[电工电子技术]-第一章直流电路.ppt

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1、电工电子技术-第一章直流电路 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望我们为什么要学习我们为什么要学习电工电子技术电工电子技术这门课这门课?学习后续课程的需要学习后续课程的需要今后从事工程技术工作的需要今后从事工程技术工作的需要3电工电子技术电工电子技术强调理论联系实际、强调能力培养强调理论联系实际、强调能力培养(自学能力和动手自学能力和动手能力能力)第二部分第二部分 电机与控制电机与控制第一部分第一部分 电路基础电路基础 (基础理论基础理论)第三部分第三部

2、分 电子技术电子技术(工程技术工程技术)课程性质课程性质:技术基础课技术基础课紧密结合工程实际紧密结合工程实际,学习电工、电子技术的基本理论、学习电工、电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，为学习后续课程及从事工程技术基本知识和基本技能，为学习后续课程及从事工程技术工作打下一定的基础工作打下一定的基础机械制造与自动化专业机械制造与自动化专业课程内容课程内容:基础性与普遍性基础性与普遍性4注意注意认真听课认真听课,记笔记记笔记 记思路、记重点、记难点、记补充记思路、记重点、记难点、记补充内容内容习题习题 理解掌握知识的重要环节。独立完成，按时交理解掌握知识的重要环节。独立完成，按时交课堂练习课

3、堂练习 随时进行随时进行期中考试期中考试以上平时成绩约占总成绩的以上平时成绩约占总成绩的（2040）期终考试期终考试 笔试答卷笔试答卷实验考试实验考试 每个同学单独进行每个同学单独进行实验实验 工程实践能力的培养工程实践能力的培养 本学期本学期8个实验个实验 预习报告、实验报告预习报告、实验报告5第一部分第一部分 电路基础电路基础共两章共两章第一章第一章 基尔霍夫定律和及电路的分析方法基尔霍夫定律和及电路的分析方法以直流电路为对象，主要内容包括以直流电路为对象，主要内容包括电路模型和理想电路元件电路模型和理想电路元件 1-11-4基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1-5单口网络的等效变换单口网络的等效

4、变换 1-7支路电流法支路电流法 1-8线性电路的两个重要定理：叠加定理和戴维宁定线性电路的两个重要定理：叠加定理和戴维宁定理理 1-9 1-10电容器的充电与放电电容器的充电与放电 1-12（重点）（重点）一个定律一个定律 一个基本方法一个基本方法 两个定理两个定理61-1 电路模型电路模型电路电路:电流流通的闭合路径电流流通的闭合路径一一.电路的组成电路的组成电池电池组成的电路基本部件组成的电路基本部件电源电源:电池、发电机等电池、发电机等 将其他形式的能量转换为电能将其他形式的能量转换为电能 激励激励 响应响应负载负载:用电设备用电设备 将电能转换为其他形式的能量将电能转换为其他形式的能

5、量 如白炽灯将电能转换为热能和光能如白炽灯将电能转换为热能和光能 电动机将电能转换为机械能电动机将电能转换为机械能中间环节：连接导线、开关电器和保护电器等中间环节：连接导线、开关电器和保护电器等举例举例 手电筒电路手电筒电路灯泡灯泡开关电器开关电器机壳与连接导线机壳与连接导线7二二.电路的作用和分类电路的作用和分类电路的基本作用是进行电能与其他形式能量之间的转换电路的基本作用是进行电能与其他形式能量之间的转换发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器用电用电设备设备（220500）kV10kV依据侧重点的不同分为两大类依据侧重点的不同分为两大类电力电路电力电路：电能的传送、分配与转换

6、：电能的传送、分配与转换 特点特点 高电压、大电流高电压、大电流 要求功率大、效率高要求功率大、效率高强电电路强电电路8放放大大器器话话筒筒扬扬声声器器（一）实际使用电工设备和电子元器件表现出多种电磁（一）实际使用电工设备和电子元器件表现出多种电磁性质性质(能量转换过程能量转换过程)三三.电路模型电路模型电路理论研究的是电路中发生的电磁现象和能量转换电路理论研究的是电路中发生的电磁现象和能量转换的一般规律的一般规律信号电路信号电路：信息的传递与处理信息的传递与处理 特点特点 低电压、小电流低电压、小电流 要求信号不失真、抗干扰能力强等要求信号不失真、抗干扰能力强等弱电电路弱电电路9忽略实际电工

7、设备和电子元器件的一些次要性质忽略实际电工设备和电子元器件的一些次要性质,只只保留它的一个保留它的一个主要性质主要性质,并用一个足以反映该主要性并用一个足以反映该主要性质的模型质的模型理想化电路元件理想化电路元件来表示来表示电感性电感性 建立磁场，储存磁场能的电磁性质建立磁场，储存磁场能的电磁性质 可逆可逆电容性电容性 带电体建立电场，储存电场能的电磁性质带电体建立电场，储存电场能的电磁性质 可逆可逆（二）（二）理想化电路元件理想化电路元件电阻性电阻性 消耗电能的电磁性质，将电能转换为热能消耗电能的电磁性质，将电能转换为热能 不可逆地损耗掉了不可逆地损耗掉了首先介绍负载所表现的首先介绍负载所表

