电工与电子技术基础-第1章直流电路及其分析方法.ppt

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1、任课教师基本情况姓名：苑尚尊单 位：电子信息工程学院电工电子教研室办公地点：第一实验楼409室联系电话：教研室65022333(实验室65023730)手 机：15023268460电子邮箱：第 1 章 直流电路及其分析方法结束 1.11.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 1.2 电路基础知识电路基础知识 1.3 1.3 电路工作状态电路工作状态 1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5 1.5 电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换 1.6 1.6 电路的分析方法电路的分析方法 1.7 1.7 电路中电位的计算电路中电位的计算使用教材电工与电子技术基础苑尚尊编著

2、中国水利水电出版社9.1 1.1 电路的基本概念(1)(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大器扬声器 话筒1.1.1 1.1.1 电路的作用与组成（电路的作用与组成（11）电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线1.1.1 1.1.1 电路的作用与电路的作用与组成（组成（22）电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线直流电源直流电源直流电源:提供能源信号处理

3、：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息1.1.11.1.1电路的电路的组成及作用（组成及作用（33）放大器扬声器 话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。1.1.2 1.1.2 电路的模型电路的模型R+RoES+UI电池 导线灯泡开关 电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来控制电路的通断。今后分析的实际电路今后分析的实际电路都是指电路的模型，简称都是指电路的模型，简称电路电路。在电路图中，各种。在电路图中，

4、各种电路元件都用规定的图形电路元件都用规定的图形符号来表示。符号来表示。1.1.3 电路的主要物理量 电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。电荷在电场力作用下有规则的运动形成电流。1.1.电流电流 把单位时间内通过某一导体横截面的电荷量定义为电流强度（简称电流），用I表示。它是衡量电流强弱的基本物理量。电流的单位是：安培（A）、还有毫安（mA）或微安（A）。它们的关系是：1A=103mA=106A 1.1.电流电流 在实际分析时，常任意假定某个方向作为在实际分析时，常任意假定某个方向作为电流的流向。这个假定的方向称为电流的流向。这个假定的方向称为参考方向。参考方向。习惯上，把正电荷的运动方向

5、作为电流的实际习惯上，把正电荷的运动方向作为电流的实际方向，并在电路中用箭头标注方向，并在电路中用箭头标注。电流的参考方向可能与实际方向不一致。当电流的实际方向与参考方向一致时，其值为正；当实际方向与参考方向相反时，其值为负。2.2.电压电压 为了表示电场力对电荷做功的本领，引入了“电压”这个物理量，用U表示。在数值上电压就是电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。电压的单位是伏特（V）还有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（V）它们的关系是：1V=10-3kV=103mV=106V 2.2.电压电压电位的概念：它是表示电场中某一点性质的物理量，而且是相对于确定的参考点来说的。电场中某点的电

6、位在数值上等于电场力将单位正电荷自该点沿任意路径移到参考点所做的功。A点电位用A表示。将电位与电压进行比较，可以得出电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压。电位的单位也是伏特（V）。且规定参考点的电位为零伏，所以参考点也叫零电位点。2.2.电压电压 在进行电路分析时，如果电压的实际方向难以确定，也可任意假定某个方向作为电压的参考方向。这个参考方向可能与电压的实际方向不一致，当电压的实际方向与参考方向一致时，其值为正；当电压的实际方向与参考方向相反时，其值为负。2.2.电压电压 电压的参考方向可以用三种方法来表示。（1）用“+”、“-”符号分别表示电压参考方向的高电位端和低电位端。（2）用箭

7、头的指向表示，它由电压参考方向的高电位端指向低电位端。（3）用双下标字母表示。如用Uab表示电压的参考方向，则第一个字母表示高电位端，第二个字母表示低电位端。参考方向是从a指向b。33电动势电动势 如参考方向与其实际方向一致，其数值为正，否则为负值。通常情况下电源的电动势常用端电压来表示。电动势是表示电源性质的物理量。电动势常用电动势是表示电源性质的物理量。电动势常用EE表示，其单位也是伏特（表示，其单位也是伏特（VV）。）。在电路中，电源的电动势的参考方向的标注在电路中，电源的电动势的参考方向的标注同电压一样，有极性标注、箭头标注和双下标标同电压一样，有极性标注、箭头标注和双下标标注。注。电

