电工电子--直流电精.ppt

电工电子-直流电第1页，本讲稿共120页电路的暂态分析（二章）电路的暂态分析（二章）电源技术（八章）电源技术（八章）集成运算放大器（七章）集成运算放大器（七章）交流放大电路（六章）交流放大电路（六章）电路和电子技术电路和电子技术直流电路（一章）直流电路（一章）交流电路（三、四章）交流电路（三、四章）电路电路原理原理模拟模拟电路电路半导体器件（五章）半导体器件（五章）第2页，本讲稿共120页时序逻辑电路（十章）时序逻辑电路（十章）组合逻辑电路（九章）组合逻辑电路（九章）数模、模数转换数模、模数转换(十一章十一章)PLD技术及其应用技术及其应用(十二章十二章)数字数字电路电路电源技术（八章）电源技术（八章）电路和电子技术电路和电子技术第3页，本讲稿共120页第第7 7章章 电工与电子系统电工与电子系统 电机与控制电机与控制第第1 1章章 磁路磁路 第第2 2章章 变压器变压器 第第3 3章章 三相异步电动机三相异步电动机第第4 4章章 其它类型电动机其它类型电动机 第第5 5章章 电动机的电器控制电动机的电器控制 第第6 6章章 可编程序控制器原理及应用可编程序控制器原理及应用 第4页，本讲稿共120页参考书：参考书：1、秦曾煌，电工学（上、下册），高等教育出版社、秦曾煌，电工学（上、下册），高等教育出版社2、王鸿明，电工技术和电子技术，、王鸿明，电工技术和电子技术，清华大学出版社清华大学出版社4、刘全忠，电子技术（电工学、刘全忠，电子技术（电工学），高等教育出版社），高等教育出版社作业要求：作业要求：1、在认真复习的基础上，独立完成作业。、在认真复习的基础上，独立完成作业。3、每周按指定的学号交作业。周一上课时在教室交。、每周按指定的学号交作业。周一上课时在教室交。2、作业要书写整洁，图要标绘清楚，答数要注明单位。、作业要书写整洁，图要标绘清楚，答数要注明单位。3、姚海彬，电工技术（电工学、姚海彬，电工技术（电工学），高等教育出版社），高等教育出版社电工电子教学实验中心网站电工电子教学实验中心网站第5页，本讲稿共120页1、实验、实验1.1 电工测量电工测量第第5周周地点：理学楼地点：理学楼102102室、室、301301室、室、302302室、室、404404室室要求：要求：1、认真阅读、认真阅读实验教程实验教程，做好实验预习；，做好实验预习；2、进实验室前要写出、进实验室前要写出实验（实验（预习预习）报告）报告。2、实验、实验1.3.2 RC电路的暂态过程电路的暂态过程(仿真仿真)第第7周周3、实验、实验1.4.1 交流电路的频率特性交流电路的频率特性第第8周周4、实验、实验1.5 单相交流电路单相交流电路（强电实验）（强电实验）第第9周周5、实验、实验1.6 三相交流电路三相交流电路（强电实验）（强电实验）第第11周周6、实验、实验2.1.1 电压放大电路电压放大电路(硬件实验硬件实验)第第12周周7、实验、实验2.2 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用(一一)第第13周周2012年春季学期实验安排年春季学期实验安排实验教材：实验教材：电工和电子技术实验教程电工和电子技术实验教程第二版第二版8、实验、实验2.3 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用(二二)第第14周周第6页，本讲稿共120页第第1 1章章 电路的基本概念和分析方法电路的基本概念和分析方法1.1电路的基本概念电路的基本概念1.2理想电路元件理想电路元件1.3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叠加原理叠加原理1.4电路的一般分析方法电路的一般分析方法1.10含受控源电路的分析含受控源电路的分析1.8电源模型的等效变换电源模型的等效变换1.6无源二端网络的等效变换无源二端网络的等效变换1.7电阻星形联接与三角形联接的等效变换电阻星形联接与三角形联接的等效变换1.9戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理1.11非线性电阻电路的分析非线性电阻电路的分析1.12电气设备和元器件的额定值电气设备和元器件的额定值第7页，本讲稿共120页1.1电路的基本概念电路的基本概念负载负载电源电源中间环节中间环节(1)(1)能量的传输与转换能量的传输与转换发电机发电机发电机发电机升压升压升压升压变压器变压器变压器变压器输电线输电线降压降压降压降压变压器变压器变压器变压器电灯电灯电灯电灯电动机电动机电动机电动机1.1.1 电路的作用与组成电路的作用与组成(2)(2)信号的传递与处理信号的传递与处理放放放放大大大大器器器器话筒话筒扬声器扬声器信号源信号源负载负载话筒把声音话筒把声音（信息）（信息）电信号电信号扬声器把扬声器把电信号电信号 声音声音（信息）（信息）1.1第8页，本讲稿共120页为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件理想电路元件。