第1章 直流电路精.ppt

第1章 直流电路第1页，本讲稿共75页绪论电子技术是一门研究电子器件及其应用的科学技术。电子技术是一门研究电子器件及其应用的科学技术。一、一、什么是电子技术什么是电子技术?以电子器件的更新换代为标志！以电子器件的更新换代为标志！电子学近百年发展史上三个重要里程碑：电子学近百年发展史上三个重要里程碑：19041904年电子管发明（真正进入电子时代）年电子管发明（真正进入电子时代）19481948年晶体管问世年晶体管问世19581958年集成电路出现年集成电路出现(SSI(SSI、MSIMSI、LSILSI、VLSI)VLSI)二、二、发展历程：发展历程：第2页，本讲稿共75页 1第一代电子器件第一代电子器件电子管电子管 1904年年，弗弗莱莱明明发发明明了了电电子子管管，是是电电子子学学发发展展史史上上第第一一个个里里程程碑碑。用用电电子子管管可可实实现现整整流流、稳稳压压、检检波波、放放大大、振振荡荡、变变频、调制等多种功能电路。频、调制等多种功能电路。电电子子管管体体积积大大、重重量量重重、寿寿命命短短、耗耗电电大大。世世界界上上第第一一台台通通用用数字计算机用数字计算机用1.7万只电子管，占地万只电子管，占地170m2，重，重30吨。吨。第3页，本讲稿共75页2第二代电子器件第二代电子器件晶体管晶体管 1947年，年，贝尔实验室的贝尔实验室的肖克利等发明肖克利等发明了半导体三极管，其性能明显优于电子管，了半导体三极管，其性能明显优于电子管，从而大大促进了电子技术的应用与发展。从而大大促进了电子技术的应用与发展。晶体管的发明是电子学历史上的第二个里晶体管的发明是电子学历史上的第二个里程碑。程碑。尽管晶体管在体积、重量等方面性尽管晶体管在体积、重量等方面性能优于电子管，但由成百上千只晶体管能优于电子管，但由成百上千只晶体管和其他元件组成的分立电路体积大、焊和其他元件组成的分立电路体积大、焊点多，可靠性差。点多，可靠性差。第4页，本讲稿共75页3第三代电子器件第三代电子器件集成电路集成电路 1958年，德州仪器公司的年，德州仪器公司的基尔比基尔比发明了第一个集成电路。发明了第一个集成电路。集成电路的发展促进了电子学、特别是数字电路和微型计算机的发展，集成电路的发展促进了电子学、特别是数字电路和微型计算机的发展，人类社会开始迈进信息时代。人类社会开始迈进信息时代。集成电路按集成度可分作集成电路按集成度可分作小规模集成电路小规模集成电路（SSI）102 中规模集成电路中规模集成电路（MSI）103大规模集成电路大规模集成电路（LSI）104 超大规模集成电路超大规模集成电路(VLSI)105 例如，例如，CPU芯片芯片P6内部就封装了内部就封装了550万只晶体管。万只晶体管。第5页，本讲稿共75页三、三、电子技术的应用：电子技术的应用：渗透到社会生产和生活的一切领域。渗透到社会生产和生活的一切领域。例如：数字计算机、传真机、手机、卫星通讯设例如：数字计算机、传真机、手机、卫星通讯设备、网络设备、家庭音响、数字相机、录象机、备、网络设备、家庭音响、数字相机、录象机、电视机电视机 第6页，本讲稿共75页 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法。掌握基本概念、基本电路、基本分析方法。具有能够继续深入学习和接收电子技术新发展的能力，具有能够继续深入学习和接收电子技术新发展的能力，将所学知识用于本专业的能力。将所学知识用于本专业的能力。课程目的怎样怎样学好学好电子技术基础电子技术基础努力学习，独立思考，善于提问努力学习，独立思考，善于提问注重分析问题能力和解决问题能力的培养。注重分析问题能力和解决问题能力的培养。第7页，本讲稿共75页参 考 书：1、李瀚荪简明电路分析基础高等教育出版社2、童诗白、华成英模拟电子技术基础高等教育出版社3、康华光：电子技术基础-模拟部分高等教育出版社4、James W.Nilsson,Susan A.Riedel电路电子工业出版社5、Krenz J.H电子学原理电子工业出版社答疑地点：主楼1018房间；答疑时间：周二14:30-16:30；交作业时间：单周周二上课铃响之前。