电工学少学时多媒体教学光盘第2版.ppt

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1、第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 电工学少学时多媒体教学光盘第2版 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。有生命必有希望电电电电工工工工技技技技术术术术 第第 1 章章 直流电路直流电路 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 1.1 1.1 电路的作用和组成电路的作用和组成电路的作用和组成电路的作用和组成 1.3 1.3 电路的状态电路的状态电路的状态电路的状态1.2 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

2、量 1.4 1.4 电路中的参考方向电路中的参考方向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理想电路元件理想电路元件 1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.7 1.7 支路电流法支路电流法支路电流法支路电流法 1.8 1.8 叠加定理叠加定理叠加定理叠加定理 1.9 1.9 等效电源定理等效电源定理等效电源定理等效电源定理 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 第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.1 电路的作用和组成电路的作用和组成一、什么是电路一、什么是电路 电

3、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。方式组合后的总称。S E3第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 二、电路的作用二、电路的作用 +mA 一是实现能量的一是实现能量的 输送和转换。输送和转换。二是实现信号的二是实现信号的 传递和处理。传递和处理。E4第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 三、电路的组成三、电路的组成 电源电源 负载负载 导线等导线等 是将非电形态的能量转换为电能的供电设备是将非电形态的能量转换为电能的供电设备 是将电能转换为非电形态的

4、能量的用电设备是将电能转换为非电形态的能量的用电设备 起沟通电路和输送电能的作用起沟通电路和输送电能的作用S E ES 5第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 从电源来看，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。6第第第第

5、1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 电路有时又称电网络，简称网络。电路有时又称电网络，简称网络。如果电路的某一部分只有两个端钮与外如果电路的某一部分只有两个端钮与外部连接，则可将这一部分电路视为一个部连接，则可将这一部分电路视为一个整体，称为整体，称为二端网络二端网络。无源网络无源网络有源网络有源网络7第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量I1.1.电流电流电流电流单位时间内通过电路某一单位时间内通过电路某一横截面的电荷量称为横截面的电荷量称为电流强度电流强度，简称，简称电流电流。电流的实际方向规定为正电荷运动的方向，在

6、电流的实际方向规定为正电荷运动的方向，在内电路中由电源负极流向正极，在外电路中由内电路中由电源负极流向正极，在外电路中由电源的正极流向负极。电源的正极流向负极。EUS UL 直流电路中直流电路中I =Qt电荷电荷量量，单位为库，单位为库仑仑（C）时间，单位为秒（时间，单位为秒（s）电流，单位为安电流，单位为安培培（A）随时间变化的电流随时间变化的电流i =dqdt电荷电荷量量 q 对时间的变化率对时间的变化率电流电流8第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 2.2.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

7、耗的电能，也就是在移动中耗的电能，也就是在移动中转换成非电形态能量的电能转换成非电形态能量的电能称为该点的称为该点的电位电位。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工程上常选大地为参考点，在电路图中用工程上常选大地为参考点，在电路图中用“”表示。表示。机壳需要接地的电子设备，可将机壳选作参考点。机壳需要接地的电子设备，可将机壳选作参考点。机壳不一定接地的设备，可将其中元件汇集的公共机壳不一定接地的设备，可将其中元件汇集的公共端或公共线选作参考点，在电路图中用端或公共线选作参

8、考点，在电路图中用“”表示。表示。9第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 3.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，即转换成非电形耗的电能，即转换成非电形态能量的电能称为这两点间态能量的电能称为这两点间的的电压电压。电压就是电位差。电压就是电位差。IEUS 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。10第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 I4.4.电动

9、势电动势电动势电动势电源中的局外力（即非电电源中的局外力（即非电场力）将单位正电荷从电场力）将单位正电荷从电源负极移至电源正极时所源负极移至电源正极时所转换而来的电能称为电源转换而来的电能称为电源的的电动势电动势。电动势的实际方向规定为由低电位指向高电位。电动势的实际方向规定为由低电位指向高电位。EUS UL在直流电路中电动势用在直流电路中电动势用 E 表示，表示，单位为伏单位为伏特特（V）。）。11第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 5.5.功率功率功率功率单位时间内所转换的电能单位时间内所转换的电能称为称为电功率电功率，简称，简称功率功率。电源产生的电功率为电源产生的

