汽车电工电子基础课件(完整版).ppt

汽车电工电子基础汽车电工电子基础 汽车电子技术教研室汽车电子技术教研室 叶伟华叶伟华 1 1、是一门汽车类专业的专业基础课，、是一门汽车类专业的专业基础课，2 2、是汽车维修技术中所应用的电工电子基础知识，、是汽车维修技术中所应用的电工电子基础知识，3 3、是汽车电气系统维修所必备的基本知识。、是汽车电气系统维修所必备的基本知识。1 1、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。2 2、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际问题的能力。问题的能力。1 1、直流电路、直流电路2 2、正弦交流电路、正弦交流电路3 3、三相交流电路、三相交流电路4 4、电磁学的应用、电磁学的应用5 5、发电机与电动机、发电机与电动机6 6、安全用电、安全用电7 7、半导体二极管及晶体管的应用、半导体二极管及晶体管的应用8 8、集成运算放大器及数字电路基础、集成运算放大器及数字电路基础单元一单元一 直流电路直流电路知识目标：知识目标：知识目标：知识目标：电路的组成及基本概念电路的组成及基本概念电路的组成及基本概念电路的组成及基本概念 电路模型电路模型电路模型电路模型 电位的计算电位的计算电位的计算电位的计算 电路分析的常用方法电路分析的常用方法电路分析的常用方法电路分析的常用方法能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻 能解决直流电路中的联结问题能解决直流电路中的联结问题能解决直流电路中的联结问题能解决直流电路中的联结问题第一节第一节 电路的组成及其基本概念电路的组成及其基本概念一一 电路电路:电流流经的电流流经的闭合路径闭合路径称为电路（由电工称为电路（由电工设备和导线联接组成）设备和导线联接组成）电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成 电源（将非电能转化成电能的装置）电源（将非电能转化成电能的装置）电源（将非电能转化成电能的装置）电源（将非电能转化成电能的装置）中间环节（把电源与负载连接起来）中间环节（把电源与负载连接起来）中间环节（把电源与负载连接起来）中间环节（把电源与负载连接起来）负载（将电能转化成非电能的设备）负载（将电能转化成非电能的设备）负载（将电能转化成非电能的设备）负载（将电能转化成非电能的设备）电路的分类电路的分类电路的分类电路的分类 电力电路：电力电路：电力电路：电力电路：传输、转换和分配电传输、转换和分配电传输、转换和分配电传输、转换和分配电能能能能 电信电路电信电路电信电路电信电路：传递、变换和处理信号传递、变换和处理信号传递、变换和处理信号传递、变换和处理信号由干电池（电源）、小电珠（负载）和开关（中间环节）由干电池（电源）、小电珠（负载）和开关（中间环节）三部分组成的手电筒电路是三部分组成的手电筒电路是电力电路电力电路由话筒、放大器、扬声器组成的扩音器电路是由话筒、放大器、扬声器组成的扩音器电路是电信电路电信电路 在电路理论中，信号源（或电源）提供的电压或电在电路理论中，信号源（或电源）提供的电压或电流称为流称为激励激励，由于激励在电路各部分产生的电压和电流，由于激励在电路各部分产生的电压和电流称为称为响应响应。激励和响应激励和响应 电路分析就是在已知电路的结构和元件参数的条件电路分析就是在已知电路的结构和元件参数的条件下，分析电路的激励与响应之间的关系。下，分析电路的激励与响应之间的关系。电路模型电路模型 将实际元件理想化，在一定条件下考虑电路元件的将实际元件理想化，在一定条件下考虑电路元件的主要性质忽略其次要性质，使之尽可能用简单的数学式主要性质忽略其次要性质，使之尽可能用简单的数学式表达，这样经过简化的元件称为表达，这样经过简化的元件称为理想元件理想元件或或元件模型元件模型。理想的电路元件主要有：电阻元件、电容元件、电理想的电路元件主要有：电阻元件、电容元件、电感元件及电压源和电流源等。感元件及电压源和电流源等。用理想电路元件代替实际电路元件而构成的电路称用理想电路元件代替实际电路元件而构成的电路称为为电路模型电路模型。电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件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理论构成的电路模型的理论常见元件的图形符号常见元件的图形符号 开关干电池灯泡图1-3 手电筒的电路模型 SRL +E R0+U开关灯泡干电池电流强度：电流强度：单位时间内通过导体某一横截面的电荷量称单位时间内通过导体某一横截面的电荷量称 为电流强度，简称为电流强度，简称电流电流电流的形成电流的形成：带电粒子带电粒子（电子、离子等）在外力作用下（电子、离子等）在外力作用下有规则有规则的的定向运动定向运动就形成了电流。