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电路组成及分析方法第1页，共81页，编辑于2022年，星期日电工电工 电电 子子 技技 术术 基基 础础 教教 程程主主 编：编：陈陈 新新 龙龙第2页，共81页，编辑于2022年，星期日第第1章章 电路的组成及其分析方法电路的组成及其分析方法 本章从电路的组成及其分类出发，介绍了电本章从电路的组成及其分类出发，介绍了电路模型的概念、求解电路模型的基本定律、电路模型的概念、求解电路模型的基本定律、电阻元件、电源元件的联接方式及其特点；在此阻元件、电源元件的联接方式及其特点；在此基础上进一步介绍电路分析的常用方法：如等基础上进一步介绍电路分析的常用方法：如等效变换、支路电流、结点电压、叠加原理、戴效变换、支路电流、结点电压、叠加原理、戴维宁定理与诺顿定理等。维宁定理与诺顿定理等。第3页，共81页，编辑于2022年，星期日一引言一引言 本教材分两篇给大家介绍电工电子技术方面的基础电工电子技术方面的基础知识，以使读者对其有初步了解知识，以使读者对其有初步了解 二十一世纪是一个信二十一世纪是一个信息化、网络化、数字息化、网络化、数字化的时代。化的时代。新时代的工科生应掌新时代的工科生应掌握必要的电工电子技握必要的电工电子技术方面的知识术方面的知识第第 1 课课第4页，共81页，编辑于2022年，星期日二电路的引入二电路的引入 将实际元件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性质，将实际元件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性质，忽略其次要性质，这样的元件所组成的电路称为实际电路的忽略其次要性质，这样的元件所组成的电路称为实际电路的电路模型电路模型（简称电路简称电路）实际电气设备包括电工设备、联接设备两个部分。手电筒便是一个电气设备；手电筒便是一个电气设备；它包括电池、筒体、开关它包括电池、筒体、开关和小灯泡和小灯泡 电池、小灯泡为电工设备；筒体、开关为联接设备 将电池视为内阻为将电池视为内阻为R0，电，电动势为动势为E的电压源；忽略筒的电压源；忽略筒体，开关视为理想开关；体，开关视为理想开关；小灯泡视为电阻小灯泡视为电阻。则手电。则手电筒模型如图筒模型如图第5页，共81页，编辑于2022年，星期日 电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件构电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件构成的电路模型的分析方法的理论。成的电路模型的分析方法的理论。常见元件图形符号如下：常见元件图形符号如下：通过建立实际电路的模型，可利用电路理论求解电路各部分的电压和电通过建立实际电路的模型，可利用电路理论求解电路各部分的电压和电流，从而求出待求问题流，从而求出待求问题。第6页，共81页，编辑于2022年，星期日三电压和电流的方向三电压和电流的方向 电流电流I、电动势、电动势E、电压、电压U是是电路的基本物理量，是具有电路的基本物理量，是具有方向的物理量方向的物理量 必须首先理解电压、电流的方向必须首先理解电压、电流的方向（或称为极性）并在电路中标注，（或称为极性）并在电路中标注，才能写出电路方程才能写出电路方程 电压、电流是客观存在的物理现象，有实际方向和参考方向之分。电压、电流是客观存在的物理现象，有实际方向和参考方向之分。实际方向：实际方向：电流的方向电流的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向 端电压的方向端电压的方向规定为高电位端（即规定为高电位端（即“+”极）指向低电位端（即极）指向低电位端（即“-”极），即为电位降低的方向。极），即为电位降低的方向。电源电动势的方向电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位端（规定为在电源内部由低电位端（“-”极）指向高电极）指向高电位端（位端（“+”极），即为电位升高的方向极），即为电位升高的方向第7页，共81页，编辑于2022年，星期日电源端电压U与 电动势 E 的区别 电源端电压表示电场力在外电路将正电荷由高电位点（正极）移向低电位点（负极）做功的能力。电动势表示电源力将电源内部的正电荷从低电位点（负极）移向高电位点（正极）做功的能力。若不考虑电源内损耗，则电源电动势在数值上与它的端电压相等，但实际方向相反。