i 实际的电路是由一些起不同作用的元件或器件所组实际的电路是由一些起不同作用的元件或器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。们的电磁性质是很复杂的。例如：一个白炽灯在有电流通过时例如：一个白炽灯在有电流通过时R R L 消耗电消耗电能能（电阻性）（电阻性）产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量（电感性）（电感性）忽略忽略L L1.1.2电路模型电路模型1.1第9页，本讲稿共120页1.1.2 电路模型电路模型1.1电池负载连接导线实际电路实际电路实际电路实际电路电路模型电路模型电路模型电路模型S SU UR R+R R0 0开关用用理想电路元件理想电路元件组成的电路，称为实际电路的组成的电路，称为实际电路的电路模型电路模型。电路分析理论所研究的对象都是由电路分析理论所研究的对象都是由理想电路元件理想电路元件组组成的实际电路的成的实际电路的电路模型电路模型。第10页，本讲稿共120页对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很难但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很难事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也就不能确定。为此引入参考方向的概念。向也就不能确定。为此引入参考方向的概念。习惯上规定习惯上规定电压的实际方向为：电压的实际方向为：由由高高电位端指向电位端指向低低电位端；电位端；电流的实际方向为：电流的实际方向为：正电荷运动的方向或负电正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；荷运动的反方向；电动势的实际方向为：电动势的实际方向为：在电源内部由在电源内部由低低电位端指向电位端指向高高电位端。电位端。1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1 1、电压、电流的实际方向、电压、电流的实际方向、电压、电流的实际方向、电压、电流的实际方向第11页，本讲稿共120页电压、电流的参考方向：电压、电流的参考方向：当电压、电流参考方向与实际方向当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值相同时，其值为正，反之则为负值。为正，反之则为负值。例如：图中（例如：图中（1）若）若I=3A，则表明电流，则表明电流的实的实际方向与参考方向相同际方向与参考方向相同；在电路图中所标电压、电流、电在电路图中所标电压、电流、电动势的方向，一般均为参考方向。动势的方向，一般均为参考方向。电流的参考方向用箭头表示；电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除电压的参考方向除用极性用极性“+”、“”外，还用双下标外，还用双下标Uab或箭头表示。或箭头表示。任意假定。任意假定。任意假定。任意假定。1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向2 2、电压、电流的参考方向、电压、电流的参考方向、电压、电流的参考方向、电压、电流的参考方向R+R0IU+Uabab（2）若）若I=3A，则表明电流的实际方，则表明电流的实际方与参考方向相反与参考方向相反。第12页，本讲稿共120页ER+UI注意注意:(1)电路图中标注的均为参考方电路图中标注的均为参考方向向.(2)参考方向一经选定参考方向一经选定,电压和电电压和电流均为代数量流均为代数量.(3)解题时解题时,要将待求要将待求的电压和电流的参考方向在电路图的电压和电流的参考方向在电路图上标示出来上标示出来,否则计算结果没有意义否则计算结果没有意义.