第1章直流电路及其分析方法PPT讲稿.ppt

第1章直流电路及其分析方法第1页，共80页，编辑于2022年，星期一第第 1 章章 直流电路及其分析方法直流电路及其分析方法结束结束 1.11.1 电路的基本概念电路的基本概念电路的基本概念电路的基本概念 1.2 1.2 电路基础知识电路基础知识电路基础知识电路基础知识 1.3 1.3 电路工作状态电路工作状态电路工作状态电路工作状态 1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5 1.5 电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换 1.6 电路的分析方法电路的分析方法 1.7 1.7 电路中电位的计算电路中电位的计算电路中电位的计算电路中电位的计算第2页，共80页，编辑于2022年，星期一使用教材电工与电子技术基础电工与电子技术基础苑尚尊编著中国水利水电出版社9.1第3页，共80页，编辑于2022年，星期一 1.1 电路的基本概念电路的基本概念 (1)(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒1.1.1 电路的作用与组成（电路的作用与组成（电路的作用与组成（电路的作用与组成（1 1）电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。电路元件按一定方式组合而成。发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线第4页，共80页，编辑于2022年，星期一1.1.1 1.1.1 电路的作用与电路的作用与电路的作用与电路的作用与组成（组成（组成（组成（2）电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线第5页，共80页，编辑于2022年，星期一直流电源直流电源直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息1.1.11.1.1电路的电路的电路的电路的组成及作用（组成及作用（组成及作用（组成及作用（3 3）放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。作；由激励所产生的电压和电流称为响应。第6页，共80页，编辑于2022年，星期一1.1.2 电路的模型电路的模型电路的模型电路的模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻R0。灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参的性质，是电阻元件，其参数为电阻数为电阻R。筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。是无电阻的理想导体。开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通断。断。今后分析的实际电路今后分析的实际电路都是指电路的模型，简称都是指电路的模型，简称电路电路电路电路。在电路图中，各种电。在电路图中，各种电。在电路图中，各种电。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号路元件都用规定的图形符号路元件都用规定的图形符号路元件都用规定的图形符号来表示。来表示。来表示。来表示。第7页，共80页，编辑于2022年，星期一1.1.3 电路的主要物理量电路的主要物理量 电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。1.1.电流电流电流电流 把单位时间内通过某一导体横截面的电荷量定义把单位时间内通过某一导体横截面的电荷量定义为电流强度（简称电流），用为电流强度（简称电流），用I表示。它是衡量电流强表示。它是衡量电流强弱的基本物理量。弱的基本物理量。电流的单位是：电流的单位是：安培（安培（A）、还有毫安（）、还有毫安（mA）或微安（）或微安（A）。）。它们的关系是：它们的关系是：1A=103mA=106A 第8页，共80页，编辑于2022年，星期一1.1.电流电流电流电流 在实际分析时，常任意假定某个方向作为电流的在实际分析时，常任意假定某个方向作为电流的在实际分析时，常任意假定某个方向作为电流的在实际分析时，常任意假定某个方向作为电流的流向。这个假定的方向称为流向。这个假定的方向称为流向。这个假定的方向称为流向。这个假定的方向称为参考方向。参考方向。参考方向。参考方向。习惯上，把正电荷的运动方向作为电流的实际方向，习惯上，把正电荷的运动方向作为电流的实际方向，习惯上，把正电荷的运动方向作为电流的实际方向，习惯上，把正电荷的运动方向作为电流的实际方向，并在电路中用箭头标注并在电路中用箭头标注并在电路中用箭头标注并在电路中用箭头标注。电流的参考方向可能与实际方向不一致。当电流的电流的参考方向可能与实际方向不一致。当电流的实际方向与参考方向一致实际方向与参考方向一致时，其时，其值为正值为正；当；当实际方向与参实际方向与参考方向相反考方向相反时，其时，其值为负值为负。第9页，共80页，编辑于2022年，星期一2.2.电压电压电压电压电压的单位是伏特（电压的单位是伏特（V）还有千伏（还有千伏（kV）、毫伏（）、毫伏（mV）和微伏（）和微伏（V）它们的关系是：它们的关系是：1V=10-3kV=103mV=106V 为了表示电场力对电荷做功的本领，引入了为了表示电场力对电荷做功的本领，引入了“电压电压”这个物理量，用这个物理量，用U表示。在表示。在数值上电压就是数值上电压就是电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。