即：E=-U 第9页，共81页，编辑于2022年，星期日参考方向参考方向在复杂电路中，特别是交流电路中，会遇到如何确定电流或电压的方向问题，如下图电路。n 参考方向是任意假定的电流或电压的方向，并不一定是它们的实际方向。n 参考方向仅仅是计算电流或电压值和确定其实际方向的依据：计算结果的绝对值表示电流或电压的大小，正值和负值可以判定它们的实际方向。n 电路中所标的电压、电流、电动势的方向一般均为参考方向第10页，共81页，编辑于2022年，星期日电流、电压参考方向的表示电流、电压参考方向的表示规则：规则：参考方向是任意假定的电流（或电压）的方向。如下图（a）、（b）、（c）、（d）所示，电流或电压的方向，不是a到b，就是b到a，你可以任意选定一个方向。若电流（或电压）的计算值为正，表示实际方向与参考方向相同，见图（a）、（c）。若电流（或电压）的计算值为负，表示实际方向与参考方向相反，见图（b）、（d）。第11页，共81页，编辑于2022年，星期日标注方法标注方法电流参考方向用箭头实线表示，箭头方向即电流参考方向。电压参考极性用+-号表示，+号为高电位，-号为低电位，由高电位指向低电位的方向是电压的参考方向。文字叙述时,多用字母加双下标表示参考方向。例如，用Uab表示。第12页，共81页，编辑于2022年，星期日关联与非关联参考方向关联与非关联参考方向 当电压与电流参考方向一致时，称为关联参考方向；若不一致，称为非关联参考方向。一般选择关联参考方向，原因？第13页，共81页，编辑于2022年，星期日注意问题注意问题电流、电压的实际方向是客观存在的，与参考方向的设置无关。参考方向假定的电流、电压的方向，是计算的唯一依据，一经选定，在电路计算中就要以此为标准，不能随意变动。在不注明参考方向时，电流、电压的正负值均无意义。对同一电流或电压，若参考方向选择不同，计算结果应只差一个负号。第14页，共81页，编辑于2022年，星期日思考题P6：1-2-1 1-2-2第15页，共81页，编辑于2022年，星期日四基尔霍夫电流定律四基尔霍夫电流定律 理解了电路模型以后，可理解了电路模型以后，可以利用以利用欧姆定律欧姆定律分析求解简分析求解简单电路单电路(实例P7:1-3-1)还应理解分析与计算电路最基还应理解分析与计算电路最基本的定律：基尔霍夫电流定律和本的定律：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电流定律表述如下：基尔霍夫电流定律表述如下：在任一瞬时，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和，在任一瞬时，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和，即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫电流即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫电流定律定律 几个概念几个概念 支路支路：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电流，称为：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电流，称为支支路电流路电流。图释图释 结点结点：电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为结点：电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为结点第16页，共81页，编辑于2022年，星期日 图图示示电电路共有三个路共有三个电电流，因此有三条支路流，因此有三条支路,分分别别由由ab、acb、adb构成。构成。图示电路共有两个结点图示电路共有两个结点a和和b acb、adb两条支路中两条支路中含有含有电电源，称源，称为为有源支有源支路路；ab支路不含支路不含电电源，称源，称为为无源支路无源支路对对图图示示结结点点，其其流流入入该该结结点点的的电电流流之之和和应应该该等等于于由由该该结结点点流流出出的的电电流之和，即：流之和，即：I3=I1+I2第17页，共81页，编辑于2022年，星期日 基尔霍夫电流定律通常基尔霍夫电流定律通常应用于结点，但也可以应用于结点，但也可以应用于包围部分电路的应用于包围部分电路的任一假设的闭合面任一假设的闭合面 可见，任一瞬时，通过任一闭合可见，任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和恒等于面的电流的代数和恒等于0在在图图示示电电路中，有：路中，有：IA+IB+IC=0 （请请注注意意IA、IB、IC均均为为流入流入电电流流.