第1章直流电路PPT讲稿.ppt

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1、第1章直流电路第1页，共64页，编辑于2022年，星期日 绪论绪论学习意义发展回顾：1785年法国物理学家库仑正式发表了带电粒子或带电体之间的相吸和相斥现象。1799年，伏打在铜和锌之间夹入一层浸透盐水的纸，再把它们一层一层地迭起来，制成了“伏打电堆”。“电堆”的意思就是指把许多单个电池单元高高地堆在一起。1815年英国人戴维用2000个伏打电池产生电弧。1820年奥斯特发现电磁作用，是电动机的起源。1820年法国的安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律。1826年欧姆发现了关于电阻的欧姆定律。1831年法拉第发现发现磁可以感应生成电-电磁感应现象，这是变压器诞生的基础。1834年

2、，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的第一台直流电动机。1849年基尔霍夫发现了关于电路网络的定律，从而确立了电工学。1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里，发明了碳丝灯泡。1879年，美国的爱迪生成功地把白炽灯泡的寿命延长到了40小时以上。1889年，德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上每隔120度的三个地方引出抽头，得到了三相交流电。制成了功率为100W的最早的三相交流电动机，并开发出了三相四线制交流接线方式。1883年，爱迪生发现从电灯泡的热丝上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑了，这种现象被称为爱迪生效应。1904年，英国人弗莱明受到“爱迪生效应”的启发，发明了电子二极管。19

3、04年，英国人弗莱明受到“爱迪生效应”的启发，发明了电子二极管。1907年，美国的福雷斯特在二极管的阳极和阴极之间又加了一个叫做栅极的电极，发明了电子三极管。随后出现的阴极射线管和示波器与此有密切的关系。1910年，美国的库利厅用钨丝做灯丝，发明了钨丝灯泡。1913年，美国的兰米尔在玻壳里充入气体以防止灯丝蒸发，发明了充气钨丝灯泡。1948年美国贝尔实验室的肖克莱，巴丁，布拉特发明晶体管。1956年开发出了制造P型和N型半导体的扩散法。它是在高温下将杂质原子渗透到半导体表层的一种方法。1956年，英国的达马就从晶体管原理预想到了集成电路的出现。1958年美国提出了用半导体制造全部电路元器件，实

4、现集成电路化的方案，集成电路问世。1960年开发出了外延生长法并制成了外延平面型晶体管。外延生长法是把硅晶体放在氢气和卤化物气体中来制造半导体的一种方法1961年，得克萨斯仪器公司开始批量生产集成电路。元件数在100个以下的小规模集成电路，1001000个的中规模集成电路，1000100000个大规模集成电路，100000以上超大规模集成电路。学习内容2 2第2页，共64页，编辑于2022年，星期日学习方法学习方法 1、听；2、记；3、做：预习与复习；做作业；做实验；1 1 秦曾煌主编，电工学秦曾煌主编，电工学 电工技术（上），电子电工技术（上），电子技术（下）技术（下），高等教育出版社，高等

5、教育出版社2 2 魏洪波，张淑之，刘廷文魏洪波，张淑之，刘廷文 编，电工电子技术，编，电工电子技术，清华大学电机系清华大学电机系参考书目参考书目3 3第3页，共64页，编辑于2022年，星期日一）期末考试成绩（一）期末考试成绩（80%80%）+平时成绩（平时成绩（20%20%）二）平时成绩包括：二）平时成绩包括：1 1）出勤）出勤 2 2）实验）实验 3 3）作业）作业 成绩评定成绩评定1.1.作业一律用作业一律用1616开作业纸，题头写清楚：班级、姓名、学开作业纸，题头写清楚：班级、姓名、学号。号。2.2.写清作业页号、题号，扼要写明已知条件，详细解题写清作业页号、题号，扼要写明已知条件，详