10、电功率为 PE=E I在直流电路中功率用在直流电路中功率用 P 表示，表示，单位为瓦单位为瓦特特（W）。）。电源输出的电功率为电源输出的电功率为 PS=US I负载消耗（取用）的电功率为负载消耗（取用）的电功率为 PL=UL II EUS UL 12第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 6.6.电能电能电能电能在时间在时间 t 内转换的电功率称为内转换的电功率称为电能电能。电能与功率和时间的关系为电能与功率和时间的关系为 W=P t在直流电路中电能用在直流电路中电能用 W 表示。表示。电能的单位为焦电能的单位为焦尔尔（J）。）。工程上电能的计量单位为千瓦时（工程上电能的计量

11、单位为千瓦时（kWh），），1 千瓦时为千瓦时为 1 度电，度电，1 kWh3.6 106 J。13第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 UL 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

12、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。14第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

13、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15第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

14、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EL1EL216第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.4 电路中的参考方向电路中的参考方向 在进行电路的分析和计算时，需知道电压在进行电路的分析和计算时，需知道电压和电流的方向。在简单直流电路中，可以根据和电流的方向。在简单直流电路中，可以根据电源的极性判别出电压和电流的实际方向，但电源的极性判别出电压和电流的实际方向，但在复杂的直流电路中，电压和电流的实际方向在复杂的直流电路中，电压和电流的实际方向往往是无法预知的，且可能是待求的；而在交往往是无法预知的，且可能是待求的；而在交流

15、电路中，电压和电流的实际方向是随时间不流电路中，电压和电流的实际方向是随时间不断变化的。因此，这时断变化的。因此，这时要给它们假设一个方向要给它们假设一个方向作为电路分析和计算时的参考。这些假定的方作为电路分析和计算时的参考。这些假定的方向称为参考方向或正方向向称为参考方向或正方向。17第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

16、向。U电电源源负负载载 U18第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.5 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19第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 一、理想有源元件一、理想有源元件 1.1.电压源（恒压源）电压源（恒压源）电压源（恒压源）电压源（恒压源）US I U定值定值USU O I 电压源的特点：电压源的特点：输出电压输出电压 U 是由其本身所确定的定值，与输出电流是由其本身所确定的定值，与输出电流和外电路的情况

17、无关。和外电路的情况无关。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不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。有关。20第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 2.2.电流源（恒流源）电流源（恒流源）电流源（恒流源）电流源（恒流源）IS U I定值定值ISU O I 电流源的特点：电流源的特点：输出电流输出电流 I 是由其本身所确定的定值，与输出电压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。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不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。有关。电激电激流流21第第第第1 1章章章章 直

18、流电路直流电路直流电路直流电路 当电压源和电流源电压和电流的实际方向如上当电压源和电流源电压和电流的实际方向如上 图，它们输出（产生）电功率，起图，它们输出（产生）电功率，起电源电源作用。作用。US I U IS U I 22第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 当电压源和电流源电压和电流的实际方向如上当电压源和电流源电压和电流的实际方向如上 图，它们取用（消耗）电功率，起图，它们取用（消耗）电功率，起负载负载作用。作用。US I U IS U I 23第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

19、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电阻电阻单位是欧单位是欧姆姆（）24第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 若若 R 虽大于零但不是虽大于零但不是常数，这种电阻称为常数，这种电阻称为非线性电阻非线性电阻R =uiP=UI=RI2=U2R直流电路中直流电路中图示关联参考方向下图示关联参考方向下若若 R 为一大于零的常为一大于零的常数，则这种电阻称为数，则这种电阻称为线性电阻线性电阻 R i u 25第第第第1 1章章章章

20、 直流电路直流电路直流电路直流电路 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26第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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）讨论电路的功率平衡关系。论电路的功率平衡关系。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 V27