验证验证?）实实例例:P9:1-3-2动动笔：笔：P11：1、2第18页，共81页，编辑于2022年，星期日五基尔霍夫电压定律五基尔霍夫电压定律 分析与计算电路最基本的定律还有：分析与计算电路最基本的定律还有：基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律表述如下：基尔霍夫电压定律表述如下：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零，这便是针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电压定律。回路的概念：回路的概念：回路是一个闭合的电路回路是一个闭合的电路 上上图图中，中，E1、R1、R3构成一个回路；构成一个回路；R3、R2、E2也构成一个回路也构成一个回路 第19页，共81页，编辑于2022年，星期日 回路可分回路可分为许为许多段，在多段，在左左图图中，中，E1、R1、R2、E2构成一个回路，可分构成一个回路，可分为为E1、R1、R2、E2四个四个电电压压段。段。回路回路电压电压关系关系为为：U1+U4-U2-U3=0（正正负负号号有有何何规规律？律？）即：即：U=0（假定（假定电电位位降降为为正）正）从从b点出点出发发，依照虚，依照虚线线所示方向循行一周，其所示方向循行一周，其电电位升之和位升之和为为U2+U3，电电位降之和位降之和为为U1+U4；回路中各段回路中各段电压电压的代数和的代数和为为零，零，这这便是基便是基尔尔霍夫霍夫电压电压定律定律第20页，共81页，编辑于2022年，星期日 基尔霍夫电压定律不仅可应用于回路，也可以推广应用于回路基尔霍夫电压定律不仅可应用于回路，也可以推广应用于回路的部分电路的部分电路对对想象回路想象回路应应用基用基尔尔霍夫霍夫电压电压定律，有定律，有 UAB=UAUB 在在左左图图示示电电路路中中，我我们们想想象象A、B两两点点存存在在一一个个如如图图示示方方向向的的电电动动势势，其其端端电电压压为为UAB，则则UA、UB、UAB构构成成一一个回路个回路 这这便是基便是基尔尔霍夫霍夫电压电压定律的推广定律的推广应应用用实实例例:P10:1-3-3动动手：手：P11：3、4、5、6 P42：1、2、3、4第21页，共81页，编辑于2022年，星期日六小结六小结 重点：电路模型、基尔霍夫定律基尔霍夫定律第22页，共81页，编辑于2022年，星期日第第2课课 在本次课中，在本次课中，我们将在本次课中，我们将在本次课中，我们将介绍电阻元件的串联、并联介绍电阻元件的串联、并联第23页，共81页，编辑于2022年，星期日二电阻元件的联接概述二电阻元件的联接概述对于复杂电路，纯粹用基尔霍对于复杂电路，纯粹用基尔霍夫定律分析过于困难夫定律分析过于困难 需要根据需要根据电电路的路的结结构特点去构特点去寻寻找分找分析与析与计计算的算的简简便方法便方法 电电阻元件是构成阻元件是构成电电路的基本元件之一，采用不同的路的基本元件之一，采用不同的联联接方法，接方法，电电路的路的结结构便不一构便不一样样，其分析方法也就可能不同。在，其分析方法也就可能不同。在实际实际使用中，使用中，电电阻元件的阻元件的联联接方式主要有：串接方式主要有：串联联联联接、并接、并联联联联接、三角形接、三角形联联接、接、星形星形联联接、接、桥桥式式联联接方式等。接方式等。第24页，共81页，编辑于2022年，星期日三电阻元件的串联联接三电阻元件的串联联接 如果电路中有两个或更多个电阻一个接如果电路中有两个或更多个电阻一个接一个地顺序相联，并且在这些电阻上通一个地顺序相联，并且在这些电阻上通过同一电流，则这样的联接方法称为电过同一电流，则这样的联接方法称为电阻串联阻串联（如右图）（如右图）两个两个电电阻阻R1、R2串串联联可用一个可用一个电电阻阻R来来等效等效代替，代替，这这个个等效等效电电阻阻R的阻的阻值为值为R1+R2（即右上图可用右下图等效）（即右上图可用右下图等效）(N个个R呢呢?)串串联联是是电电阻元件阻元件联联接的基本方式之一，也接的基本方式之一，也是其它元件是其它元件联联接的基本方式之一接的基本方式之一第25页，共81页，编辑于2022年，星期日 电电阻串阻串联联的物理的物理连连接特征接特征为电为电阻一个接一个地阻一个接一个地顺顺序相序相联联电阻串联的应用很多。