8、源的E在数值上等于电源力把单位正电荷从低电位端经电源内部移到高电位端所做的功。44电功率与电能电功率与电能 P=UI电气设备做功的速率(1)(1)电能又叫电功电能又叫电功（22）电功率）电功率W=UIt 单位：焦耳（J）大的单位：kWh（度）电功率的单位：瓦特（W）（kW）（mW）电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！电功率因电压和电流方向可以任意选取，故电功率会出现正负！U、I 参考方向不同，P=UI 0，电源；P=UI 0，负载。U、I 参考方向相同，P=UI 0，负载；P=UI 0，电源。(1)(1)根据根据 UU、I I 的的实际方向判别实际方向判别(2)(2)根据根

9、据 UU、I I 的的参考方向判别参考方向判别电源：U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）；负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）。（1）电压和电流的方向是客观存在的。参考方向是人为规定的方向，在分析电路时需要先规定参考方向，然后根据这个规定的参考方向列写方程式。（2）参考方向一经确定，在整个分析计算过程中必须以此为准，不能再改变。（3）不标明参考方向，说某个电压或电流的值为正、为负没有意义。（4）参考方向可以任意选取而不影响结果。（5）电压和电流的参考方向可以分别单独选取。但为了分析方便，同一段电路的电流和电压的参考方向要尽量一致（电流的方向从电压的

10、“+”极性端流入，从电压的“”极性端流出）。55标注参考方向应注意的问题标注参考方向应注意的问题【例】电路如图所示，U=12V，I=4A。试计算元件的电功率。【解】由电路可知，此题的电压和电流为关联方向，有(W)这说明元件产生功率，而不是吸收功率，相当于电源。1.1.4 电路的基本元件 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。理想元件是组成电路模型的基本单元，元件上电压与电流之间的关系又称为元件的伏安特性，它反映了元件的性质。电路元件按能量特性，可分为无源元件和有源元件；按与外部连接的数目，可分为二端、三端、四端元件等；按伏安特性，可分为线性元件和非线性元件。1、电阻元件。

11、电阻元件是常见的二端电路元件根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻 线性电阻 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。电阻的能量Ru+_电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。是一条过原点的直线。描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁

12、场、储存磁场能量的性质。储存磁场能量的性质。（11）物理意义物理意义电感:(H、mH)线性电感线性电感:LL为常数为常数;非线性电感非线性电感:LL不为常数不为常数2、电感元件电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。自感电动势：自感电动势：（22）自感电动势方向的判定）自感电动势方向的判定自感电动势的正方向规定规定:自感电动势的正方向自感电动势的正方向与电流正方向相同与电流正方向相同,或与磁通的正或与磁通的正方向符合方向符合右手螺旋定则。右手螺旋定则。+-eL+-L电感元件的符号 电感元件的符号S 线圈横截面积（

13、m2）l 线圈长度（m）N 线圈匝数 介质的磁导率（H/m）自感电动势瞬时极性的判别 0 0 电感元件储能电感元件储能根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上 i，并积分，则得：即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。磁场能磁场能3、电容元件 当在电容器两端加电压后，其两个当在电容器两端加电压后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量。介质中建立起电场，并储存电场能量。（1）电容量uiC+_电容元件 电容元件电容器的电容量与极板的尺

14、寸和介质的介电常数有关。S 极板面积（m2）d 板间距离（m）介电常数（F/m）当电压u变化时，在电路中产生电流:（2）电容元件的储能 将上式两边同乘上 u，并积分，则得：即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能 电场能根据：实际的电阻、电容实际的电阻、电容电阻的主要指标电阻的主要指标1.标称值2.额定功率3.允许误差种类:碳膜、金属膜、线绕、可变电阻电容的主要指标电容的主要指标1.标称值2.耐压3.允许误差种类:云母、陶瓷、涤纶电解、可变电容等 一般电阻器、电容器都按标准化系列生产。一般电

15、阻器、电容器都按标准化系列生产。电阻的标称值电阻的标称值误差标称值 10%（E12）5%（E24）1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2电阻的标称值电阻的标称值=标称值标称值1010nn1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1等 1.2 电路基础知识 U、I 参考方向相同时，UU、I I 参考方向相反时，参考方向相反时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：式前的正负号由U、I 正方向的关

16、系确定；U、I 值本身的正负则说明实际方向与正 方向之间的关系。通常取 U、I 正方向相同。U=I R U U=IRIR1.2.1 欧姆定律 解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A1.2.2 电阻串并联 1、电阻的串联特点特点:1)1)各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式：R R=RR11+RR223)3)等效电阻等于各电阻之和；等效电阻等于各电阻之和；4)4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比

