电工电子技术第一章ppt电子稿.ppt

目目 录录第章电路分析基础第章电路分析基础第章电路的暂态分析第章电路的暂态分析第章交流电路第章交流电路第章二极管及其应用第章二极管及其应用第章晶体管及其基本放大电路第章晶体管及其基本放大电路第章集成运算放大电路第章集成运算放大电路第章直流稳压电路第章直流稳压电路第章电力电子器件及其应用第章电力电子器件及其应用上页下页返回 抓住二个主要环节抓住二个主要环节处理好三个基本关系处理好三个基本关系 教学配合，评教评学教学配合，评教评学听课与笔记听课与笔记作业与复习作业与复习自学与互学自学与互学 课堂听课课堂听课 课后复习课后复习如何学好本课程？如何学好本课程？上页下页返回第章电路分析基础1.1 1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.2 1.2 电路的基本元件电路的基本元件1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.4 1.4 电路的常用定理电路的常用定理1.5 1.5 含受控源电路的分析含受控源电路的分析上页下页返回第1章1.1 1.1 1.1 1.1 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 电路及电路模型电路及电路模型 电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向 电路的工作状态电路的工作状态第1章上页下页返回 电路中的电位电路中的电位主要内容 电路及电路模型电路及电路模型1.电路的组成和作用电路的组成和作用 电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工、电子器件或设备组合而成的电工、电子器件或设备组合而成的 。电路的组成：电路的组成：电源、电源、负载负载和导线、开关等。和导线、开关等。实实际际电电路路电电路路模模型型第1章上页下页返回E+SIR电力系统扩音器电路的作用电路的作用实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理电路的作用电路的作用上页下页返回第1章电 灯电 炉电动机发电机升 压变压器降 压变压器话筒话筒扬声器扬声器放大器2.理想元件和电路模型理想元件和电路模型 用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元件，简称为实际电路元件，简称实际元件实际元件。实际电路元件从。实际电路元件从能量转换角度看，有能量转换角度看，有电能的产生电能的产生、电能的消耗电能的消耗以及以及电场能量和磁场能量的储存电场能量和磁场能量的储存。忽略实际电路元件的次要因素，仅反映它们的忽略实际电路元件的次要因素，仅反映它们的主要物理性质的元件称为主要物理性质的元件称为理想电路元件理想电路元件。用理想电。用理想电路元件组成的电路就是实际电路的电路模型。电路路元件组成的电路就是实际电路的电路模型。电路模型常用的理想电路元件有：理想电压源、理想电模型常用的理想电路元件有：理想电压源、理想电流源、电阻、电感、电容，如图流源、电阻、电感、电容，如图1-31-3所示。所示。第1章上页下页返回上页下页返回第1章 各种蓄电池和干各种蓄电池和干电池由化学能转换成电池由化学能转换成电能。电能。电电源源上页下页返回第1章 汽轮发电机和风力发电机将其它能转换成电能。实际的负载包括电动机、电动工具和家用电器等等。电动机电动机手电钻手电钻吸尘器吸尘器负负载载上页下页返回第1章1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向1 1 1 1.基本物理量基本物理量基本物理量基本物理量W、kW、mWV、kV、mV、VV、kV、mV、VA、mA、A(用电或供电用电或供电)电源力驱动正电荷的方电源力驱动正电荷的方向向（低电位低电位 高电位高电位）电位降的方向电位降的方向（高电位高电位 低电位低电位）正电荷移动的方向正电荷移动的方向 高电位流向低电位高电位流向低电位PE（直流直流）e（交流交流）U（直流直流）u（交流交流）i（交流）（交流）I（直流直流）物理量物理量单位单位方向方向功功 率率电流电流电压电压电动势电动势上页下页返回第1章2.2.2.2.电压、电流参考电压、电流参考电压、电流参考电压、电流参考方向方向方向方向 在复杂电路中难于预先判断某段电路在复杂电路中难于预先判断某段电路中电流的实际方向，从而影响电路求解。中电流的实际方向，从而影响电路求解。