电压、电流实际方向与参考方向电压、电流实际方向与参考方向相同相同为为正值，相反正值，相反为为负值负值例如：例如：E=3V，若假定电路中，若假定电路中U的参考方向为上的参考方向为上“+”下下“”，则则U=3V或或UAB=3VAB例如：例如：E=3V，若假定电路中，若假定电路中U的参考方向为上的参考方向为上“”下下“+”，则则U=3V或或UBA=3V+1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向第13页，本讲稿共120页3、关联参考方向、关联参考方向在电路分析中，对一个元件既要假设通过它的电流参考方向，在电路分析中，对一个元件既要假设通过它的电流参考方向，又要假设它两端电压的参考极性（方向），两个都可任意假定，又要假设它两端电压的参考极性（方向），两个都可任意假定，而且彼此独立无关。但是，为方便起见，通常引入关联参考方向。而且彼此独立无关。但是，为方便起见，通常引入关联参考方向。关联参考方向的关联参考方向的规定：规定：电流由高电位流向低电位。电流由高电位流向低电位。关联参考方向关联参考方向iu+-ab非关联参考方向非关联参考方向iau+-b电流参考方向与电压参考方向一致。电流参考方向与电压参考方向一致。第14页，本讲稿共120页表达式表达式图图A中中U、I参考方向相同参考方向相同U=IR图图B、C中中U、I参考方向相反参考方向相反图图B中若中若I=2A，R=3，则，则U=(2)3=6V电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反与实际方向相反与实际方向相反图图A或或图图BRUI+IRU+图图CRUI电压与电流电压与电流电压与电流电压与电流参考方向相反参考方向相反参考方向相反参考方向相反表达式表达式U=IR注意注意:电路分析的定律和公式是在规定参考方向下得到的，电路分析的定律和公式是在规定参考方向下得到的，参考方向改变，公式也要作相应变化。例如欧姆定律参考方向改变，公式也要作相应变化。例如欧姆定律第15页，本讲稿共120页 若在若在dt时间内，由时间内，由a点转移到点转移到b点的正电荷为点的正电荷为dq，且，且由由a到到b为电压降为电压降u，则正电荷失去的能量为，则正电荷失去的能量为 dw=udq p p(t t)0)0时，时，时，时，电路元件吸收功率电路元件吸收功率电路元件吸收功率电路元件吸收功率 p p(t t)0)0)0时，时，时，时，电路元件吸收功率电路元件吸收功率电路元件吸收功率电路元件吸收功率 p p(t t)0)0时，时，时，时，电路元件提供功率电路元件提供功率电路元件提供功率电路元件提供功率4、功率、功率iu+-ab在关联参考方向下在关联参考方向下 p(t)=ui在非关联参考方向下在非关联参考方向下 p(t)=uiiu+-ab无论是无论是关联参考方向还是关联参考方向还是非关联参考方向非关联参考方向第17页，本讲稿共120页1.2理想电路元件理想电路元件理想理想理想理想电路元件电路元件电路元件电路元件理想理想理想理想电源元件电源元件电源元件电源元件理想理想理想理想无源元件无源元件无源元件无源元件理理想想电电压压源源理理想想电电流流源源电电阻阻R电电感感L电电容容C 为了便于为了便于分析与计算实分析与计算实际电路，在一际电路，在一定条件下，常定条件下，常忽略实际电气忽略实际电气部件的次要因部件的次要因素而突出其主素而突出其主要电磁性质，要电磁性质，把它抽象为把它抽象为理理想电路元件想电路元件。理想电路元件理想电路元件是指只显示单一电磁现象，并且可以是指只显示单一电磁现象，并且可以用数学方法精确定义的用数学方法精确定义的电路元件。电路元件。第18页，本讲稿共120页 为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下，常为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下，常忽略实际电气部件的次要因素而突出其主要电磁性质，忽略实际电气部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它抽象为把它抽象为理想电路元件理想电路元件。理想电路元件理想电路元件是指只显示单一电磁现象，并且可以是指只显示单一电磁现象，并且可以用数学方法精确定义的用数学方法精确定义的电路元件。常见的电路元件。常见的理想电路元件理想电路元件是电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源。是电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源。