6、细解题过程，画电路图要规矩（用尺子）。过程，画电路图要规矩（用尺子）。3.3.每班课代表按学号顺序收齐作业，交给任课教师。每班课代表按学号顺序收齐作业，交给任课教师。作业要求作业要求4 4第4页，共64页，编辑于2022年，星期日第第 1 章章 直流电路直流电路1.1 电路的作用和组成电路的作用和组成 1.2 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量电路的基本物理量 1.3 1.3 电路的状态电路的状态电路的状态电路的状态 1.4 1.4 电路中的参考方向电路中的参考方向 1.5 1.5 理想电路元件理想电路元件 1.61.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律

7、1.7 1.7 支路电流法支路电流法支路电流法支路电流法 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 1.8 叠加定理叠加定理 1.9 等效电源定理等效电源定理 1.10 1.10 非线性电阻电路非线性电阻电路非线性电阻电路非线性电阻电路 5 5第5页，共64页，编辑于2022年，星期日学习要求学习要求:重点学习重点学习重点学习重点学习:电路的参考方向和电路的分析方法电路的参考方向和电路的分析方法熟练掌握熟练掌握熟练掌握熟练掌握:理想电路元件、基尔霍夫定理、支路电流理想电路元件、基尔霍夫定理、支路电流理想电路元件、基尔霍夫定理、支路电流理想电路元件、基尔霍夫定理、支路电流法、法、法、法、叠加

8、定理、等效电源定理。叠加定理、等效电源定理。叠加定理、等效电源定理。叠加定理、等效电源定理。了了了了 解解解解:电压源和电流源及等效变换、结点电压法电压源和电流源及等效变换、结点电压法本章的难点本章的难点本章的难点本章的难点:等效电源定理。等效电源定理。等效电源定理。等效电源定理。6 6第6页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院71.1 电路的作用和组成电路的作用和组成一、什么是电路一、什么是电路 电路就是电流流通的路径。电路就是电流流通的路径。是由某些元、器件为完成一定功能、按一定是由某些元、器件为完成一定功能、按一定 方式组合后的总称。方式组合后

9、的总称。S E第7页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院8二、电路的作用二、电路的作用 +mA 一是实现能量的输送和转换。一是实现能量的输送和转换。二是实现信号的传递和处理。二是实现信号的传递和处理。E三、电路的组成三、电路的组成 电源：电源：将非电形态的能量将非电形态的能量 转换为电能。转换为电能。负载：负载：将电能转换为将电能转换为 非电形态的能量。非电形态的能量。导线等：导线等：起沟通电路和起沟通电路和 输送电能的作用。输送电能的作用。S E ES 第8页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院9 从电源

10、来看，电源本身的电流通路称为从电源来看，电源本身的电流通路称为内电路内电路，电源以外的电流通路称为电源以外的电流通路称为外电路外电路。当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，这种电路称为这种电路称为直流电路直流电路。当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交 流电流时，这种电路称为流电流时，这种电路称为交流电路交流电路。无源网络无源网络有源网络有源网络二端网络二端网络第9页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院101.2 电路的基本物理量电路的基本物理量I1.1.电流电流

11、电流电流电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。EUS UL 直流电路中：直流电路中：I =Qti =dqdt（A）第10页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院112.2.电位电位电位电位电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消的某一点移至参考点时所消耗的电能。耗的电能。参考点的电位为零。参考点的电位为零。I EUS UL 直流电路中电位用直流电路中电位用 V 表示，单位为伏表示，单位为伏特特（V）。）。参考点的选择：参考点的选择：选大地为参考点：选大地为参考点：选元件汇集的公共

12、端或公共线为参考点：选元件汇集的公共端或公共线为参考点：第11页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院123.电压电压电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时所消的某一点移至另一点时所消耗的电能。耗的电能。电压就是电位差。电压就是电位差。IUS E UL直流电路中电压用直流电路中电压用 U 表示，单位为伏表示，单位为伏特特（V）。）。US 是电源两端的电压，是电源两端的电压，UL 是负载两端的电压。是负载两端的电压。4.4.电动势电动势电动势电动势电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极电源中的局外力（非电场力）将单

