，定義式為：,大小、方向均不隨時(shí)間變化的穩(wěn)恒直流電可表示為：,議一議,電流的國(guó)際單位制是安培【A】，較小的單位還有毫安【mA】和微安【A】等，它們之間的換算關(guān)系為：,1A=103mA=106A=109nA,在電工技術(shù)分析中，僅僅指出電流的大小是不夠的，通常以正電荷運(yùn)動(dòng)的方向作為電流的實(shí)際方向。,如果事先不知道電流的實(shí)際方向怎么辦？,方向？,a,b,i,a,b,i,假設(shè)一個(gè)方向,或者,電流的參考方向：任意假設(shè)的電流的方向。,參考方向的表示方法： （1）箭頭法 （2）雙下標(biāo)法,Iab 或Iab（ab）,參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：,i 0，參考方向與實(shí)際方向一致,i 0，參考方向與實(shí)際方向相反,直流

7、情況下,（2）電壓與電位,高中物理課對(duì)電壓的定義是：電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。其表達(dá)式為：,注意：變量（交流量）用小寫字母表示，恒量（直流量）用大寫字母表示。,電壓的國(guó)際單位制是伏特V，常用的單位還有毫伏mV和千伏【KV】等，換算關(guān)系為：,1V=103mV=103KV,電工技術(shù)基礎(chǔ)問題分析中，通常規(guī)定電壓的方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì)。,1、電壓,電壓參考方向的表示方法： （1）極性法 （2）箭頭法 （3）雙下標(biāo)法,參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：,u 0，參考方向與實(shí)際方向一致,u 0，參考方向與實(shí)際方向相反,注意：在求電壓、電流之前必須事先規(guī)定好參考方向，否則求出的值無(wú)意義，

8、并且電路中電流、電壓參考方向一旦標(biāo)定，在整個(gè)分析計(jì)算過(guò)程中就不允許再變更。,2、電位,什么是電位呀？誰(shuí)能告訴我呢？,在電路中任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，電路中其它各點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓即為該點(diǎn)的電位，用符號(hào)“V”表示，單位為伏特（V）。,找一找,電位有什么特點(diǎn)？電位的正負(fù)說(shuō)明什么？,電壓與電位有什么區(qū)別嗎？?jī)烧哂钟惺裁搓P(guān)系嗎？,電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)電位差。, 區(qū)別,電壓：任意兩點(diǎn)之間，絕對(duì)值， 不隨參考點(diǎn)的改變而改變,電位：某一點(diǎn)和參考點(diǎn)之間，相對(duì)值， 隨參考點(diǎn)的改變而變化, 聯(lián)系,引入電位的概念后，電壓的方向即由高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓降。,想一想, 電位參考點(diǎn)的選擇 通常假設(shè)參

9、考點(diǎn)的電位為零，用接地符號(hào)“ ”表示。 參考點(diǎn)的選擇是任意的，一般在電子線路中選擇很多線路的交匯處，或者常常選擇電源的一個(gè)極作為參考點(diǎn)；在工程技術(shù)中選擇大地、機(jī)殼作為參考點(diǎn)。,例1 求右圖中a、b、c三點(diǎn)的電位。,顯然，電路圖中O點(diǎn)為參考點(diǎn)。根據(jù)電壓與電位的關(guān)系求各點(diǎn)電位。,例2 電路如下圖所示，分別以A、B為參考點(diǎn)計(jì)算C和D點(diǎn)的電位及UCD。,以A點(diǎn)為參考電位時(shí),VC = 3 3 = 9 V,VD= 3 2= 6 V,UCD = VC VD = 15 V,以B點(diǎn)為參考電位時(shí),VD = 5 V,VC = 10 V,UCD = VC VD= 15 V,* 電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓

10、；,*電路中各點(diǎn)的電位隨參考點(diǎn)選的不同而改變，但是任意兩點(diǎn)間的電壓不變。,練習(xí): P15 習(xí)題1 6.圖1-32,結(jié)論,(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中 各點(diǎn)的電位也將隨之改變；,(2)電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考 點(diǎn)的不同而變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。,作用：借助電位的概念可以簡(jiǎn)化電路作圖,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果,下圖電路中若選定C為參考點(diǎn)，當(dāng)開關(guān)斷開和閉合時(shí)，判斷各點(diǎn)的電位值。,求下圖電路中開關(guān)S閉合和斷開時(shí)B點(diǎn)的電位。,試述電壓和電位的異同，若電路中兩點(diǎn)電位都很高，則這兩點(diǎn)間電壓是否也很高？,（3）關(guān)聯(lián)方向和非關(guān)聯(lián)方向,自學(xué)什么是關(guān)聯(lián)方向，什么是非關(guān)聯(lián)方向？,學(xué)一學(xué),

11、日常生產(chǎn)和生活中，電能（或電功）也常用度作為量綱：1度=1KWh=1KVAh,（4）電能,電能：在一段時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)用電器時(shí)電源所做的功，用W表示。,式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時(shí)，電功W為焦耳【J】,1度電能做些什么呢？,1000W的電爐加熱1小時(shí)；,100W的電燈照明10小時(shí)；,40W的電燈照明25小時(shí)。,或,算一算,課后拓展,家用電表是每家必用的，請(qǐng)大家查找資料了解電表的面板表面上有哪些信息。,（5）電功率,電工技術(shù)中，單位時(shí)間內(nèi)電流所作的功稱為電功率。電功率用“P ”表示：,或,國(guó)際單位制：U 【V】，I【A】，電功率P用瓦特【W(wǎng)】,電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。,

12、通常情況下，用電器的實(shí)際功率并不等于額定電功率。當(dāng)實(shí)際功率小于額定功率時(shí)，用電器實(shí)際功率達(dá)不到額定值，當(dāng)實(shí)際功率大于額定功率時(shí)，用電器易損壞。,額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)上，作為用電器正常工作條件下的最高限值。, 功率與電流、電壓的關(guān)系,下圖中，用方框代表某一電路元件，其電壓、電流如圖中所示，求圖中各元件的功率。,U、I關(guān)聯(lián)時(shí)： p = ui,U、I非關(guān)聯(lián)時(shí)： p = - ui,+,5V,3A,+,5V,3A,+,-5V,3A,+,-5V,3A,（1）,（2）,（3）,（4）,p0時(shí)為吸收功率 p 0時(shí)為發(fā)出功率, 電源與負(fù)載的判斷,p 0，吸收功率，消耗能量，即為負(fù)載 p 0，發(fā)出

13、功率，釋放能量，即為電源,想一想,想想 練練,1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此電器正常工作10小時(shí)，消耗多少焦耳電能？合多少度電？,2、一只標(biāo)有“220V，60W”的電燈，當(dāng)其兩端電壓為多少伏時(shí)電燈能正常發(fā)光？正常發(fā)光時(shí)電燈的電功率是多少？若加在燈兩端的電壓僅有110伏時(shí)，該燈的實(shí)際功率為多少瓦？額定功率有變化嗎？,3600000J，1度電,220V，60W；15W，不變。,右下圖電路，若已知元件吸收功率為20W，電壓U=5V，求電流I。,分析：,由圖可知UI為關(guān)聯(lián)參考方向，因此:, 舉例2：右下圖電路，若已知元件中電流為I=100A，電壓U=10V，求電功率P，并說(shuō)明元件是電