电阻元件：电阻元件：只表示消耗电能的元件只表示消耗电能的元件 电容元件：电容元件：只表示储存电场能量的元件只表示储存电场能量的元件 电感元件：电感元件：只表示储存磁场能量的元件只表示储存磁场能量的元件1.2理想电路元件理想电路元件第19页，本讲稿共120页 线性电阻：电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线线性电阻：电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律 u u=RiRi电压电流关系电压电流关系电压电流关系电压电流关系 VCRVCR (voltagecurrentrelation)(voltagecurrentrelation)元件约束元件约束元件约束元件约束线性电阻对原点对称且具有双向性。线性电阻对原点对称且具有双向性。线性电阻对原点对称且具有双向性。线性电阻对原点对称且具有双向性。电导电导电导电导 G G=1/R1/R ，单位：西门子，单位：西门子，单位：西门子，单位：西门子(S)(S)对于线性电阻，在关联参考方向对于线性电阻，在关联参考方向下下1.2.1电阻元件电阻元件伏安特性伏安特性 u=Riu0i第20页，本讲稿共120页 电阻的功率阻的功率 正正电阻阻的的电压电流的真流的真实方向方向总是一致的是一致的，所以所以 p总是大于零的，是大于零的，正正电阻是耗阻是耗能能元件。元件。RURIIUP22=直流直流iu+-ab在关联参考方向下在关联参考方向下 p(t)=ui在非关联参考方向下在非关联参考方向下 p(t)=ui第21页，本讲稿共120页电电 容容 元元 件件电电 感感 元元 件件q(t)=C uC(t)(t)=L iL(t)pC(t)=uC(t)iC(t)pL(t)=uL(t)iL(t)+uL-iL L iC C+uC-1.2.2电容元件和电感元件电容元件和电感元件第22页，本讲稿共120页1 1、理想电压源、理想电压源、理想电压源、理想电压源 在电路中，能够提供一个定值电压的电源在电路中，能够提供一个定值电压的电源在电路中，能够提供一个定值电压的电源在电路中，能够提供一个定值电压的电源称为称为称为称为理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源,直流理想电压源又称直流理想电压源又称直流理想电压源又称直流理想电压源又称 为为为为恒压源恒压源恒压源恒压源。1.2.3电源元件电源元件电路符号电路符号电路符号电路符号特点：特点：特点：特点：两端电压为一定值两端电压为一定值两端电压为一定值两端电压为一定值U US S电流由外电路决定电流由外电路决定电流由外电路决定电流由外电路决定直流理想电压源直流理想电压源及及伏安特性曲线伏安特性曲线USRLI IbU+_+_aU=UU=US SI I=U US S/R RL LU U=U US SOI/AU/V1.2uS+_第23页，本讲稿共120页1 1、理想电压源、理想电压源、理想电压源、理想电压源1.2.4电源元件电源元件特点：特点：特点：特点：当内阻当内阻当内阻当内阻R R0 0一定时，电压一定时，电压一定时，电压一定时，电压UU随电流增加而降低。随电流增加而降低。随电流增加而降低。随电流增加而降低。直流电源的电压源模型及直流电源的电压源模型及直流电源的电压源模型及直流电源的电压源模型及伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线U U=U US SOI/AU/VI IbUR0RL+_+_aUSUU=U US SRR00I II IS S=RR0 0U US S 1.2第24页，本讲稿共120页2 2、理想电流源、理想电流源、理想电流源、理想电流源 在电路中，能够提供一个定值电流的电源在电路中，能够提供一个定值电流的电源在电路中，能够提供一个定值电流的电源在电路中，能够提供一个定值电流的电源称为称为称为称为理想理想理想理想电流源电流源电流源电流源,直流理想电流源又称为直流理想电流源又称为直流理想电流源又称为直流理想电流源又称为恒流源恒流源恒流源恒流源。