就形成了电流。二二 电流电流电流强度单位：电流强度单位：A A、mAmA、AA 电流参考方向：电流参考方向：电流参考方向：电流参考方向：可以任意假设，选定参考方向之后，电可以任意假设，选定参考方向之后，电可以任意假设，选定参考方向之后，电可以任意假设，选定参考方向之后，电流才有正负之分；与实际方向一致时为正值与实际方向流才有正负之分；与实际方向一致时为正值与实际方向流才有正负之分；与实际方向一致时为正值与实际方向流才有正负之分；与实际方向一致时为正值与实际方向相反时为负值相反时为负值相反时为负值相反时为负值I=？电流实际方向：电流实际方向：习惯上规定正电荷移动的方向或负电习惯上规定正电荷移动的方向或负电习惯上规定正电荷移动的方向或负电习惯上规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的方向荷移动的反方向为电流的方向荷移动的反方向为电流的方向荷移动的反方向为电流的方向电流的方向电流的方向如不特别说明，以后在电路中标注的电流方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电流方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电流方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电流方向均为参考方向。在分析电路时，首先假定电流的参考方向，并据此分析在分析电路时，首先假定电流的参考方向，并据此分析计算，然后再从答案的正、负值来确定电流的实际方向计算，然后再从答案的正、负值来确定电流的实际方向 “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设假设 正方向正方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。直流电路与交流电路：直流电路与交流电路：设在设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq,则任则任意瞬时通过该截面的电流为意瞬时通过该截面的电流为 i=dq/dt 若若i=dq/dt为常数，则这种电流为恒定电流，简称直流为常数，则这种电流为恒定电流，简称直流在直流电路中上式可以写在直流电路中上式可以写:I=Q/t 若若i=dq/dt不是常数，大小与方向上都在发生变化，则不是常数，大小与方向上都在发生变化，则这种电流为交流电路。这种电流为交流电路。对电流要从对电流要从对电流要从对电流要从大小大小大小大小、方向、方向、方向、方向及及及及单位单位单位单位三个方面来进行描述，缺三个方面来进行描述，缺三个方面来进行描述，缺三个方面来进行描述，缺一项则没有意义。一项则没有意义。一项则没有意义。一项则没有意义。电压：电场力把单位正电荷由电压：电场力把单位正电荷由电压：电场力把单位正电荷由电压：电场力把单位正电荷由A A点移到点移到点移到点移到B B点所作的功点所作的功点所作的功点所作的功在数值上等于在数值上等于在数值上等于在数值上等于A A、B B两点的电压，是衡量电场力做功两点的电压，是衡量电场力做功两点的电压，是衡量电场力做功两点的电压，是衡量电场力做功能力的物理量能力的物理量能力的物理量能力的物理量.三三 电压电压u uabab=dw/dq=dw/dq 电压单位：电压单位：电压单位：电压单位：V=10V=10-3-3kV=10kV=103 3mVmV直流电压：直流电压：直流电压：直流电压：U=U=w/qw/q 1V=电压实际方向：电压实际方向：电压实际方向：电压实际方向：规定从高电位点指向低电位点为电压规定从高电位点指向低电位点为电压规定从高电位点指向低电位点为电压规定从高电位点指向低电位点为电压方向，即电压降的方向方向，即电压降的方向方向，即电压降的方向方向，即电压降的方向 电压参考方向：电压参考方向：电压参考方向：电压参考方向：可以任意假设，与实际方向一致时为正可以任意假设，与实际方向一致时为正可以任意假设，与实际方向一致时为正可以任意假设，与实际方向一致时为正值与实际方向相反时为负值值与实际方向相反时为负值值与实际方向相反时为负值值与实际方向相反时为负值电压的方向电压的方向电压是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说他们电压是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说他们具有方向。