例如在负载额定电压低于电源电压电阻串联的应用很多。例如在负载额定电压低于电源电压的情况下，可根据需要与负载串联一个电阻以分压的情况下，可根据需要与负载串联一个电阻以分压 串串联电联电阻上阻上电压电压的分配与的分配与电电阻阻成正比，成正比，电电阻阻R 1、R 2上的上的电电压压如右如右 u 电电阻串阻串联联的几点的几点结论结论 两个两个电电阻阻R1、R2串串联联可用一个可用一个电电阻阻R来等效代替，等效来等效代替，等效电电阻阻R的阻的阻值为值为R1+R2第26页，共81页，编辑于2022年，星期日四电阻元件的并联联接四电阻元件的并联联接如果电路中有两个或更多个电阻联接在如果电路中有两个或更多个电阻联接在两个公共的结点之间，则这样的联接方两个公共的结点之间，则这样的联接方法称为电阻并联（如右图）法称为电阻并联（如右图）两个两个电电阻阻R 1、R 2并并联联可用一个可用一个电电阻阻R来来等效代替（等效代替（这这个个等效等效电电阻阻R的阻的阻值值的倒数的倒数为为（1/R1+1/R 2），），即右上图可用即右上图可用右下图等效右下图等效(N个个R呢呢?)第27页，共81页，编辑于2022年，星期日电电阻并阻并联联的物理的物理连连接特征接特征为为两个两个或更多个或更多个电电阻阻联联接在两个公共的接在两个公共的结结点之点之间间一般负载都是并联使用的。各个不同的负载并联时，它们处一般负载都是并联使用的。各个不同的负载并联时，它们处于同一电压下，任何一个负载的工作情况基本不受其它负载于同一电压下，任何一个负载的工作情况基本不受其它负载的影响的影响并并联电联电阻上阻上电电流的分配与流的分配与电电阻成阻成反比，反比，电电阻阻R1、R2上的上的电电流如流如右右 u 电电阻并阻并联联的几点的几点结论结论两个两个电电阻阻R 1、R 2并并联联可用一个可用一个电电阻阻R来等效代替（其阻来等效代替（其阻值值的倒数的倒数为为（1/R1+1/R 2）第28页，共81页，编辑于2022年，星期日 通通过过合并串并合并串并联电联电阻阻简简化化电电路是分析路是分析电电路的基本方法之一，下面我路的基本方法之一，下面我们们通通过过几个例几个例题题来理解其来理解其应应用用 用用电电阻阻R 23 等效替等效替换换R 2、R 3（这这种种变换对电变换对电阻阻R 1而言是等而言是等效的效的，对对R 2、R 3而言是不等效的）；再用而言是不等效的）；再用电电阻阻R等效替等效替换换R 1、R 23，可求，可求I。例例1 电电路如右路如右图图，已知，已知R 1=4、R 2=R 3=8，U=4V请请求求I、I 1、I 2、I 3 u 几个例几个例题题 R=2、I=U/R=2A、I1=1A、I2=I3=0.5A1/R=1/R1+1/R2+1/R3?(可验证前面的结论)第29页，共81页，编辑于2022年，星期日 可通过合并串、并可通过合并串、并联电阻求出总等效联电阻求出总等效电阻从而求出电流电阻从而求出电流I 并根据分流公式求并根据分流公式求出出I7（。（。例例2 电电路如下路如下图图，请请求求I、I7？I=2A、I7=1A实战：P18：1、3 P42：6第30页，共81页，编辑于2022年，星期日五电阻元件的三角形、星形与桥式联接五电阻元件的三角形、星形与桥式联接不要求不要求第31页，共81页，编辑于2022年，星期日第第3课课 在本次课中，我们将介绍电源元件的使用在本次课中，我们将介绍电源元件的使用及其模型及其模型第32页，共81页，编辑于2022年，星期日一一电源元件的电源元件的 概念 如果一个二端元件对外输出的端电压或电流能如果一个二端元件对外输出的端电压或电流能保持为一个恒定值或确定的时间函数，我们就保持为一个恒定值或确定的时间函数，我们就把这个二端元件称为电源把这个二端元件称为电源。依照电源的输出类型是电压还是电流可分为电压源、电流源。依照电源的输出是否恒定可分为直流电源直流电源、交交流电源流电源。