问题问题电流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+E1E2E URIab电压、电压、电流实际方向：电流实际方向：上页下页返回第1章 在解题前先任意选定一个方向，称为在解题前先任意选定一个方向，称为参参考方向（或正方向考方向（或正方向,可用箭头、极性或双下可用箭头、极性或双下标表示）。标表示）。依此参考方向，根据电路定理、依此参考方向，根据电路定理、定律列电路方程，从而进行电路分析计算。定律列电路方程，从而进行电路分析计算。解决方法解决方法解决方法解决方法:计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为负，实际方向与假设方向相反。计算结果为负，实际方向与假设方向相反。由计算结果可确定由计算结果可确定U、I 的实际方向：的实际方向：上页下页返回第1章第1章 当一个元件或一段电路上当一个元件或一段电路上电流、电压参考方向一致时，电流、电压参考方向一致时，则称它们为关联参考方向，如则称它们为关联参考方向，如图图1-6（a）所示，其欧姆定律）所示，其欧姆定律为：为：U=IR 反之，图反之，图1-6（b）则称为）则称为非关联参考方向，其欧姆定律非关联参考方向，其欧姆定律应为：应为：U=-IR 在分析电路时，参考方向在分析电路时，参考方向常习惯采用常习惯采用关联参考关联参考方向。方向。图图1-6 参考方向的参考方向的 关联性关联性上页下页返回第1章 例例1-11-1上页下页返回 应用欧姆定律对图应用欧姆定律对图1-71-7的电路列出的电路列出式子式子,并求电阻并求电阻R。6VR3A(a)-6VR-3A(b)-6VR3A(c)+-6VR-3A(d)+图图1-7 1-7 例例1-11-1电路图电路图 已知：已知：E =2=2V,R R=1=1问：当问：当Uab为为1V时，时，I=?=?上页下页返回第1章 例例1-1.21-1.2URE IRabd 假定假定U、I 的参考方向如图所的参考方向如图所示示，若若 I=-=-3 3A ，E =2=2V,R=1 Uab=？小结小结1.1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理现象，“参考方向”是人为假设的方向。上页下页返回第1章URE IRabd 例例1-1.31-1.34 4.为方便列电路方程，习惯假设为方便列电路方程，习惯假设I与与U 的参的参 考方向一致（关联参考方向）。考方向一致（关联参考方向）。2.2.方程方程U/I=R 只适用于只适用于R 上上U、I参考方向一参考方向一 致的情况。即致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号欧姆定律表达式含有正负号，当当U、I参考方向一致时为正，否则为负。参考方向一致时为正，否则为负。3.3.在解题前，一定先假定电压电流的在解题前，一定先假定电压电流的“参考方参考方 向向”，然后再列方程求解。即，然后再列方程求解。即 U、I为代数为代数 量，也有正负之分。量，也有正负之分。当参考方向与实际方当参考方向与实际方 向一致时为正，否则为负。向一致时为正，否则为负。上页下页返回第1章 小小结结 设电路任意两点间的电压设电路任意两点间的电压U和和电流电流I I 为关为关联方向联方向,则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为3.3.3.3.电路功率电路功率电路功率电路功率如果假设方向不一致怎么办？如果假设方向不一致怎么办？功率有无正负？功率有无正负？问题：问题：问题：问题：上页下页返回第1章bIRUa+-P=UI1)1)按所设参考方向如下图所示按所设参考方向如下图所示U、I参考参考方向一致方向一致 P=U I功率的计算功率的计算功率的计算功率的计算 U、I参考方向相反参考方向相反上页下页返回第1章bIRUa+-IbRUa-+bRUa+-IbIRUa-+P=U I2 2）将）将U、I 的代数值代入式中的代数值代入式中 若计算的结果若计算的结果P 0,0,则说明则说明U、I 的的实际方实际方 向一致，向一致，此部分电路吸收电功率此部分电路吸收电功率（消耗能量消耗能量）负载负载 。若计算结果若计算结果P 0,则说明则说明U、I 的的实际方向实际方向相反，相反，此部分电路输出电功率此部分电路输出电功率（提供能量提供能量）电源电源 。P=U I上页下页返回第1章第1章上页下页返回 例例1-21-2 图图1-8所示电路所示电路,已知已知:Us1=15V,Us2=5V,R=5,试求电流试求电流I和各元件的功率。和各元件的功率。电路如下图所示，已知：电路如下图所示，已知：U=10 V,I=1A。