8、现的电磁性质电磁性质(能量转换过程能量转换过程),),建立建立负载模型负载模型电源模型电源模型负载模型负载模型10每一种理想化电路元件只具有一种电磁性质每一种理想化电路元件只具有一种电磁性质L电感元件电感元件 电感性电感性(储能元件储能元件)C电容元件电容元件 电容性电容性(储能元件储能元件)电阻元件电阻元件 电阻性电阻性(耗能元件耗能元件)R11（三）实际电器设备及电路元件的电气性质都可以用理想（三）实际电器设备及电路元件的电气性质都可以用理想电路元件表示电路元件表示有的电器设备及电路元件的电气性质则需用理想元件有的电器设备及电路元件的电气性质则需用理想元件的组合表示的组合表示例如白炽灯、电

9、阻炉可以用单一的电阻元件表示例如白炽灯、电阻炉可以用单一的电阻元件表示白炽灯白炽灯RLR电感线圈的电路模型电感线圈的电路模型电感线圈可以用电感元件与电阻元件的串联组合表示电感线圈可以用电感元件与电阻元件的串联组合表示ERO+-实际电源的电路模型实际电源的电路模型实际电源可以用电源模型与电阻元件的串联组合表示实际电源可以用电源模型与电阻元件的串联组合表示12开关电器开关电器手电筒电路手电筒电路电池电池灯泡灯泡SEROR+-理想化连接导线理想化连接导线理想化电路元件组成电路模型理想化电路元件组成电路模型电路模型具有普遍的适用意义电路模型具有普遍的适用意义131-2 电流和电压的参考方向电流和电压的

10、参考方向一一.电流的参考方向电流的参考方向带电微粒有规则的定向运动形成电流带电微粒有规则的定向运动形成电流电流电流直流电流直流电流 电流的方向和大小都不随时间变化电流的方向和大小都不随时间变化单位：安培单位：安培（A）电流的实际方向电流的实际方向 正电荷的运动方向正电荷的运动方向在电流可能的两个实际方向中，任选一个作为标准在电流可能的两个实际方向中，任选一个作为标准（参考），并用箭头标出。当电流（参考），并用箭头标出。当电流I的实际方向与之相的实际方向与之相同时，同时，I为正值；反之，为正值；反之，I是负值是负值电流的电流的参考方向参考方向 又称为假定正方向或正方向又称为假定正方向或正方向是确

11、定电流实际方向的一种方法、手段是确定电流实际方向的一种方法、手段14I0实际方向实际方向相对于电流的参考方向（标准），电流相对于电流的参考方向（标准），电流I是一个代数量是一个代数量参考方向与代数量结合，即可确定电流的实际方向参考方向与代数量结合，即可确定电流的实际方向一段电路电流的实际方向为未知一段电路电流的实际方向为未知I规定其参考方向如图示规定其参考方向如图示规定的参考方向与实际方向相同，规定的参考方向与实际方向相同，I0实际方向实际方向II0反之，反之，I0结论结论15电压是衡量电场力推动正电荷运动电压是衡量电场力推动正电荷运动,对正电荷作功能力的对正电荷作功能力的物理量物理量表明该支

12、路电流实际方向与图示参考方向相同表明该支路电流实际方向与图示参考方向相同例如例如 计算得到计算得到 I=1.5ARI表明该支路电流实际方向与图示参考方向相反表明该支路电流实际方向与图示参考方向相反 若计算得到若计算得到 I=-1.5A二二.电压的参考方向电压的参考方向分析、计算电路首先要在电路图中标出参考方向分析、计算电路首先要在电路图中标出参考方向未标出电流的参考方向，电流的正、负值没有意义未标出电流的参考方向，电流的正、负值没有意义16电压的实际方向电压的实际方向 自高电位点指向低电位点自高电位点指向低电位点电场力推动正电荷沿电压的实际方向运动电场力推动正电荷沿电压的实际方向运动,对正电荷

13、做正对正电荷做正功。电位逐点降低，消耗电能功。电位逐点降低，消耗电能电路中电路中A、B两点之间的电压两点之间的电压在数值上等于电场力把单位正电荷自在数值上等于电场力把单位正电荷自A点移动到点移动到B点所做点所做的功的功低电位点低电位点B高电位点高电位点AA、B两点之间的电压两点之间的电压单位：伏（单位：伏（V）17电压的参考方向电压的参考方向自假设的高电位点指向低电位点自假设的高电位点指向低电位点电压的实际方向与电压的参考方电压的实际方向与电压的参考方向一致，为正值；反之，为负值向一致，为正值；反之，为负值确定参考方向之后，电压是代数量确定参考方向之后，电压是代数量UAB+-AB电压参考方向的