第10页，共80页，编辑于2022年，星期一2.2.电压电压电压电压电位的概念：电位的概念：它是表示电场中某一点性质的物理量，而且是它是表示电场中某一点性质的物理量，而且是相对于确定的参考点来说的。电场中某点的电位在相对于确定的参考点来说的。电场中某点的电位在数值上等于电场力将单位正电荷自该点沿任意路径数值上等于电场力将单位正电荷自该点沿任意路径移到参考点所做的功。移到参考点所做的功。A点电位用点电位用A表示。将电位表示。将电位与电压进行比较，可以得出电场中某点的电位就是该与电压进行比较，可以得出电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压。电位的单位也是伏特（点到参考点之间的电压。电位的单位也是伏特（V）。）。且规定参考点的电位为零伏，所以参考点也叫且规定参考点的电位为零伏，所以参考点也叫零电位零电位点点。第11页，共80页，编辑于2022年，星期一2.2.电压电压电压电压 在进行电路分析时，如果电压的实际方向难以确定，在进行电路分析时，如果电压的实际方向难以确定，也可任意假定某个方向作为电压的参考方向。这个参考也可任意假定某个方向作为电压的参考方向。这个参考方向可能与电压的实际方向不一致，当电压的实际方向方向可能与电压的实际方向不一致，当电压的实际方向与参考方向一致时，其值为正；当电压的实际方向与参与参考方向一致时，其值为正；当电压的实际方向与参考方向相反时，其值为负。考方向相反时，其值为负。第12页，共80页，编辑于2022年，星期一2.2.电压电压电压电压 电压的参考方向可以用三种方法来表示。电压的参考方向可以用三种方法来表示。（1）用）用“+”、“-”符号分别表示电压参考方向的高电符号分别表示电压参考方向的高电位端和低电位端。位端和低电位端。（2）用箭头的指向表示，它由电压参考方向的高电位）用箭头的指向表示，它由电压参考方向的高电位端指向低电位端。端指向低电位端。（3）用双下标字母表示。如用）用双下标字母表示。如用Uab表示电压的参考方向，表示电压的参考方向，则第一个字母表示高电位端，第二个字母表示低电则第一个字母表示高电位端，第二个字母表示低电位端。参考方向是从位端。参考方向是从a指向指向b。第13页，共80页，编辑于2022年，星期一3电动势电动势电动势电动势 如参考方向与其实际方向一致，其数值为正，否如参考方向与其实际方向一致，其数值为正，否则为负值。通常情况下电源的电动势常用端电压来表则为负值。通常情况下电源的电动势常用端电压来表示。示。电动势是表示电源性质的物理量。电动势常用电动势是表示电源性质的物理量。电动势常用E E表示，其单位也是伏特（表示，其单位也是伏特（表示，其单位也是伏特（表示，其单位也是伏特（V V）。）。在电路中，电源的电动势的参考方向的标注同电压一在电路中，电源的电动势的参考方向的标注同电压一在电路中，电源的电动势的参考方向的标注同电压一在电路中，电源的电动势的参考方向的标注同电压一样，有样，有样，有样，有极性标注极性标注极性标注极性标注、箭头标注箭头标注箭头标注箭头标注和和和和双下标标注双下标标注双下标标注双下标标注。电源的电源的E在在数值上等于电源力把单位正电荷从低电位数值上等于电源力把单位正电荷从低电位端经电源内部移到高电位端所做的功。端经电源内部移到高电位端所做的功。第14页，共80页，编辑于2022年，星期一4电功率与电能电功率与电能电功率与电能电功率与电能 P=UI电气设备做功的速率电气设备做功的速率(1)电能又叫电功电能又叫电功电能又叫电功电能又叫电功（2 2）电功率）电功率W=UIt 单位：焦耳（单位：焦耳（J J）大的单位：）大的单位：kWh（度）（度）电功率的单位：瓦特（电功率的单位：瓦特（W）（kW）（mW）第15页，共80页，编辑于2022年，星期一电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！U、I 参考方向不同，参考方向不同，P=UI 0，电源电源；P=UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P=UI 0，负载负载；P=UI 0，电源电源。(1)(1)根据根据 U U、I I 的的的的实际方向判别实际方向判别实际方向判别实际方向判别(2)(2)根据根据根据根据 U、I I 的的的的参考方向判别参考方向判别参考方向判别参考方向判别电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出，（发出功率）（发出功率）；负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“-”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）。第16页，共80页，编辑于2022年，星期一（1）电压和电流的方向是客观存在的。参考方向是人为规定的方向，在）电压和电流的方向是客观存在的。参考方向是人为规定的方向，在分析电路时需要先规定参考方向，然后根据这个规定的参考方向列写方分析电路时需要先规定参考方向，然后根据这个规定的参考方向列写方程式。程式。（2）参考方向一经确定，在整个分析计算过程中必须以此为准，不）参考方向一经确定，在整个分析计算过程中必须以此为准，不能再改变。能再改变。（3）不标明参考方向，说某个电压或电流的值为正、为负没有意义。）不标明参考方向，说某个电压或电流的值为正、为负没有意义。（4）参考方向可以任意选取而不影响结果。）参考方向可以任意选取而不影响结果。（5）电压和电流的参考方向可以分别单独选取。但为了分析方便，）电压和电流的参考方向可以分别单独选取。但为了分析方便，同一段电路的电流和电压的参考方向要尽量一致（电流的方向从电压同一段电路的电流和电压的参考方向要尽量一致（电流的方向从电压的的“+”极性端流入，从电压的极性端流入，从电压的“”极性端流出）。