具有方向。关联方向：关联方向：关联方向：关联方向：电压与电流的参考方向一致，则称电流与电电压与电流的参考方向一致，则称电流与电电压与电流的参考方向一致，则称电流与电电压与电流的参考方向一致，则称电流与电压为关联参考方向。压为关联参考方向。压为关联参考方向。压为关联参考方向。非关联方向：非关联方向：非关联方向：非关联方向：若电流与电压的参考方向相反，则称电流若电流与电压的参考方向相反，则称电流若电流与电压的参考方向相反，则称电流若电流与电压的参考方向相反，则称电流与电压为非关联参考方向。与电压为非关联参考方向。与电压为非关联参考方向。与电压为非关联参考方向。虽然电压的参考方向可以任意设定，但一般情况下总虽然电压的参考方向可以任意设定，但一般情况下总虽然电压的参考方向可以任意设定，但一般情况下总虽然电压的参考方向可以任意设定，但一般情况下总是选择关联参考方向。是选择关联参考方向。是选择关联参考方向。是选择关联参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电压方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电压方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电压方向均为参考方向。如不特别说明，以后在电路中标注的电压方向均为参考方向。电压电压电压电压标标标标注的方式有以下三种：注的方式有以下三种：注的方式有以下三种：注的方式有以下三种：极性符号表示，参考方向由正指向极性符号表示，参考方向由正指向负负。双下双下标标表示，参考方向由表示，参考方向由a指向指向b。箭箭头头表示。表示。注意：注意：注意：注意：1.1.电压电压电压电压是是是是针对电针对电针对电针对电路中某两点之路中某两点之路中某两点之路中某两点之间间间间来来来来说说说说的，描述的，描述的，描述的，描述电电电电路中的路中的路中的路中的某一点或多于两点的某一点或多于两点的某一点或多于两点的某一点或多于两点的电压电压电压电压是没有任何意是没有任何意是没有任何意是没有任何意义义义义的。的。的。的。2.2.与与与与电电电电流一流一流一流一样样样样，对电压对电压对电压对电压的描述也要求指出的描述也要求指出的描述也要求指出的描述也要求指出电压电压电压电压的的的的大小、大小、大小、大小、方向方向方向方向及及及及单单单单位位位位，缺一不可。，缺一不可。，缺一不可。，缺一不可。练练 习习1.在图中，在图中，Uab=-5V，试问，试问a,b两点哪点电位高？两点哪点电位高？解：解：Uab的参考方向为由的参考方向为由a指向指向b，而，而Uab0,表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从“+”端流入。端流入。2.若若P0,表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从“+”端流出。端流出。电源和负载的判断方法：电源和负载的判断方法：电源和负载分别是吸收功率还是释放功率？电源和负载分别是吸收功率还是释放功率？电路有电路有空载、短路、有载工作空载、短路、有载工作三种状态，现在以图三种状态，现在以图1所示的简单所示的简单直流电路为例来分析电路的各种状态。直流电路为例来分析电路的各种状态。七七 电路的三种状态电路的三种状态：空载、短路、有载：空载、短路、有载图图1-E为电源电动势，为电源电动势，R0为电源内阻，为电源内阻，RL为负载电阻为负载电阻有载工作状态有载工作状态 当上图开关当上图开关S闭合时，电路中有电流流过，电源输出闭合时，电路中有电流流过，电源输出电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态。电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态。有载工作状态特点：有载工作状态特点：1.电路中电流电路中电流I=E/(R0+RL)2.负载电阻两端的电压负载电阻两端的电压U=RLI=E-R0I，当电源内阻，当电源内阻极小时，极小时，UE由上式可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电由上式可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降流通过电源内阻所产生的电压降R0I。电流愈大，则电。电流愈大，则电源端电压下降的愈多。源端电压下降的愈多。3.