14、表示方法电压参考方向的表示方法用用“+”、“-”分别表示假设的高电位点和低电位点分别表示假设的高电位点和低电位点用双下标字母表示，如用双下标字母表示，如UAB，第一个字母，第一个字母A表示表示假设的高假设的高电位点，电位点，第二个字母第二个字母B表示表示假设的低电位点假设的低电位点18三三.电压、电流的关联参考方电压、电流的关联参考方向向U+-ABI关联参考方向关联参考方向 电流的参考方向与电压降的参考方向电流的参考方向与电压降的参考方向一致一致U+-ABI非关联参考方向非关联参考方向对于电阻元件对于电阻元件U+-ABIRU+-ABIR19BAUI+-在图示参考方向下在图示参考方向下对于元件对

15、于元件A电压、电流是电压、电流是非关联参考方向非关联参考方向对于元件对于元件B电压、电流是电压、电流是关联参考方向关联参考方向R+-U6V-2AI+-UR6V2AI应用欧姆定律计算电阻应用欧姆定律计算电阻R20例题例题7-1已知已知I1=3A、I2=2A、I3=5A、U1=10V+-+-+-U1U2U3I3I2I1AB（1）关联参考方向）关联参考方向 U2、I2 U3、I3非关联参考方向非关联参考方向 U1、I1（2）电流的实际方向）电流的实际方向 AB+I1U1AB+I2U2（3）电压的实际方向）电压的实际方向 (p7)21四四.电源的电动势电源的电动势电动势是衡量电源对电荷做功能力的物理量

16、电动势是衡量电源对电荷做功能力的物理量电动势在数值上等于电源力把电动势在数值上等于电源力把单位正电荷从电源负极经电源单位正电荷从电源负极经电源内部到达正极所做的功内部到达正极所做的功外电路与内电路外电路与内电路内电路内电路外电路外电路RE+-I电源力电源力 非电场力非电场力克服电场力作功克服电场力作功电动势的实际方向自电源负极经电源内部指向正极电动势的实际方向自电源负极经电源内部指向正极电动势的电动势的参考方向参考方向自电源负极经电源内部指向正极自电源负极经电源内部指向正极22+-UABABE=UAB电压源对外电路的作用效果既可以用电压源对外电路的作用效果既可以用电动势表示电动势表示,也可也可

17、以用电压表示以用电压表示,在图示正方向下在图示正方向下E五五.电功率电功率U、I均为代数量均为代数量,可正、可负，可正、可负，可能使可能使P0或或P 0 P=UI一段电路或一个电路元件在单位时间内所吸收或提供的一段电路或一个电路元件在单位时间内所吸收或提供的电能电能单位：瓦单位：瓦（W）23U+-I关联参考方向下关联参考方向下P0 吸收电功率吸收电功率P 0 提供提供电功率电功率U+-I非关联参考方向下非关联参考方向下P 0 提供提供电功率电功率P 0 吸收吸收电功率电功率 U、I同正或同负。同正或同负。如如U 0、I 0 表明表明U、I实际方向与图示参考方向相同，实际方向与图示参考方向相同，

18、正电荷自高电位点流向低电位点，电场力正电荷自高电位点流向低电位点，电场力做功，做功，吸收电功率，显示负载性吸收电功率，显示负载性24思考练习思考练习已知该段电路吸收电功率已知该段电路吸收电功率12W,电流电流I=2A,指出哪一点是指出哪一点是高电位点高电位点,哪一点是低电位点。并哪一点是低电位点。并计算计算U=?UIBAB是高电位点是高电位点,A是低电位点是低电位点或电压或电压U的参考方向与实际方向相反的参考方向与实际方向相反,是负值是负值U=-6V非关联参考方向，吸收电功率，非关联参考方向，吸收电功率，P0，即，即P=UI=12W电压电压 U=PI=12 2=6V25例题例题:p9 例题例题

19、1-2I=4A、U1=5V、U2=3V、U3=-2V、计算各元件的功率计算各元件的功率解：解：元件元件1 P1=U1 I=54=20W元件元件2 P2=U2 I=34=12W 元件元件3 P3=U3 I=-24=-8W 提供总电功率提供总电功率 12+8=20W吸收总电功率吸收总电功率 20W功率平衡功率平衡吸收吸收提供提供提供提供I+-U1U2U3123判断吸收或提供电功率的另一种方法判断吸收或提供电功率的另一种方法 p9261-3 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件 将电能转换为热能将电能转换为热能 不可逆不可逆 耗能元件耗能元件线性电阻元件的伏安特性是通过座标原点的直线线性电阻元件的伏安特