1.2.4电源元件电源元件电路符号电路符号电路符号电路符号特点：特点：特点：特点：电流为一定值电流为一定值电流为一定值电流为一定值I IS S两端电压由外电路决定两端电压由外电路决定两端电压由外电路决定两端电压由外电路决定直流理想电流源及伏安特性曲线直流理想电流源及伏安特性曲线直流理想电流源及伏安特性曲线直流理想电流源及伏安特性曲线I=II=IS SU=IU=IS SR RL LI I=I IS SOI/AU/VRLI IbU+_aIS1.2iS第25页，本讲稿共120页2 2、理想电流源、理想电流源、理想电流源、理想电流源1.2.4电源元件电源元件直流电源的电流源模型及直流电源的电流源模型及直流电源的电流源模型及直流电源的电流源模型及伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线 I IS SOI/AU/VI I=I IS SUU/R R0 0RLI IbU+_aISR R0 0U U0 0=I ISSR R0 01.2第26页，本讲稿共120页理想电源元件的两种工作状态理想电源元件的两种工作状态(1)起电源作用起电源作用当恒压源或恒流源的电压和电流的当恒压源或恒流源的电压和电流的实际方向实际方向与下图中与下图中的参考方向的参考方向相同相同时，它们时，它们输出输出电功率，起电功率，起电源电源作用。作用。+_+_USU=定值定值I+_ISUI=定值定值恒压源恒压源恒流源恒流源+_(2)起负载作用起负载作用当恒压源或恒流源的电压或电流的某一个的当恒压源或恒流源的电压或电流的某一个的实际方向实际方向与与上图中的参考方向上图中的参考方向相反相反时时,它们它们取用取用电功率电功率,起起负载负载作用作用.U第27页，本讲稿共120页电源模型的等效变换关系仅对外电路而言，其内部电源模型的等效变换关系仅对外电路而言，其内部电源模型的等效变换关系仅对外电路而言，其内部电源模型的等效变换关系仅对外电路而言，其内部则是不相等的。则是不相等的。则是不相等的。则是不相等的。一个实际电源，可以用一个实际电源，可以用恒压源与电阻的串联恒压源与电阻的串联或或恒流源与电阻的并联恒流源与电阻的并联作为模型。作为模型。U US S=I ISSR RP P内阻改并联内阻改并联内阻改并联内阻改并联I IU UR RP P+I IS SR RP PU U I IS S=UUS SR RS S内阻改串联内阻改串联内阻改串联内阻改串联注意注意注意注意U US S与与与与I IS S的方向的方向的方向的方向电源模型的等效变换电源模型的等效变换I I I IbU US SU UR RS S+_ _+_aUU=U USS IRIRS SUU=I IS SR RP P IRIRP PR RS S=R RP P注意注意注意注意1.8第28页，本讲稿共120页例：若图例：若图(a)和和(b)电路中的电流和电压均为正值，试判电路中的电流和电压均为正值，试判断电路中的电源是起电源作用还是起负载作用。断电路中的电源是起电源作用还是起负载作用。R1+R2RL+U2U1I(a)R1+R2+U2U1RLI(b)解：因电流和电压均为正值，故它们的实际方向均与参考方向解：因电流和电压均为正值，故它们的实际方向均与参考方向相同。图相同。图(a)中的两个电源均起电源作用，图中的两个电源均起电源作用，图(b)中的电源中的电源U1起电源作用，电源起电源作用，电源U2起负载作用。起负载作用。第29页，本讲稿共120页基尔霍夫定律是电路分析的基本定律，基尔霍夫定律是电路分析的基本定律，是本章的重点之一。它又分为电流定律和电是本章的重点之一。它又分为电流定律和电压定律。它具有普遍的适用性，适用于由各压定律。它具有普遍的适用性，适用于由各种不同元件构成的电路中任一瞬时、任何波种不同元件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流。形的电压和电流。1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第30页，本讲稿共120页1 1、结点和支路、结点和支路结点结点：电路中：电路中3个或个或3个以上元件的联结点称为个以上元件的联结点称为结点结点。如上图中有如上图中有a、b两个结点。两个结点。支路支路：连接两个结点之间的电路称为连接两个结点之间的电路称为支路支路。如图中有如图中有acb,adb,ab三条支路。三条支路。每一条支路中通过的是同一电流。每一条支路中通过的是同一电流。abcdI1I2I3+-+-+-+US1US2U1U2R1R2R31.3.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律第31页，本讲稿共120页基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KirchhoffsCurrentLaw，简称，简称KCL）KCL反映的是反映的是电流连续性原理电流连续性原理（电荷守恒）（电荷守恒）例如对图中的结点例如对图中的结点a而言而言cI1+-+-US1U1R1I3R3abdI2+-+US2U2R2由于电流的连续性，流入任由于电流的连续性，流入任一结点的电流之和必定等于一结点的电流之和必定等于流出该结点的电流之和。流出该结点的电流之和。