《电工基础》(劳动第五版)——第三章.pptx

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1、会计学1电工基础电工基础(jch)(劳动第五版劳动第五版)课件课件第三章第三章PPT课件课件第一页，共47页。1.了解复杂电路和简单电路的区别,了解复杂电路的基本术语。2.掌握基尔霍夫第一(dy)定律的内容,并了解其应用。3.掌握基尔霍夫第二定律的内容,并了解其应用。3131基尔霍夫定律基尔霍夫定律(dngl)(dngl)第1页/共47页第二页，共47页。不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂电路。节点(ji din)3条或3条以上连接有电气元件的导线的连接点称为节点(ji din)。一、复杂一、复杂(fz)电路的基本电路的基本概念概念图31 复杂(fz)电路示例第2页/共47页第三页，共4

2、7页。支路支路 电路中相邻节点间的分支称为支路。它由一个或几个相电路中相邻节点间的分支称为支路。它由一个或几个相互串联的电气元件所构成互串联的电气元件所构成,且每条支路中除了两个端点外不再有其他且每条支路中除了两个端点外不再有其他节点。其中含有电源的支路称为有源支路节点。其中含有电源的支路称为有源支路,不含电源的支路称为无源不含电源的支路称为无源支路。支路。回路和网孔回路和网孔 电路中任一闭合路径都称为回路。一个回路可能电路中任一闭合路径都称为回路。一个回路可能只含一条支路只含一条支路,也可能包含几条支路。其中也可能包含几条支路。其中,在电路图中不被其他支路在电路图中不被其他支路所分割所分割(

3、fng)(fng)的最简单的回路又称独立回路或网孔。的最简单的回路又称独立回路或网孔。网孔一定(ydng)是回路,但回路不一定(ydng)是网孔。第3页/共47页第四页，共47页。基尔霍夫第一定律又称节点电流(dinli)定律。它指出:在任一瞬间,流进某一节点的电流(dinli)之和恒等于流出该节点的电流(dinli)之和,即对任一节点来说,流入(或流出)该节点电流(dinli)的代数和恒等于零。二、基尔霍夫第一二、基尔霍夫第一(dy)定定律律流入总电流(dinli)=流出总电流(dinli)流入总水量=流出总水量基尔霍夫第一定律第4页/共47页第五页，共47页。在应用基尔霍夫第一定律求解未知

4、电流时,可先任意(rny)假设支路电流的参考方向,列出节点电流方程。通常可将流进节点的电流取正,流出节点的电流取负,再根据计算值的正负来确定未知电流的实际方向。有些支路的电流可能是负的,这是由于所假设的电流方向与实际方向相反。第5页/共47页第六页，共47页。【例】图示电路中,I1=2A,I2=-3A,I3=-2A,求电流I4。解:由基尔霍夫第一(dy)定律可知代入已知值可得第6页/共47页第七页，共47页。【例】电路如图所示,求电流I3。解:对A节点因为I1=I2,所以I3=0。同理,对B节点因为I4=I5,也得I3=0。由此可知,没有(mi yu)构成回路的单支路电流为零。第7页/共47页

5、第八页，共47页。基尔霍夫第一定律可以推广应用于任一假设的闭合面(广义节点(ji din)。或流入此闭合面的电流恒等于流出该闭合面的电流。广义(gungy)节点第8页/共47页第九页，共47页。【例】下图所示电路(dinl)中,若电流IA=1A,IB=-5A,ICA=2A,求电流IC、IAB和IBC。解:由可得第9页/共47页第十页，共47页。三、基尔霍夫第二三、基尔霍夫第二(d r)定律定律基尔霍夫第二(d r)定律又称回路电压定律。它指出:在任一回路中,各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为电源电动势之和=电路(dinl)电压降之和 攀登总高度=下降总高度基尔霍夫第二定律第10页/共

6、47页第十一页，共47页。基尔霍夫第二定律(dngl)的另一种表示形式:在任一回路循环方向(fngxing)上,回路中电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和。第11页/共47页第十二页，共47页。在用式U=0时,凡电流的参考方向与回路循环方向一致者,该电流在电阻上所产生的电压降取正,反之取负。电动势也作为电压来处理,即从电源的正极到负极电压取正,反之取负。在用式E=IR 时,电阻上电压的规定(gudng)与用式U=0时相同,而电动势的正负号则恰好相反,也就是当循环方向与电动势的方向(即由电源负极通过电源内部指向正极)一致时,该电动势取正,反之取负。第12页/共47页第十三页，共47页。四、支

7、路四、支路(zh l)电流法电流法【例】下图所示电路,E1=18V,E2=9V,R1=R2=1,R3=4,求各支路电流。解:(1)标出各支路电流参考(cnko)方向和独立回路的循环方向,应用基尔霍夫第一定律列出节点电流方程(2)应用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程对于回路1有对于回路2有第13页/共47页第十四页，共47页。整理得联立方程(3)解联立方程得电流方向(fngxing)都和假设方向(fngxing)相同。第14页/共47页第十五页，共47页。这种以支路电流为未知量,依据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程,然后(rnhu)联立求解的方法称为支路电流法。支路电流参考方向和独立回