试指出电路是电源还是负载。试指出电路是电源还是负载.解：按图中假设的正方向列式：P=UI=101=10W (负载性质负载性质)1)P 为为“”表示该元件吸收功率；表示该元件吸收功率；P 为为“”则表示输出功率。则表示输出功率。2）在同一电路中，电源产生的总功率和负在同一电路中，电源产生的总功率和负 载消耗的总功率是平衡的。载消耗的总功率是平衡的。小结：小结：若：U=10 V,I=1 A 则 P=10 W（电源性质）IbaU上页下页第1章返回 例例1-31-3 电路在不同的工作条件下，将会出现处于通路、电路在不同的工作条件下，将会出现处于通路、开路和短路三种状态。开路和短路三种状态。1.通路通路 当电源与负载接通时，电路称为通路。当电源与负载接通时，电路称为通路。如图如图1-10（a）。电路中的电流也就是电源发出的电流：）。电路中的电流也就是电源发出的电流：第1章上页下页返回 电路的工作状态电路的工作状态第1章上页下页返回电气设备的额定值电气设备的额定值任何电气设备的电压、电流和功率都有一定的限额额定值额定值额定转速额定转速 nN额定电压额定电压 UN额定电流额定电流 IN额定功率额定功率 PN负载设备通常工作于额定状态。*电源设备的额定功率标志着电源的供电能力，是长期运行时允许的上限值。*电源输出的功率由外电路决定，不一定等于电源的额定功率。*电路处于通路时的功率平衡关系式为：电路处于通路时的功率平衡关系式为：PRL=PE-PR0=EI-R0I2=UI 电路只有处于电路只有处于通路通路的状态才会有电流和功率的输的状态才会有电流和功率的输送和转换。送和转换。电源的负载等电气设备在一定的工作条件下其工电源的负载等电气设备在一定的工作条件下其工作能力是一定的。作能力是一定的。表示电气设备的正常工作条件和工表示电气设备的正常工作条件和工作能力所规定的数据统称为电气设备的额定值作能力所规定的数据统称为电气设备的额定值。它包。它包括额定电压括额定电压UN、额定电流、额定电流IN和额定功率和额定功率PN等等。等等。电气设备应在工作在额定值时，才能获得最佳的电气设备应在工作在额定值时，才能获得最佳的工作效率，若超过或低于额定值，会引起电气设备的工作效率，若超过或低于额定值，会引起电气设备的损坏或降低使用寿命，或不能发挥正常效能。损坏或降低使用寿命，或不能发挥正常效能。第1章上页下页返回 2.2.开路开路 含源电路未连成闭合回路含源电路未连成闭合回路,电路中电流为零电路中电流为零,称称这时的电路为开路这时的电路为开路,如图如图1-10(b)1-10(b)所示。所示。第1章上页下页返回 3.短路 电路由于某种原因使电源两端用导线连接，造电路由于某种原因使电源两端用导线连接，造成电源短路，称电路处于短路状态。如图成电源短路，称电路处于短路状态。如图1-101-10（c c）所示。所示。第1章上页下页返回 电路短路是一种严重事故，由于短路电流很大，大电路短路是一种严重事故，由于短路电流很大，大大超过额定电流，因此会烧毁电源。为了防止短路，大超过额定电流，因此会烧毁电源。为了防止短路，保护电源和电气设备，实际电路中应接入熔断器保护电源和电气设备，实际电路中应接入熔断器FU。在电工、电子技术中，有时为了某种需要也将部分在电工、电子技术中，有时为了某种需要也将部分电路或某些元件短路，这种人为的工作短接或进行某电路或某些元件短路，这种人为的工作短接或进行某种短路实验，应该与事故短路区别开来。种短路实验，应该与事故短路区别开来。例例1-41-4 有一直流电源设备，额定值为：有一直流电源设备，额定值为：P PN N=400W=400W，U UN N=110V=110V，内阻，内阻R R0 0=1.38=1.38。当负载电阻分别。当负载电阻分别为为5050、1010或发生短路事故，试求该电源的电动势或发生短路事故，试求该电源的电动势及上述不同负载情况下电源输出功率。及上述不同负载情况下电源输出功率。第1章上页下页返回第1章上页下页返回 电位的概念电位的概念 在分析和计算电路时在分析和计算电路时,常常将电路中常常将电路中的某一点选作电位为零的参考点的某一点选作电位为零的参考点,电路中其它任何一电路中其它任何一点与参考点之间的电压便是该点的电位。点与参考点之间的电压便是该点的电位。在电力工程中规定大地为电位参考点，在电子电在电力工程中规定大地为电位参考点，在电子电路中常与机壳联接的输入、输出的公共导线为参考点，路中常与机壳联接的输入、输出的公共导线为参考点，称之为称之为“地地”，在电路图中用，在电路图中用“”“”表示。表示。在电路分析中，参考点原则上可以任意选取，在电路分析中，参考点原则上可以任意选取，但参考点选取的不同，各点的电位值也一不。