20、性是通过座标原点的直线0UI一一.线性电阻元件线性电阻元件U+-IR物理模型物理模型数学模型数学模型电磁性质电磁性质伏安特性伏安特性 端电压端电压U与电流与电流I的关系的关系27R是电阻元件的参数是电阻元件的参数,单位是欧单位是欧()()。表示电流通过电。表示电流通过电阻元件时，对电流呈现阻碍作用的大小阻元件时，对电流呈现阻碍作用的大小二二.欧姆定律欧姆定律 线性电阻元件的数学模型线性电阻元件的数学模型线性电阻元件的伏安特性遵循欧姆定律线性电阻元件的伏安特性遵循欧姆定律R是常数是常数(与其端电压、电流无关与其端电压、电流无关)非线性电阻元件非线性电阻元件伏安关系不遵循欧姆定律伏安关系不遵循欧姆

21、定律UI0U+-I例如例如 二极管二极管电阻值不是常数电阻值不是常数,与流过它与流过它的电流的电流(端电压端电压)有关有关281-4 电压源与电流源电压源与电流源理想电源元件理想电源元件 实际电源的电路模型实际电源的电路模型两种电源模型两种电源模型 电压源与电流源电压源与电流源一一.电压源与实际电源的电压源模型电压源与实际电源的电压源模型(一一)电压源电压源 理想电源元件理想电源元件两个基本性质两个基本性质(1)元件的端电压元件的端电压U等于电动势等于电动势E,保持恒定值保持恒定值该恒定值该恒定值U与外电路无关与外电路无关,与流过它的电流无关与流过它的电流无关+-U=E(2)流过电压源的电流完

22、全由外电路确定流过电压源的电流完全由外电路确定E-+-URI29电压源的外特性（伏安特性）电压源的外特性（伏安特性）EUI0理想电压源理想电压源 恒压源恒压源(二二)实际电源的电压源模型实际电源的电压源模型E-+-URROI实际电源的实际电源的外特性外特性(伏安关系式伏安关系式)U=E-IRO内阻内阻RO越小越小,曲线越平直曲线越平直,越接近理想情况越接近理想情况EUI0理想理想实际实际30二二.电流源与实际电源的电流源模型电流源与实际电源的电流源模型(一一)电流源电流源 理想电源元件理想电源元件两个基本性质两个基本性质(2)电流源的端电压电流源的端电压U完全由外电路确定完全由外电路确定(1)

23、产生并输出恒定电流产生并输出恒定电流IS,该恒定电流该恒定电流IS与外电路无与外电路无关关,与端电压与端电压U无关无关外特性外特性(伏安特性曲线伏安特性曲线)理想电流源理想电流源 恒流源恒流源IIS+-URIISI=ISU0IS31(二二)实际电源的电流源模型实际电源的电流源模型+-URIISRS变换变换线性电路线性电路 由由电压源、电流源和线性电阻等线性元件电压源、电流源和线性电阻等线性元件组成的电路组成的电路电压源模型与电流源模型电压源模型与电流源模型可等效互换可等效互换外特性外特性(伏安特性曲线伏安特性曲线)UIISIS RS0RS越大越接近理想电流源越大越接近理想电流源32例题：例题：

24、p13 例题例题1-3IS=1.4A、US=6V、R=10计算计算U1和和U2解：解：I=IS=1.4AU1=IR=1.410=14VU2=U1+US=14+6=20VIS+-+-USU2+-U1RI验算验算电阻吸收电功率电阻吸收电功率电流源产生电功率电流源产生电功率电压源吸收电功率电压源吸收电功率19.6+8.4=28W功率平衡功率平衡恒流源端电压由外电路恒流源端电压由外电路确定确定33IR+-USRISI例题：例题：p13 例题例题1-4IS=2.5A、US=16V、R=8计算计算IR和和I解：解：10V+-1011k12IS3IU+1A1011k12S3-课堂练习课堂练习P14思考练习题

25、思考练习题 1-7 1-834课堂讨论题课堂讨论题2A3+-9VI1.计算电流计算电流I(2)用欧姆定律用欧姆定律计算电流计算电流I(1)两个电源共同作用两个电源共同作用电流电流哪个答案正确哪个答案正确?5A2.p48习题习题1-4+-UR+-10V+-U210R351-5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律元件约束元件约束 元件的伏安关系元件的伏安关系拓扑约束拓扑约束 从电路的整体和全局上揭示各部分电流、从电路的整体和全局上揭示各部分电流、电压之间必须遵守的规律电压之间必须遵守的规律-基尔霍夫定律基尔霍夫定律-+-R1R2R3R4U1U2IS电路分析电路分析 已知电路结构和元件参数已知电路结构和元件参