极性端流出）。5 5标注参考方向应注意的问题标注参考方向应注意的问题标注参考方向应注意的问题标注参考方向应注意的问题 第17页，共80页，编辑于2022年，星期一【例】电路如图所示，U=12V，I=4A。试计算元件的电功率。【解】由电路可知，此题的电压和电流为关联方向，有(W)这说明元件产生功率，而不是吸收功率，相当于电源。第18页，共80页，编辑于2022年，星期一1.1.4 电路的基本元件电路的基本元件 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。元件和电源元件等。理想元件是组成电路模型的基本单元，元件上电压理想元件是组成电路模型的基本单元，元件上电压与电流之间的关系又称为元件的伏安特性，它反映了元与电流之间的关系又称为元件的伏安特性，它反映了元件的性质。电路元件按能量特性，可分为无源元件和有件的性质。电路元件按能量特性，可分为无源元件和有源元件；按与外部连接的数目，可分为二端、三端、四源元件；按与外部连接的数目，可分为二端、三端、四端元件等；按伏安特性，可分为线性元件和非线性元件。端元件等；按伏安特性，可分为线性元件和非线性元件。第19页，共80页，编辑于2022年，星期一1、电阻元件。电阻元件。电阻元件是常见的二端电路元件电阻元件是常见的二端电路元件根据欧姆定律根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻线性电阻 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关导电性能有关，表达式为：表达式为：表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。电阻的能量电阻的能量Ru+_第20页，共80页，编辑于2022年，星期一电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。条过原点的直线。条过原点的直线。条过原点的直线。第21页，共80页，编辑于2022年，星期一 描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。储存磁场能量的性质。储存磁场能量的性质。储存磁场能量的性质。（1 1）物理意义物理意义物理意义物理意义电感电感:(H、mH)线性电感线性电感:L为常数为常数;非线性电感非线性电感:L不为常数不为常数2、电感元件电感元件电流通过电流通过N匝匝线圈产生线圈产生(磁链磁链)电流通过电流通过一匝一匝线圈产生线圈产生(磁通磁通)u+-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。导磁性能等有关。第22页，共80页，编辑于2022年，星期一自感电动势：自感电动势：自感电动势：自感电动势：（2 2）自感电动势方向的判定）自感电动势方向的判定自感电动势的正方向自感电动势的正方向规定规定规定规定:自感电动势的正方向自感电动势的正方向自感电动势的正方向自感电动势的正方向与电流正方向相同与电流正方向相同与电流正方向相同与电流正方向相同,或与磁通的正或与磁通的正或与磁通的正或与磁通的正方向符合方向符合方向符合方向符合右手螺旋定则。右手螺旋定则。+-eL+-L电感元件的符号电感元件的符号电感元件的符号电感元件的符号S 线圈横截面积（线圈横截面积（m2）l 线圈长度（线圈长度（m）N 线圈匝数线圈匝数 介质的磁导率（介质的磁导率（H/m）第23页，共80页，编辑于2022年，星期一自感电动势瞬时极性的判别自感电动势瞬时极性的判别 0 0 第24页，共80页，编辑于2022年，星期一电感元件储能电感元件储能电感元件储能电感元件储能根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i，并积分，则得：，并积分，则得：即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。量。磁场能磁场能第25页，共80页，编辑于2022年，星期一3、电容元件、电容元件 当在电容器两端加电压后，其两个极当在电容器两端加电压后，其两个极当在电容器两端加电压后，其两个极当在电容器两端加电压后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量。建立起电场，并储存电场能量。建立起电场，并储存电场能量。建立起电场，并储存电场能量。（1）电容量）电容量uiC+_电容元件电容元件电容元件电容元件电容器的电容量与极板的尺寸和介质的介电常数有关。电容器的电容量与极板的尺寸和介质的介电常数有关。S 极板面积（极板面积（m2）d 板间距离（板间距离（m）介电常数（介电常数（F/m）当电压当电压u变化时，在电路中产生电流变化时，在电路中产生电流:第26页，共80页，编辑于2022年，星期一（2）电容元件电容元件的的储能储能 将上式两边同乘上将上式两边同乘上 u，并积分，则得：，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能电场能根据：根据：第27页，共80页，编辑于2022年，星期一实际的电阻、电容实际的电阻、电容实际的电阻、电容实际的电阻、电容电阻的主要指标电阻的主要指标1.标称值标称值2.额定功率额定功率3.允许误差允许误差种类种类:碳膜、金属膜、碳膜、金属膜、线绕、可变电阻线绕、可变电阻电容的主要指标电容的主要指标电容的主要指标电容的主要指标1.标称值标称值2.耐压耐压3.允许误差允许误差种类种类:云母、陶瓷、涤纶云母、陶瓷、涤纶电解、可变电容等电解、可变电容等 一般电阻器、电容器都按标准化系列生产。一般电阻器、电容器都按标准化系列生产。一般电阻器、电容器都按标准化系列生产。一般电阻器、电容器都按标准化系列生产。