当参考但参考点选取的不同，各点的电位值也一不。当参考点一经确定之后，电路中各点的电位值才能确定，并点一经确定之后，电路中各点的电位值才能确定，并且在分析计算电路的过程中不得更改。且在分析计算电路的过程中不得更改。第1章上页下页返回 电路中的电位电路中的电位第1章上页下页返回例 电路如图1-11所示。若电路中选取e点为参考点，各点对参考点的电位是多少？若电路中选取d点为参考点，各点对参考点d的电位又是多少？第1章上页返回第1章上页下页返回例例1-5 电路如图电路如图1-13所示，试求所示，试求B点电位及电压点电位及电压UAB。上页下页返回第1章上页下页返回第1章例例1-6试求电路如图试求电路如图1-14中，当开关中，当开关S断开和闭合两断开和闭合两种情况下种情况下A点电位点电位UA。1.21.2 电路的基本元件电路的基本元件电路的基本元件电路的基本元件 独立电源元件独立电源元件1.2.2 1.2.2 电阻、电感和电容元件电阻、电感和电容元件第1章上页下页返回1.1.理想电压源和理想电流源理想电压源和理想电流源2.2.实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型3.3.实际电源两种模型的等效互换实际电源两种模型的等效互换下页上页返回第1章 独立电源元件独立电源元件1.1.理想理想理想理想电压源和理想电流源电压源和理想电流源电压源和理想电流源电压源和理想电流源 (1)1)1)1)理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源(也称恒压源也称恒压源也称恒压源也称恒压源)外特性：输出电压与输出电流的关系。外特性：输出电压与输出电流的关系。U 第1章上页下页 1.1.端电压始终恒定，等于直流电压端电压始终恒定，等于直流电压 。2.2.输出电流是任意的，即随负载输出电流是任意的，即随负载(外电路）外电路）的改变而改变的改变而改变(I=Us/RL)。US返回特特点点：_ _U+IUS+_RLIO 1.1.输出电流恒定不变输出电流恒定不变 2.2.端电压是任意的端电压是任意的,即随负载不同而不同即随负载不同而不同IUIS (2)2)2)2)理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源(也称恒流源也称恒流源也称恒流源也称恒流源)RLU=IS.RLI=IS外特性方程外特性方程下页上页第1章返回特特点点IUISO分析：分析：IS 固定不变固定不变,US 固定不变。固定不变。USIRU=上页下页第1章返回IsU=?IUS+-R所以：所以：I=Is,已知已知：Is，US，R 问：问：I 等于多少？等于多少？U 又等于多少？又等于多少？例例1解：解：1.Uab=US,2.若若R 减小为减小为1 1，电流源的功率电流源的功率PIS=-ISUS=-4W不变！不变！电压源的功率电压源的功率 IUs=I Is=3A 增大！增大！P=-USIUs=-12WI=US R=4A 上页下页第1章返回为什麽？为什麽？已知：已知：Is，US，R0试试分析：分析：例例2US+bRIsIIUsa-1A4V2I=US R=4 2=2A2.2.若使若使R 减小为减小为1 1，I I 如何如何变？两个电源的功率如何变？变？两个电源的功率如何变？1.1.I 等于多少？等于多少？2.2.2.2.实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型(1)(1)实际电源的模型实际电源的模型电源模型电源模型电源模型电源模型电压源模型电压源模型电流源模型电流源模型具有相同的外特性具有相同的外特性ISUS下页上页第1章返回IU+-实际电源实际电源实际电源的外特性的外特性IUORba(2)(2)(2)(2)实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型U=US-IR0-外特性方程外特性方程第1章下页上页返回IR+U-USR0+外特性曲线外特性曲线IUUSUSR0 O(3)(3)(3)(3)实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型I=IS-IR0-外特性方程外特性方程上页下页第1章返回外特性曲线外特性曲线baIR+U-R0IR0IsUIISOIsRo(R=)3.3.3.3.