26、数,计算电流、电压计算电流、电压(响应响应)电路分析的依据电路分析的依据 两种约束两种约束 如电阻元件如电阻元件36一一.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 KCL有关结点电流的定律有关结点电流的定律(一一)基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 任意瞬时任意瞬时,流入某一结点的电流总和等于流出该结点的流入某一结点的电流总和等于流出该结点的电流总和电流总和支路支路结点结点回路回路网孔网孔关于电路网络的几个名词、术语关于电路网络的几个名词、术语-+-R1R2R3R4U1U2ISba1c2a结点结点 I1=I2+I3I1-I2-I3=0 变换为变换为I1I3I2a举例举例37基尔霍夫电流定律普遍适用形式基

27、尔霍夫电流定律普遍适用形式任意瞬时任意瞬时,流经任意结点的电流代数和等于零流经任意结点的电流代数和等于零可规定流入结点的电流为正可规定流入结点的电流为正,流出为负流出为负;或做相反规定或做相反规定电流连续性原理电流连续性原理电荷守恒定律电荷守恒定律(二二)基尔霍夫电流定律的扩展应用基尔霍夫电流定律的扩展应用I1+I2+I3=0I1I2I3扩展应用于电路的某一部分扩展应用于电路的某一部分广义结点广义结点I1I3I2aI1-I2-I3=0 变换为变换为38例题例题:p15 例题例题1-5 I1I2I5ABCI1=2A、I2=-1A、I5=3A计算计算AB和和BC支路电流支路电流解解：假设假设AB支

28、路电流支路电流I3正方向正方向I3结点结点A KCL方程方程 I1 I2+I3=0I3为负值，表明其实际方向与图示正方向相反为负值，表明其实际方向与图示正方向相反 代入数据代入数据 I3=I2 I1=（-1）-2=-3A假设假设BC支路电流正方向支路电流正方向I6对广义结点对广义结点 KCL方程方程 I6=I1+I5 代入数据代入数据 I6=2+3=5AI6为正值，表明其实际方向与图示正方向相同为正值，表明其实际方向与图示正方向相同39二二.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 KVL（一）基尔霍夫电压定律（一）基尔霍夫电压定律确定一个回路内各部分电压之间的关系确定一个回路内各部分电压之间的关系任

29、意瞬时，沿任意闭合回路绕行一周，各段电压的代数任意瞬时，沿任意闭合回路绕行一周，各段电压的代数和等于零和等于零关于各段电压代数和正、关于各段电压代数和正、负号负号的规定的规定:电压参考方向与绕行方向一致电压参考方向与绕行方向一致的为正；反之，为负的为正；反之，为负+-+-+-+-US1U1U2U3U4US2BACD以图示回路为例以图示回路为例各段电压参考方向如图示各段电压参考方向如图示取顺时针方向为绕行方向取顺时针方向为绕行方向40电位单值性原理电位单值性原理能量守恒定律能量守恒定律列列KVL方程方程US1+U1 U2-US2+U3+U4=0任意瞬时任意瞬时,沿闭合回路绕行一周沿闭合回路绕行一

30、周,各电阻压降的代数和等各电阻压降的代数和等于各电压源电动势的代数和于各电压源电动势的代数和电流电流I的参考方向与绕行方向一致的参考方向与绕行方向一致,电阻压降电阻压降IR取正号取正号;反之反之,取负号。取负号。电压源电动势电压源电动势参考方向与绕行方向一致参考方向与绕行方向一致的的取正号取正号;反之反之,取负号。取负号。电路中只包含电压源和线性电路中只包含电压源和线性电阻电阻,KVL可表示为可表示为-+-+-+-US1U1U2U3U4US2BACDR2R3R4R1普遍适用普遍适用41（二）基尔霍夫电压定律（二）基尔霍夫电压定律的扩展应用的扩展应用US1+U1-U2-UAC=0 或或 I1R1

31、-I2R2-UAC=-E1 例如例如 I1R1-I2R2-I3R3+I4R4=-E1+E2-+R3I4R2+-+-+-E1U1U2U3U4E2BACDI1I2I3R1R4思考与练习思考与练习B+-E1E2R1R3R2R4RAII=?UAB=?扩展应用于假想的闭合回路扩展应用于假想的闭合回路-+-+-+-US1U1U2U3U4US2BACDUAC+-I1I2R2R142+-U例题：例题：p17 例题例题1-7US=11V、IS=1A、R1=1、R2=4 ISR1R2US+-IBA计算恒流源的端电压计算恒流源的端电压U和电和电压压UAB解解:假设恒流源端电压假设恒流源端电压U的正方向如图所示的正方

