电工习题课1.ppt

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1、电工习题课电工习题课11.2本章小结本章小结本本章章开开始始虽虽然然是是以以直直流流电电路路为为研研究究对对象象，介介绍绍电电路路的的基基本本概概念念、基基本本定定律律和和一一些些分分析析方方法法，但但所所涉涉及及的的原原理理和和方方法法稍稍加加扩扩展展便便可可应应用用于于以以后后的的章章节节，所以这些内容是学习本门课程式的基础。所以这些内容是学习本门课程式的基础。1电路模型与基本概念电路模型与基本概念电电路路的的基基本本概概念念包包括括电电路路的的作作用用与与组组成成、电电路路的的状状态态、电电路模型、电压电流的参考方向、电位的概念及其计算等。路模型、电压电流的参考方向、电位的概念及其计算等

2、。(1)理想理想电路模型电路模型理理想想电电路路元元件件组组成成的的电电路路称称为为实实际际电电路路的的电电路路模模型型。所所谓谓理理想想电电路路元元件件是是指指即即在在一一定定条条件件下下突突出出其其主主要要的的电电磁磁性性质质，而而忽略其次要因素。忽略其次要因素。(2)电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向在在计计算算和和分分析析电电路路时时，必必须须任任意意选选定定某某一一方方向向为为电电压压、电电流流的的参参考考方方向向，或或称称正正方方向向。当当选选择择的的正正方方向向与与其其实实际际方方向向一一致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。注注意

3、意：参参考考方方向向选选定定之之后后，电电压压、电电流流的的正正、负负才才有有意意义义；在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。(3)电路中电位的概念电路中电位的概念由由于于电电路路中中某某一一点点的的电电位位是是指指由由这这一一点点到到参参考考点点的的电电压压，所所以以电电路路电电位位的的计计算算与与电电压压的的计计算算并并无无本本质质的的区区别别。但但要要注注意意电电路路中中某某一一点点的的电电位位与与参参考考点点的的选选取取有有关关，而而电电路路中中某某两两点点之之间的电压则与参考点无关。间的电压则与参考点无关。2理想电

4、源模型与等效变换理想电源模型与等效变换理想理想电路元件电路元件理想理想电源元件电源元件理想理想负载元件负载元件理理想想电电压压源源理理想想电电流流源源(1)理想电压源理想电压源(恒压源恒压源)特特点点：输输出出电电压压 U 是是由由它它本本身身确确定定的的定定值值，而而输输出出电电流流 I 是任意的，是由输出电压和外电路决定。是任意的，是由输出电压和外电路决定。注意注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想电压源的电压源的电压。电压。特特点点：输输出出电电流流 I 是是由由它它本本身身确确定定的的定定值值，而而输输出出电电压压 U 是任意的，

5、是由输出电流和外电路决定。是任意的，是由输出电流和外电路决定。注注意意：与与理理想想电电流流源源串串联联的的元元件件，其其电电流流等等于于理理想想电电流流 源的源的电流。电流。(2)理想电流源理想电流源(恒流源恒流源)4.负负载载的的大大小小和和增增减减是是指指负负载载消消耗耗的的功功率率的的大大小小和和增增减减，不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。3.在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。1.理解电源三种工作状态的特点。理解电源三种工作状态的特点。2.判断电路中某一元件处于电源状态还是负载状态。

6、判断电路中某一元件处于电源状态还是负载状态。注意注意注意注意I IbEUR0RL+_+_aE=IS R0内阻改并联内阻改并联IURLR0+IS R0U IS=ER0内阻改串联内阻改串联电电压压源源与与电电流流源源模模型型的的等等效效变变换换关关系系仅仅对对外电路而言，至于电源内部则是不相等的。外电路而言，至于电源内部则是不相等的。注意注意注意注意(3)电源模型的等效变换电源模型的等效变换运运用用电电压压源源与与电电流流源源模模型型的的等等效效变变换换也也可可以以简简化化电电路路的的计算。计算。电源模型等效变换的条件如下图：电源模型等效变换的条件如下图：3理想负载元件理想负载元件理想理想电路元件