又因为又因为UI=EI-R0I2则则P=PE-P式中式中PE=EI，是电源产生的功率；是电源产生的功率；P=R0I2，是电源内阻上损，是电源内阻上损耗的功率；耗的功率；P=UI是电源输出的功率。是电源输出的功率。例：在下图中，例：在下图中，U=220V，I=5A，内阻，内阻R01=R02=0.6。（。（1）试求电）试求电源的电动势和负载的反电动势；（源的电动势和负载的反电动势；（2）试说明功率的平衡）试说明功率的平衡 解：解：（1）电源）电源 U=E1-U1=E1-R01I E1=U+R01I=220V+0.65V=223 V 负载负载 U=E2+U2=E2+R02I E2=U-R02I=220V-0.65=217 V（2）有（）有（1）中两式可得）中两式可得E1=E2+R01I+R02I等号两边同乘等号两边同乘I，则得，则得E1I=E2I+R01I2+R02I2E1I=2235W=1115W是电源功率是电源功率E2I=2175W=1085W是负载取用功率是负载取用功率R01I2=15W电源内阻功率电源内阻功率R02I2=15W负载内阻功率负载内阻功率谁是电源？谁是电源？谁是负载？谁是负载？u空载状态空载状态 当开关断开时，电路电流为零，这称为空载，也称为开路，电源当开关断开时，电路电流为零，这称为空载，也称为开路，电源端电压称为开路电压，等于电源的电动势，负载电压为零。端电压称为开路电压，等于电源的电动势，负载电压为零。I=0U1=E；U2=0PE=P2=0电路空载特征：电路空载特征：u短路状态短路状态 当电路两端的导线由于某种事故而直接相连，这时电源输出当电路两端的导线由于某种事故而直接相连，这时电源输出电流不经过负载，只经过导线直接流回电源，这种状态称为短电流不经过负载，只经过导线直接流回电源，这种状态称为短路状态，简称短路。路状态，简称短路。I=Isc=E/R0U2=0PE=I2scR0=E2/R0P2=0电路短路状态的特征：电路短路状态的特征：为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造厂为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号N表示，表示，如如IN,UN,PN。又称铭牌值。又称铭牌值。满载满载：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又称：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又称为满载。能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命。为满载。能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命。轻载：轻载：电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常的电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常的工作情况，不能充分利用设备的工作能力。工作情况，不能充分利用设备的工作能力。过载过载：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，绝缘层破坏，长时间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备。绝缘层破坏，长时间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备。1.电路及电路模型电路及电路模型2.电流电流3.电压电压4.电动势电动势5.电位电位6.电功率电功率7.电路的三种工作状态电路的三种工作状态8.电气设备的三种工作状态电气设备的三种工作状态第二节第二节 电阻电阻 电荷在电场力的作用下在导体中移动时遇到的阻力称为电阻，电荷在电场力的作用下在导体中移动时遇到的阻力称为电阻，材料的电阻仅与自身因素有关，用公式表示：材料的电阻仅与自身因素有关，用公式表示：上式中上式中 是与材料有关的物理量，称为电阻率，其单位是与材料有关的物理量，称为电阻率，其单位m，L为为材料的长度，材料的长度，S为材料的横截面积。电阻的单位为为材料的横截面积。电阻的单位为:电阻的符号如图电阻的符号如图1-所示，所示，(a)图为线性电阻，图为线性电阻，(b)为非线性电阻。为非线性电阻。在关联参考方向下，当在关联参考方向下，当=是常数时，该是常数时，该电阻称为线性电阻，其电阻称为线性电阻，其伏安特性曲线为通过原伏安特性曲线为通过原点的一条直线。点的一条直线。电阻元件的功率为：电阻元件的功率为：电阻是耗能元件，电阻是耗能元件，即总是消耗能量的。