13、位正电荷从电源负极移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势电动势。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。符号：符号：E 或或 e，单位：，单位：V。第12页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院135.电功率电功率定义：单位时间内所转换的电能。定义：单位时间内所转换的电能。电源产生的功率：电源产生的功率：PE=E I符号：符号：P（直流电路）。（直流电路）。单位：单位：W。负载取用的功率：负载取用的功率：PL=UL II EUS UL 6.6.电能电能电能电能定义：在时

14、间定义：在时间 t 内转换的电功率称为内转换的电功率称为电能：电能：W=P t 符号：符号：W（直流电路）。（直流电路）。单位：单位：J。单位转换：千瓦时（单位转换：千瓦时（kWh）1 千瓦时为千瓦时为 1 度电，度电，1 kWh3.6 106 J。电源输出的功率：电源输出的功率：P =US IUS第13页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院14当电源与负载接通，电路中有当电源与负载接通，电路中有了电流及能量的输送和转换。了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称为电路的这一状态称为通路通路。1.3 电路的状态电路的状态一、通路一、通路 IEUS U

15、L S通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称为为有载有载或称电源处于负载状态。或称电源处于负载状态。各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的，称为电气设备的和工作能力的，称为电气设备的额定值额定值。第14页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院15二、开路二、开路 S1S2EEL1EL2当某一部分电路与电源断开，当某一部分电路与电源断开，该部分电

16、路中没有电流，亦无该部分电路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这部分电能量的输送和转换，这部分电路所处的状态称为路所处的状态称为开路开路。有有源源电电路路 开路的特点：开路的特点：开路处的电流等于零开路处的电流等于零I0开路处的电压应视电路情况而定开路处的电压应视电路情况而定电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为空载空载。U 视电视电路而定路而定第15页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院16三、短路三、短路 当某一部分电路的两端用电当某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开阻可以忽略不计的

17、导线或开关连接起来，使得该部分电关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一部分电路所关所旁路，这一部分电路所处的状态称为处的状态称为短路短路或或短接短接。S1S2电源短路电源短路 短路的特点：短路的特点：短路处的电压等于零短路处的电压等于零U0短路处的电流应视电路情况而定短路处的电流应视电路情况而定I 视电路而定视电路而定有有源源电电路路EL1EL2第16页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院171.4 电路中的参考方向电路中的参考方向II原则上参考方向可任意选择。原则上参考方向可任意选择。在分析某一个电路

18、元件的电压与电流的关系在分析某一个电路元件的电压与电流的关系时，需要将它们联系起来选择，这样设定的时，需要将它们联系起来选择，这样设定的参考方向称为参考方向称为关联参考方向关联参考方向。U电电源源负负载载 U第17页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院181.5 理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想有源元件理想有源元件理想无源元件理想无源元件电电压压源源电电流流源源电电阻阻元元件件电电容容元元件件电电感感元元件件第18页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院19一、理想有源元件一、理想有源元件

19、 1.电压源电压源 US I U US 定值定值USU O I 电压源的特点：电压源的特点：输出电流输出电流 I 不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。可提供一个固定的电压可提供一个固定的电压 US，称为，称为源电压源电压。输出电压输出电压 U 等于源电压等于源电压 US，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电流和外电路的情况无关。与输出电流和外电路的情况无关。第19页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院202.2.电流源电流源电流源电流源IS U I IS定值定值ISU O I 电流源的特

20、点：电流源的特点：输出电流输出电流 I 等于源电流等于源电流 IS，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电压和外电路的情况无关。与输出电压和外电路的情况无关。输出电压输出电压 U 不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。电激流可提供一个固定的电流可提供一个固定的电流 IS，称为，称为源电流源电流。第20页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院21 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们输出（产生）电功率，起它们输出（产生）电功率，起电源电

21、源作用。作用。US I U IS U I US I U IS U I 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们取用（消耗）电功率，起它们取用（消耗）电功率，起负载负载作用。作用。第21页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院22二、理想无源元件二、理想无源元件 电阻元件电阻元件当电路的某一部分只存在电当电路的某一部分只存在电能的消耗而没有电场能和磁能的消耗而没有电场能和磁场能的储存，这一部分电路场能的储存，这一部分电路可用可用电阻元件电阻元件来代替。来代替。R i u R =ui（）线性电阻与非线