32、向如图所示电流电流 I=IS=1A U=US-IR1-IR2 =1111-14 =6V据据KVL扩展应用扩展应用UAB=IR2+U=14+6=10V或或 UAB=US-IR1=11-11=10V列列KVL方程方程 IR1-US+IR2+U=0 43第一次作业第一次作业1-1 1-2 1-5 1-6 1-82A3+-9VI1.计算电流计算电流I(1)用欧姆定律用欧姆定律计算电流计算电流I(2)两个电源共同作用两个电源共同作用电流电流哪个答案正确哪个答案正确?复杂电路中的两种约束复杂电路中的两种约束元件约束元件约束 拓扑约束拓扑约束 2A3+-9VIII=I-IS=3-2=1A441-6 电路的实

33、际使用知识电路的实际使用知识直流电源直流电源 直流稳压电源直流稳压电源(近似恒压源近似恒压源)电源变换器电源变换器 交流电交流电直流电直流电交流电网电压波动交流电网电压波动10%输出直流电变化输出直流电变化0.1%型号型号 HT-1712F负载由负载由0满载满载(1A)直流输出电变化直流输出电变化3mV输出直流电压连续可调输出直流电压连续可调(030V)负载负载直流电动机直流电动机 电力机车、大型机械设备电力机车、大型机械设备小型直流电动机小型直流电动机 自动控制系统自动控制系统 电子仪器、电子设备电子仪器、电子设备45一一.开路开路 断路断路 特点特点 电路电流为零电路电流为零,电源不向负载

34、提供电功率。电源不向负载提供电功率。空载状态空载状态 电流电流I=0负载侧端电压负载侧端电压电源侧端电压电源侧端电压 U=E二二.短路短路+E-UR0R-+电源电源负载负载电源被短路电源被短路电源电源(负载负载)端电压端电压U=0流过负载的电流为零流过负载的电流为零IscU=0I=0短路电流短路电流Isc极大极大事故状态事故状态电源功率全部消耗在内阻上电源功率全部消耗在内阻上ER0R-+46三三.负载工作状态和电器设备的额定值负载工作状态和电器设备的额定值R0ER-+UI+-(一一)特点特点 电源向负载提供电功率电源向负载提供电功率(1)(1)电流电流(3)(3)功率转换关系功率转换关系U=I

35、R=E-IR0(2)(2)电源端电压电源端电压 负载端电压负载端电压电压平衡方程电压平衡方程 E=IR0+IR功率平衡方程功率平衡方程 负载吸收的电功率负载吸收的电功率电源输出的电功率电源输出的电功率且且47(二二)电器设备的额定值电器设备的额定值额定值额定值额定电流额定电流 IN额定电压额定电压 UN额定功率额定功率 PN额定工作状态额定工作状态一电阻器一电阻器R=1k、PN=1W。计算。计算 IN和和UN。例题例题:p21例题例题1-9解解:额定功率额定功率 PN=INUN=额定电流额定电流电阻器额定值的标注电阻器额定值的标注48例题例题:p20 例题例题1-8+-E1E2R01R02RP

36、I发电机发电机蓄电池蓄电池发电机发电机 E1=8V、RO1=0.02蓄电池蓄电池 E2=6V、RO2=0.05电阻电阻Rp=0.18(2(2）计算发电机输出的电功率）计算发电机输出的电功率P1和蓄电池的电功率和蓄电池的电功率P2(1(1）计算电流）计算电流I额定电压额定电压或或49+-E1E2R01R02RPI发电机发电机蓄电池蓄电池解：（解：（1）列）列KVL方程方程电流电流(2)发电机输出的电功率发电机输出的电功率蓄电池蓄电池的电功率的电功率 充电充电,吸收电功率吸收电功率50电阻电阻吸收的电功率吸收的电功率(51.2+11.52)W=62.72W功率平衡功率平衡功率平衡功率平衡课堂练习课

37、堂练习白炽灯泡白炽灯泡 （额定）功率（额定）功率100W、额定电压、额定电压220V，计算其，计算其额定电流额定电流IN和电阻值和电阻值R如果将它接在如果将它接在110V电源端，电源端，计算计算电流电流I。此时。此时灯泡工作在灯泡工作在什么状态下？什么状态下？51灯泡在低于额定电压状态灯泡在低于额定电压状态下工作，发光不正常下工作，发光不正常(变变暗暗)，未被充分利用，未被充分利用521-7 电阻串联、并联与混联电路的等效变换电阻串联、并联与混联电路的等效变换一一.单口网络等效化简的概念单口网络等效化简的概念由若干元件组成的部分电路由若干元件组成的部分电路,如果只有两个端钮与电路的如果只有两个

38、端钮与电路的其他部分相连接其他部分相连接,就可以把这就可以把这部分电路看作是一个整体部分电路看作是一个整体,称为单口网络或二端网络称为单口网络或二端网络+R0R1R2R3R4R5US-含源单口网络含源单口网络不含源单口网络不含源单口网络R5+R0R1R2R3R4-US2+US153把一个单口网络看作是一个整体把一个单口网络看作是一个整体,它在电路中所起的作用、它在电路中所起的作用、对外部电路的影响，完全由其端钮间的电压、电流关系对外部电路的影响，完全由其端钮间的电压、电流关系确定，就是由端口的伏安关系确定确定，就是由端口的伏安关系确定N单口网络图形符号单口网络图形符号单口网络等效变换的条件单口