实际电源两种模型的等效变换实际电源两种模型的等效变换实际电源两种模型的等效变换实际电源两种模型的等效变换上页下页返回第1章URLI 电源IUS+UR0IsR0UI等效变换的条件等效变换的条件U=UsIR0U=IR0R0=IsR0 I R0=(Is I)R0上页下页第1章返回IUS+UR0IsR0UIIUIR0 Us =R0 =R0 IsR0电压源模型电压源模型 电流源模型电流源模型电流源模型电流源模型 电压源模型电压源模型R0USIs=R0=R0US=Is R0 R0=R0下页上页第1章返回IUS+UR0IsR0UIIsR0UIIUS+UR02）所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对外电 路的伏安特性一致），对于电源内部并不 一定等效。例如，在电源开路时：1）电压源模型与电流源模型变换前后电流的 方向保持不变，即IS和Us方向一致。R0 不消耗能量 消耗 能量R0 上页下页第1章返回说明说明IUS+UR0IsR0UI3 3）理想电压源（恒压源）与理想电流源（恒理想电压源（恒压源）与理想电流源（恒流源）之间不能互换。流源）之间不能互换。上页下页第1章返回IsUS+上页下页第1章返回1.1.1.1.电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件电阻（电阻（R）：具有消耗电能特性）：具有消耗电能特性的元件。的元件。伏安特性：伏安特性：电阻元件上电压与电流间电阻元件上电压与电流间的关系称为伏安特性。的关系称为伏安特性。Riu1.2.2 1.2.2 电阻、电感和电容元件电阻、电感和电容元件iu当电压与当电压与电流之间电流之间不是线性函数关系时，不是线性函数关系时，称为非线性电阻。称为非线性电阻。当当 恒定不变时，称为线性电阻恒定不变时，称为线性电阻。iu-第1章上页下页返回Riu 伏伏-安安特性曲线特性曲线iu 伏伏-安安特性曲线特性曲线第1章上页下页返回 实际的金属导体的电阻与导体的尺寸实际的金属导体的电阻与导体的尺寸及材料的导电性能有关。及材料的导电性能有关。式中式中称为电阻率，是表示材料对电流起阻碍称为电阻率，是表示材料对电流起阻碍作用的物理量。作用的物理量。l 是导体的长度，是导体的长度，S 为导体的为导体的截面积。截面积。电阻的单位是欧姆（电阻的单位是欧姆（），千欧（），千欧（kk）。）。第1章上页下页返回几种常见的几种常见的电阻元件电阻元件普通金属普通金属膜电阻膜电阻绕线绕线电阻电阻电阻排电阻排热敏热敏电阻电阻2.2.2.2.电感元件电感元件电感元件电感元件 单位单位：H,mH,H单位电流产生的磁链单位电流产生的磁链 电感：能够存储磁场能量的元件。电感：能够存储磁场能量的元件。上页下页第1章返回L L符号符号i电感元件的基本电感元件的基本 伏伏安关系式安关系式电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式其中：其中：第1章上页下页返回uiL L+-eL+-iu=Ld id t电感是一种储能元件，电感是一种储能元件，储存的磁场能量为储存的磁场能量为电感元件电感元件在在直流电路中直流电路中相当于一根相当于一根无阻导线无阻导线!第1章上页下页返回第1章上页下页返回 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近介质的导磁性能等有关。近介质的导磁性能等有关。对于一个密绕的对于一个密绕的N 匝线圈，其电感可表匝线圈，其电感可表示为示为 式中式中即为线圈附近介质的磁导率（即为线圈附近介质的磁导率（H/m)H/m)，S 为线圈的横截面积（为线圈的横截面积（m m2 2)，l 是线圈的长度是线圈的长度（m m）。）。第1章上页下页返回几种常见的电感元件几种常见的电感元件带有磁心的电感带有磁心的电感陶瓷电感陶瓷电感铁氧体电感铁氧体电感 3.3.3.3.电容元件电容元件电容元件电容元件C 相当于相当于开路开路!电容元件在电容元件在 直流电路中直流电路中：电容：具有存储电场能量特性的元件电容：具有存储电场能量特性的元件。dudt=0i=0第1章上页下页返回uiCi=Cd ud t电容元件的基本 伏安关系式i=d ud tCd qd t=电容是一种储能元件，电容是一种储能元件，储存的电场能量为：储存的电场能量为：第1章上页下页返回 电容器的电容与其极板的尺寸及其间介电容器的电容与其极板的尺寸及其间介质的介电常数有关。质的介电常数有关。式中式中即为其间介质的介电常数（即为其间介质的介电常数（F/m)F/m)，S 为极板的面积（为极板的面积（m m2 2)，d 是极板的距离（是极板的距离（m m）。）。