8、路(hul)循环方向可以任意假设,绕行方向一般取与电动势方向一致,对具有两个以上电动势的回路(hul),则取较大电动势的为循环方向。第15页/共47页第十六页，共47页。在上例电路中,虽然有三条支路,但只有两个节点,求解这一类电路时,可以(ky)先求出两个节点间的电压,然后再求各支路电流。节点节点(ji din)(ji din)电压法电压法第16页/共47页第十七页，共47页。1.理解电压源和电流源的特点。2.能正确进行电压源和电流源之间的等效(dn xio)变换。3232电压源与电流电压源与电流(dinli)(dinli)源的源的等效变换等效变换第17页/共47页第十八页，共47页。通常把内

9、阻为零的电源称为理想电压源,又称恒压源,其符号如图所示。理想电压源在实际(shj)中并不存在,电源都会有一定的内阻,在分析电路时,可以把一个实际(shj)电源用一个恒压源和内阻串联表示,称为电压源模型,简称电压源。一、电压一、电压(diny)源源理想电压(diny)源(恒压源)电压(diny)源模型 第18页/共47页第十九页，共47页。二、电流二、电流(dinli)源源通常把内阻无穷大的电源称为理想电流源,又称恒流源。实际中理想电流源并不存在,在分析电路(dinl)时,可以把一个实际电源用一个恒流源和内阻并联表示,称为电流源模型,简称电流源。理想(lxing)电流源(恒流源)电流源模型第19

10、页/共47页第二十页，共47页。三、电压源与电流源的等效三、电压源与电流源的等效(dn xio)(dn xio)变换变换同一电源的两种电源模型应对外等效,那么它们对相同的电阻R应产生(chnshng)相同的作用效果,即负载电阻应得到相同的电压U 和电流IL,并且电源的内阻r也应相等。电压源与电流(dinli)源的等效变换第20页/共47页第二十一页，共47页。【例】将图a中的电压(diny)源转换为电流源,将图b中的电流源转换为电压(diny)源。第21页/共47页第二十二页，共47页。电压源与电流(dinli)源等效变换时,应注意以下几点:1.电压源正负极参考方向与电流(dinli)源电流(

11、dinli)的参考方向在变换前后应保持一致。2.两种实际电源等效变换是指外部等效,对外部电路各部分的计算是等效的,但对电源内部的计算是不等效的。3.理想电压源与理想电流(dinli)源不能进行等效变换。第22页/共47页第二十三页，共47页。【例】电路如图a所示,用电源(dinyun)变换的方法求R3支路的电流。第23页/共47页第二十四页，共47页。受控源受控源前面所讨论的电源都是独立电源,简称独立源,独立源所提供的电压或电流都是由电源本身决定的,与电源之外的其他电路无关(wgun),而受控源的电压或电流则要受其他电路的电压或电流的控制。为了与独立源相区别,受控源的图形符号用菱形表示。受控电

12、压(diny)源 受控电流源受控源的图形符号第24页/共47页第二十五页，共47页。受控源是一种四端元件,一对是输入端,另一对是输出端,输出受输入的控制。因此,输入量称为控制量,输出量称为受控量。根据(gnj)控制量是电压还是电流,受控源是电压源还是电流源,受控源可分为四种类型:电压控制电压源(VCVS);电压控制电流源(VCCS);电流控制电压源(CCVS);电流控制电流源(CCCS)。晶体三极管及其等效(dn xio)的受控源模型第25页/共47页第二十六页，共47页。1.理解戴维南定理,并能应用于分析计算电路。2.理解负载获得最大功率的条件(tiojin)和功率匹配的概念。3333戴维南

13、定理戴维南定理(dngl)(dngl)第26页/共47页第二十七页，共47页。一、戴维南定理一、戴维南定理(dngl)如果一个复杂电路,并不需要求所有支路的电流,而只要求某一支路的电流,在这种情况下,可以先把待求支路移开,而把其余部分等效为一个电压源,这样(zhyng)计算就很简便了。戴维南定理所给出的正是这种方法,所以戴维南定理又称等效电压源定理。这种等效电压源电路也称戴维南等效电路。等效电路第27页/共47页第二十八页，共47页。任何具有(jyu)两个引出端的电路(也称网络)都可称为二端网络。若在这部分电路中含有电源,就称为有源二端网络,否则就称为无源二端网络。有源二端网络 无源(w yu

14、n)二端网络第28页/共47页第二十九页，共47页。利用戴维南定理(dngl)求解的步骤如下:第29页/共47页第三十页，共47页。1.戴维南定理只适用于线性有源二端网络,若有源二端网络内含有非线性电阻,则不能应用(yngyng)戴维南定理。2.在画等效电路时电压源参考方向应与选定的有源二端网络开路电压参考方向一致。第30页/共47页第三十一页，共47页。【例】电桥电路如图a所示,已知R1=10，R2=2.5，R3=5，R4=20，E=12.5V(内阻不计),R5=69，求电阻R5上通过(tnggu)的电流。第31页/共47页第三十二页，共47页。解:(1)先移开R5支路,求开路电压UAB,如