14、源還是負(fù)載。,解：,UI非關(guān)聯(lián)參考，因此:,元件吸收功率，說(shuō)明元件是負(fù)載。,I為負(fù)值，說(shuō)明它的實(shí)際方向與圖上標(biāo)示的參考方向相反。,練習(xí): P15 習(xí)題1 1.圖1-27,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果,電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？,為何要引入?yún)⒖挤较?？參考方向和?shí)際方向有何聯(lián)系與區(qū)別？,何謂電路模型？,學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好四個(gè)主要環(huán)節(jié)：提前預(yù)習(xí)、 認(rèn)真聽課、及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立作業(yè)。還要處理好三個(gè)基本 關(guān)系：聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。,任務(wù)二 識(shí)別和檢測(cè)電路元件,知識(shí)目標(biāo),了解電阻、電容、電感等電路元器件的外觀、分類、應(yīng)用、識(shí)別、檢測(cè)和特性。,能力目標(biāo),會(huì)使用萬(wàn)用表，并對(duì)電路元件分類和簡(jiǎn)單測(cè)量。,

15、1、培養(yǎng)學(xué)生具有實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度與工作作風(fēng)。 2、樹立學(xué)生良好的安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)和效益意識(shí)。,情感目標(biāo),任務(wù)二 識(shí)別和檢測(cè)電路元件,知識(shí)鏈接一 萬(wàn)用表的使用,基本用途：測(cè)量電壓、電流、電阻 分類：指針式、數(shù)字式,1、指針式萬(wàn)用表的基本結(jié)構(gòu),2、萬(wàn)用表的使用,DT890型數(shù)字萬(wàn)用表的面板圖,1-顯示器 2開關(guān) 3電容插口 4電容調(diào)零器 5插孔 6選擇開關(guān) 7hFE插口,1. 電阻元件,線性電阻元件伏安特性,（1）伏安關(guān)系 如果電阻元件上的電壓、電流關(guān)系呈線性變化，伏安曲線如圖所示，即為線性電阻。線性電阻遵循歐姆定律：,該式表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。,電阻產(chǎn)品實(shí)物圖,電

16、阻元件符號(hào),知識(shí)鏈接二 電路元件特性,（2）功率,若電阻的電壓與電流為關(guān)聯(lián)方向，則電阻的功率為： p=ui u=Ri 若電阻的電壓與電流為非關(guān)聯(lián)方向，則電阻的功率為： p= ui u= Ri 綜上可得線性電阻的功率計(jì)算公式：,由于電阻的功率恒大于零，因此電阻元件主要特性為消耗能量，即通過(guò)電流發(fā)熱。,（3）特性,【解】對(duì)圖(a)有, U = IR,例：求出下圖電路中的電阻R。,對(duì)圖(b)有, U = IR,練習(xí): P15 習(xí)題1 2.圖1-28,對(duì)線性電感元件而言，任一瞬時(shí)，其電壓和電流的關(guān)系為微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，即：,電感產(chǎn)品實(shí)物圖,電感元件符號(hào),顯然，只有電感元件上的電流發(fā)生變化時(shí)，電

17、感兩端才有電壓。因此，我們把電感元件稱為動(dòng)態(tài)元件。電感元件可以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，其儲(chǔ)存的磁能為：,（1）電感元件,2. 電感元件和電容元件,（2） 電容元件,對(duì)線性電容元件而言，任一瞬時(shí)，其電壓、電流的關(guān)系也是微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，即：,電容元件的工作方式就是充放電。,電容產(chǎn)品實(shí)物圖,電容元件符號(hào),因此，只有電容元件的極間電壓發(fā)生變化時(shí)，電容支路才有電流通過(guò)。電容元件也是動(dòng)態(tài)元件，它可以儲(chǔ)存電場(chǎng)能量，其儲(chǔ)存的電能為：,3. 電源元件,任何電源都可以用兩種電源模型來(lái)表示，輸出電壓比較穩(wěn)定的，如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等通常用電壓源模型(理想電壓源和一個(gè)電阻元件相串聯(lián)的形式)表示：,柴油機(jī)組,汽油機(jī)