第8页，本讲稿共75页主要内容主要内容:1 电路与电路模型电路与电路模型;2 电路变量电路变量;3 电路基本元件电路基本元件;4基尔霍夫定律基尔霍夫定律;5 电路的系统分析法：节点电压法；电路的系统分析法：节点电压法；6 叠加定理叠加定理 7 等效电源定理等效电源定理第一章第一章 直流电路直流电路第9页，本讲稿共75页1.1 电路和电路模型电路和电路模型1）电路电路：由某些电气设备或元器件按一定方式连接起来的电流通路称由某些电气设备或元器件按一定方式连接起来的电流通路称为电路为电路。简单电路如手电筒，包括电池、灯泡、开关及连线简单电路如手电筒，包括电池、灯泡、开关及连线电源：向电路提供电能或电信号的器件。电源：向电路提供电能或电信号的器件。负载：吸收电能或接受电信号的器件。负载：吸收电能或接受电信号的器件。传输控制器件：电路中的导线和开关等。传输控制器件：电路中的导线和开关等。第10页，本讲稿共75页2）电路模型电路模型：为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路：为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件，这些元件包元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件，这些元件包括括耗能元件耗能元件：电阻；：电阻；储能元件：储能元件：电感、电容；电感、电容；电源元件：电源元件：电压源、电压源、电流源；电流源；受控源受控源等。等。复杂的电路如超大规模集成电路、通信网络、自动控制系统等。集总参数元件集总参数元件:每一个具有两个端钮的元件中有确定的电流，每一个具有两个端钮的元件中有确定的电流，端钮间有确定的电压。端钮间有确定的电压。集总参数电路集总参数电路:由集总参数元件构成的电路。由集总参数元件构成的电路。一一个个实实际际电电路路要要能能用用集集总总参参数数电电路路近近似似，要要满满足足如如下下条条件件：即即实实际际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。第11页，本讲稿共75页dq idt=在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面的电成电流，我们把单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度。荷量定义为电流强度。1.2.1电流和电流的参考方向实际方向：实际方向：规定正电荷的运动方向。规定正电荷的运动方向。参考方向参考方向：在分析和计算电路时往往任意选定在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。1.2 电路变量电路变量第12页，本讲稿共75页图示电路表示电流参考方向为从a流向b。I=1AI=1A电流代数值是在指定参考方向下的数值。电流代数值是在指定参考方向下的数值。*参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果在规定的参考方向下，若计算结果 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 U 0 表示该器件表示该器件吸收功率吸收功率；P=UI 0 表示该器件发出功率；表示该器件发出功率；P=UI 0 表示该器件吸收功率；表示该器件吸收功率；则功率计算时：P=UI第18页，本讲稿共75页功率计算功率计算例1.电路及电压电流的参考方向如图，已知Us=10V,UI=30V，Is=2A,R=10,求电压源、电流源和电阻的功率。电阻功率：电阻功率：PR=URI=20(2)=40 W （消耗功率）（消耗功率）电压源功率：电压源功率：PU=USI=10(2)=20 W （消耗功率）（消耗功率）电流源功率：电流源功率：PI=UIIS=302=60 W （发出功率）（发出功率）ISUIURUsRI解：解：I=Is=2A UR=IR=210=20V第19页，本讲稿共75页1.3、电路基本元件电路基本元件1.电阻元件：电阻是消耗电能的无源二端元件，用字母 R 来表示，单位为欧姆（）。实际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻元件。伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的关系，当电压伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的关系，当电压电流成比例时（特性为直线），称为电流成比例时（特性为直线），称为线性电阻线性电阻，否则称为，否则称为非线性电阻非线性电阻。表示符号伏安特性U=f(I)1.3.1 无源元件第20页，本讲稿共75页线性电阻的电压电流特性符合欧姆定律线性电阻的电压电流特性符合欧姆定律 U=RI UIR=电阻:电导:IUG=电阻元件消耗的功率：U2RP=UI=I2R=电阻元件消耗的能量：W=Pt=I2R t第21页，本讲稿共75页1）电容元件是储存电场能量的无源二端元件，用字母）电容元件是储存电场能量的无源二端元件，用字母 C 来表示，来表示，其单位为法拉其单位为法拉（F）。）。2）电容上储存的电荷 与端电压 uc 之间关系3）当电压和电流取关联参考方向时，有 电容电压与电流具有动态关系.2.电容元件第22页，本讲稿共75页1）电感元件是储存磁场能量的无源二端元件，用字母）电感元件是储存磁场能量的无源二端元件，用字母 L 来表示，来表示，其单位为亨利其单位为亨利（H）。）。2）电感的磁通链）电感的磁通链 与电流与电流 i 之间有之间有 =L i 3）当电压和电流取关联参考方向时，有 磁链3.电感元件第23页，本讲稿共75页1.3.21.3.2、理想有源元件、理想有源元件1.理想电压源理想电压源 电压源的端电压保持为特定的值，与流过电压源的电流无关。电压源的端电压保持为特定的值，与流过电压源的电流无关。该电压可以是恒定的或随时间按一定规律变化。该电压可以是恒定的或随时间按一定规律变化。右图是电压源的常用符号，Us 表示电压源从正到负有Us 伏压降。非零电压源不能直接短路，两个不等值的电压源不能并联。非零电压源不能直接短路，两个不等值的电压源不能并联。当电压源数值当电压源数值Us=0 时，相当于一根短路线。时，相当于一根短路线。USUI第24页，本讲稿共75页 右图是电流源的常用符号，Is 表示电流源端部流出的电流值。非零电流源不能开路非零电流源不能开路，两个不等值的电流源不能串联。，两个不等值的电流源不能串联。当电流源数值当电流源数值Is=0 时，相当于电路开路。时，相当于电路开路。UIIS2.理想电流源 电流源端部流出一个特定的电流，与电流源端部电压无关，其电流可以是恒定的或随时间按一定规律变化。第25页，本讲稿共75页3.理想电源的等效变换 等效变换是指，当电路中的某一部分用一个新的电路结构（称等效电路）代替后，电路中其它未被变换部分的电压、电流均保持不变。理想电源的等效理想电源的等效u+-u1+-u2+-u+-iiu+-u+-iii2i1u+-u+-RiiR第26页，本讲稿共75页I R0伏安特性:USIUU=US I R0伏安特性：USUI理想电压源实际电压源实际电压源USUR0IIUUS1.3.31.3.3、实际电源的模型、实际电源的模型第27页，本讲稿共75页U伏安特性IISU/R0I=IS UR0U伏安特性:IIS理想电流源实际电流源实际电流源IISU+-ISIUR0+-第28页，本讲稿共75页电压源和电流源的等效替换电压源和电流源的等效替换=等效替换是指：左图的 RS 和 US 替换为右图的 RS 和 IS，其端口电压U和电流 I 的关系不变。对于任意变化的负载电阻对于任意变化的负载电阻R，若，若RS 和和 US 电路电路时的电压电流时的电压电流与与RS 和和 IS 电路电路时完全一样，则在电路计算时，时完全一样，则在电路计算时，RS 和和 US 电路电路（电压源电路）与（电压源电路）与RS 和和 IS电路电路（电流源电路）可等效替换。（电流源电路）可等效替换。第29页，本讲稿共75页等效替换条件等效替换条件左图：左图：U=USIRS,右图：右图：U=IS RS IRS等效的条件：等效的条件：US=IS RS 或或 IS=US/RS=在电路计算时，与电阻在电路计算时，与电阻RS串联的电压源串联的电压源US可等效为与电阻可等效为与电阻并联的电流源并联的电流源IS。等效替换同时适用于独立源和受控源。等效替换同时适用于独立源和受控源。第30页，本讲稿共75页例:求i的值.答案：i=2.5/(5+5)/2=0.125A第31页，本讲稿共75页 受控电源是一些实际电路器件的理想化模型，它们的输出电压和电流受到电路中其它部分电压或电流的控制，故又称非独立电源。