第1章上页下页返回几种常见的几种常见的电容器电容器普通电容器普通电容器电力电容器电力电容器电解电容器电解电容器理想元件的伏安关系理想元件的伏安关系理想元件的伏安关系理想元件的伏安关系第1章上页下页返回R L Cu=Rii=Cd ud tu=Ld id t（u与与i参考参考方向一致）方向一致）实际的电阻、电感和电容器在多数情况下可以只考虑其主要物理性质，将它们近似看成理想元件，分别只有电阻性、电感性和电容性。但在有些情况下，除了考虑这些元件的主要物理性质外，还要考虑其次要的物理性质，此时可以用R、L、C组成的模型来表示。例如，考虑电能损耗的电容器时，可用图1-23（a）电路来表示，若要考虑电能损耗和储存磁场能量时的电容器时，可用图1-23（b）电路表示。上页下页返回第1章实际元件参数的表示实际元件参数的表示实际元件参数的表示实际元件参数的表示 在实际使用中，若单个电阻、电感和电在实际使用中，若单个电阻、电感和电容元件的数值不能满足要求时，可将几个元容元件的数值不能满足要求时，可将几个元件串或并联起来使用，教材中表件串或并联起来使用，教材中表1-11-1给出了给出了两个同性质的元件串或并联时参数的计算公两个同性质的元件串或并联时参数的计算公式。式。表表1-11-1两个同性质的元件串或并联时参数的计算两个同性质的元件串或并联时参数的计算上页下页返回第1章连接方式连接方式 等值电阻等值电阻 等值电感等值电感 等值电容等值电容 串串 联联 R=R1+R2 L=L1+L2C=C1C2/C1+C2 并并 联联 R=R1R2/R1+R2L=L1L2/L1+L2 C=C1+C2回顾：1.1.1 电路及电路模型1.1.2 电流、电压的参考方向1.1.3 电路的工作状态1.1.4 电路中的点位 1.2.1 独立电源元件1.2.2 电阻、电感和电容元件第1章上页下页返回1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL)(KCL)(KCL)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(KVL)(KVL)(KVL)(KVL)第1章上页下页返回 基尔霍夫基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从定律是电路作为一个整体所服从的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部分电流相互之间的内在联系。分电流相互之间的内在联系。基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)(Kirchhoffs Current LawKirchhoffs Current Law)基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)(Kirchhoffs Voltage LawKirchhoffs Voltage Law)KCL应用于结点应用于结点,可以确定电路中各支路电流之间可以确定电路中各支路电流之间的关系的关系;KVL应用于回路应用于回路,可以确定电路中各部分电压之间可以确定电路中各部分电压之间的关系。的关系。第1章上页下页返回支路：支路：连接两个结点之间电路。同一支路流过电流相同。连接两个结点之间电路。同一支路流过电流相同。回路：回路：电路中任一闭合路径称为回路。电路中任一闭合路径称为回路。支路支路：ab,ad,(ab,ad,(b=6）回回路路：abda,bcdb(abda,bcdb(L=7）结点结点：a,b,(a,b,(n=4）结点：结点：三个或三个以上电路元件的联结点三个或三个以上电路元件的联结点。网孔：网孔：单孔单孔回路。回路。网孔网孔（m=3）aUS1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2US6US5名词注释：名词注释：名词注释：名词注释：第1章上页下页返回1.3.1 1.3.1 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)(KCL)依据依据 ：电流的连续性。电流的连续性。内容内容 ：在任何电路中，任何结点上的所有支路电流的代数和在任何时刻都等于零。其数学表达式为 I1I2I3I4 I=0 第1章上页下页返回 应用步骤应用步骤（以结点（以结点a a为例）为例）：若已知 I1=1A,I5=4A则：I2=I1-I5=-3AR5US5US1I5I1d_aR6I2bc_+R1+_+R4R3R2US6 根据 KCL（设流入为正）列方程，求解。*在电路图上标出各支路电流的参考方向。*0521=III第1章上页下页返回I=?KCL的扩展应用举例IsR2R3US2+_R4US1+_R1II=0第1章上页下页返回1.3.