第33页，共81页，编辑于2022年，星期日二电压源模型的引入二电压源模型的引入 电压源是使用非常广泛的一种电源模型，如电池便电压源是使用非常广泛的一种电源模型，如电池便可用电压源来表示可用电压源来表示电源是电路的基本部件之一，电源是电路的基本部件之一，它负责给电路提供能量，是它负责给电路提供能量，是电路工作的源动力电路工作的源动力 一个电源可以用两种不同的电路模一个电源可以用两种不同的电路模型来表示，用电压形式来表示的模型来表示，用电压形式来表示的模型为电压源模型；用电流形式来表型为电压源模型；用电流形式来表示的模型为电流源模型示的模型为电流源模型 电压电压源是用源是用电动势电动势E和内阻和内阻R0串串联联来表示来表示电电源的源的电电路模型（如路模型（如左左图图）下面以电压源模型为例介绍电源元件的使用下面以电压源模型为例介绍电源元件的使用 第34页，共81页，编辑于2022年，星期日三有载工作分析三有载工作分析 所谓电源有载工作是指电源开关闭所谓电源有载工作是指电源开关闭合，电源与负载接通构成电流回路合，电源与负载接通构成电流回路的电路状态的电路状态 可通可通过过左左图图示手示手电电筒模型来筒模型来理解理解 电电路的伏安关系如右路的伏安关系如右第35页，共81页，编辑于2022年，星期日表征表征电电源的外部特性常用功率，源的外部特性常用功率，将上式将上式各各项项乘以乘以I，则则得到得到功率平衡式功率平衡式 式（式（1-3-4）表明，在一个电路中，电源产生的功率等于负载取）表明，在一个电路中，电源产生的功率等于负载取用的功率与电源内阻消耗的功率的和，我们称之为功率平衡用的功率与电源内阻消耗的功率的和，我们称之为功率平衡（实例（实例P20:1-5-2）用功率表示用功率表示为为：P=PE P式中，式中，P=UI，为电为电源源输输出功率；出功率；PE=EI，为电为电源源产产生功率；生功率；P=R0 I 2，为电为电源内阻消耗功率源内阻消耗功率 手手电电筒筒电电路的伏安关系如右路的伏安关系如右第36页，共81页，编辑于2022年，星期日 当当RO=0时时，也就是也就是说说，电电源的内阻等于零源的内阻等于零时时，电电源端源端电压电压U恒等于恒等于电电源源电动势电动势E，是一定，是一定值值，而，而其中的其中的电电流流I由由负载电负载电阻阻确定。我确定。我们们把把这样这样的的电压电压源称源称为为理想理想电压电压源或恒源或恒压压源源 电压电压源是用源是用电动势电动势E和内阻和内阻R0串串联联来表示来表示电电源的源的电电路模型，其数学描述路模型，其数学描述为为四理想电压源四理想电压源理想理想电压电压源具有以下两个基本性源具有以下两个基本性质质：其端其端电压电压U是一定是一定值值，与流，与流过过的的电电流流I的大小无关；的大小无关；流流过过的的电电流是任意的，其数流是任意的，其数值值由与由与电压电压源相源相联联接的外接的外电电路决定路决定实际实际上，理想的上，理想的电压电压源是不存在的源是不存在的 Why?第37页，共81页，编辑于2022年，星期日五电流源模型五电流源模型一个实际电源除可以用电压源的模一个实际电源除可以用电压源的模型来表示外，还可以用电流源的模型来表示外，还可以用电流源的模型来表示型来表示 电压电压源是用源是用电动势电动势E和内阻和内阻R0串串联联来表示，来表示，电电流源是用流源是用IS 和和U/R0 两条支路的并两条支路的并联联来表示。来表示。电电流源的模型可直接从流源的模型可直接从电压电压源模型中源模型中导导出出 电压电压源是用源是用电动势电动势E和内阻和内阻R0串串联联来表示来表示电电源的源的电电路模型，其数学描述路模型，其数学描述为为 上式两上式两边边除以除以R0，有：，有：U/RO=E/RO-I引入引入电电源的短路源的短路电电流流IS，显显然，然，IS=E/RO，则则上式上式变为变为 这这便是便是电电流源的数学模型，流源的数学模型，电电路如上路如上第38页，共81页，编辑于2022年，星期日当当R0=（相当于并（相当于并联联支路支路R0断开），断开），则则I=IS，也就是，也就是说说，负载负载电电流流I固定等于固定等于电电源短路源短路电电流流IS，而其两端的，而其两端的电压电压U则则是任意的，是任意的，仅仅由由负载电负载电阻及阻及电电源短路源短路电电流流IS确定。我确定。我们们把把这样这样的的电电流源称流源称为为理想理想电电流源或恒流源流源或恒流源 电电流源是用流源是用IS 和和U/R0 两条支路的并两条支路的并联联来表示，其数学描述来表示，其数学描述为为六理想电流源六理想电流源理想理想电电流源具有以下两个基本性流源具有以下两个基本性质质：输输出出电电流是一个定流是一个定值值IS，与端，与端电压电压U无关。无关。输输出的出的电压电压是任意的是任意的，其数，其数值值由外由外电电路决定路决定实际实际上，理想的上，理想的电电流源是不存在的流源是不存在的:Why?