17、。RR11UU11UURR22UU22II+RR UUII+2)2)各电阻中通过同一电流；各电阻中通过同一电流；应用：应用：降压、限流、调节电压等。降压、限流、调节电压等。2、电阻的并联两电阻并联时的分流公式：两电阻并联时的分流公式：(3)(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点特点:(1)(1)各电阻联接在两个公共的节点之间；各电阻联接在两个公共的节点之间；RR UUII+II11II22RR11 UU RR22II+(2)(2)各电阻两端的电压相同；各电阻两端的电压相同；应

18、用：应用：分流、调节电流等。分流、调节电流等。特征:开关 断开1.3.1 1.3.1 开路状态开路状态 I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；I=02.开路处的电压 U 视电路情况而定。电路中某处断开时的特征:I+U有源电路IRoR EU0 1.3 电路的工作状态 电源外部端子被短接1.3.2 1.3.2 短路状态短路状态 特征:电源端电压电源端电压负载功率负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）短路电流（很大）U=0 PE=P=IR0P=01.短路处的电压等于零；U=02.短路处的电流 I 视电路情况而定。电路中

19、某处短路时的特征电路中某处短路时的特征:I+U有源电路IR0R EU0 开关闭合,接通电源与负载负载端电压U=IR 特征:1.3.3 1.3.3 有载工作状态有载工作状态 IR0R EU I 电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，I U。或 U=E IR0电源的外特性EUI0 当当 RR00R R 时，则时，则U U E E，表明表明当负载变化时，电源的端电压变当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。化不大，即带负载能力强。开关闭合,接通电源与负载。负载端电压负载端电压U=IR 特征特征:电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，I U。或 U=E IRoUI=EI IRoP=PE P

20、负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率 电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念:负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。IR0R EU I1.3.4 电气设备的额定值 额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备的三种运行状态欠载欠载(轻载轻载)：I IN，P IN，P PN(设备易损坏设备易损坏)额定工作状态：I=IN，P=PN(经济合理安全可靠经济合理安全可靠)1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN=60W电阻：RN=100，PN=1 W 1.4 基尔霍夫定律支路：电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电

21、流。节点：节点：三条或三条以上支路的联接点。回路：回路：由支路组成的闭合路径。网孔：网孔：内部不含支路的回路。I1I2I3baE2R2R3R1E1123例例11：支路：支路：abab、bcbc、caca、（共（共66条）条）回路：回路：abdaabda、abcaabca、adbcaadbca（共（共7 7 个）个）节点节点：aa、bb、cc、dd(共共44个）个）网孔：网孔：abdabd、abcabc、bcdbcd（共（共3 3 个）个）aaddbbccEE+GGRR33RR44RR11RR22II22II44IIGGII11II3 3II1.4.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律)11内容内容

22、 即即:入入=出出 在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流。实质:电流连续性的体现。电流连续性的体现。或:=0I1I2I3baE2R2 R3R1E1对节点 a：I1+I2=I3或 I1+I2I3=0 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任一反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。节点处各支路电流间相互制约的关系。电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。假设的闭合面。22推广应用推广应用I=?例:广义节点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51 156V12V 在任一瞬间，沿任

23、一回路循行方向，回路中各在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。段电压的代数和恒等于零。1.4.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律)11内容内容即：U=0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路1：对回路2：E1=I1 R1+I3 R3E2=I2 R2+I3 R3或 E1 I1 R1 I3 R3=0 或 E2 I2 R2I3 R3=0 I1I2I3baE2R2 R3R1E112 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVLKVL）反映了电路中任一反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。回路中各段电压间相互制约的关

24、系。U升=U降1列方程前一定要标注回路的循行方向；电位升=电位降 E2=UBE+I2R2 UBE=E2 I2R22应用 U升=U降列方程时，记忆方便。列方程时，记忆方便。3.开口电压可按回路处理 注意：1对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_例：例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I3 R3=I6 R6+I1 R1I4 R4=I2 R2+I6 R6E=I4 R4+I3 R3对回路 adbca，沿逆时针方向循行：I1 R1+I2 R2=I3 R3+I4 R4应用 U升=U降列方程对回路 cadc，沿逆时针方向循行：E=I2 R2+I1 R1adbcE+R3R4R1R