第28页，共80页，编辑于2022年，星期一电阻的标称值电阻的标称值电阻的标称值电阻的标称值误差误差标标称称值值 10%（E12）5%（E24）1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2电阻的标称值电阻的标称值电阻的标称值电阻的标称值 =标称值标称值 1010n n1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1等等第29页，共80页，编辑于2022年，星期一 1.2 电路基础知识电路基础知识 U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，U U、I I 参考方向相反时。参考方向相反时。参考方向相反时。参考方向相反时。RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：式前的正负号由式前的正负号由U、I 正方向的关系确定；正方向的关系确定；U、I 值本身的正负则说明实际方向与正值本身的正负则说明实际方向与正 方向之间的关系。方向之间的关系。通常取通常取 U、I 正方向相同。正方向相同。U=I R U U=IRIR1.2.1 欧姆定律欧姆定律 第30页，共80页，编辑于2022年，星期一解：解：对图对图(a)有有,U=IR例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A第31页，共80页，编辑于2022年，星期一1.2.2 电阻串并联电阻串并联 1、电阻的串联电阻的串联特点特点特点特点:1)1)各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式：R R=R R1 1+R2 23)等效电阻等于各电阻之和；等效电阻等于各电阻之和；4)4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+RUI+2)2)各电阻中通过同一电流；各电阻中通过同一电流；应用：应用：应用：应用：降压、限流、调节电压等。降压、限流、调节电压等。第32页，共80页，编辑于2022年，星期一2、电阻的并联、电阻的并联两电阻并联时的分流公式：两电阻并联时的分流公式：(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。并联电阻上电流的分配与电阻成反比。并联电阻上电流的分配与电阻成反比。并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点特点特点特点:(1)各电阻联接在两个公共的节点之间；各电阻联接在两个公共的节点之间；各电阻联接在两个公共的节点之间；各电阻联接在两个公共的节点之间；RUI+I1I2R1UR2I+(2)(2)各电阻两端的电压相同；各电阻两端的电压相同；应用：应用：应用：应用：分流、调节电流等。分流、调节电流等。分流、调节电流等。分流、调节电流等。第33页，共80页，编辑于2022年，星期一特征特征:开关开关 断开断开1.3.1 1.3.1 开路状态开路状态开路状态开路状态 I=0电源端电压电源端电压(开路电压开路电压)负载功率负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；I =02.开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征:I+U有有源源电电路路IRoR EU0 1.3 电路的工作状态电路的工作状态 第34页，共80页，编辑于2022年，星期一电源外部端子被短接电源外部端子被短接1.3.2 1.3.2 短路状态短路状态 特征特征:电源端电压电源端电压负载功率负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）短路电流（很大）U=0 PE=P=IR0P=01.1.短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；U =02.2.短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征:I+U有有源源电电路路IR0R EU0 第35页，共80页，编辑于2022年，星期一 开关闭合开关闭合,接通接通电源与负载电源与负载负载端电压负载端电压U=IR 特征特征:1.3.3 1.3.3 有载工作状态有载工作状态有载工作状态有载工作状态 IR0R EU I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U=E IR0电源的外特性电源的外特性EUI0 当当当当 R R0R R 时，则时，则时，则时，则U U E E，表明当负，表明当负，表明当负，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，载变化时，电源的端电压变化不大，载变化时，电源的端电压变化不大，载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。即带负载能力强。即带负载能力强。即带负载能力强。第36页，共80页，编辑于2022年，星期一 开关闭合开关闭合,接通电接通电源与负载。源与负载。负载端电压负载端电压负载端电压负载端电压U=IR 特征特征特征特征:电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U=E IRoUI=EI IRoP=PE P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念:负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。