即总是消耗能量的。在国际单位制中电阻单在国际单位制中电阻单位：欧姆（欧）位：欧姆（欧）线性电阻与非线性电阻线性电阻与非线性电阻 线性电阻：线性电阻：如果电阻值始终为一常数，其大小仅取决于如果电阻值始终为一常数，其大小仅取决于材料的性质，而与加在其两端的电压和与流过其电流无材料的性质，而与加在其两端的电压和与流过其电流无关，这种电阻称之为线性电阻。关，这种电阻称之为线性电阻。非线性电阻：非线性电阻：如果电阻不是一个常数，其大小不仅取决如果电阻不是一个常数，其大小不仅取决于材料的性质，而与其所处的外界因素有关，例如温度、于材料的性质，而与其所处的外界因素有关，例如温度、光照等，这种电阻称之为非线性电阻，如光敏电阻，其光照等，这种电阻称之为非线性电阻，如光敏电阻，其电阻值与光照有关。电阻值与光照有关。电阻器是汽车电气电子设备中用得最多的基本元件之一。电阻器是汽车电气电子设备中用得最多的基本元件之一。1 1、控制和调节电路中的电流和电压。、控制和调节电路中的电流和电压。2 2、用作消耗电能的负载。、用作消耗电能的负载。按阻值分按阻值分固定电阻器和可调电阻器（常称为电位器）；固定电阻器和可调电阻器（常称为电位器）；按材料分按材料分碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻等；碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻等；按功率分按功率分1/161/16、1/81/8、1/41/4、1/21/2、1 1、2 2；按精确度分按精确度分精确度为精确度为5%5%、10%10%、20%20%等普通电阻器，等普通电阻器，精确度为精确度为0.1%0.1%、0.2%0.2%、0.5%0.5%、1%1%、2%2%的精密电阻器。的精密电阻器。电阻器型号电阻器型号：命名方法根据国家规定，如表命名方法根据国家规定，如表1717所示。所示。电阻型号命名方法电阻型号命名方法电阻器阻值的标注方法有两种：电阻器阻值的标注方法有两种：直标法、色标法。直标法、色标法。3W3 3W3 表示阻值为表示阻值为3.33.3，允许误差，允许误差5%5%；5M1 5M1 表示阻值为表示阻值为5.1M,5.1M,允许误差允许误差10%10%；1K8 1K8 表示阻值为表示阻值为1.8K1.8K，允许误差，允许误差20%20%将电阻器的阻值和误将电阻器的阻值和误差直接用数字和字母差直接用数字和字母印在电阻上（无误差印在电阻上（无误差标示为允许误差标示为允许误差20%20%）。也有采用习）。也有采用习惯标记法的，如：惯标记法的，如：色标法色标法用颜色表示元件的各种参数并且直接标志在产用颜色表示元件的各种参数并且直接标志在产品上的一种标志方法。品上的一种标志方法。表1-1 常用电阻器色码与数值的对应表色码黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金棕数值012 34567895%1%银10%36000，5%，1.87k，1%怎么用色标法表示怎么用色标法表示10电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中，长期电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率。连续工作所允许消耗的最大功率。有两种表示方法：有两种表示方法：2 2以上的电阻器以上的电阻器直接用数字印在电阻体上；直接用数字印在电阻体上；2 2以下的电阻以下的电阻以自身体积大小来表示功率。以自身体积大小来表示功率。在电路图上表示电阻器功率时，采用图在电路图上表示电阻器功率时，采用图112112所示的符号。所示的符号。一般称为电位器。一般称为电位器。从形状分从形状分圆柱形、长方体等；圆柱形、长方体等；从结构上分从结构上分直滑式、旋转式、带开关式、带锁紧装直滑式、旋转式、带开关式、带锁紧装置式、多联式、多圈式、微调式、无接触式等；置式、多联式、多圈式、微调式、无接触式等；从材料上分从材料上分碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉、合金电阻丝等；釉、合金电阻丝等；欧姆定律欧姆定律欧姆定律的内容：欧姆定律的内容：流过电流过电阻上的电流与加在电阻阻上的电流与加在电阻上的电压成正比，与该上的电压成正比，与该电阻的阻值成反比。电阻的阻值成反比。当电流、电压参考方向选择相同（关联）时见图当电流、电压参考方向选择相同（关联）时见图1-（a）所示，用公式表示为：）所示，用公式表示为：当电流、电压参考方向选择相反时（非关联）见图当电流、电压参考方向选择相反时（非关联）见图1-(b)所示，用公式表示为：所示，用公式表示为：（1-11）（1-10）一个式子中有两套正负号，参考方向不同加负号，电压和电流本身还有正值和负值之分。