22、性电阻线性电阻与非线性电阻 P=UI=RI2=U2R 电阻消耗的功率电阻消耗的功率第22页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院23 电阻图片电阻图片水泥电阻水泥电阻线绕电阻线绕电阻碳膜电阻碳膜电阻可变电阻可变电阻压敏电阻压敏电阻功率电阻功率电阻第23页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院24 例例1.5.1在图示直流电路中，已知在图示直流电路中，已知 US3 V，IS3 A，R1 。求：。求：(1)电压源的电流和电流源的电压；电压源的电流和电流源的电压；(2)讨论电路的功率平衡关系。讨论电路的功率平衡关系。

23、R I US IS U解解(1)由于电压源与电流源串联由于电压源与电流源串联IIS3 A根据电流的方向可知根据电流的方向可知UUSRIS(3+1 3)V=6 V(2)功率平衡关系功率平衡关系电压源吸收电功率：电压源吸收电功率：PLUS I(3 3)W=9 W 电流源发出电功率：电流源发出电功率：POU IS(6 3)W=18 W电阻电阻 R 消耗的电功率：消耗的电功率：PRR IS(1 32)W=9 W功率平衡：功率平衡：P POO P P L L P PR R第24页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院25 R1 I1 US1 R2 I2 US2

24、R3 I3 R4 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCL）ba电路中电路中 3 个或个或 3 个以个以上电路元件的连接点上电路元件的连接点称为称为结点结点。有有 a、b 两个结点两个结点。第25页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院26 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba有有 acb、adb、aeb 三条支路三条支路。R1 I1 US1 c R2 I2 US2 dR3 I3 R4 e两结点之间的每一条两结点之间的每一条分支电路称为分支电路称为支路支路。第26页，共64页，编辑于2

25、022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院27 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba由于电流的连续性，由于电流的连续性，流入任一结点的电流流入任一结点的电流之和等于流出该结点之和等于流出该结点的电流之和。的电流之和。对结点对结点 a I1 I2 I3I1 I2 I3 0流入结点的电流前取正号，流入结点的电流前取正号，流出结点的电流前取负号。流出结点的电流前取负号。第27页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院28 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba在电路的任何一个在电路的任何一个结

26、点上，同一瞬间结点上，同一瞬间电流的代数和为零。电流的代数和为零。对任意波形的电流：对任意波形的电流：i 0 在直流电路中：在直流电路中：I 0 基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中 任意结点，而且还可以推广应用于任意结点，而且还可以推广应用于 电路中任何一个假定的闭合面电路中任何一个假定的闭合面 广义结点广义结点。ICIEIBICIBIEICIBIE0第28页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院29 解解 由图中所示电流由图中所示电流的参考方向，应用基尔霍夫的参考方向，应用基尔霍夫电流定律，分别由结点电流定律，分别由结点

27、 a、b、c 求得求得I6I4I1 (53)A 8 A 例例1.6.1 在图示部分电路中，已知在图示部分电路中，已知 I13 A，I45 A，I58 A。试求。试求 I2，I3 和和 I6。a I1 I3 I2 I4 I5 I6 cbI2I5I4 8(5)A 13 AI3I6I5 (88)A 16 A或由广义结点得或由广义结点得 I3I1I2(313)A 16 A第29页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院30二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫电压定律（KVL）由电路元件组成的闭由电路元件组成的闭合路径称为合路径称为回路回路。有有 adbca、aeb

28、da 和和 aebca 三个回路三个回路。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 badeR1 I1 US1 R3 I3 R4 bace未被其他支路分割的单孔回路称为网孔未被其他支路分割的单孔回路称为网孔。有有 adbca、aebda 两个网孔两个网孔。第30页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院31由于电位的单值性，由于电位的单值性，从从 a 点出发沿回路环点出发沿回路环行一周又回到行一周又回到 a 点，点，电位的变化应为零。电位的