39、网络等效变换的条件 U=U I=I+N任意任意相同的相同的外电路外电路-UIN任意任意相同的相同的外电路外电路+-UI端口伏安关系完全相同端口伏安关系完全相同等效等效 对于外电路等效，对于单口网络自身不等效对于外电路等效，对于单口网络自身不等效等效变换的目的是为了计算外电路的电流和电压等效变换的目的是为了计算外电路的电流和电压54IU1U2R1R2Un+-+-+-URnRUI+-列列KVL方程方程U=U1+U2+Un=IR1+IR2+IRn=I(R1+R2+Rn)二二.电阻串联电路的分压作用电阻串联电路的分压作用不含源单口网络的等效化简不含源单口网络的等效化简(一一)串联电阻的等效电阻串联电阻

40、的等效电阻端口的伏安关系相同端口的伏安关系相同U=U I=I55(二二)串联电阻的应用串联电阻的应用1.获得高阻值的获得高阻值的电阻电阻+-UR1R2等效电阻等效电阻例题例题 需要功率需要功率4W、2.2k的的电电阻阻器器 能否用功率能否用功率1.1k、1W的的电电阻阻器替代使用器替代使用?解解:两个两个1.1k电阻电阻器串联器串联 等效电阻等效电阻 R=2.2k 阻值满足要求阻值满足要求电阻器的功率满足要求吗电阻器的功率满足要求吗?56所需电阻器所需电阻器PN=4W、R=2.2k其额定电流其额定电流R=1.1k、PN=1W电阻器的额定电流电阻器的额定电流30mA 43mA PN=1W 功率不

41、满足要求功率不满足要求需选用需选用R=1.1k、额定电流、额定电流(功率功率)更大的电阻器串联更大的电阻器串联,以满足使用要求以满足使用要求自己计算自己计算572.分压作用分压作用+-+-U1U+-U2R1R2U1、U2都是总电压的一部分，且都是总电压的一部分，且U1、U2与电阻与电阻R1、R2成正比成正比,阻值大的承受的电压高阻值大的承受的电压高两个电阻的端电压两个电阻的端电压例题：例题：p23 例题例题1-10例题：例题：p24 例题例题1-11电压表最小量程是电压表最小量程是2.5V,内阻是内阻是50k。欲将量程扩展为。欲将量程扩展为10V和和50V，计算应该串联电阻，计算应该串联电阻R

42、1和和R2的阻值。的阻值。58解解:表头的满量程电流表头的满量程电流R0R1R2I50k02.5V10V50VV V量程扩大为量程扩大为10V,串联接入电阻串联接入电阻R1其端电压是其端电压是(10-2.5)=7.5V电压表量程扩大为原量程的电压表量程扩大为原量程的N倍时倍时,应串联接入的电阻应串联接入的电阻阻值是原内阻的阻值是原内阻的(N-1)-1)倍倍其端电压是其端电压是(50-10)=40V电压表电压表量程扩大为量程扩大为50V,串联接入电阻串联接入电阻R2593.串联电阻的限流作用串联电阻的限流作用直流电动机串联电阻起动直流电动机串联电阻起动UI限流电阻限流电阻R60三三.电阻并联电路

43、的分流作用电阻并联电路的分流作用RnI1I2InR2R1+-UIR+-UI(一一)并联电阻的等效电阻并联电阻的等效电阻列列KCL方程方程根据等效条件根据等效条件 U=U I=I61I1R2R1+-UII2两个电阻并联电路的两个电阻并联电路的等效电阻等效电阻(二二)并联电阻的应用并联电阻的应用等效电阻的阻值小于并联电阻中的最小阻值等效电阻的阻值小于并联电阻中的最小阻值1.1.利用利用并联电阻并联电阻,获得较小阻值的电阻获得较小阻值的电阻,满足使用要求满足使用要求例题例题 需用需用1.8k、2W电阻器电阻器能否用能否用 3.6k、1W电阻器等效代替？电阻器等效代替？解：两个解：两个 3.6k、1W

44、电阻器并联，等效电阻电阻器并联，等效电阻电阻阻值满足使用要求电阻阻值满足使用要求62功率功率1.8k 、2W电阻器额定电流电阻器额定电流3.6k 、1W电阻器额定电流电阻器额定电流功率满足要求功率满足要求3.6k3.6k0.033A0.017A0.017A63因为因为支路电流支路电流支路电流支路电流I1 、I2对总电流对总电流 I 有分流作用有分流作用电阻小的支路分流较多电阻小的支路分流较多2.2.电阻并联的分流作用电阻并联的分流作用两个电阻并联电路两个电阻并联电路I1R2R1+-UII264例题：例题：p25 例题例题1-12If表表头头Rf+-UIRgIgA直流电流表表头允许通过的最大电流