18、組,蓄電池,各種形式的電源設(shè)備圖,輸出電流較穩(wěn)定的：如光電池或晶體管的輸出端等通常用電流源模型(理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的形式)表示。,（1）獨(dú)立電源,2、電流源,實(shí)際電壓源模型,實(shí)際電流源模型,1、電壓源,理想電壓源的外特性,電壓源模型的外特性,理想電壓源和實(shí)際電壓源模型的區(qū)別,實(shí)際電壓源模型,輸出端電壓,理想電壓源內(nèi)阻為零，因此輸出電壓 恒定； 實(shí)際電源總是存在內(nèi)阻的，因此實(shí)際 電壓源模型電路中的負(fù)載電流增大時(shí)， 內(nèi)阻上必定增加消耗，從而造成輸出電 壓隨負(fù)載電流的增大而減小。因此，實(shí) 際電壓源的外特性稍微向下傾斜。, U ,理想電流源的內(nèi)阻 R0I(相當(dāng)于開路)，因此內(nèi)部不能分流，輸出的

19、電流值恒定。,理想電流源的外特性,電流源模型的外特性,實(shí)際電流源模型,實(shí)際電流源的內(nèi)阻總是有限值，因此當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，內(nèi)阻上分配的電流必定增加，從而造成輸出電流隨負(fù)載的增大而減小。即實(shí)際電流源的外特性也是一條稍微向下傾斜的直線。,理想電流源和實(shí)際電流源模型的區(qū)別,（2）受控源,定義：源電壓或源電流受電路中另一處的電壓或電流控制，這類電源稱為受控電源。若源電壓(流)與控制電壓(流)成正比關(guān)系。則此類受控源稱為線性受控源。,基本要求：掌握受控電源的概念、種類和它們的特性。,（a）VCVS,（b）CCVS,（c）VCCS,（d）CCCS,I1=0,U2=U1,U1=0,U2=I1,I1=0,I2=U1

20、,U1=0,U1=0,I2=I1,注：各個(gè)控制系數(shù)都是常量，具有不同的量綱；同時(shí)，受控源屬于有源元件，它有兩個(gè)端口，又屬二端元件。,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果,1. uL=0時(shí)，WL是否為0？ic=0時(shí)，WC是否為0？,2.畫出圖中電感線圈在直流情況下的等效電路模型？,3. 電感元件在直流時(shí)相當(dāng)于短路， L 是否為零？電容元件在直流時(shí)相當(dāng)于開路，C是否為零？,4. 理想電源和實(shí)際電源有何區(qū)別？理想電源之間能否等效互換？實(shí)際電源模型的互換如何？,I = ?,哪個(gè)答案對(duì)？,問題與討論,階段練習(xí),1、有時(shí)歐姆定律可以寫成 ，說(shuō)明此時(shí)電阻是負(fù)的，對(duì)嗎？,2、下圖所示電路，求電壓U或電流I。,不對(duì)，符號(hào)只是代表方向，

21、有負(fù)號(hào)說(shuō)明U、I為非關(guān)聯(lián)參考方向,U、I為關(guān)聯(lián)參考方向 U=IR=( 2)2= 4V,U、I為關(guān)聯(lián)參考方向 U=IR6= 2I I=3A,3、下圖所示電路，求各電源的功率，并說(shuō)明是吸收功率還是發(fā)出功率。,4、有一只額定值為5W、500的線繞式電阻，求其額定電流IN和UN；如果將它接到10V電源上，求其實(shí)際消耗的功率。,10W 吸收功率,10W 發(fā)出功率,10W 吸收功率,10W 發(fā)出功率,IN =0.1A，UN=50V 實(shí)際消耗功率為0.2W,任務(wù)三 分析電路,知識(shí)目標(biāo),掌握歐姆定律、基爾霍夫定律等電路基本定律；熟練掌握簡(jiǎn)單電阻電路的計(jì)算；掌握支路電流分析法；理解并掌握電源等效變換；掌握戴維寧