7、电路元件理想理想电源元件电源元件理想理想负载元件负载元件电电阻阻R电电感感L电电容容C(1)电阻电阻 R在在电电压压、电电流流参参考考方方向向一一致致的的前前提提下下，R、L、C 两两端端的的电压、电流关系分别为电压、电流关系分别为 R是耗是耗能元件能元件u=Ri L是储是储能元件能元件 C是储是储能元件能元件(2)电感电感 L(3)电容电容 C4基尔霍夫定律基尔霍夫定律基基尔尔霍霍夫夫定定律律适适用用于于由由各各种种不不同同元元件件构构成成的的电电路路中中任任一一瞬瞬时、任何波形的电压和电流。时、任何波形的电压和电流。(1)基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律(KCL)，即即 I=0，它它反反映

8、映了了电电路路中中某一结点各支路电流间互相制约的关系。某一结点各支路电流间互相制约的关系。KCL通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。(2)基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律(KVL)，即即 U=0，它它反反映映了了一一回回路中各段电压间互相制约的关系。路中各段电压间互相制约的关系。基尔霍夫定律和元件的伏安关系基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的两大依据。是分析电路的两大依据。欧姆定律欧姆定律KCLKVL电阻串并联公式电阻串并联公式分流分压公式分流分压公式支路电流法支路电流法支支路路电电流流法法是是以以支支路路电电流流(电电压压)为为求求

9、解解对对象象，直直接接应应用用 KCL 和和和和 KVL 列列出出所所需需方方程程组组，而而后后解解出出各各支支路路电电流流(电电压压)。它它是是计计算算复复杂杂电电路路最最基基本本的的方方法法。但但是是，当当电电路路中中支支路路数数较较多多时时，联联立立求求解解的的方方程程数数也也就就较较多多，因因此此计计算算过过程程一一般般繁繁。所所以以只只有有当当电电路路不不是是特特别别复复杂杂而而且且又又要要求求出出所有支路电流所有支路电流(或电压或电压)时，才采用支路电流法。时，才采用支路电流法。5支路电流法支路电流法*确定支路数确定支路数 b，假定各支路电流的参考方向；假定各支路电流的参考方向；*

10、应用应用 KCL 对结点对结点 A 列方程列方程对对于于有有 n 个个结结点点的的电电路路，只只能能列列出出(n 1)个个独独立立的的 KCL 方程式。方程式。*应用应用 KVL 列出余下的列出余下的 b (n 1)方程；方程；*解方程组，求解出各支路电流。解方程组，求解出各支路电流。用支路电流法解题的步骤用支路电流法解题的步骤5支路电流法支路电流法在在多多个个电电源源共共同同作作用用的的线线性性电电路路中中，某某一一支支路路的的电电压压(电电流流)等等于于每每个个电电源源单单独独作作用用，在在该该支支路路上上所所产产生生的的电电压压(电流电流)的代数和。的代数和。计计算算功功率率时时不不能能

11、应应用用叠叠加加定定理理。在在叠叠加加过过程程中中当当电电压压源源不不作作用用时时应应视视其其短短路路，而而电电流流源源不作用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。不作用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。注意注意注意注意6叠加定理叠加定理在在应应用用叠叠加加定定理理计计算算复复杂杂电电路路时时，由由于于每每个个电电源源单单独独作作用用在在电电路路中中，因因此此使使得得电电路路较较为为简简单单。但但当当原原电电路路中中电电源源数数目目较较多多时时，计计算算就就变变得得很很繁繁琐琐。所所以以，只只有有当当电路的结构较为特殊时才采用叠加定理来求解。电路的结构较为特殊时才采用叠加定理来求解。叠叠加加定

12、定理理的的重重要要性性不不在在于于用用它它计计算算复复杂杂电电路路，而而在在于它是分析线性电路的普遍原理。于它是分析线性电路的普遍原理。6叠加定理叠加定理任任意意线线性性有有源源二二端端网网络络 N，可可以以用用一一个个恒恒压压源源与与电电阻阻串串联联的的支支路路等等效效代代替替。其其中中恒恒压压源源的的电电动动势势等等于于有有源源二二端端网网络络的的开开路路电电压压，串串联联电电阻阻等等于于有有源源二二端端网网络络所所有有独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。戴维南定理是本章的重点之一，但不是难点。戴维南定理是本章的重点之一，但不是难点。7戴维南定理