一个式子中有两套正负号，参考方向不同加负号，电压和电流本身还有正值和负值之分。例例1.应用欧姆定律对下图中的电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图中的电路列出式子，并求电阻R。解：解：a).R=U/I=(6/2)=3 b).R=-U/I=-6/(-2)=3 c).R=-U/I=-(-6/2)=3 d).R=U/I=(-6/-2)=3 解：解：（a）Uab和和I参考方向一致，故参考方向一致，故I=Uab/R=（-6/3103）=-2mA IR0时，电压源时，电压源的内部损耗可以不计，此时认为其内阻的内部损耗可以不计，此时认为其内阻R0为零，当为零，当R00。从。从U=Us-IR0中可知，此时电压源的端电压中可知，此时电压源的端电压U 将不随负载电流的变化将不随负载电流的变化而变化，其值为恒定值，这种电压源称为理想电压源。伏安特性而变化，其值为恒定值，这种电压源称为理想电压源。伏安特性曲线如上图示。曲线如上图示。理想电压源理想电压源几个电压源可以将它们串联起来使用，等效为一个新的几个电压源可以将它们串联起来使用，等效为一个新的电压源，其电压值为几个电压源开路时的端电压之代数和，电压源，其电压值为几个电压源开路时的端电压之代数和，内阻为几个电压源内阻的串联等效电阻。内阻为几个电压源内阻的串联等效电阻。通常稳压电源和新干电池可近似地认为是理想电压源。通常稳压电源和新干电池可近似地认为是理想电压源。USus+_IRUS电池电源电池电源理想电压源理想电压源实际电压源实际电压源电压源符号电压源符号定义定义一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。而变。电流源电流源iS电路符号电路符号 和电压源一样，电流源在向负载提供电能的和电压源一样，电流源在向负载提供电能的同时，自身也存在能量的损耗，其中同时，自身也存在能量的损耗，其中R为电流源为电流源的等效内阻，的等效内阻，IS为电流源短路时对外提供的电流。为电流源短路时对外提供的电流。R理想电流源理想电流源 在实际电路中，有时负载电阻很在实际电路中，有时负载电阻很小，当满足小，当满足RRS时，电流源的内部时，电流源的内部分流损耗可以不计，也就是当电流源分流损耗可以不计，也就是当电流源的内阻的内阻RS时，由式（时，由式（1-22）可知，）可知，此时此时IS为恒定值，这种电流源称为理为恒定值，这种电流源称为理想电流源。其伏安特性如图想电流源。其伏安特性如图1-24中的中的实线。实线。与电压源类似，几个电流源也可以将它们并联起来用一个电流源来等与电压源类似，几个电流源也可以将它们并联起来用一个电流源来等效，其电流值为几个电流源的代数和，内阻为几个电流源内阻的并联值。效，其电流值为几个电流源的代数和，内阻为几个电流源内阻的并联值。理想电流源理想电流源实际电流源实际电流源0R0理想电压源与理想电流源区别理想电压源与理想电流源区别理想电压源理想电压源向外电路提供一个恒定电压值向外电路提供一个恒定电压值 电路中的电流电路中的电流I完全由外电路来决定，电流完全由外电路来决定，电流I的大小取决的大小取决于负载于负载RL理想电流源理想电流源产生并输出恒定的电流值产生并输出恒定的电流值 负载两端电压负载两端电压U由外电路决定，电压由外电路决定，电压U的大小取决于负载的大小取决于负载电阻电阻RL恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量US+_abIUabUab=US（常数）（常数）Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。IabUabIsI=Is （常数）（常数）I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变-I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变-Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定R电压源与电流源等效变换电压源与电流源等效变换电压源电压源电流源电流源U=Us IR0U=I0R0 I0=(Is I)R0=Is R 0 I R0 RRR0R0=R0 R0R0=R0 电源的等效变换注意以下几点电源的等效变换注意以下几点1）电源之间的）电源之间的“等效等效”，是针对外电路来说的，在它们，是针对外电路来说的，在它们的内部并不等效。的内部并不等效。