第39页，共81页，编辑于2022年，星期日电电源开路源开路时电时电路路电电流流为为零，零，电电源源输输出功率出功率为为零，零，电电子子设备设备没有启没有启动动，电电路路显显然不能工作，因此：然不能工作，因此：开启开启电电路路电电源是源是电电路开始工作的第一步路开始工作的第一步电电源开路是指源开路是指电电源开关断开、源开关断开、电电源的端源的端电压电压等于等于电电源源电动势电动势、电电路路电电流流为为零、零、电电源源输输出出功率功率为为零的零的电电路状路状态态七电源其它知识七电源其它知识1、开路、开路 电源开路用表达式表电源开路用表达式表示为示为 I=0 U=U0=E P=0 电源开路示意图如上图电源开路示意图如上图 第40页，共81页，编辑于2022年，星期日电电源短路是一种非常危源短路是一种非常危险险的的电电路状路状态态，巨大的短路，巨大的短路电电流将流将烧烧坏坏电电源源,甚至引甚至引起火灾等事故起火灾等事故电电源短路是指源短路是指电电源两端由于某种原因而直源两端由于某种原因而直接被接被导线联导线联接的接的电电路状路状态态。短路。短路时电时电路的路的负载电负载电阻阻为为零、零、电电源的端源的端电压为电压为零，内部零，内部将流将流过过很大的短路很大的短路电电流流2、短路、短路 电源短路用表达式表电源短路用表达式表示为示为 I=IS=E/R0 U=0 P=0 PE=P=R0I2电源短路示意图如上图电源短路示意图如上图 电源开路电压、短路电流是实际电源的基本参数之一，可通电源开路电压、短路电流是实际电源的基本参数之一，可通过一个例题来理解过一个例题来理解(实例实例:P22 1-5-3)第41页，共81页，编辑于2022年，星期日 确定某一元件是电源还是负载有两种方法：确定某一元件是电源还是负载有两种方法：（1）根据电压和电流的）根据电压和电流的实际方向实际方向来判别，方法如下：来判别，方法如下：实际电流是从实际电压方向的实际电流是从实际电压方向的“+”端端流出流出，U和和I方向方向相反相反，则该元，则该元件为件为电源电源；实际电流是从实际电压方向的实际电流是从实际电压方向的“+”端端流入流入，U和和I方向方向相同相同，该元件为，该元件为负载负载。一般来一般来说说，电电源是作源是作为为提供功率的元件出提供功率的元件出现现的，但是，有的，但是，有时时也可能作也可能作为为吸吸收功率的元件（作收功率的元件（作为负载为负载）出）出现现在在电电路路3、电源与负载的判别、电源与负载的判别实例实例:P23 1-5-4第42页，共81页，编辑于2022年，星期日 （2）根据电压和电流的）根据电压和电流的参考方向参考方向来判别，方法如下：来判别，方法如下：当元件的当元件的U、I方向选得一致时，若方向选得一致时，若P=UI为为正正值值，该该元元件是件是负载负载，反之，反之，为电为电源；源；当元件的当元件的U、I方向选得不一致时，若方向选得不一致时，若P=UI为为正正值值，该该元件是元件是电电源，反之，源，反之，为负载为负载。第43页，共81页，编辑于2022年，星期日 额额定定值值是是电电子子设备设备的重要参数，的重要参数，电电子子设备设备在使用在使用时时必必须须遵循遵循电电子子设设备备使用使用时时的的额额定定电压电压、电电流、功率及其它正常运行必流、功率及其它正常运行必须须保保证证的参数，的参数，这这是是电电子子设备设备的基本使用的基本使用规则规则 额额定定值值是制作厂是制作厂为为了使了使产产品能在品能在给给定的工作条件下正常运行而定的工作条件下正常运行而对电对电压压、电电流、功率及其它正常运行必流、功率及其它正常运行必须须保保证证的参数的参数规规定的正常允定的正常允许值许值4、额定值与实际值、额定值与实际值 当然，实际电子设备受实际线路、其它负载等各种实际因素的影当然，实际电子设备受实际线路、其它负载等各种实际因素的影响，电压、电流、功率等响，电压、电流、功率等实际值不一定等于其额定值实际值不一定等于其额定值，但为了保证设备，但为了保证设备的正常运行及使用效率，它们的实际值必须与其额定值相差不多且一的正常运行及使用效率，它们的实际值必须与其额定值相差不多且一般不可超过其额定值。般不可超过其额定值。(实例实例:P24 1-5-5 练习：练习：P27：1、3、4、5、6)第44页，共81页，编辑于2022年，星期日八本课的重点八本课的重点 重点：电源模型及有载分析第45页，共81页，编辑于2022年，星期日第四课第四课 在本次课中，在本次课中，我们将介绍电源元件的串并介绍电源元件的串并联联接、电流源、电压源相互之间的等效联联接、电流源、电压源相互之间的等效变换及其应用等变换及其应用等 第46页，共81页，编辑于2022年，星期日一电源元件一电源元件 的串并联联接的串并联联接所以：所以：I=（E2+E1）/（R2+R1+RL）U=E2+E1-I（R2+R1）像电阻元件一样，电源元件也存在像电阻元件一样，电源元件也存在联接问题。联接问题。