21、第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R I US IS U（2）功率平衡关系）功率平衡关系PLUS I(3 3)W=9 W电压源处于负载状态，电压源处于负载状态，取用的电功率为取用的电功率为电流源处于电源状态，电流源处于电源状态，输出的电功率为输出的电功率为POU IS(6 3)W=18 W电阻电阻 R 消耗的电功率为消耗的电功率为PO P L PRPRR IS(1 32)W=9 W228第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 I1 US1 R2 I2 US2 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

22、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。29第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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。30第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba由于电流的连续性，由于电

23、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。31第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 032第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直

24、流电路直流电路 基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中任意结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电路中任何一个点，而且还可以推广应用于电路中任何一个 假定的闭合面。假定的闭合面。由于闭合面具有与结点相同的性由于闭合面具有与结点相同的性质，因此称为质，因此称为广义结点广义结点。ICIEIBICIBIEICIBIE033第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 a、b、c 求得求得I6I4I1 (53)A 8 A 例例1.6.1在图示部分

25、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 0 A或由广义结点得或由广义结点得 I3I1I2(313)A 16 A34第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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、aebda 和和 aebca 三个回路三个回路。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R

26、1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 badeR1 I1 US1 R3 I3 R4 bace35第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 未被其他支路分割的未被其他支路分割的单孔回路称为单孔回路称为网孔网孔。有有 adbca、aebda 两个网孔两个网孔。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 bade36第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 由于电位的单值性，由于电位的单值性，从从 a 点出发

27、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 US2U1US1U2037第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

28、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 bacde38第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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、

29、电压和电动势前面取正号，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 bacde39第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 IUUS040第第

30、第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 V41第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 由假想的回路由假想的回路 abcdaUab+UcdUadE2 R2 E2eaR3 R4

31、 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Uad Uab+Ucd+E2 4+(6)10 V 8 V42第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.7 支路电流法支路电流法支路电流法支路电流法是求解复杂电路最基本的是求解复杂电路最基本的方法，它是以支路电流为求解对象，方法，它是以支路电流为求解对象，直接应用基尔霍夫定律，分别对结点直接应用基尔霍夫定律，分别对结点和回路列出所需的方程组，然后解出和回路列出所需的方程组，然后解出各支路电流。各支路电流。43第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一

32、般步骤R1 E1 R3 R2 E2 R1 E1 R3 R2 E2 （1）确定支路数，）确定支路数，选择各支路电流的参选择各支路电流的参考方向。考方向。有有3 条支路，即有条支路，即有3个待求支路电流。个待求支路电流。选择各支路电流的参考方向。选择各支路电流的参考方向。I1 I2 I3 44第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤（2）确定结点数，）确定结点数，列出独立的结点电流列出独立的结点电流方程式。方程式。有有a、b 2 个结点。个结点。利用利用KCL列出结点方列出结点方程式程式:R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I

33、3 ab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n 个结点只能列出个结点只能列出 n1 个独立的结点方程式。个独立的结点方程式。45第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤（3）确定余下所需的）确定余下所需的方程式数，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为使所列出的每一方程式是独立的，应使每次所为使所列出的每一方程式是独立的，应使每次所选的回路至少包含选的回路至少包含 1 条前面未曾用过的新

34、支路，条前面未曾用过的新支路，通常选用网孔列出的回路方程式一定是独立的。通常选用网孔列出的回路方程式一定是独立的。网孔的回路方向如图，网孔的回路方向如图，列出回路方程式列出回路方程式:左网孔左网孔:R1I1 R3I3 E1右网孔右网孔:R2I2 R3I3 E246第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤（4）解联立方程式，）解联立方程式，求出各支路电流的数求出各支路电流的数值。值。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 abR1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2I1、I2 和和 I347第第

35、第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 。求各支路电流。求各支路电流。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 R1I1 R2I2US1US2 0 右网孔右网孔 R2I2R4I4US2048第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 代入数据代入数据R4

36、 R3 R1 US1 R2 US2I1 I2 I3 I4 I1I2I3 I4 0I12I3120I1 2I21212 02I24I4120 I14 A，I22 A，I34 A，I42 A49第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.8 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。在含有多个电源的线性电路中，任一在含有多个电源的线性电路中，任一支路的电流和电压等于电路中各个电支路的电流和电压等于电路中各个电源分别单独作用时在该支路产生的电源分别单独作用时在该支路产生的电流和电压的代数和。流和电压的代数和。50第第第第1