22、定理及其等效變換。,能力目標(biāo),會(huì)分析復(fù)雜直流電路。,1、培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的興趣和能力。 2、使學(xué)生初步形成分析問題、解決問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程，提高全面素質(zhì)，形成綜合職業(yè)能力打下基礎(chǔ)。,情感目標(biāo),任務(wù)三 分析電路,I1=I2+I3 (KCL),UAB+UBC=UAC(KVL),?,支路（Branch）：一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間沒有分岔，使各元件上通過(guò)的電流相等。支路中各處電流相等，稱為支路電流。（m）,結(jié)點(diǎn) (Node）：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。（n）,回路 (Loop）：電路中的任意閉合路徑。（l）,網(wǎng)孔：其中不包含其它支路的單一閉合路徑。,m=3,l=3,n=2,網(wǎng)孔=2,知

23、識(shí)鏈接一 基爾霍夫定律及其應(yīng)用,支路：共 ？條,回路：共 ？個(gè),節(jié)點(diǎn)：共 ？個(gè),6條,4個(gè),網(wǎng)孔：？個(gè),7個(gè),有幾個(gè)獨(dú)立回路 就有 幾個(gè)網(wǎng)孔,獨(dú)立回路數(shù)=網(wǎng)孔數(shù)。,2、基爾霍夫第一定律（KCL）,基爾霍夫定律包括結(jié)點(diǎn)電流定律和回路電壓兩個(gè)定律，是一般電路必須遵循的普遍規(guī)律。 基爾霍夫電流定律是將物理學(xué)中的“液體流動(dòng)的連續(xù)性”和“能量守恒定律”用于電路中，它指出：任一時(shí)刻，流入任一結(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和恒等于零。數(shù)學(xué)表達(dá)式：,a,I1 + I2 I3 I4 = 0,若以指向結(jié)點(diǎn)的電流為正，背離結(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，則根據(jù)KCL，對(duì)結(jié)點(diǎn) a 可以寫出：,整理為：I2= I1+ I3+ I4,求左圖示電路中電

24、流I1、I2。,I1I2+10 +(12)=0 I2=1A, 4+7+I1= 0 I1= 3A,其中I1得負(fù)值，說(shuō)明它的實(shí)際方向與參考方向相反。,結(jié)點(diǎn)？支路？I=？,基爾霍夫電流定律的推廣,I=?,I1+I2=I3,I=0,廣義節(jié)點(diǎn),電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。,廣義節(jié)點(diǎn),3、基爾霍夫第二定律（KVL）,基爾霍夫電壓定律是用來(lái)確定回路中各段電壓之間關(guān)系的電壓定律。 回路電壓定律依據(jù)“電位的單值性原理”，它指出：,任一瞬間，沿任一回路參考繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：U=0,然后根據(jù)： U = 0,得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0,R1I1US

25、1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0,R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4,電阻壓降,可得KVL另一形式：IR=US,電源壓升,先標(biāo)繞行方向,根據(jù) U=0對(duì)回路#1列KVL方程,電阻壓降,電源壓升,即電阻壓降等于電源壓升,此方程式不獨(dú)立,省略！,對(duì)回路#2列KVL常用形式,對(duì)回路#3列KVL方程,#1方程式也可用常用形式,KVL方程式的常用形式，是把變量和已知量區(qū)分放在方程式兩邊，顯然給解題帶來(lái)一定方便。,圖示電路KVL獨(dú)立方程為,KVL 推廣應(yīng)用于假想的閉合回路,或?qū)懽?對(duì)假想回路列 KVL：,UA UB UAB = 0,UAB = UA UB,US IR U = 0