I1+I2=I3或改写为或改写为I1+I2I3=0即，如果流入结点的电流前面取正号，流出结点的电流即，如果流入结点的电流前面取正号，流出结点的电流前面取负号，那么该结点上电流的代数和就等于零。前面取负号，那么该结点上电流的代数和就等于零。显然上述结论适用于任何电路的任何结点，而且对任显然上述结论适用于任何电路的任何结点，而且对任意波形的电流来说，这一结论在任一瞬间也是适用的意波形的电流来说，这一结论在任一瞬间也是适用的。第32页，本讲稿共120页KCL可表述为可表述为:在电路的任何一个结点上在电路的任何一个结点上,同同一瞬间电流的代数和等于零。一瞬间电流的代数和等于零。用公式表示用公式表示,即即 i=0在直流电路中为在直流电路中为 I=0 例例例例右图中若右图中若右图中若右图中若I I1 1=9A=9A，I I2 2=2A=2A，I I4 4=8A=8A，求，求，求，求 I I33。9 9（22）+I I33+8=0+8=0解解把已知数据代入，得把已知数据代入，得式中的正负号由式中的正负号由KCLKCL根据电流方向确定根据电流方向确定由电流的参考方向与实际方向是否相同确定由电流的参考方向与实际方向是否相同确定I3电流为负值，说明电流的电流为负值，说明电流的实际方向与参考方向相反。实际方向与参考方向相反。I I3 3=19A=19AI I1 1I I2 2I I3 3I I4 4a a结点结点a的的KCL方程式方程式I I1 1 I I2 2+I I33+I I4 4=0=0第33页，本讲稿共120页I IA AI IB BI IABABI IBCBCI ICACAKCLKCL的推广应用的推广应用的推广应用的推广应用即即即即 I I=0=0I IC CI IA A+I IBB+I ICC=0=0可见，在任一瞬间通过任一可见，在任一瞬间通过任一假定的假定的封闭面的电流的代数封闭面的电流的代数和也恒等于零。和也恒等于零。由于闭合面具有与结点相同的性质，因此称为由于闭合面具有与结点相同的性质，因此称为广义结点广义结点A AB BC C对对A、B、C三个结点三个结点应用应用KCL可列出：可列出：I IAA=I IABAB I ICACAI IBB=I IBCBC I IABABI ICC=I ICACA I IBCBC上列三式相加，便得上列三式相加，便得1.3.1基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)1.3第34页，本讲稿共120页E1R3R4 R1+R2E2ISI5例：例：R5 电路如图，求开关电路如图，求开关S打开时的电流打开时的电流I5。已知。已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，R5=14，E1=8V，E2=5V,IS=3A。+解：解：I5=0应用广义应用广义KVL:S第35页，本讲稿共120页1 1、回路和网孔、回路和网孔回路回路：由电路元件组成的闭合路径称为：由电路元件组成的闭合路径称为回路回路。如上图中有如上图中有adbca、abda和和abca三个回路。三个回路。网孔网孔：未被其它支路分割的单孔回路称为未被其它支路分割的单孔回路称为网孔网孔。如上图中有如上图中有adbca和和abda两个网孔。两个网孔。abcdI1I2I3+-+-+-+US1US2U1U2R1R2R31.3.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律第36页，本讲稿共120页基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KirchhoffsVoltageLaw，简称，简称KVL）KVL反映的是反映的是电位单值性原理电位单值性原理电位单值性原理电位单值性原理（能量守恒）（能量守恒）（能量守恒）（能量守恒）cI1+-+-US1U1R1I3R3abdI2+-+US2U2R2例如对图中的回路例如对图中的回路adbca而言而言,由由于于电位的单值性电位的单值性电位的单值性电位的单值性,若从若从若从若从a点出发点出发点出发点出发,沿沿沿沿回路环行一周又回到回路环行一周又回到回路环行一周又回到回路环行一周又回到a点点点点,电位电位电位电位的变化应等于零。的变化应等于零。的变化应等于零。的变化应等于零。US2U2+U1US1=0即，如果与回路环行方向一致的电压前面取正号，与回路环即，如果与回路环行方向一致的电压前面取正号，与回路环行方向相反的电压前面取负号，那么该回路中各电压的代数行方向相反的电压前面取负号，那么该回路中各电压的代数和就等于零。和就等于零。