2）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。3）凡是与电压源相串联的电阻均可视为电压源内阻来进）凡是与电压源相串联的电阻均可视为电压源内阻来进行等效变换，凡是与电流源相并联的电阻均可视为电流源内行等效变换，凡是与电流源相并联的电阻均可视为电流源内阻来进行等效变换。阻来进行等效变换。4)电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，即变，即IS和和Us方向一致。方向一致。有了电源之间的等效变换，我们便可将几个电源同时作有了电源之间的等效变换，我们便可将几个电源同时作用的复杂电路化简为一个电源作用的简单电路来进行分析。用的复杂电路化简为一个电源作用的简单电路来进行分析。+-I IR0RLE例例：有一直流发电机，：有一直流发电机，E=230V，R0=1，当负载电阻，当负载电阻RL时，用电源的两种电路模型分别求电压时，用电源的两种电路模型分别求电压U和电流和电流I，并计算电源内部，并计算电源内部的损耗功率和内阻压降，看是否相等？的损耗功率和内阻压降，看是否相等？计算电压计算电压U和电流和电流IIE（RLR）AURLIVI II IS SR0RL计算电压计算电压U和电流和电流IIISR（RLR）AURLIV计算内阻压降和电源内部损耗的功率计算内阻压降和电源内部损耗的功率RIvIW（UR）R.W例例例例:求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源解解:+abU2 5V(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A2 3 b+(a)a+5V3 2 U+a5AbU3(b)+【例2】图1-25中，已知US=12V，IS=1A，R1=6，R2=3，R3=4，求流过 R3 上的电流。解：将R1视为12V电压源的内阻，再将电压源化为等效的电流源，然后根据电流源合并的原则，将两个电流源合并成一个电流源。.运用分流公式求出R3上的电流：其中：例例例例3:3:试用电压源与电流源等效变换的方法试用电压源与电流源等效变换的方法试用电压源与电流源等效变换的方法试用电压源与电流源等效变换的方法计算计算计算计算2 2 电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。解解解解:8V8V+2 2 2 2V V+2 2 I I(d)(d)2 2 由图由图由图由图(d)(d)可得可得可得可得6V6V3 3 +12V12V2A2A6 6 1 1 1 1 2 2 I I(a)(a)2A2A3 3 1 1 2 2 2V2V+I I2A2A6 6 1 1 (b)(b)4A4A2 2 2 2 2 2 2V2V+I I(c)(c)例例4：解：统一电源形式统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中电路中电路中电路中1 1 电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。电阻中的电流。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A解：解：I4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A例：求例：求I、I1、US；并判断；并判断20V的理想电压源和的理想电压源和5A 的的理想电流是电源还是负载？理想电流是电源还是负载？例：计算电流例：计算电流I3例：计算电压例：计算电压U5例：计算图中例：计算图中2电阻中的电流电阻中的电流I在自然界中，各种事物的运动过程通常都存在着两种状态：在自然界中，各种事物的运动过程通常都存在着两种状态：稳定状态稳定状态和和过渡状态过渡状态。稳态：稳态：在一定条件下的稳定状态叫做稳态。在一定条件下的稳定状态叫做稳态。过渡状态过渡状态：当条件改变时，它将从一种稳态转变到另一种当条件改变时，它将从一种稳态转变到另一种新的稳态，这是需要一定时间的，这个转变过程称为过渡新的稳态，这是需要一定时间的，这个转变过程称为过渡过程。过程。实例实例1 1：电动机从接通电源开始启动，其转速逐渐增加，电动机从接通电源开始启动，其转速逐渐增加，需要经过一段时间才能达到正常稳定运行状态，而拉断电需要经过一段时间才能达到正常稳定运行状态，而拉断电源后，也要有一个减速的过程，才能从正常稳定运行状态源后，也要有一个减速的过程，才能从正常稳定运行状态逐步停下来。逐步停下来。实例实例2 2：电路的暂态与稳态：电路的暂态与稳态当开关断开时，稳态：当开关断开时，稳态：，；当开关闭合时，电路中的电容器被充电。