两个两个电压电压源源E1、E2的串的串联联联联接模型如右接模型如右图图 对对右右图电图电路路应应用基用基尔尔霍夫霍夫电压电压定律有：定律有：E2+E1=I（R2+R1）+IRL引入一个等效引入一个等效电压电压源源E，其，其电动势电动势E为为E2+E1，内阻，内阻R0为为R2+R1，用它取代，用它取代电压电压源源E2、E1，其，其电电路如上左路如上左图图 第47页，共81页，编辑于2022年，星期日 可得出电压源串联联接的结论：可得出电压源串联联接的结论：对负载而言，多个电压源串联可用一个电压源等对负载而言，多个电压源串联可用一个电压源等效，其电动势为多个电压源电动势的代数和、内阻效，其电动势为多个电压源电动势的代数和、内阻为多个电压源各自内阻的和。为多个电压源各自内阻的和。可通过串接电压源提高负载的工作电压。可通过串接电压源提高负载的工作电压。第48页，共81页，编辑于2022年，星期日 两个两个电压电压源源E1、E2的并的并联联联联接的模型如右接的模型如右图图 求解求解电电路（后面），路（后面），有有I2=（E1E2）/（R1+R2）两个具有不同电动势的电压源并联，高电动势的电压两个具有不同电动势的电压源并联，高电动势的电压源将产生很大的输出电流，低电动势的电压源将流入很源将产生很大的输出电流，低电动势的电压源将流入很大的电流。一般情况下，它将超过电源本身的承受能力，大的电流。一般情况下，它将超过电源本身的承受能力，从而毁坏电源。因此，一般情况下，不同电压源不能相从而毁坏电源。因此，一般情况下，不同电压源不能相互并联互并联第49页，共81页，编辑于2022年，星期日 电流源相互联接的特点：电流源相互联接的特点：对负载而言，多个电流源并联可用一个电流源等效，对负载而言，多个电流源并联可用一个电流源等效，其短路电流为多个电流源短路电流的代数和、内阻其短路电流为多个电流源短路电流的代数和、内阻为分别多个电流源内阻的并联电阻。可通过并联电为分别多个电流源内阻的并联电阻。可通过并联电流源提高负载的工作电压。一般情况下，不同电流流源提高负载的工作电压。一般情况下，不同电流源不能相互串联。源不能相互串联。第50页，共81页，编辑于2022年，星期日二电压源与电流源的等效变换的引入二电压源与电流源的等效变换的引入 对负载电对负载电阻阻RL而言，而言，无无论论是用是用电压电压源表示源表示的的电电源源还还是用是用电电流源流源表示的表示的电电源，其源，其负载负载特性是相同的特性是相同的 对负载电对负载电阻阻RL而言，而言，电压电压源与源与电电流源，相互流源，相互间间是等效的，是等效的，可以可以进进行等效行等效变换变换。第51页，共81页，编辑于2022年，星期日三电压源与电流源的等效变换的公式三电压源与电流源的等效变换的公式 令令电电流源的短路流源的短路电电流流IS=E/RO，则电压则电压源、源、电电流源流源负载负载特性相同。特性相同。电压电压源是用源是用电动势电动势E和内阻和内阻R0串串联联来表示来表示电电源的源的电电路模型，其数学描述路模型，其数学描述为为 电电流源是用流源是用IS 和和U/R0 两条支路的并两条支路的并联联来表示，其数学描述来表示，其数学描述为为 电压电压源向源向电电流源流源转换时转换时，内阻，内阻RO不不变变，电电源的短路源的短路电电流流IS=E/RO 电电流源向流源向电压电压源源转换时转换时，内阻，内阻RO不不变变，电电源的源的电动势电动势 E=RO IS第52页，共81页，编辑于2022年，星期日 【例例2.2.1】有一直流有一直流发电发电机，机，E=250V，R0=1，负载电负载电阻阻RL=24，请请用用电电源的两种模型分源的两种模型分别计别计算算负载电负载电阻上阻上电压电压U和和电电流流I，并并计计算算电电源内部的源内部的损损耗和内阻上的耗和内阻上的压压降降 电电压压源源与与电电流流源源的的相相互互转转换换对对外外部部负载负载RL是等效的。是等效的。画出电路如左图画出电路如左图 求解左图（求解左图（a），有：），有：求解左图（求解左图（b），有：），有：第53页，共81页，编辑于2022年，星期日 电电压压源源与与电电流流源源的的相相互互转转换换对对外外部部负负载载RL是是等等效效的，但的，但对电对电源内部，是不等效的。源内部，是不等效的。图图（a）内内阻阻上上的的压压降降和和内内部的部的损损耗耗为为：U=I R0=101=10VP0=I2R0=1021=100W图图（b）内内阻阻上上的的压压降降和内部的和内部的损损耗耗为为：第54页，共81页，编辑于2022年，星期日可可适适当当地地利利用用电电压压源源、电电流流源源的的等等效效变变换换改改变变电电路路结结构构从从而而产产生生直接直接电电源串并源串并联联关系关系 【例例2.2.2】请计请计算右算右图图中中2电电阻上的阻上的电电流流I 可可将将左左边边2V电电压压源源等等效效变变换为电流源如上图换为电流源如上图1A电电流源与流源与2A电电流源并流源并联联，可用，可用一个一个电电流源等效取代流源等效取代如左上图如左上图 左上图中，有两个电流源。