IR0R EU I第37页，共80页，编辑于2022年，星期一1.3.4 电气设备的额定值电气设备的额定值 额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态欠载欠载欠载欠载(轻载轻载)：I IN，P IN，P PN (设备易损坏设备易损坏设备易损坏设备易损坏)额定工作状态：额定工作状态：I=IN，P=PN (经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠)1.额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN=220V，PN =60W电阻：电阻：RN=100 ，PN =1 W 第38页，共80页，编辑于2022年，星期一 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。节点：节点：三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。回路：回路：回路：回路：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。网孔：网孔：网孔：网孔：内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3第39页，共80页，编辑于2022年，星期一例例例例1 1：支路：支路：abab、bcbc、caca、（共（共（共（共6 6条）条）回路：回路：abdaabda、abcaabca、adbca adbca （共（共7 7 个）个）节点节点节点节点：a a、b、c、d (共共共共4个）个）网孔：网孔：网孔：网孔：abdabd、abcabc、bcdbcd （共（共（共（共3 3 个）个）个）个）adbcE+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3 3I第40页，共80页，编辑于2022年，星期一1.4.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL定律定律)1 1内容内容内容内容 即即即即:入入=出出出出 在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流。流。实质实质:电流连续性的体现。电流连续性的体现。电流连续性的体现。电流连续性的体现。或或:=0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1对节点对节点 a：I1+I2=I3或或 I1+I2I3=0 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一节点反映了电路中任一节点反映了电路中任一节点反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。处各支路电流间相互制约的关系。处各支路电流间相互制约的关系。处各支路电流间相互制约的关系。第41页，共80页，编辑于2022年，星期一 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。设的闭合面。设的闭合面。设的闭合面。2推广应用推广应用推广应用推广应用I=?例例:广义节点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I5 1 1 5 6V12V第42页，共80页，编辑于2022年，星期一 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。代数和恒等于零。代数和恒等于零。代数和恒等于零。1.4.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL定律定律)1内容内容即：即：U=0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2：E1=I1 R1+I3 R3E2=I2 R2+I3 R3或或 E1 I1 R1 I3 R3=0 或或 E2 I2 R2I3 R3=0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVLKVL）反映了电路中任一回路中反映了电路中任一回路中反映了电路中任一回路中反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。各段电压间相互制约的关系。各段电压间相互制约的关系。各段电压间相互制约的关系。U升升=U降降第43页，共80页，编辑于2022年，星期一1列方程前一定要列方程前一定要标注标注回路的循行方向；回路的循行方向；电位升电位升=电位降电位降 E2=UBE +I2R2 UBE=E2 I2R22应用应用 U升升=U降降列方程时，记忆方便。列方程时，记忆方便。列方程时，记忆方便。列方程时，记忆方便。3.开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_第44页，共80页，编辑于2022年，星期一例：例：例：例：对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I3 R3=I6 R6+I1 R1I4 R4=I2 R2+I6 R6E=I4 R4+I3 R3对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行：I1 R1+I2 R2=I3 R3+I4 R4应用应用 U升升=U降降列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行：E=I2 R2+I1 R1adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I第45页，共80页，编辑于2022年，星期一1.4.3 基尔霍夫定律的应用基尔霍夫定律的应用支路电流法支路电流法 支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（定律（定律（定律（KCL、KVLKVL）列方程组求解。）