26、,U = US IR,對(duì)假想回路列 KVL：,或?qū)懽?知識(shí)鏈接二 支路電流法、結(jié)點(diǎn)電位法,一、支路電流法,例：圖示電路，已知R1=4，R2=20 ，R3=3 ，R4=3 ，求電阻R4中的電流I4。,【解】電路含有4個(gè)結(jié)點(diǎn)、6條支路，根據(jù)圖中各支路電流、電壓的參考方向，列寫結(jié)點(diǎn)a、b、c的KCL方程：,結(jié)點(diǎn)a：,結(jié)點(diǎn)b：,結(jié)點(diǎn)c：,以支路電流為變量列寫6-4+1=3個(gè)回路KVL方程：,回路abca：,回路adba：,回路bdcb：,解上述方程組，得,工程上要必須給出一定精度數(shù)值，不允許只給出分?jǐn)?shù)結(jié)果求最后結(jié)果。,支路電流法是一種基本的電路分析方法，直接從兩類約束(元件特性約束和基爾霍夫定律)出發(fā)

27、，以支路電流為分析的基本變量，通過(guò)兩類約束列寫關(guān)于支路電流的代數(shù)方程組，求解得到支路電流后通過(guò)元件特性，再確定各支路電壓。,課堂練習(xí)：右圖所示電路，用支路電流法求各支路電流。,支路電流分析法雖然可以用于任意電路的分析，但從我們分析的實(shí)例可見，對(duì)于一個(gè)并不很復(fù)雜的電路，用支路電流法列出的方程數(shù)也是相當(dāng)多，解方程組的工作量太大。 支路電流法的另一個(gè)存在問題是，我們可以方便地列出獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)KCL方程，但要找出B-N+1個(gè)獨(dú)立的回路來(lái)列寫?yīng)毩⒌幕芈稫VL方程卻相對(duì)困難。 因此，我們必須尋找更加方便實(shí)用的電路分析方法。,小 結(jié),二、結(jié)點(diǎn)電位法,一種更為方便實(shí)用的電路分析方法結(jié)點(diǎn)電位法： 利用元件特性將支

28、路電壓和電流聯(lián)系起來(lái)，支路電流可以用支路電壓來(lái)表示。 每條支路都接在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間，因此，支路電壓可以表示為結(jié)點(diǎn)電位的差。,參考 結(jié)點(diǎn),結(jié)點(diǎn)電壓 （各結(jié)點(diǎn)對(duì)參考結(jié)點(diǎn)的電壓）,支路 電壓,支路 電流,結(jié)點(diǎn)電位方程具有如下規(guī)律：,結(jié)點(diǎn)a,結(jié)點(diǎn)b,結(jié)點(diǎn)c,1. Gjj 稱為結(jié)點(diǎn)j的自電導(dǎo)，它是所有連接到該結(jié)點(diǎn)j的支路電導(dǎo)之和。,2. Gjn(nj) 稱為結(jié)點(diǎn)j與結(jié)點(diǎn)n之間的互電導(dǎo)，它是連接在結(jié)點(diǎn)j與n間的支路電導(dǎo)之負(fù)值，如果兩個(gè)非參考結(jié)點(diǎn)之間沒有支路相聯(lián)或只有純電源(理想、受控)支路相連，則互電導(dǎo)為0。一般情況有Gik= Gki。,3. IjS 為電路中流進(jìn)結(jié)點(diǎn)j 的電源支路電流(包括受控電源)之和。

29、對(duì)于電壓源形式的電源模型，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髟葱问降碾娫茨Ｐ停员阌诹袑懡Y(jié)點(diǎn)電壓方程。,每個(gè)結(jié)點(diǎn)的方程具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu) (對(duì)結(jié)點(diǎn)j )：,結(jié)點(diǎn)電位法分析過(guò)程：,1.選取參考結(jié)點(diǎn)；其它結(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)1N-1；將含源支路轉(zhuǎn) 化為電流源與電導(dǎo)并聯(lián)的形式(熟練后可不轉(zhuǎn)化)。,2.對(duì)參考結(jié)點(diǎn)以外的其它各個(gè)結(jié)點(diǎn)列寫結(jié)點(diǎn)電壓方程：,Gj1V1+Gj2V2+GjjVj+GjN-1VN-1=Ijs j=1, 2, , N-1,3.聯(lián)立求解上面的N-1個(gè)結(jié)點(diǎn)電壓方程，求出結(jié)點(diǎn)電位 V1，V2，, VN-1,4.根據(jù)各個(gè)支路的聯(lián)接位置，利用結(jié)點(diǎn)電壓求出所需 的支路電壓；根據(jù)支路的特性確定支路電流。,圖示電路含有5個(gè)結(jié)點(diǎn)，8條支路