当开关闭合时，电路中的电容器被充电。观察到的现象：观察到的现象：灯泡灯泡H H：开始最亮：开始最亮变暗变暗熄灭熄灭电流表：开始最大电流表：开始最大(/)逐渐减小逐渐减小为零为零电压表：开始为零电压表：开始为零逐渐增大逐渐增大(=),),电容器两极板带上带上等量而异号电荷的电容器两极板带上带上等量而异号电荷的过渡过程后又达到一种稳态。过渡过程后又达到一种稳态。当开关打到当开关打到2 2位置时，电容器放电。位置时，电容器放电。观察到的现象：观察到的现象：灯泡灯泡H H：开始最亮：开始最亮变暗变暗熄灭熄灭电流表：开始最大（电流表：开始最大（/）逐逐渐减小渐减小为零（）为零（）电压表：开始为电压表：开始为逐渐下降逐渐下降为零为零电容器经过两极板所带正负电荷中电容器经过两极板所带正负电荷中和的过渡过程后达到另一种稳态。和的过渡过程后达到另一种稳态。电路为什么会存在暂态过程呢？电路为什么会存在暂态过程呢？具有储能元件、的电路存在暂态过程，具有储能元件、的电路存在暂态过程，是因为电感和电容中所储存的能量不能跃是因为电感和电容中所储存的能量不能跃变。因为变。因为=，能量的跃变意，能量的跃变意味着其功率为无穷大，这实际上是不可能味着其功率为无穷大，这实际上是不可能的。的。电感的储能为电感的储能为电容的储能为电容的储能为因为能量不能跃变，故电感电流因为能量不能跃变，故电感电流和电和电容电压容电压只能逐渐变化，不能跃变。只能逐渐变化，不能跃变。换路换路：电路的暂态过程是由于电路状态的改变如电路的接电路的暂态过程是由于电路状态的改变如电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化等原因而产生的，通或断开、电源的变化、电路参数的变化等原因而产生的，我们常把这种电路状态的变化叫做换路。我们常把这种电路状态的变化叫做换路。换路定则换路定则：在换路瞬间，电感电流在换路瞬间，电感电流和电容电压和电容电压不不能跃变，称为换路定则。能跃变，称为换路定则。如果设如果设=0=0时换路时换路表示换路前的终了一瞬间表示换路前的终了一瞬间表示换路后的初始一瞬间，则换路定则可表示为表示换路后的初始一瞬间，则换路定则可表示为意义：即从意义：即从到到瞬间，电感元件中的电流和电瞬间，电感元件中的电流和电容元件中的电压不能跃变。利用换路定则，可以确定容元件中的电压不能跃变。利用换路定则，可以确定换路后的初始瞬间换路后的初始瞬间时，电路中储能元件的电压、时，电路中储能元件的电压、电流值，即暂态过程的初始值。电流值，即暂态过程的初始值。什么叫做一阶电路？什么叫做一阶电路？只包含一个储能元件，或者用串、并联方法化简后只包含只包含一个储能元件，或者用串、并联方法化简后只包含一个储能元件的电路称为一阶电路，其暂态过程可用一阶一个储能元件的电路称为一阶电路，其暂态过程可用一阶线性微分方程来描述。线性微分方程来描述。可以证明，对于直流电源作用下的任何一阶电路中的电可以证明，对于直流电源作用下的任何一阶电路中的电流和电压，均可用三要素法来进行分析，写成一般形式流和电压，均可用三要素法来进行分析，写成一般形式为为暂态过程的三要素：暂态过程的三要素：表示暂态过程中电路的电压或电流；表示暂态过程中电路的电压或电流；表示该电压或电流的稳态值；表示该电压或电流的稳态值；表示换路后一瞬间该电压或电流的初始值。表示换路后一瞬间该电压或电流的初始值。初始值可用电路的基本定律及换路定律求得；初始值可用电路的基本定律及换路定律求得；的计算方法是在换路后的电路中，将电容开路，的计算方法是在换路后的电路中，将电容开路，电感短路，再按电阻电路的分析方法求解。电感短路，再按电阻电路的分析方法求解。时间常数时间常数小结：小结：1 1、稳态、稳态2 2、暂态（过渡状态）、暂态（过渡状态）3 3、换路、换路4 4、换路定则、换路定则5 5、三要素法、三要素法本章小结本章小结3电路以及电路中设备的工作状态。电路以及电路中设备的工作状态。4导线通过电流能力可用标称截面积表示导线通过电流能力可用标称截面积表示1电路是由负载、电源、导线及控制部分组成的，将电路中各电路是由负载、电源、导线及控制部分组成的，将电路中各个元件理想化，然后按一定的方式连接便构成了电路图。个元件理想化，然后按一定的方式连接便构成了电路图。2电流、电压、电动势是用来描述电路最基本的物理量，它们电流、电压、电动势是用来描述电路最基本的物理量，它们是既有大小，又有方向的物理量。电位相对于参考点而言的，是既有大小，又有方向的物理量。电位相对于参考点而言的，只有大小没有方向只有大小没有方向6基尔霍夫定律是分析复杂电路的基本定律，它包含两个定律：基尔霍夫定律是分析复杂电路的基本定律，它包含两个