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)内容：内容：在任一时刻，沿电路内任一回路以任一方向绕行一周时，沿绕行方向上的电位升（电动势）之和等于电位降之和。回路：回路：a-b-d-aa-b-d-a电位升电位升电位降电位降依据：依据：电位的单值性。US1_+R6R5US5I2I1I3dbc_E1+R1_+R4R3R2US6aE6第1章上页下页返回或：或：在任何电路中，形成任何一个回路的所沿同一绕行方向电压的代数和在任何时刻都等于零。应用步骤：应用步骤：应用步骤：应用步骤：US1_+R6R5US5I2I1I3dbc_+R1_+R4R3R2US6a 在电路图上标出电流(电压或电动势)的参考方向。*标出回路的绕行方向。*根据KVL列方程，依IR=E,I(E)与参考方向一致取正，否则取负。*第1章上页下页返回 KVL的扩展应用的扩展应用-用于开口电路用于开口电路。KVLKVL的意义：的意义：表明了电路中各部分电压间的相互关系。US+_RabUabI+电位升电位升电位降电位降第1章上页下页返回 试求图试求图1-27所示的两个电路中各元件的功率所示的两个电路中各元件的功率.例例1-8 解：解：图图1-27(a)为并联电路为并联电路,并联的各元件电压相并联的各元件电压相同同,均为均为Us=10V,则则I1由欧姆定律可得由欧姆定律可得 I1=10/5=2A第1章上页下页返回对结点对结点a列列KCL方程可得方程可得 I2=I1-Is=2-5=-3A 则电阻则电阻R消耗的功率为消耗的功率为 PR=RI12=522=20W恒压源的功率为恒压源的功率为 PUs=-UsI2=-10(-3)=30W 吸收吸收恒流源的功率为恒流源的功率为 PIs=-UsIs=-105=-50W 发出发出 图图1-27(b)1-27(b)为串联电路为串联电路,串联的各元件电流相同串联的各元件电流相同,均为均为Is=5A,则则U U1 1由欧姆定律可得由欧姆定律可得 U1=55=25V列回路列回路KVL方程求方程求U2,可得可得 U2=U1+Us=25+10=35V则电阻则电阻R消耗的功率为消耗的功率为 PR=RIs2=552=125W恒压源的功率为恒压源的功率为 PUs=UsIs=105=50W 吸收吸收恒流源的功率为恒流源的功率为 PIs=-U2Is=-355=-175W 发出发出第1章上页下页返回 图图1-28所示是上一个所示是上一个 分压电路分压电路,已知已知R1=3,R2=7,Us=20V,试求理想电压源的电流试求理想电压源的电流I和电压和电压U1、U2例例1-9 解：解：根据回路列写根据回路列写KVL方程为方程为 I R1+I R2=Us则理想电压源发出的电流为则理想电压源发出的电流为 I=Us R1+R2Us R1R1+R2R1上电压上电压U1为为 U1=203 3+7=6VR2上电压上电压U2为为 U2=Us R2R1+R2=207 3+7=14V=2A 20 3+7=串联电串联电路的分路的分压公式压公式第1章上页下页返回 图图1-29所示是一个所示是一个 分流电路分流电路,已知已知R1=2,R2=3,Is=10A,试求理想电流源的电压试求理想电流源的电压U和电流和电流I1、I2。例例1-10 R1R2 R1+R2Is解：解：根据结点列写根据结点列写KCL方程为方程为 I 1+I 2=Is即即 Is=则理想电流源两端电压为则理想电流源两端电压为 U=U R1 U R2+=R1+R2 R1R2U=(R1/R2)Is=R Is=12V 则可求出则可求出 =103 2+3=6A Is R2R1+R2I1=U R1=102 2+3=4A Is R1R1+R2I2=U R2=并联电并联电路的分路的分流公式流公式第1章上页下页返回解：解：设流过R1电流的参考方向如图所示。应用KCL可得IR1=I2-I1=1A发出功率发出功率P2=(Uca+Uab)I2电流源I2的功率=-80W(-I2R2 -IR1R1)I2=b 已知电路参数如图中所示，求各电流源的功率、并判断是输出还是吸收功率。例例 1A1AI1I2R1R2a2A2AcIR1电流源I1的功率W20=PIUba11=IRIR111第1章上页下页返回1.3.3 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 支路电流法是分析电路的基本方法。它是以支路电流为支路电流法是分析电路的基本方法。它是以支路电流为未知量，应用未知量，应用KCL和和KVL列出方程，然后求出各支路电流列出方程，然后求出各支路电流的方法。的方法。电路支路电流求出后，各支路电压和功率就能很容易求电路支路电流求出后，各支路电压和功率就能很容易求解出来了。