列方程组求解。）列方程组求解。）列方程组求解。对上图电路对上图电路对上图电路对上图电路支支支支路数：路数：路数：路数：mm=3 =3 节点数：节点数：节点数：节点数：n n=2=21 12 2ba E2R2 R3R1E1I1I3I23 3回路数回路数=3 =3 单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程第46页，共80页，编辑于2022年，星期一1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。循行方向。循行方向。循行方向。2.2.应用应用应用应用 KCL 对节点对节点对节点对节点列出列出列出列出 (n n1)1)个独立的节点电流方程。个独立的节点电流方程。3.应用应用应用应用 KVL KVL 对回路对回路列出列出列出列出 mm(n n1)1)个个个个独立的回路电压方程独立的回路电压方程独立的回路电压方程独立的回路电压方程（通常可取通常可取通常可取通常可取网孔网孔网孔网孔列出列出列出列出）。4.4.联立求解联立求解联立求解联立求解 mm 个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。ba E2R2 R3R1E1I1I3I2对节点对节点对节点对节点 a a：例例例例1 1 ：1 12 2I I1 1+I2=I3 3对网孔对网孔1 1：对网孔对网孔2 2：E E1=I I1 1 R R1 1+I I3 3 R3 3I I2 2 R R2 2+I3 3 R R3 3=E E2 2支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:第47页，共80页，编辑于2022年，星期一(1)应用应用应用应用KCLKCL列列列列(n n-1)-1)个节点电流方程个节点电流方程 因支路数因支路数因支路数因支路数 mm=6=6，所以要列所以要列所以要列所以要列6 6个方程。个方程。个方程。个方程。(2)(2)应用应用应用应用KVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)(3)联立解出联立解出联立解出联立解出 I IG G 支路电流法是电路分析中最基本的方法支路电流法是电路分析中最基本的方法支路电流法是电路分析中最基本的方法支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个之一，但当支路数较多时，所需方程的个之一，但当支路数较多时，所需方程的个之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。例例例例2 2：adbcE+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3 3I对节点对节点对节点对节点 a：I I1 1=I I2 2+I IG G 对网孔对网孔abdaabda：I I3 R R3 3=IG G R RG+I I1 1 R R1 1 对节点对节点对节点对节点 b b：I I3 3+I IG=I I4 4对节点对节点 c c：I I2 2+I4=I I 对网孔对网孔对网孔对网孔acbaacba：I I4 4 R4 4+IG G R RG=I I2 2 R R2对网孔对网孔对网孔对网孔bcdbbcdb：E=I I4 4 R R4+I I3 3 R3 3 试求检流计中试求检流计中的电流的电流I IGG。R RGG第48页，共80页，编辑于2022年，星期一 1.5 电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换1.5.1 电压源电压源 电压源模型电压源模型电压源模型电压源模型由上图电路可得由上图电路可得:U U=E IR E IR0 0 若若若若 R R0 0=0=0理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源 :U E EU U0 0=E E 电压源的外特性电压源的外特性电压源的外特性电压源的外特性IUIRL 电压源是由电动势电压源是由电动势电压源是由电动势电压源是由电动势 E和内阻和内阻 R0 串联的电源的电串联的电源的电串联的电源的电串联的电源的电路模型。路模型。路模型。路模型。若若若若 R R0 R RL，I I IS ，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。电流源电流源电流源模型电流源模型R0UR0UIS+第51页，共80页，编辑于2022年，星期一理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源)例例1 1：(2)(2)输出电输出电输出电输出电流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流 I IS S ；(3)(3)恒流源两端的电压恒流源两端的电压恒流源两端的电压恒流源两端的电压 U U 由外电路决定。由外电路决定。由外电路决定。由外电路决定。特点特点特点特点:(1)(1)内阻内阻R0 0=；设设 IS=10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL当当 R RL L=1