13、戴维南定理戴戴维维宁宁定定理理把把复复杂杂的的二二端端网网络络用用一一个个恒恒压压源源与与电电阻阻串串联联的的支支路路等等效效代代替替，从从而而使使电电路路的的分分析析得得到到简简化化。此此法法特特别别适适用用于于只只需需求求解解复复杂杂电电路路中中某某一一支支路路的的电电流流(电电压压)，尤尤其其是是这这一一支支路路的的参参数数经经常常发发生生变化的情况。变化的情况。运用戴维宁定理应注意：运用戴维宁定理应注意：戴戴维维宁宁定定理理只只适适用用于于线线性性电电路路，但但对对网网络络外外的的电路没有任何限制；等效是对外部电路而言的。电路没有任何限制；等效是对外部电路而言的。7戴维南定理戴维南定理

14、 例例 2 用戴维宁定理计算图中电阻用戴维宁定理计算图中电阻 RL 上电流上电流 IL 解解：用用戴戴维维宁宁定定理理计计算算 由由上上图图的的 ab 端端开开路路求求开开路路电压电压 U0 例例 2 用戴维宁定理计算图中电阻用戴维宁定理计算图中电阻 RL 上电流上电流 IL由此得由此得 解解 由右图用叠加定理求电流由右图用叠加定理求电流 I5：解解 由右图求等效内阻由右图求等效内阻 R0，即，即 例例 2 用戴维宁定理计算图中电阻用戴维宁定理计算图中电阻 RL 上电流上电流 IL由下图计算电流由下图计算电流 IL，即，即1.3例题分析例题分析R3R2 IS+USR1I 综综合合题题 在在图图

15、示示电电路路中中，已已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理想想电电压压源的功率源的功率。解解 本本例例题题由由于于电电路路结结构构较较特殊，故可用多种方法进行分析。特殊，故可用多种方法进行分析。(1)应用支路电流法求解。应用支路电流法求解。KVL 方程式：方程式：I R2+US I1 R1=0设支路电流设支路电流 I1、I3、I4、I5I5I3I1UIs-+设电压设电压UIsUIs+I1 R1=0I3 R3 US=0KCL 方程式：方程式：IS I1 I=0I I3 I5=0 例例 在在图图示示电电路路中中，已

16、已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理想想电电压压源源的的功功率率。解解 要要计计算算理理想想电电压压源源的的功功率率，应应首首先先求求出出流流过过它它的的电流。电流。IR3R2 IS+USR1I1I2I2=3 A PUS=I2 US=30 W 吸收功率吸收功率I1=5 A 例例 在在图图示示电电路路中中，已已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理想想电电压压源源的的功率功率。R3R2 IS+USR1I 解解(2)用用电电源源模模

17、型型等等效效变换的方法求解。变换的方法求解。I=5 A把理想电流源把理想电流源 IS 与与 R1 的的并联等效变换为理想电压源并联等效变换为理想电压源 U 与与电阻电阻 R1 的串联，如下图所示的串联，如下图所示R3R2+USR1I+U对对 R2、US、U、R1 构成的构成的回路列写回路列写 KVL 方程式，有方程式，有IR2+US+U+IR1=0其中其中U=IS R1=10 6 V=60 V 代入已知数据，解之，得代入已知数据，解之，得 例例 在在图图示示电电路路中中，已已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理

18、想想电电压压源源的的功功率率。I=5 A 代入已知数据，解之，得代入已知数据，解之，得R3R2 IS+USR1I由叠加定理可知由叠加定理可知 解解 (3)用叠加定理求解。用叠加定理求解。例例 在在图图示示电电路路中中，已已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理想想电电压压源源的的功功率率。R3R2 IS+USR1I 解解 (4)用戴维南定理求解。用戴维南定理求解。例例 在在图图示示电电路路中中，已已知知 IS=10 A，US=10 V，R1=6 ，R2=4 ，R3=5 。求求流流过过 R2 的的电电流流 I 和和理理想想电电压压源源的的功功率率。R3R2 IS+USR1I思考：思考：此题求解此题求解I时，是否可以去除时，是否可以去除R3？求解求解Us功率时，是否可以去除功率时，是否可以去除R3?R2 IS+USR1I