支路电流法的解题步骤如下：解出来了。支路电流法的解题步骤如下：1.确定支路数目确定支路数目b。若电路有。若电路有b个支路电流，应列出个支路电流，应列出b 个个独立方程。独立方程。2.标出各支路电流的参考方向。根据电路的结点数标出各支路电流的参考方向。根据电路的结点数n,应根应根据据KCL列出列出n-1个独立的电流方程。个独立的电流方程。3.确定电路的独立回路数确定电路的独立回路数m，应用，应用KVL列出列出m个电压方程。个电压方程。独立回路数独立回路数m=b-（n-1）=网孔数网孔数。4.解联解联b个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。第1章上页返回下页解题步骤解题步骤说明说明节点节点a a：节点节点c c：节点节点b b：节点节点d d：节点数节点数n=4 n=4 支路数支路数b=6b=66条支路6个未知电流，应列6个方程可列“n-1”“n-1”个独立的电流方程。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I5 设各支路电流的参考方向如图所示。1.根据KCL列方程。2.第1章上页返回下页 设各回路的循环方向如图示。6条支路6个未知电流应列6个方程。可列 m个独立个独立的回路电压方程。US4=I4R4+I1R1-I6R6bCd:adc:US3-US4=I3R3-I4R4-I5R5abd:0=I2R2+I5R5+I6R6应用应用KVLKVL列方程。列方程。3.求解求解 联立以上方程组联立以上方程组61 IIR1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I5第1章上页下页返回例例1-12 试用支路电流法求解图试用支路电流法求解图1-31所示电路中的各所示电路中的各支路电流和理想电流源两端电压支路电流和理想电流源两端电压Ux。解解:电路中电路中I1=Is=5A,只有只有I2和和I3是未知的是未知的,只需对结只需对结点点a列一个列一个KCL方程方程:结点结点a:Is+I3=I2回路回路1方程方程:-R2I2-R3I3=Us回路回路2方程方程:R1Is+R2I2=Ux-Us三个方程三个方程,正好解三个未知量正好解三个未知量代入数据代入数据:结点结点a:5+I3=I2 回路回路1:-I2-4I3=10回路回路2:8Is+I2=Ux-10解方程得解方程得:I2=2A;I3=-3A;Ux=52V第1章上页返回下页：若一支路中含有理想电流，可否少列一个方程?结点结点电流方程电流方程思考题思考题思考题思考题dR6n=4 =4 b=6=6US+_abcIS3I1I2I3I4I5I6R5R4R2R1第1章上页下页返回回路回路电压方程电压方程结果结果：未知数少一个支路电流，但多一个未知电压Ux，方程数不变！dR6n=4 =4 b=6=6US+_abcIS3I1I2I3I4I5I6R5R4R2R1+-U Ux x第1章上页下页返回1.4 1.4 1.4 1.4 电路的常用定理电路的常用定理电路的常用定理电路的常用定理 上面介绍的支路电流法是电路分析的基本方法上面介绍的支路电流法是电路分析的基本方法,适用于任何电路。缺点是当支路较多时，列写的方程数多，求解繁琐。下面介绍几个常用定理分析电路的方法。弥尔曼定理弥尔曼定理 节点电压法节点电压法 弥尔曼定理指出：弥尔曼定理指出：对于只有两个结点而有多条对于只有两个结点而有多条支路并联组成的电路，在求各支路电流时，可先求支路并联组成的电路，在求各支路电流时，可先求出这两个结点间的电压，然后现求解各支路电流。出这两个结点间的电压，然后现求解各支路电流。弥尔曼定理是应用弥尔曼定理是应用KCL列写结点电压的方法，列写结点电压的方法，故又称为故又称为节点电压法。节点电压法。第1章上页下页返回 下面以图下面以图1-32所示的两个结点的电路，介绍列所示的两个结点的电路，介绍列写节点电压方程的方法。写节点电压方程的方法。1.设结点设结点a的电压为的电压为Uab,并对结点并对结点a列写列写KCL方程方程2.I1=I2+I3Uab+Us2 R2I2=Uab R32.列写各支路电流方程列写各支路电流方程 I1=;I3=Us1-Uab R1代入代入KCL方程得方程得Us1-Uab R1=Uab+Us2 R2+Uab R33.整理得结点电压方程为整理得结点电压方程为 Us2 R2 1 R2 1 R3Uab=Us1 R1-1 R1+=Us R 1 R第1章上页下页返回 结点电压法的公式中，分母为两结点之间各支路结点电压法的公式中，分母为两结点之间各支路的理想电压源短路后的电阻的倒数和，均为正值；分的理想电压源短