37、1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 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 51第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 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 =R1ISR1R

38、2=I2 I2 52第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 （1）在考虑某一电源单独作用时，应令）在考虑某一电源单独作用时，应令其他电源中的其他电源中的 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，一定要注意各个电源）最后叠加时，一定要注意各个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向是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，一致时否与总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正号前面取正号，不一致时前面取负

39、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。53第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 。试用叠加定理求通过电压源的电流。试用叠加定理求通过电压源的电流 I5 和电和电流源两端的电压流源两端的电压 U6。R2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 54第第第第1 1章章章章 直流

40、电路直流电路直流电路直流电路 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=3.25 A=I2 I4U6 R2R4=1.75 V=10411053()1 3 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 55第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

41、)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 56第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 最后求得最后求得 =U6 U6+U6=I5I5I5 =(3.250.35)A=(1.75+5.35)V=3.6 V R2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5=3.6 A57第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.9 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

42、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 戴维宁戴维宁等效电源等效电源R0 IeS 诺顿等诺顿等效电源效电源58第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 一、戴维宁定理一、戴维宁定理 对外部电路而言，任何一个线性有源二对外部电路而言，任何一个线性有源二端网络都可用一个端网络都可用一个戴维宁等效电源戴维宁等效电源来代替。来代替。戴维宁等效电源中的戴维宁等效电源中的电压源电压电压源电压 UeS

43、等于原等于原有源二端网络的开路电压有源二端网络的开路电压 UOC ，内电阻内电阻 R0等于原有源二端网络的开路电压等于原有源二端网络的开路电压 UOC 与短路与短路电流电流 ISC 之比，也等于将原有源二端网络内之比，也等于将原有源二端网络内部除源（即将所有电压源代之以短路，电流部除源（即将所有电压源代之以短路，电流源代之以开路）后，在端口处得到的等效电源代之以开路）后，在端口处得到的等效电阻。阻。59第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

44、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)60第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 61第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路

45、 二、诺顿定理二、诺顿定理 对外部电路而言，任何一个线性有源二对外部电路而言，任何一个线性有源二端网络都可用一个端网络都可用一个诺顿等效电源诺顿等效电源来代替。诺来代替。诺顿等效电源中的顿等效电源中的电流源电流电流源电流 IeS 等于原有源等于原有源二端网络的短路电流二端网络的短路电流 ISC，内电阻内电阻 R0 等于原等于原有源二端网络的开路电压有源二端网络的开路电压 UOC 与短路电流与短路电流 ISC之比，也等于将原有源二端网络内部除源后之比，也等于将原有源二端网络内部除源后在端口处得到的等效电阻。在端口处得到的等效电阻。62第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 UO

46、CISC UOCISC R1 IS US(a)有源二端网络有源二端网络输出端短路时，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，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)(b)诺顿等效电源诺顿等效电源R0 IeS R0 求法与戴维宁求法与戴维宁定理中相同定理中相同63第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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

47、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。64第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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。试用等效电源定理求通过求通过 R2 的电流的电流。R1 R2 IS US 解解 利用等效电

48、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。剩下的电路成为有源二端网络。R1 IS US 有源二端网络有源二端网络65第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 （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（61 3）V 3 V根据根据 KCL 求得求得ISC=USR1IS=613 A=3 A()66第第第第1 1章章章章 直流电路直流

49、电路直流电路直流电路 （3）用戴维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端）用戴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 67第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 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 3 VIeS ISC 3 AR0=UOCISC=

50、33 =1 R0 R1 1 若用戴维宁定理若用戴维宁定理 I2=UeSR0+R2=312 A=1 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 3 A=1 A68第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.10 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，线性是一常数，线性电电 阻两端的电压和阻两端的电压和通通 过它的电流成正过它的电流成正比比IUO 非线性电阻非线性电阻的电阻的电阻 值不是常数，随值不是常数，随电电 压或电流值的变压或电流值的变化化 而变化，电压与而变化，电压与的的 电流不成正比电