45、直流电流表表头允许通过的最大电流Ig=40A、表头电阻表头电阻Rg=3.75k 。现欲用该表头构成。现欲用该表头构成1mA 和和100mA的电流表，的电流表，分别计算并联电阻的阻值分别计算并联电阻的阻值I为被测电流为被测电流分流电阻分流电阻解解:电流表量程电流表量程I=1mA65电流表量程电流表量程I=100mA电流表量程越大电流表量程越大,要求并联电阻支路分流越多要求并联电阻支路分流越多,并联电阻并联电阻阻值越小阻值越小,相应电流表的内阻越小相应电流表的内阻越小把表头的量程扩大把表头的量程扩大N倍倍,需并联电阻的阻值是需并联电阻的阻值是RgN-1R1 RII1 I2不变不变思思思思考考考考与

46、与与与练练练练习习习习电阻电阻R1增加，并联等效增加，并联等效电阻电阻R变不变？变不变？电源电压电源电压U一定，电流一定，电流I、I1和和I2如何变？如何变？I1R2R1+-UII266I1R2R1+-UII2IS思思思思考考考考与与与与练练练练习习习习电阻电阻R1增加，等效增加，等效电阻电阻R变不变？变不变？电流电流I、I1和和I2如何变？如何变？R1 RI不变、不变、I1 I2 1-8 支路电流法支路电流法电路分析电路分析 给定电路结构和参数给定电路结构和参数计算电路的电流和电压计算电路的电流和电压简单电路和复杂电路简单电路和复杂电路已知已知激励激励响应响应67支路电流法支路电流法 以支路

47、电流为未知数以支路电流为未知数,按照按照KCL和和KVL列出列出足够数目的独立方程并联立求解足够数目的独立方程并联立求解三个支路电流是待求量三个支路电流是待求量,需列三个独立方程需列三个独立方程二二.假定支路电流的参考方向假定支路电流的参考方向例题例题:已知已知E1=70V、E2=45V、R1=20、R2=5、R3=6。E1+-E2+-R2R1R3I3I1I2ba计算支路电流计算支路电流一一.审题审题三三.列写列写KCL方程方程a结点结点 I1+I2-I3=0b结点结点 -I1-I2+I3=068E1+-E2+-R2R1R3I3I1I2baa结点结点 I1+I2-I3=0b结点结点 -I1-I

48、2+I3=0以上两个以上两个KCL方程只有一方程只有一个是独立的个是独立的包含包含N个结点的电路，个结点的电路，只能列出只能列出(N1)独立的独立的KCL方程方程四四.列写列写KVL方程方程选择绕行方向，如图所示选择绕行方向，如图所示a-R3-b-E1-R1-a回路（网孔）回路（网孔）I1 R1+I3 R3=E1 a-R2-E2-b-R3-a回路（网孔）回路（网孔）-I2 R2-I3 R3=-E2 还可以对还可以对a-R2-E2-b-E1-R1-a回路回路列写列写KVL方程，但该方方程，但该方程是不独立的，无须列出程是不独立的，无须列出69 I1+I2-I3=0I1 R1+I3 R3=E1-I

49、2 R2-I3 R3=-E2 综上所述，共有三个独立方程。可联立求解三个未知的综上所述，共有三个独立方程。可联立求解三个未知的支路电流支路电流五五.代入数据代入数据,联立求解联立求解I1=2A、I2=3A、I3=5A 关键：列出足够数目的独立方程关键：列出足够数目的独立方程电路有电路有N个结点，则可列出个结点，则可列出（N 1）个独立的个独立的KCL方方程程用网孔列出的用网孔列出的KVL方程都是独立的方程都是独立的E1+-E2+-R2R1R3I3I1I2ba按以上规律列出的独立方程按以上规律列出的独立方程数一定等于待求支路电流数一定等于待求支路电流数数70例题：例题：p28 例题例题1-13R

50、1US=10V、IS=4A、R1=6 R2=4 计算支路电流计算支路电流解：支路电流解：支路电流 I3=IS=4A本电路只有两个未知的支路电流本电路只有两个未知的支路电流I1和和I2，只需列写两个，只需列写两个独立方程即可求解独立方程即可求解两个结点，可列写一个两个结点，可列写一个独立的独立的KCL方程方程I1-I2+I3=0对左边网孔列写对左边网孔列写KVL方程方程I1R1+I2I2-US=0代入数据代入数据 I1=-0.6A、I2=3.4A US+-ISR2I2I1I371讨论：本电路仍有三个未知数讨论：本电路仍有三个未知数两个未知的支路电流和两个未知的支路电流和电流源的端电压电流源的端电