受控电源分受控电压源和受控电流源，它们为四端元件。1.3.4 1.3.4 受控源元件受控源元件第32页，本讲稿共75页受控源类型受控源类型电流控制电流源(CCCS)II电流控制电压源(CCVS)-UaU电压控制电压源(VCVS)-UgU电压控制电流源(VCCS)第33页，本讲稿共75页含受控源电路计算含受控源电路计算例1 图示电路，已知Us=10V,R1=R2=R3=10,=10，求R3上电压为多少？解：控制变量 I=R3上电压 受控电压源电压受控电压源电压 I=101=10VIIR1R2R3U sU-+第34页，本讲稿共75页1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：单个或若干个二单个或若干个二 端端 元件所串联成的电路。元件所串联成的电路。节点：节点：两条以上支路的交两条以上支路的交 汇点。汇点。回路回路：若干条支路组成的：若干条支路组成的 闭合路径。闭合路径。6条支路条支路 4个节点个节点？条回路？条回路 注意：该电路除上述注意：该电路除上述3条回路外，还可选择多条不同的回路。条回路外，还可选择多条不同的回路。支路、节点、回路的概念KIRCHHOFFS LAW第35页，本讲稿共75页1.4.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律电路中任一节点电流的代数和为零 其中流出节点的电流取正号，流其中流出节点的电流取正号，流入节点的电流取负号。入节点的电流取负号。节点节点1：I1I2I3=0节点节点2：I3I4I5=0节点节点3：I2I4I6=0节点节点4：I1I5I6=0Kirchhoffs Current Law(KCL)第36页，本讲稿共75页1.4.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律电路任一闭合回路中各支路电压（元件电压）的代数和为零支路（元件）电压方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。Kirchhoffs Voltage Law(KVL)第37页，本讲稿共75页回路回路1：I3 R3 I4 R4Us2=0回路回路2：Us1I5 R5 I3 R3=0回路回路3：I4R4 I6 R6 I5 R5=0把支路电压用支路元件电压来表示，得：第38页，本讲稿共75页讨论:电路中电压电流的变化遵循两类约束条件:第二类是元件连接关系(拓扑约束)基尔霍夫定律第一类是元件特性关系(电压电流关系VCR)第39页，本讲稿共75页利用两类约束条件解复杂电路利用两类约束条件解复杂电路 右图电路，若电阻和电压源的数值均已知，则由KCL和KVL得方程：节点1：I1I2I3=0节点2：I3I4I5=0节点3：I2I4I6=0回路回路1：I3 R3 I4 R4=Us2回路回路2：I5 R5 I3 R3=Us1回路回路3：I4 R4 I6 R6 I5 R5=0由上面由上面6个方程可解出个方程可解出6个支路电流变量。个支路电流变量。第40页，本讲稿共75页电阻的串联、并联和串并联电阻的串联、并联和串并联 等效+_R1Rn+_uki+_u1+_unuRku+_Reqi一、一、电阻串联电阻串联(Series Connection of Resistors)串联电路的总电阻等于各分电阻之和。1.电路特点:(a)各电阻顺序连接，流过同一电流(KCL)；(b)总电压等于各串联电阻的电压之和(KVL)。第41页，本讲稿共75页2.电压的分配公式例例 两个电阻分压两个电阻分压+_uR1R2+-u1-+u2i+_uR1Rk+_ukiRn第42页，本讲稿共75页二、电阻并联二、电阻并联(Parallel Connection)1.电路特点:(a)各电阻两端分别接在一起，两端为同一电压(KVL)；(b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和(KCL)。inR1R2RkRni+ui1i2ik_等效+u_iReqGeq=G1+G2+Gk+Gn=Gk=1/Rk等效电导等于并联的各电导之和第43页，本讲稿共75页2.