30、。如果用支路電流法求解要解8個(gè)聯(lián)立方程。試用結(jié)點(diǎn)電位法求解電源功率。,結(jié)點(diǎn)1：(1+0.1+0.1)V1-V2- 0.1V4=1 結(jié)點(diǎn)2：-V1+(1+1+0.5)V2-0.5V3=-0.5 結(jié)點(diǎn)3：-0.5V2+(0.5+0.5+0.25)V3-0.25V4=0.5 結(jié)點(diǎn)4：-0.1V1-0.25V3+(0.1+0.25+0.25)V4=0,V1=1.2267V , V2=0.4239V , V3=0.6659V , V4=0.4819V,例,解,計(jì)算電源功率：,P1A= -1U1= -1.2267W，P0.5A=0.5U23= 0.5 (V2-V3) = -0.121W,練 習(xí),用結(jié)點(diǎn)電壓

31、法求圖示電路中電阻R3的功率。,已知電路元件參數(shù)為,1. 設(shè)定參考結(jié)點(diǎn)，對(duì)非參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào),2. 列結(jié)點(diǎn)方程組：,結(jié)點(diǎn)1:,結(jié)點(diǎn)2:,3. 解方程,4. 計(jì)算功率,分析,知識(shí)鏈接三 等效變換法,二端網(wǎng)絡(luò)的概念 具有兩個(gè)端鈕與外電路相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)（電路），也稱單口網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否包含電源，分為有源二端網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。,端口電壓,端口電流,外電路,等效電路的概念 當(dāng)兩個(gè)二端電路的端口電壓、電流關(guān)系完全相同時(shí)，則對(duì)外部電路來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)二端電路互為等效電路。 等效電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然不同，但對(duì)外電路而言，它們的作用完全相同，也就是說(shuō)，“等效”只是針對(duì)二端電路以外的電路而言的，是對(duì)外等效，對(duì)于互相等

32、效的兩個(gè)電路部分內(nèi)部的工作一般是不等效的。,靈活運(yùn)用等效電路關(guān)系，往往可以大大減輕電路分析的工作量。,1、電阻的串并聯(lián)等效,電阻的串聯(lián)等效 串聯(lián)連接：在電路中，如果兩個(gè)二端元件首尾相連（且聯(lián)接處無(wú)其它元件端點(diǎn)聯(lián)接，即中間無(wú)分叉），流過(guò)同一個(gè)電流，稱這兩個(gè)元件串聯(lián)。,電阻串聯(lián)等效可推廣到N個(gè)電阻串聯(lián)，N個(gè)電阻串聯(lián)等效為一個(gè)電阻，等效電阻值為各串聯(lián)電阻值的總和。,串聯(lián)各電阻中通過(guò)的電流相同。,電阻串聯(lián)分壓公式：,電阻的并聯(lián)等效 并聯(lián)：電路中，兩元件同接在兩個(gè)相同結(jié)點(diǎn)之間，具有相同的 電壓，稱為并聯(lián)。,電阻并聯(lián)等效可推廣到N個(gè)電阻并聯(lián)，N個(gè)電阻并聯(lián)等效為一個(gè)電阻，等效電阻值的倒數(shù)為各并聯(lián)電阻值的倒數(shù)