29、变化应为零。对回路对回路 adbca US2U1US1U2 与回路环行方向一致的电压前取正号，与回路环行方向一致的电压前取正号，与回路环行方向相反的电压前取负号。与回路环行方向相反的电压前取负号。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd U1 U2 US2U1US1U20第31页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院32在电路的任何一个回在电路的任何一个回路中，沿同一方向循路中，沿同一方向循行，同一瞬间电压的行，同一瞬间电压的代数和为零。代数和为零。对任意波形的电压对任意波形

30、的电压 u0在直流电路中：在直流电路中：U0 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde第32页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院33如果回路中理想电压源如果回路中理想电压源两端的电压改用电动势两端的电压改用电动势表示，电阻元件两端的表示，电阻元件两端的电压改用电阻与电流的电压改用电阻与电流的乘积来表示，则乘积来表示，则 RI E R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde或或 U E U RI E对回路对回路 adbcaR1I1R2I2 E1E2 与回路环行方向一致的电流、电压和电动势前面取正号

31、，与回路环行方向一致的电流、电压和电动势前面取正号，不一致的前面取负号。不一致的前面取负号。R1 I1 E1 R2 I2 E2 R3 I3 R4 bacde第33页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院34 基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭 合的回路，而且还可以推广应用于任何一个合的回路，而且还可以推广应用于任何一个 假想闭合的一段电路。假想闭合的一段电路。将将 a、b 两点间的电压两点间的电压作为电阻电压降一样考作为电阻电压降一样考虑进去。虑进去。R IUE U R I E 或或 USba或或 R IUUS

32、0第34页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院35 解解 由回路由回路 abcdefaUab+UcdUed+UefE1E2 例例1.6.2在图示回路中，已知在图示回路中，已知 E120 V，E210 V，Uab4 V，Ucd6 V，Uef 5 V。试求。试求Ued 和和 Uad。R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Ued Uab+Ucd+Uef E1+E2 4+(6)52010 V 7 V第35页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院36 由假想的回路

33、由假想的回路 abcdaUab+UcdUadE2 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Uad Uab+Ucd+E2 4+(6)10 V 8 V第36页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院371.7 支路电流法支路电流法 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤R1 E1 R3 R2 E2 R1 E1 R3 R2 E2 (1)确定支路数，选择各确定支路数，选择各 支路电流的参考方向。支路电流的参考方向。I1 I2 I3(2)确定结点数，列出确定结点数，列出 独立的结点电流方独立的结点电流

34、方 程式。程式。n 个结点只能列出个结点只能列出 n1 个个 独立的结点方程式。独立的结点方程式。结点结点 a:I1I2I3 0结点结点 b:I1I2I3 0只有只有1 1个方程是独立的个方程是独立的第37页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院38(3)确定余下所需的方程式数，确定余下所需的方程式数，列出独立列出独立 的回路电压方程式。的回路电压方程式。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 ab左网孔左网孔:R1I1 R3I3 E1 右网孔右网孔:R2I2 R3I3 E2(4)解联立方程式，求出各支路电流的数值。解联立方程式，求出各支路电流

35、的数值。R1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2求出：求出：I1、I2 和和 I3。第38页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院39 解解 选择各支路电流的选择各支路电流的参考方向和回路方向如图参考方向和回路方向如图R4 R3 R1 US1 R2 US2 例例1.7.1在图示电路中，已知在图示电路中，已知 US112 V，US212 V，R11 ，R22 ，R32 ，R44 。求各支路电。求各支路电流流。I1 I2 I3 I4 上结点上结点 I1I2I3 I4 0 左网孔左网孔 R1I1R3I3US10 中网孔中网孔 R1

36、I1 R2I2US1US2 0 右网孔右网孔 R2I2R4I4US20第39页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院40 代入数据代入数据R4 R3 R1 US1 R2 US2I1 I2 I3 I4 I1I2I3 I4 0I12I3120I1 2I21212 02I24I4120 I14 A，I22 A，I34 A，I42 A第40页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院411.8 叠加定理叠加定理 叠加定理叠加定理是分析线性电路最基本的方是分析线性电路最基本的方 法之一。法之一。在含有多个有源元件的线性电路中