并联电阻的分流公式并联电阻的分流公式inR1R2RkRni+ui1i2ik_对于两电阻并联对于两电阻并联R1R2i1i2i第44页，本讲稿共75页三、电阻的串并联R=4(2+(36)=2 例4236R第45页，本讲稿共75页1.5 1.5 节点电压法节点电压法 以以节节点点电电压压作作为为独独立立变变量量，建建立立节节点点电电压压方方程程，求求解解节节点点电电压压再再确确定定支支路路电电流流，称称为为节节点电压法。点电压法。电压电压:两点之间电位差。两点之间电位差。电位电位:电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，参考点就是零电位点。压，参考点就是零电位点。电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意两点之间的电压与参考点的选择无关。两点之间的电压与参考点的选择无关。第46页，本讲稿共75页1）设设电电路路有有n个个节节点点，以以其其中中任任一一节节点点作作为为参参考考节节点点，令令参参考考节节点点的的电电位位为为零零，则则其其余余各各节节点点相相对对于于该该参参考考点点的的电电位位就就是是节节点点电压。电压。节点电压法概述节点电压法概述如图，节点如图，节点的电压的电压 是是U1，节点节点的电压是的电压是 U2。2）如果各节点电压已经求出，则各支路电流便可确定。如对于电流 I4，有 I4=U2R4UsI2R1R3R4ISI4I1I3R2U1U2第47页，本讲稿共75页3）以节点电压作为独立变量，建立节点电压方程，求解节点电压后再确定支路电流，这种方法称为节点电压法。4 4）在用节点电压法解题时，对于）在用节点电压法解题时，对于n n个节点，因个节点，因为已选定一个节点为参考点，则有为已选定一个节点为参考点，则有n n -1-1个独立个独立节点电压变量，必须建立节点电压变量，必须建立n n -1-1个独立方程才可个独立方程才可求解。求解。第48页，本讲稿共75页2、列出节点电压方程、列出节点电压方程 节点电压方程的形式可由节点电压方程的形式可由KCL方程导出，方程导出，对于节点对于节点列写列写KCL方程方程 -I1+I2+I3=0对于节点对于节点 列写列写KCL方程方程 -I3+I4-Is=0UsI2R1R3R4ISI4I1I3R2U1U2步骤：1、指定参考点，标出各节点位置和有关电压电流的参考方向对于对于 I1，该支路电压为：该支路电压为：U1=US-R1I1 得得 I1=-(U1 Us)/R1=-G1(U1 Us)第49页，本讲稿共75页同理，可写出其余各支路电流 I2=G2U1 I3=G3(U1 U2)I4=G4U2UsI2R1R3R4ISI4I1I3R2U1U2 节点2：-G3(U1 U2)+G4U2-Is=0代入KCL表达式：节点1：G1(U1 Us)+G2U1+G3(U1 U2)=0上式即为节点电压方程。上式即为节点电压方程。(节点电压方程的实质是节点电压方程的实质是KCL表示式表示式)!3、解节点电压方程、解节点电压方程 由由2个节点电压方程，即可解出个节点电压方程，即可解出2个节点电压，然后根据节点个节点电压，然后根据节点电压和支路电流的关系求出支路电流。电压和支路电流的关系求出支路电流。第50页，本讲稿共75页节点法例节点法例1（包含纯电压源支路）（包含纯电压源支路）例1 如图电路，已知US1=4V，US2=4V，US4=10V，IS3=1A，R1=R4=R5=2，试求支路电流I4。解：该电路包含一条解：该电路包含一条纯电压源支路纯电压源支路，取纯电压源支路的任一节点为参考节点。取纯电压源支路的任一节点为参考节点。设节点设节点3为参考节点，为参考节点，则节点则节点1的电压可直接得到：的电压可直接得到：U=US2=4V第51页，本讲稿共75页列出节点列出节点2的电压方程为的电压方程为U/R5+(U U US4)/R4+IS3=0注意注意：包含一条纯电压源支路的电：包含一条纯电压源支路的电路，在用节点电压法解题时，参考路，在用节点电压法解题时，参考节点应选为纯电压源支路的任一节节点应选为纯电压源支路的任一节点上。点上。代入数据解得代入数据解得 U=4V I4=(U U US4)/R4=1A对于节点对于节点 列写列写KCL方程：方程：I5+I4+Is3=0I5=U/R5，I4=(U U US4)/R4第52页，本讲稿共75页节点法例节点法例2例2 已知R3=2，R4=4，R5=1，R6=6 ，US1=8V，US2=4V，用节点电压法求支路电流I1和I2。