直流电路幻灯片.ppt
直流电路第1页，共45页，编辑于2022年，星期一1.1 电路及电路模型电路：电流流经的闭合路径电路的作用：电能的传输与转换 传递和处理信号 电路模型：由理想元件组成的电路第2页，共45页，编辑于2022年，星期一电路的组成电电池池灯灯泡泡EIRU+_负载负载电源电源第3页，共45页，编辑于2022年，星期一电能的传输与转换发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器电灯电炉电灯电炉热能热能,水能水能,核能转核能转电能电能传输分配电能传输分配电能电能转换为电能转换为光能光能,热能和热能和机械能机械能第4页，共45页，编辑于2022年，星期一传递和处理信号放大器放大器天线天线扬声器扬声器接收信号接收信号(信号源信号源)信号处理信号处理(中间环节中间环节)接受转换信接受转换信号的设备号的设备(负载负载)第5页，共45页，编辑于2022年，星期一1.2 电 路 变 量1.2.1 电流和电流的参考方向 电流方向电流方向正电荷运动的方向正电荷运动的方向电流参考方向电流参考方向任选一方向为电流正方向。任选一方向为电流正方向。正值正值负值负值如：如：IIaabb第6页，共45页，编辑于2022年，星期一1.2.2 电压和电压的参考方向 电压方向电压方向由高电位端指向低电位端由高电位端指向低电位端电压表示方法：电压表示方法：U+-UabUabUab =-Uba关联正方向：关联正方向：UI关联正关联正方向方向UI非关联非关联正方向正方向第7页，共45页，编辑于2022年，星期一1.2.3 电位电压又称电位差。在电路分析特别是在电子电路中，常选取电路的某一点作为参考点，并将参考点电位规定为零，用符号“”来表示，则其他点与参考点之间的电压就称为该点的电位。第8页，共45页，编辑于2022年，星期一1.2.4 功率和能量 电功率单位时间内吸收（或产生）的电能量 在国际单位制（SI）中，能量的单位是焦耳（J），时间的单位是秒（S），功率的单位是瓦特（W）第9页，共45页，编辑于2022年，星期一1.3 电 阻 元 件 电路中表示材料电阻特性的元件称为电阻器，电阻元件是从实际电阻器中抽象出来的模型。关联方向时：关联方向时：u=Ri 非关联方向时：非关联方向时：u=Ri功率：功率：第10页，共45页，编辑于2022年，星期一1.4 电压源与电流源 电压源：电压源：与流过电压源与流过电压源的电流无关，由电源本的电流无关，由电源本身确定，电流任意，由身确定，电流任意，由外电路确定。外电路确定。电流源电流源：与电源两端与电源两端电压无关，由电源本电压无关，由电源本身确定，电压任意，身确定，电压任意，由外电路确定。由外电路确定。第11页，共45页，编辑于2022年，星期一直流电压源符号及伏安特性 直流电流源第12页，共45页，编辑于2022年，星期一1.5 基尔霍夫定律 术语支路：每一个两端元件视为一个支路，流经元件的电流和元件两端的电压分别称为支路电流和支路电压。节点：二条或是二条以上支路的连接点称为节点。回路：电路中任一闭合路径称为回路。网孔：内部不含有任何支路的回路称为网孔。第13页，共45页，编辑于2022年，星期一1.5.1 基尔霍夫电流定律（KCL）在集总参数电路中，在任一时刻，对任一节点，流出（或流入）该节点的所有电流的代数和等于零，即 在集总参数电路中，在任一时刻，对任一节点，所有流入该节点的电流之和等于所有流出该节点的电流之和，即 I1I2I3I4第14页，共45页，编辑于2022年，星期一例:求如图所示电路的电流I1、I2和I3 解：设流入节点a的电流为正，则节点a的KCL方程为同理节点c 节点b 第15页，共45页，编辑于2022年，星期一1.5.2 基尔霍夫电压定律（KVL）在集总参数电路中，在任一时刻，对任一回路，沿着指定的回路方向，各元件两端的电压的代数和为零，即 基尔霍夫电压定律不仅应用于闭合回路，也可以把它推广应用于回路的部分电路中。第16页，共45页，编辑于2022年，星期一例:如图所示电路，求U1和U2。解：取网孔1和网孔2的顺时针方向为参考方向对网孔1列KVL方程 对网孔2列KVL方程 第17页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6 单口网络及等效单口网络是指只有一个端口与外部电路连接的电路，所谓端口是一对端钮，流入一个端钮的电流总等于流出另一个端钮的电流。单口网络又称为二端网络。