37、，任在含有多个有源元件的线性电路中，任一支路的电流和电压等于电路中各个有一支路的电流和电压等于电路中各个有源元件分别单独作用时在该支路产生的源元件分别单独作用时在该支路产生的电流和电压的代数和。电流和电压的代数和。第41页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院42R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路电流法可得由支路电流法可得I1 =USR1R2R2ISR1R2IS IS I1 =USR1R2 USIS IS USI1 =R2ISR1R2=I1 I1 I1 I2 I1 I2 第42页，共64页，编辑于2022年，星

38、期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院43R1 R2 R1 R2 R1 I1 R2 I2 IS US US US由支路电流法可得由支路电流法可得IS IS I2 =USR1R2 USIS IS USI1 I2 I1 I2 I2 =USR1R2R1ISR1R2I2 =R1ISR1R2=I2 I2 第43页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院44 （1）在考虑某一有源元件单独作用时，应令）在考虑某一有源元件单独作用时，应令其他有源元件中的其他有源元件中的 US=0，IS=0。即应将其他电。即应将其他电压源代之以短路压源代之以短路，将其他电流源代

39、之以开路。，将其他电流源代之以开路。应用叠加定理应用叠加定理时要注意：时要注意：（2）最后叠加时，一定要注意各个有源元件）最后叠加时，一定要注意各个有源元件单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正号，不一致时前面取负号。号，不一致时前面取负号。（3）叠加定理只适用于线性电路。）叠加定理只适用于线性电路。（4）叠加定理只能用来分析和计算电流）叠加定理只能用来分析和计算电流和电压，不能用来计算功率。和电压，不能用来计算功率。第44页，共64页，编辑于2022年，星期日天津

40、科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院45 例例1.8.1在图示电路中，已知在图示电路中，已知 US10 V，IS2 A，R14 ，R21 ，R35 ，R43 。试用叠加。试用叠加定理求通过电压源的电流定理求通过电压源的电流 I5 和电流源两端的电压和电流源两端的电压 U6。R2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 第45页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院46 解解电压源单独作用时电压源单独作用时 R2 USI2 U 6R1 R4 I4 R3 I5 =I2 I4I5 =USR1R2USR3R4=10411053()A=

41、3.25 A=I2 I4U6 R2R4=1.75 V=10411053()1 3 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 第46页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院47电流源单独作用时电流源单独作用时 =I2 I4+U6 R2R4R2 I2 U6IS R1 R4 I4 R3 I5 =I2I4I5 =R1R1R2ISR3R3R4IS=441()A=(1.61.25)A=0.35 A 2553 2=(1 1.6+3 1.25)V=5.35 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 最后求得最后求

42、得 =I5I5I5 =(3.250.35)A=3.6 A=U6 U6+U6=(1.75+5.35)V=3.6 V第47页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院481.9 等效电源定理等效电源定理 等效电源定理等效电源定理是将有源二端网络用一个等效是将有源二端网络用一个等效 电源代替的定理。电源代替的定理。有源二端网络有源二端网络R1 R2 IS US对对 R2 而言，有源二端网络相当于其电源。在对外部而言，有源二端网络相当于其电源。在对外部等效的条件下可用一个等效电源来代替。等效的条件下可用一个等效电源来代替。R0 UeS 戴维宁等戴维宁等效电源效电源

43、R0 IeS 诺顿等效诺顿等效电源电源第48页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院49一、戴维宁定理一、戴维宁定理 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端网络有源二端网络R0 UeS(b)戴维宁等效电戴维宁等效电源源输出端开路时，二者的开路电压输出端开路时，二者的开路电压 UOC 应相等。应相等。输出端短路时，二者的短路电流输出端短路时，二者的短路电流 ISC 应相等。应相等。UeS UOC由图由图(b)R0 =UeSISC=UOCISC由图由图(b)第49页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自

44、动化学院50 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端网络有源二端网络R0 UeS(b)戴维宁等效电戴维宁等效电源源因此因此UOC US +R1IS对于图对于图(a)ISC =USR1+ISR0 =UOCISC=US +R1ISUSR1+IS=R1 第50页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院51二、诺顿定理二、诺顿定理 UOCISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端网络有源二端网络(b)诺顿等效电源诺顿等效电源R0 IeS 输出端短路时，二者的短路电流输出端短路时，二者的短路电流 ISC 应相等。应相等。输出端开路时，