显然上述结论适用于任何电路的任一回路，而且对任显然上述结论适用于任何电路的任一回路，而且对任意波形的电压来说，这一结论在任一瞬间也是适用的意波形的电压来说，这一结论在任一瞬间也是适用的。第37页，本讲稿共120页KVLKVL可表述为可表述为可表述为可表述为:在电路的任何一个回路中，沿同一方向循行在电路的任何一个回路中，沿同一方向循行在电路的任何一个回路中，沿同一方向循行在电路的任何一个回路中，沿同一方向循行,同一同一同一同一瞬间电压的代数和等于零。瞬间电压的代数和等于零。瞬间电压的代数和等于零。瞬间电压的代数和等于零。用公式表示用公式表示,即即 u=0在直流电路中为在直流电路中为 U=0、KVL的推广应用的推广应用KVL可推广应用于任何一个可推广应用于任何一个假定闭合的一段电路。假定闭合的一段电路。例如对右图所示电路例如对右图所示电路US+RIU=0或或U=US+RI+-USI+-URab显然上述结论也适用于任何电路的任一回路，而且对显然上述结论也适用于任何电路的任一回路，而且对任意波形的电压来说，这一结论在任一瞬间也是适用的。任意波形的电压来说，这一结论在任一瞬间也是适用的。第38页，本讲稿共120页U U11+U U22 U U33 U U44+U U5 5=0=0U U4 4+U U1 1U U2 2a ab bc ce ed d+U U5 5U U3 3+R R4 4例例例例 图中若图中若图中若图中若U U1 1=2V2V，U U2 2=8V=8V，U U3 3=5V=5V，U U55=3V3V，R R44=2 2 ，求电阻求电阻求电阻求电阻 R R44两端的电压及流过它的电流。两端的电压及流过它的电流。两端的电压及流过它的电流。两端的电压及流过它的电流。解解设电阻设电阻R4两端电压的极性及流过它的电流两端电压的极性及流过它的电流I的的参考方向如图示。参考方向如图示。(2)+85(2)+85 U U44+(3)+(3)=0=0U U4 4=22V VI I=0.5A0.5AI I沿顺时针方向列写回路沿顺时针方向列写回路的的KVL方程式，有方程式，有代入数据，有代入数据，有U U4 4=IRIR4 41.3第39页，本讲稿共120页KVLKVL推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路E E IRIR UU=0=0UU=E E IRIR或或根据根据根据根据KVLKVL可列出可列出可列出可列出E EI I I IU UR R+_ _+_ _U UA A+_ _U UABAB+_ _U UB B+_ _根据根据根据根据 U U=0=0U UABAB=U UA A UUB B U UA A UUB B UUABAB=0=01.3.2基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)1.3ABC第40页，本讲稿共120页复杂电路的主要分复杂电路的主要分析方法：析方法：电路分析：已知电路的连接方式、元件参数，求各电路分析：已知电路的连接方式、元件参数，求各支路的电压、电流及功率。支路的电压、电流及功率。不改变电路的结构：不改变电路的结构：1支路电流法支路电流法2结点电位法结点电位法改变电路结构：改变电路结构：1叠加原理叠加原理2等效电源定理等效电源定理3电源等效变换电源等效变换1.4电路的一般分析方法电路的一般分析方法简单电路：能用电阻串并联等效化简为一个回路的电路。简单电路：能用电阻串并联等效化简为一个回路的电路。复杂电路：凡不能用电阻串并联等效化简为一个回路的电路，称复杂电路：凡不能用电阻串并联等效化简为一个回路的电路，称为复杂电路。为复杂电路。第41页，本讲稿共120页求解对象：支路电流。求解对象：支路电流。求解方法：直接应用求解方法：直接应用KCLKCL和和和和KVLKVL列出所需方程。列出所需方程。1.1.确定支路数确定支路数b，假定各支路电假定各支路电 流的参考方向。流的参考方向。2.应用应用KCL对结点对结点A列方程。列方程。I I11+I I22II33=0 0对于有对于有n个结点的电路，只能列出个结点的电路，只能列出(n1)个独立的个独立的KCL方程方程3.应用应用KVL列出余下的列出余下的b(n1)个方程个方程4.解方程组，求解出各支路电流。解方程组，求解出各支路电流。