33、之和，即等效電導(dǎo)值為各并聯(lián)電導(dǎo)值的總和。,并聯(lián)各電阻兩端的電壓相同。,電阻并聯(lián)分流公式：,電阻的混聯(lián)分析舉例,解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5),由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5均連 接在相同的兩點(diǎn)之間，因此是并聯(lián)關(guān)系， 把這4個(gè)電阻兩兩并聯(lián)后，電路中除了a、 b兩點(diǎn)不再有結(jié)點(diǎn)，所以它們的等效電阻 與R1和R6相串聯(lián)。,電阻混聯(lián)電路的等效電阻計(jì)算，關(guān)鍵在于正確找出電路的連接點(diǎn)，然后分別把兩兩結(jié)點(diǎn)之間的電阻進(jìn)行串、并聯(lián)簡(jiǎn)化計(jì)算，最后將簡(jiǎn)化的等效電阻相串即可求出。,分析：,電阻星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接的等效變換,Y形聯(lián)接,形聯(lián)接,等 效,解,例,求下圖所示各電阻單口網(wǎng)

34、絡(luò)的等效電阻Rab 。,由a、b端向里看， 這幾個(gè)電阻很難 判別出是串聯(lián)還是并聯(lián)的關(guān)系，但是可 以上方的三個(gè)電阻是形聯(lián)接，考慮可以 將其等效變換為Y形聯(lián)接來(lái)化簡(jiǎn)電路。,等效電路,練一練,課本53頁(yè)習(xí)題2 9、10（b）,理想電壓源串聯(lián)等效,2、理想電源的串并聯(lián)等效,理想電流源并聯(lián)等效,等效,等效,等效電壓源電壓：,注：串聯(lián)電壓源與等效電壓源參考方向一致為“+”，不一致為“”。,等效電流源電壓：,注：并聯(lián)電流源與等效電流源參考方向一致為“+”，不一致為“”。,電壓源可以并聯(lián)嗎？,電壓源可以并聯(lián)，不過(guò)有條件：必須極性相同，電壓值相等。,電流源可以串聯(lián)嗎？,電流源可以串聯(lián)，不過(guò)有條件：必須極性相同，

35、電流值相等。,或,等效為,外電路,內(nèi)電路,內(nèi)電路,內(nèi)電路,或,內(nèi)電路,內(nèi)電路,等效為,外電路,內(nèi)電路,理想電壓源并聯(lián)等效,理想電流源串聯(lián)等效,Us = Is R0,內(nèi)阻改并聯(lián),兩種電源模型之間等效變換時(shí)，電壓源的電壓值和電流源的電流值遵循歐姆定律的數(shù)值關(guān)系，但注意變換過(guò)程中內(nèi)阻不變。,等效互換的原則：當(dāng)外接負(fù)載相同時(shí)，兩種電源模型對(duì)外部電路的電壓、電流相等。,內(nèi)阻改串聯(lián),3、兩種實(shí)際電源模型的等效變換,課堂練習(xí)：課本53頁(yè)習(xí)題7,在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路中，任何支路的 電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得 結(jié)果的代數(shù)和。,內(nèi)容：,計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加原理！,=,*當(dāng)恒流源不

36、作用時(shí)應(yīng)視為開路,+,*當(dāng)恒壓源不作用時(shí)應(yīng)視為短路,知識(shí)鏈接四 疊加定理,7.2V電源單獨(dú)作用時(shí)：,用疊加原理求下圖所示電路中的I2。,根據(jù)疊加原理: I2 = I2 + I2=1+(1)=0,12V電源單獨(dú)作用時(shí)：,用疊加定理求：I= ?,I = I+ I= 2+（1）=1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是將此恒流源去掉，使原恒流源處開路。,20V電壓源單獨(dú)作用時(shí)：,4A電流源單獨(dú)作用時(shí)：,應(yīng)用疊加定理要注意的問題,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）。,2. 疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令U=0；暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令I(lǐng)s=0。,3. 解題時(shí)要標(biāo)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。,4. 疊加定理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來(lái)求功 率，即功率不能疊加。如：,5. 運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解