第18页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.1 a 电阻的串联及等效伏安特性（a）（b）分压公式 第19页，共45页，编辑于2022年，星期一对于n个电阻的串联，伏安特性为所以串联电路的等效电阻为 第k条支路的电压为第20页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.1 b 电阻的并联及等效第21页，共45页，编辑于2022年，星期一图(a)所示，两个并联电阻的总电流为I，两端的电压为U，则由KCL及欧姆定律得 用电阻表示 图(b)所示图(c)所示 第22页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.2 理想电源的等效变换1电压源的串联及等效第23页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.2 理想电源的等效变换2电流源的并联及等效第24页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.2 理想电源的等效变换3电压源与元件的并联两图所示电路等效 第25页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.2 理想电源的等效变换4电流源与元件的串联两图所示电路等效 第26页，共45页，编辑于2022年，星期一1.6.3 实际电压源和实际电流源的等效图(a)的VAR为 图(b)的VAR为 当 这两个电路是等效 第27页，共45页，编辑于2022年，星期一例:求图(a)中的电压U 解：由KVL列得 得第28页，共45页，编辑于2022年，星期一1.7 支路电流分析法支路电流法：以支路电流为求解变量的分析方法假设电路具有n个节点、b条支路。（1）标出每个支路电流以及参考方向；（2）根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程；（3）选定所有独立回路并指定每个回路的绕行方向，再根据KVL列出b-(n-1)个回路电压方程；（4）求解（2）（3）所列的联立方程组，得各支路电流；（5）根据需要，利用元件VAR可求得各元件电压及功率。第29页，共45页，编辑于2022年，星期一例：求图中各元件的功率 解：KCL方程 KVL方程为 第30页，共45页，编辑于2022年，星期一1.8 节点分析法如果在电路中任选一个节点作为参考节点（设此节点电位为零），则其他节点到参考节点的电压降称为该节点的节点电压。以节点电压为未知量，将各支路电流用节点电压表示，利用KCL列出独立的电流方程进行求解，此种方法称节点分析法。第31页，共45页，编辑于2022年，星期一所示电路共有4个节点。以节点4为参考节点。对节点1、2、3列KCL方程有根据元件VAR，又可得节点电压方程 第32页，共45页，编辑于2022年，星期一1.9 叠 加 定 理叠加定理：在线性电路中，由多个独立电源共同作用在某一支路中产生的电压（或电流）等于电路中每个独立电源单独作用时在该支路产生的电压（或电流）的代数和。第33页，共45页，编辑于2022年，星期一叠加原理的验证 第34页，共45页，编辑于2022年，星期一例：用叠加原理计算图(a)所示电路中的电流I、电压U及电阻消耗的功率。第35页，共45页，编辑于2022年，星期一解：（1）2A电流源单独工作时，如图(b)所示（2）5V电压源单独工作时，如图(c)所示（3）1A电流源单独工作时，如图(d)所示 第36页，共45页，编辑于2022年，星期一原电路(a)的电流和电压分别为 电阻消耗的功率为 第37页，共45页，编辑于2022年，星期一1.10 等效电源定理 在电路分析中，若只需求出复杂电路中某一特定支路的电流或电压时，应用等效电源定理计算比较方便。1.10.1 戴维南定理1.10.2 诺顿定理第38页，共45页，编辑于2022年，星期一1.10.1 戴维南定理戴维南定理：任意一个线性有源单口网络，如图(a)所示，就其对外电路的作用而言，总可以用一个理想电压源和一个电阻串联的支路来等效，如图(b)所示。第39页，共45页，编辑于2022年，星期一例：如图(a)所示，试用戴维南定理求电压 第40页，共45页，编辑于2022年，星期一解：（1）的计算 如图(b)所示，利用叠加原理求 1.5A电流源单独工作时，将24V电压源短路，得 24V电压源单独工作时，将1.5A电流源开路，由分压公式得根据叠加定理可得 第41页，共45页，编辑于2022年，星期一解：（2）的计算 将图(b)所示含源单口网络中的两个独立电源置零，即电压源短路，电流源开路，如图(c)所示。a、b两端的等效电阻为（3）U的计算由图(d)可求出 第42页，共45页，编辑于2022年，星期一1.10.2 诺顿定理诺顿定理：任意一个有源线性单口网络，如图(a)所示，就其对外电路的作用而言，总可以用一个理想电流源和一个电阻并联来等效，如图(b)所示。第43页，共45页，编辑于2022年，星期一例:利用诺顿定理求图(a)所示电路的电流I 第44页，共45页，编辑于2022年，星期一解：如图(c)所示，求得 如图(d)所示，可得 如图(e)所示，根据分流公式求得 第45页，共45页，编辑于2022年，星期一