25、2I2I4I6I1I3I1.4.3 基尔霍夫定律的应用支路电流法 支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（定律（KCLKCL、KVLKVL）列方程组求解。列方程组求解。对上图电路对上图电路支支路数：路数：mm=3=3 节点数：节点数：nn=2=21122bbaaEE22RR22RR33RR11EE11II11II33II2233回路数回路数=3=3 单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）=2=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程1.1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标在图中标出各支路电

26、流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。出回路循行方向。2.2.应用应用 KCL KCL 对节点对节点列出列出(nn1)1)个独立的节点电流方程。个独立的节点电流方程。3.3.应用应用 KVL KVL 对回路对回路列出列出 mm(nn1)1)个个独立的回路电压独立的回路电压方程方程（通常可取通常可取网孔网孔列出列出）。4.4.联立求解联立求解 mm 个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。bbaaEE22RR22RR33RR11EE11II11II33II22对节点对节点 aa：例例11：1122II11+II22=II33对网孔对网孔11：对网孔对网孔22：EE1 1=II1 1

27、 RR1 1+II3 3 RR33II2 2 RR22+II3 3 RR33=EE22支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:(1)(1)应用应用KCLKCL列列(nn-1)-1)个节点电流方程个节点电流方程 因支路数因支路数 mm=6=6，所以要列所以要列66个方程。个方程。(2)(2)应用应用KVLKVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)(3)联立解出联立解出 IIG G 支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。方程的个数较多，求解不方便。例例22：aaddbbcc

28、EE+GGRR33RR44RR11RR22II22II44IIGGII11II3 3II对节点对节点 aa：II1 1=II2 2+IIG G 对网孔对网孔abdaabda：II3 3 RR3 3=IIG G RRG G+II1 1 RR1 1 对节点对节点 bb：II3 3+IIG G=II44对节点对节点 cc：II2 2+II4 4=II 对网孔对网孔acbaacba：II4 4 RR4 4+IIG G RRG G=II2 2 RR22对网孔对网孔bcdbbcdb：EE=II4 4 RR4 4+II3 3 RR33 试求检流计试求检流计中的电流中的电流IIGG。RRGG 1.5 电压源与

29、电流源及其等效变换1.5.1 电压源 电压源模型电压源模型由上图电路可得由上图电路可得:U U=E IR E IR00 若若 RR0 0=0=0理想电压源理想电压源:UU EEUU00=EE 电压源的外特性电压源的外特性IIUUIIRRLL 电压源是由电动势电压源是由电动势 EE和内阻和内阻 RR0 0 串联的电源的串联的电源的电路模型。电路模型。若若 RR00 RRL L，U U E E，可近似认为是理想电压源。可近似认为是理想电压源。理想电压源 理想电压源OO电压源RR00+-EEUU+理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）例例11：(2)(2)输出电输出电压是一定值，恒等于电动势。压是

30、一定值，恒等于电动势。对直流电压，有对直流电压，有 UU EE。(3)(3)恒压源中的电流由外电路决定。恒压源中的电流由外电路决定。特点特点:(1)(1)内阻内阻RR00=0=0IIEE+_UU+_设设 EE=10 V=10 V，接上接上RRLL 后，恒压源对外输出电流。后，恒压源对外输出电流。RRLL 当当 RRLL=1=1 时，时，UU=10 V=10 V，I I=10A=10A 当当 RRLL=10=10 时，时，UU=10 V=10 V，I I=1A=1A外特性曲线外特性曲线 IIUUEEOO电压恒定，电电压恒定，电流随负载变化流随负载变化1.5.2 电流源IIRRLLUU00=IIS

31、SRR00 电流源的外特性电流源的外特性IIUU理 理想 想电 电流 流源 源OOIISS 电流源是由电流电流源是由电流 IIS S 和内阻和内阻 RR0 0 并联的电源的并联的电源的电路模型。电路模型。由上图电路可得由上图电路可得:若若 RR0 0=理想电流源理想电流源:II IIS S 若若 RR0 0 RRL L，I I IISS，可近似认为是理想电流源。可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型电流源模型RR00UURR00UUIISS+理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源)例例11：(2)(2)输出电输出电流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流 IISS；(3)(3)恒流源两端的

32、电压恒流源两端的电压 U U 由外电路决定。由外电路决定。特点特点:(1)(1)内阻内阻RR00=；设 IS=10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电流。RL当当 RRLL=1=1 时，时，I I=10A=10A，UU=10 V=10 V当当 RRLL=10=10 时，时，I I=10A=10A，U U=100V=100V外特性曲线外特性曲线 IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。1.5.3 电压源与电流源的等效变换由图由图aa：UU=EE IRIR00由图由图bb：UU=IISSRR00 IRIR00IIRRLLRR00+EEUU+电压源电压源等效变换条件