解：取节点解：取节点4为参考节点，则有为参考节点，则有 U=US1，U =US1US2节点节点2：（U U）+（U U）+U =051R41R第53页，本讲稿共75页U=8V，U =12VU=4VI5=U/R5=4AI6=U/R6=2AI4=（U U）/R4=2AI1=I5I6=6AI2=I6 I4=4A代入数据解得:第54页，本讲稿共75页节点法例节点法例3例3 已知R3=R4=4，=3，g=1S，IS2=0.5A，用节点电压法求I4的电流。（包含受控源支路）1）对于受控源，在用节点法计算时，先把受控源当作独立电源来处）对于受控源，在用节点法计算时，先把受控源当作独立电源来处理，按一般方法列节点电压方程。理，按一般方法列节点电压方程。令节点令节点2为参考节点，则节点为参考节点，则节点1的电压为的电压为R4第55页，本讲稿共75页2)把受控源的控制变量转化为节点电压表达式。I4=U1/R4U3=U1 I4=(1/R4)U1把上面三式代入数据，得:I4=U1/R4=U1/4U3=U1/4解得解得 U1=8V，I4=U1/R4=2AR4第56页，本讲稿共75页1.6 1.6 叠加定理叠加定理 线性线性电路中任一支路电流（电压）等于各个电路中任一支路电流（电压）等于各个独立独立源分别单独作用源分别单独作用情况下所产生电流（电压）之代数和。情况下所产生电流（电压）之代数和。v概念 这里这里分别单独作用分别单独作用是指：是指：电路中电路中其余电压源其余电压源短路短路，其余电流源其余电流源开路开路。线性电路：由线性元件和独立源组成的电路。第57页，本讲稿共75页I2=I21I22U2=U21U22支路电压和支路电流的叠加第58页，本讲稿共75页v讨论：讨论：1、叠加定理中，不起作用的电压源元件短路，不起作用的电流叠加定理中，不起作用的电压源元件短路，不起作用的电流源元件开路源元件开路：2、叠加定理计算时，独立电源可分成一个一个源分别作用，叠加定理计算时，独立电源可分成一个一个源分别作用，也可把电源分为一组一组源分别作用。也可把电源分为一组一组源分别作用。3、叠加定理只适合于线性电路，非线性电路的电压电流不可、叠加定理只适合于线性电路，非线性电路的电压电流不可 叠加叠加 。第59页，本讲稿共75页4、无论线性、非线性电路，功率 P 均不可叠加。设:显然:第60页，本讲稿共75页5、电路包含受控源时，、电路包含受控源时，每次叠加受控源元每次叠加受控源元件均存在件均存在（受控源与电阻器件一样处理（受控源与电阻器件一样处理)。=求电压U。第61页，本讲稿共75页例电路如图所示，已知R1=2 R2=R3=4，R4=8，Is6=1A，为使U1=0V，Us5应为多少？解：应用叠加定理，当Is6起作用时，R1上电压为当Us5起作用时，R1上电压为由题意，得:Us5=4 V第62页，本讲稿共75页1.7 1.7 等效电源定理等效电源定理1.7.1一端口网络一端口网络一端口网络：具有两个连接端子与外电路相连的部分电路。一端口网络：具有两个连接端子与外电路相连的部分电路。Nsab无源网络无源网络：一端口网络内无独立电源，常用方框加：一端口网络内无独立电源，常用方框加No来表示来表示 一个一个无源网络。无源网络。Noab有源网络有源网络：一端口网络内有独立电源，常用方框加：一端口网络内有独立电源，常用方框加Ns来表示来表示 一一个有源网络。个有源网络。无源一端口网络可简化为一等值电阻。无源一端口网络可简化为一等值电阻。第63页，本讲稿共75页Ro=R1例：利用串并联方法简化无源网络。第64页，本讲稿共75页1.7.2 戴维南定理戴维南定理戴维南定理戴维南定理:任一线性有源一端口网络，任一线性有源一端口网络，对外部特性而言对外部特性而言，可以等效为，可以等效为一个一个电压源电压源Uo和一个和一个电阻电阻Ro 相串联的电路相串联的电路,其中：其中：Uo:等于该一端口网络的开路电压，且电源的正极和开路端口高等于该一端口网络的开路电压，且电源的正极和开路端口高电位点对应；电位点对应；Ro:等于令该有源一端口网络内所有等于令该有源一端口网络内所有独立源独立源均为零时所构成的无源均为零时所构成的无源一端口网络的等效电阻。一端口网络的等效电阻。