45、二者的开路电压输出端开路时，二者的开路电压 UOC 应相等。应相等。IeS ISC由图由图(b)R0 =UOCIeS=UOCISC由图由图(b)R0 求法与戴维宁求法与戴维宁定理中相同定理中相同第51页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院52 诺顿等效电源诺顿等效电源R0 IeS R0 UeS 戴维宁等效电源戴维宁等效电源戴维宁等效电源和诺顿等效电源既然都可以用戴维宁等效电源和诺顿等效电源既然都可以用来等效代替同一个有源二端网络，因而在对外来等效代替同一个有源二端网络，因而在对外等效的条件下，相互之间可以等效的条件下，相互之间可以等效变换等效变换。等

46、效变换的公式为等效变换的公式为IeS =UeSR0变换时内电阻变换时内电阻 R0 不变，不变，IeS 方向应由方向应由 UeS 的负极流向正极。的负极流向正极。第52页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院53 例例1.9.1图示电路中，已知图示电路中，已知 US6 V，IS3 A，R11 ，R22 。试用等效电源定理求通过。试用等效电源定理求通过 R2 的电流的电流。R1 R2 IS US 解解 利用等效电源定理利用等效电源定理解题的一般步骤如下：解题的一般步骤如下：（1）将待求支路提出，使将待求支路提出，使剩下的电路成为有源二端网络。剩下的电路成为

47、有源二端网络。R1 IS US 有源二端网络有源二端网络第53页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院54 （2）求出有源二端网络的求出有源二端网络的开路电压开路电压 UOC 和短路电流和短路电流 ISC。R1 IS US 有源二端网络有源二端网络 UOCISC 根据根据 KVL 求得求得UOC US+R1IS（6+1 3）V 9 V根据根据 KCL 求得求得ISC=USR1+IS=61+3 A=9 A()第54页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院55 （3）用戴维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端）用戴

48、维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端网络网络,简化原电路。简化原电路。R1 R2 IS USR0 IeS I2 R2 用诺顿定理用诺顿定理简化的电路简化的电路用戴维宁定理用戴维宁定理简化的电路简化的电路R0 UeSI2 R2 第55页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院56或用除源等效法求得或用除源等效法求得R0 IeS I2 R2 用诺顿定理用诺顿定理简化的电路简化的电路用戴维宁定理用戴维宁定理简化的电路简化的电路R0 UeSI2 R2 UeS UOC 9 VIeS ISC 9 AR0=UOCISC=99 =1 R0 R1 1 若用戴维宁定理若用

49、戴维宁定理 I2=UeSR0+R2=912 A=3 A(4)求待求电流求待求电流 若用诺顿定理若用诺顿定理 I2=R0R0+R2 IeS=112 9 A=3 A第56页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院571.10 非线性电阻电路非线性电阻电路 线性电阻线性电阻的电阻值的电阻值 是一常数，线性电是一常数，线性电 阻两端的电压和通阻两端的电压和通 过它的电流成正比。过它的电流成正比。IUO 非线性电阻的电阻非线性电阻的电阻 值不是常数，随电值不是常数，随电 压或电流值的变化压或电流值的变化 而变化，电压与电而变化，电压与电 流不成正比。流不成正比。I

50、UO第57页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院58 非线性电阻非线性电阻 的图形符号的图形符号 非线性电阻非线性电阻 的伏安特性的伏安特性IUQ IUO工作点工作点处的电压电流之工作点处的电压电流之比称为比称为静态电阻静态电阻。R=UI=tan Q 点附近的电压的微小点附近的电压的微小增量与电流的微小增量增量与电流的微小增量之比称为之比称为动态电阻动态电阻。r=dUdI=tan 第58页，共64页，编辑于2022年，星期日天津科技大学自动化学院天津科技大学自动化学院59 求解含有非线性电阻的电路时，常采用求解含有非线性电阻的电路时，常采用 图解分析