15、图b所示。(2)再求等效电阻RAB(注意(zh y)要将电源除去,视为短路),如图c所示。(3)画出等效电路,并将R5接入,如图d所示,则第32页/共47页第三十三页，共47页。二、电源二、电源(dinyun)向负载输出的功率向负载输出的功率负载获得最大功率的条件是:负载电阻与电源(dinyun)的内阻相等,即R=r,这时负载获得的最大功率为由于负载获得(hud)最大功率也就是电源输出最大功率,因而这一条件也是电源输出最大功率的条件。第33页/共47页第三十四页，共47页。当电动势和内阻均为恒定时,负载功率(gngl)P 随负载电阻R变化的关系曲线如图所示。负载获得最大功率(gngl)的条件结

16、论并不仅限于实际(shj)电源,它同样适用于有源二端网络变换而来的等效电压源。第34页/共47页第三十五页，共47页。【例】图a所示电路中,电源(dinyun)电动势E=6V，内阻r=10,电阻R1=10,要使R2获得最大功率，R2的阻值应为多大?这时R2获得的功率是多少?解:(1)移开R2支路,将左边电路看成有源二端网络(图b)。(2)将有源二端网络等效(dn xio)变换成电压源(图c)。第35页/共47页第三十六页，共47页。(3)R2=r0=5时,R2可获得(hud)最大功率(图d)。第36页/共47页第三十七页，共47页。当负载电阻与电源内阻相等时,称为负载与电源匹配。这时负载上和电

17、源内阻上消耗的功率相等,电源的效率即负载功率与电源输出总功率之比只有50%。在电子电路中,因为信号一般(ybn)很弱,常要求从信号源获得最大功率,因而必须满足匹配条件。第37页/共47页第三十八页，共47页。在负载(fzi)电阻与信号源内阻不等的情况下,为了实现匹配,往往要在负载(fzi)之前接入变换器。未接变换器前输出功率小 接入变换器后输出功率大变换器的作用(zuyng)第38页/共47页第三十九页，共47页。1.了解叠加原理的内容和适用条件。2.能正确使用叠加原理分析计算(j sun)电路。3434叠加原理叠加原理(yunl)(yunl)第39页/共47页第四十页，共47页。实际电路 设

18、E1单独作用(zuyng)设E2单独作用(zuyng)叠加原理解含有几个独立源的复杂电路时,可将其分解为几个独立源单独作用的简单(jindn)电路来研究,然后将计算结果叠加,求得原电路的实际电流、电压,这一原理称为叠加原理。第40页/共47页第四十一页，共47页。应用叠加原理解题步骤(bzhu)如下:计算功率计算功率(gngl)不能采用叠加原理直接叠加。不能采用叠加原理直接叠加。第41页/共47页第四十二页，共47页。(1)叠加原理只适用于线性电路。(2)计算某一独立电源单独作用所产生的电流(dinli)(或电压)时,应将电路中其他独立恒压源视为短路(即令US=0),其他独立恒流源视为开路(即

19、令IS=0),所有独立源的内阻都应保留不变。第42页/共47页第四十三页，共47页。(3)在进行叠加时,要注意各个分量在电路图中所标出的参考方向,若所求分量的参考方向与图中总量的参考方向一致,叠加时取正号,相反时取负号。(4)叠加原理(yunl)只能用来计算线性电路中的电流或电压,但功率P 不能用叠加原理(yunl)计算,因为功率与电流(或电压)之间不是线性关系。第43页/共47页第四十四页，共47页。本章本章(bn zhn)小结小结1.基尔霍夫第一定律,反映了节点上各支路电流之间的关系。其表达式为:I进=I出。2.基尔霍夫第二定律,反映了回路中各元件电压之间的关系。其表达式为:E=IR。3.

20、支路电流法是以支路电流为未知量,依据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程,然后联立方程,求出各支路电流。如果电路(dinl)有m 条支路、n 个节点,即可列出(n-1)个独立节点电流方程和m-(n-1)个独立回路电压方程。第44页/共47页第四十五页，共47页。4.电压(diny)源与电流源的外特性相同时,对外电路来说,这两个电源是等效的。电压(diny)源变换为电流源:,内阻r 阻值不变,但要将其改为并联。电流源变换为电压(diny)源:,内阻r 阻值不变,但要将其改为串联。5.戴维南定理:任何线性有源二端网络都可以用一个等效电压(diny)源来代替。这个等效电压源的电动势等于该二端网络的开路电压(diny),它的内阻等于该二端网络的入端电阻。第45页/共47页第四十六页，共47页。6.负载电阻与电源的内阻相等,即R=r0 时,负载获得的功率最大:7.叠加原理是线性电路的基本原理。其内容是:电路中任一支路的电流(或电压)等于每个电源单独作用(zuyng)时产生的电流(或电压)的代数和。第46页/共47页第四十七页，共47页。