RoUoNsabab第65页，本讲稿共75页等效电路的开路电压Uo和入端电阻Ro的求解：1、开路电压、开路电压Uo：输出端开路，求开路电压；输出端开路，求开路电压；NsU01）加压法：电路中独立电源拿掉，即电压源短路，电流源开加压法：电路中独立电源拿掉，即电压源短路，电流源开路，外加电压路，外加电压U求输入电流求输入电流I，NoUI2、入端电阻的求法、入端电阻的求法：也可对电路加一个电流源也可对电路加一个电流源I，求输入，求输入端电压端电压U，来求入端电阻！，来求入端电阻！入端电阻为入端电阻为第66页，本讲稿共75页2）开路短路法 NsU0NsId先求开路电压和短路电流，得先求开路电压和短路电流，得0000ddUIRURI=第67页，本讲稿共75页例例1:1:电路及参数如图，求电流I解：对电路左侧依此用戴维南等效简化，如图所示第68页，本讲稿共75页I=2A第69页，本讲稿共75页解1：求开路电压：例例2求入端电阻，加压法,设外加电压US为3V：,求戴维南等效电路。:已知第70页，本讲稿共75页解2：开路短路法开路电压短路电流第71页，本讲稿共75页1.7.3 1.7.3 诺顿定理诺顿定理诺顿定理:任一线性有源一端口网络A,对其余部分而言，可以等效为一个电流源Id 和一个电阻 Ro(电导GO)相并联的电路,其中：Ro 等于将所有独立源移去后所构成的无源一端口 网络的等效电阻。Id等于该一端口网络的短路电流;第72页，本讲稿共75页 如图电路，R0 和U0 已知，负载 R 可变，问当R为多大时它吸收的功率最大？当R变化时，为求P的最大值，对P求导，并令最大功率为：解得R=R0，此时电阻R获得最大功率,解：电阻R 吸收的功率为1.7.4 1.7.4 最大功率传输最大功率传输第73页，本讲稿共75页讨论:最大功率传输时,负载能获得最大功率,但系统效率为50%.对于能量传输系统(电力系统),考虑的是系统效率,最大功率传输方式要根据具体情况而定.第74页，本讲稿共75页基尔霍夫（基尔霍夫（基尔霍夫（基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff,1824-1887Gustav Robert Kirchhoff,1824-1887Gustav Robert Kirchhoff,1824-1887Gustav Robert Kirchhoff,1824-1887）：）：）：）：德国物理学家，德国物理学家，德国物理学家，德国物理学家，1847184718471847年提出了两个电路网络中电压和年提出了两个电路网络中电压和年提出了两个电路网络中电压和年提出了两个电路网络中电压和电流约束关系的基本定律。基尔霍夫和欧姆定律构成电流约束关系的基本定律。基尔霍夫和欧姆定律构成电流约束关系的基本定律。基尔霍夫和欧姆定律构成电流约束关系的基本定律。基尔霍夫和欧姆定律构成了电路分析理论的基础。了电路分析理论的基础。了电路分析理论的基础。了电路分析理论的基础。基尔霍夫基尔霍夫 基尔霍夫生于东普鲁士基尔霍夫生于东普鲁士基尔霍夫生于东普鲁士基尔霍夫生于东普鲁士KonigsbergKonigsbergKonigsbergKonigsberg一个律师一个律师一个律师一个律师家庭。家庭。家庭。家庭。18181818岁就读于岁就读于岁就读于岁就读于KonigsbergKonigsbergKonigsbergKonigsberg大学。他与德国化大学。他与德国化大学。他与德国化大学。他与德国化学家罗伯特学家罗伯特学家罗伯特学家罗伯特 本生（本生（本生（本生（Robert Bunsen)Robert Bunsen)Robert Bunsen)Robert Bunsen)在光谱学方面在光谱学方面在光谱学方面在光谱学方面合作，发现了元素铯（合作，发现了元素铯（合作，发现了元素铯（合作，发现了元素铯（1860186018601860年）和元素铷（年）和元素铷（年）和元素铷（年）和元素铷（1861186118611861年）。基尔霍夫辐射定律也为他增添了荣誉。基年）。基尔霍夫辐射定律也为他增添了荣誉。基年）。基尔霍夫辐射定律也为他增添了荣誉。基年）。基尔霍夫辐射定律也为他增添了荣誉。基尔霍夫在工程界、化学界和物理界都是著名人物。尔霍夫在工程界、化学界和物理界都是著名人物。尔霍夫在工程界、化学界和物理界都是著名人物。尔霍夫在工程界、化学界和物理界都是著名人物。第75页，本讲稿共75页