可将左上图中，有两个电流源。可将它们分别等效变换为电压源如右上它们分别等效变换为电压源如右上图图求解上求解上图图，有，有 I=5/3A 练习：P30：1、2、3、4第55页，共81页，编辑于2022年，星期日受控受控电电源可分源可分为为控制端（控制端（输输入端）和受控端（入端）和受控端（输输出端）两个部分。如果控出端）两个部分。如果控制端不消耗功率，受控端制端不消耗功率，受控端满满足理想足理想电压电压源（或源（或电电流源）特性，流源）特性，这样这样的受控的受控电电源称源称为为理想受控理想受控电电源。源。电压电压源（或源（或电电流源）的流源）的输输出出电压电压（或（或电电流）不受外部流）不受外部电电路的控制，我路的控制，我们们称它称它为为独立独立电电源。源。四受控电源四受控电源1、受控电源的概念、受控电源的概念 电压源的输出电压电压源的输出电压和电流源的输出电流和电流源的输出电流受电路中其它部分的受电路中其它部分的控制，这种电源称为控制，这种电源称为受控电源。受控电源。第56页，共81页，编辑于2022年，星期日五本课的重点五本课的重点 重点：电源两种模型的等效变换 难点：受控电源第57页，共81页，编辑于2022年，星期日第五课第五课 在本次课中，在本次课中，我们将介绍支路电流法与结点介绍支路电流法与结点电压法电压法 第58页，共81页，编辑于2022年，星期日二支路电流法的引入二支路电流法的引入当当列列出出全全部部的的结结点点和和回回路路方方程程时时，有有些些方方程程不不独独立立。选选择择独立方程的原独立方程的原则则如下：如下：对对n个个结结点点、m条条支支路路的的电电路路，可可列列出出n-1个个独独立立的的结结点点电电流方程和流方程和m-n+1个独立的回路个独立的回路电压电压方程。方程。对复杂电路，通过合并串对复杂电路，通过合并串并联电阻、电源等效变换等并联电阻、电源等效变换等手段，依旧不能有效简化电手段，依旧不能有效简化电路，因此，必须寻求其它求路，因此，必须寻求其它求解电路的方法解电路的方法 以支路电流作为电路的变量，应以支路电流作为电路的变量，应用基尔霍夫电流定律和电压定律分用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路建立求解电路的方别对结点和回路建立求解电路的方程组，通过求解方程组求出各支路程组，通过求解方程组求出各支路电流并求出电路其它参数的分析方电流并求出电路其它参数的分析方法便是支路电流法法便是支路电流法第60页，共81页，编辑于2022年，星期日 图图中共有中共有3个支路和个支路和2个个结结点点对对结结点点a应应用用基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律，对对abC、abd两两个个回回路路应应用用基基尔尔霍夫霍夫电压电压定律，可列出如下三个方程：定律，可列出如下三个方程：130=20 I1+5 I3 80=5I2+5 I3 I1+I2=I3 【例例1】在右在右图图中，中，E1=130V、E2=80V、R1=20、R2=5、R3=5，请请求各支路求各支路电电流流？I1=4A、I2=6A、I3=10A共同动手：P44：21、22第61页，共81页，编辑于2022年，星期日三结点电压法的引入三结点电压法的引入其结点间电压如下：其结点间电压如下：支路电流法是求解电路的基本方法，但随着支路、结点数目的增多将支路电流法是求解电路的基本方法，但随着支路、结点数目的增多将使求解极为复杂使求解极为复杂 对右图示两个结点、多对右图示两个结点、多个支路的复杂电路个支路的复杂电路第62页，共81页，编辑于2022年，星期日运用结点电压公式解题步骤如下：运用结点电压公式解题步骤如下：1、在、在电电路路图图上上标标出出结结点点电压电压、各支路、各支路电电流的参考方向；流的参考方向；2、根据式、根据式(1-7-2)求出求出结结点点电压电压注意：注意：在在用用式式(1-7-2)求求出出结结点点电电压压时时，电电动动势势的的方方向向与与结结点点电电压压的的参参考考方方向向相相同同时时取取正正值值，反反之之，取取负负值值，最最终终结结果果与与支支路路电电流流的的参参考考方向无关。方向无关。若若电电路路图图中