支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤AI2I1I3+R1R2R3+E2U1I I11R R11II22R R22+E E22 U U1 1=0=0I I22R R22+I+I33R R33=E E2 2B1.41.4.1支路电流法支路电流法支路电流法是支路电流法是计算复杂电路计算复杂电路最基本的方法最基本的方法第42页，本讲稿共120页E1R1R3I1bI3R4R5E2I2acdI5I4I6支路支路b=6,结点结点n=4,网孔网孔l=3,有有b=(n1)+lR2KCL:a:I1I2+I5=0b:I2+I3I4=0c:I1I3+I6=0KVL:I:R2I2+R4I4+R5I5=E1:R3I3+R4I4=E2:R1I1+R3I3R2I2=0求解量：支路电流求解量：支路电流求解量：支路电流求解量：支路电流 I I1 1I I6解方程组，得解方程组，得I1I61.41.4.1支路电流法支路电流法回路回路7个个第43页，本讲稿共120页E1R1R3I1bI3R4R5E2I2acdI5I4I6若若E1=15V，E2=10V，R1=1，R2=4 ，R3=2 ，R4=4 ，R5=1 求得求得求得求得 I I11=2A2A，I I22=1A1A，I I33=1A1A，I I44=2A2A，I I55=3A3A，I I6 6=-1A1A支路支路b=6,结点结点n=4,网孔网孔l =3有有l=b(n1)R2用功率平衡方程式验证结果用功率平衡方程式验证结果 I2R=4+4+2+16+9=35W IE=3 15+(1)10=35W I2R=IE正确正确1.41.4.1支路电流法支路电流法第44页，本讲稿共120页A AI I2 2I I1 1I I3 3+R R1 1R R2 2R R3 3+E E2 2U U1 1I IS1S1 例例 用支路电流法列出求解各支路电流所需的联立方程用支路电流法列出求解各支路电流所需的联立方程组。组。解解本电路有本电路有I1、I、I个未知量，需列写个未知量，需列写个独立方程式。个独立方程式。结点结点A:I1I2IS1I3回路回路1:E2U1I1R1I2R2=回路回路2:I2R2+I3R3E2=1 12 2注意：注意：列写回路电压方程时，一般不要选择含有恒流源的回路列写回路电压方程时，一般不要选择含有恒流源的回路第45页，本讲稿共120页电路中某一点的电位是电路中某一点的电位是指由这一点到指由这一点到参考点参考点参考点参考点的电压。的电压。电路的参考点可以任意选取，电路的参考点可以任意选取，通常认为参考点的电位为零。通常认为参考点的电位为零。V Va a=U US1S1V Vc c=U US2S2V Vb b=I I33R R3 3若以若以d为参考点，为参考点，则则:+U+US1S1 U US2S2简简化化电电路路 电路中的电路中的电路中的电路中的参考点参考点参考点参考点+_R1US1+_US2R2R3I3abcddabcR1R2R31.4.21.4.2结点电位法结点电位法结点电位法结点电位法第46页，本讲稿共120页 例例 电路如图所示电路如图所示,分别以分别以A、B为参考点为参考点计算计算C和和D点的电位及点的电位及C和和D两点之间的电压。两点之间的电压。2 10V+5V+3 BCD 解解 以以A为参考点为参考点II=10+53+2=3AVC=33=9VVD=32=6V以以B为参考点为参考点VD=5VVC=10V注意：注意：注意：注意：电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。但是任意两点间的电压不变。但是任意两点间的电压不变。但是任意两点间的电压不变。VCD=VCVD=15VAVCD=VCVD=9（6）=15V第47页，本讲稿共120页+1 4 2 解：解：4V14VUAB=1(2+3)+4 例：例：求电路中求电路中 UAB 和和 VA。+ABCDI2I15 3 6VI1=1A1+2+3+414 4ADBACBVA=UAB+VB =9+6=15VVB=6VI2=0=14 1(1+4)=9V第48页，本讲稿共120页结点到参考点的电压，称为结点到参考点的电压，称为结点电位结点电位。以结点电位为未知量列方程求解电路的方法称为以结点电位为未知量列方程求解电路的方法称为结结结结点电位法点电位法点电位法点电位法。1.4.21.4.2结点电位法结点电位法结点电位法结点电位法适宜于结点少适宜于结点少,支支路多的电路路多的电路,因可减因可减少方程的个数。少方程的个数。E1R1 R2R5I1I4ABR3I3R4I2E2I5OC+KCLA:I1+I3+I4=0B:I2I4+I5=0选定参考点选定参考点O，对结点，对结点A、B列结点电流方程。列结点电流方程。第49页，本讲稿共120页KCL A:I1+I3+I4=0B:I2I4+I5=0用结点电位表示电流用结点电位表示电流I1=VAE1R1I2=VB+E2R2I3=VAR3I5=VBR5I4=VAVBR4+VAE