33、等效变换条件:EE=IISSRR00电流源电流源RRLLRR00UURR00UUIISSII+等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。理想电压源与理想电流源之间无等效关系。理想电压源与理想电流源之间无等效关系。电压源和电流源的等效关系只电压源和电流源的等效关系只对对外外电路而言，电路而言，对电源对电源内部则是内部则是不等效的。不等效的。注意事项：例：当例：当RRLL=时，电压源的内阻时，电压源的内阻 RR00 中不损耗功率，中不损耗功率，而电流源的内阻而电流源的内阻 RR00 中则损耗功率。中则损耗功率。凡是与恒压源并联的元件均可省去；凡是与恒流凡是与恒压源并联的元件均可省去；凡是与恒流源并联

34、的元件均可省去。即两个凡是！源并联的元件均可省去。即两个凡是！+aaRR00EEbbIISSRR00aabb+RR00EEaabbIISSbbRR00aa例例1:1:求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源解:+abU5V(c)+a5AbU3(b)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A23b+(a)a+5V32U+b+b(a)a+U25V例例2:2:试用电压源与电流源等效变换的方法试用电压源与电流源等效变换的方法计算计算22电阻中的电流。电阻中的电流。解解:由图由图(d)(d)可得可得6V 6V3 3+12V 12V2A 2A6 6 1 1 1 1 2 2 I I(a)(a)2

35、A 2A3 3 1 1 2 2 2V 2V+I I2A 2A6 6 1 1(b)(b)4A 4A2 2 2 2 2 2 2V 2V+I I(c)(c)2 2 I I(d)(d)8V 8V2 2V V2 2 2 2+-+-例3：解：统一电源形式统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中电路中1 1 电阻中的电流。电阻中的电流。2A3 62AI4211AI4211A24A2+-+-6V 4VI2A 3 4 6 11I421A28V+-I4 11A42AI213AI4211A24A例例3:3:电路如图。U110V，IS2A，R11，R22，R3

36、5，R 1。(1)求电阻R 中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS；(3)分析功率平衡。解：解：(1)(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：由电源的性质及电源的等效变换可得：aIRISbI1R1(c)R3b(a)IR1IR1RIS+_IU1+_UISUR2+_U1a(b)aIR1RIS+_U1b(2)由图(a)可得：理想电压源中的电流理想电流源两端的电压aIRISbI1R1(c)R3b(a)IR1IR1RIS+_IU1+_UISUR2+_U1a(b)aIR1RIS+_U1b各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(36+16+8+2

37、0)W80W=80W(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是：1.6.1 叠加原理 叠加原理：叠加原理：对于对于线性电路线性电路，任何一条支路的电流，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。IISS单独作用单独作用RR11 RR22(c)(c)II11II22+IISS原电路原电路RR22+EERR11(a)(a)IISSII11II22=E E 单独作用单独作用RR22+EERR11 II11(b)(

38、b)II22 叠加原理叠加原理 1.6 电路的分析方法 由图由图(c)(c)，当当 IIS S 单独作用时单独作用时同理同理：II22=II22+II22由图由图(b)(b)，当，当EE 单独作用时单独作用时根据叠加原理根据叠加原理RR11 RR22(c)(c)II11II22IISSRR22+EERR11(a)(a)IISSII11II22RR22+EERR11 II11(b)(b)II22 叠加原理叠加原理只适用于线性电路只适用于线性电路。不作用电源不作用电源的处理：的处理：E E=0=0，即将即将E E 短路短路；IIss=0=0，即将即将 IIss 开路开路。线性电路的电流或电压均可用

39、叠加原理计算，线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但但功率功率PP不能用叠加原理计算不能用叠加原理计算。例：例：注意事项：注意事项：应用叠加原理时可把电源分组求解应用叠加原理时可把电源分组求解，即每个分电路，即每个分电路 中的电源个数可以多于一个。中的电源个数可以多于一个。解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方 向向相反相反时，叠加时相应项前要时，叠加时相应项前要带负号带负号。例例11：电路如图，已知电路如图，已知 E=E=10V10V、IISS=1A=1A，R

40、R11=1010 RR22=R=R33=55，试用叠加原理求流过试用叠加原理求流过 RR22的电流的电流 II22和理想电流源和理想电流源 IIS S 两端的电压两端的电压 UUSS。解：由图解：由图(b)(b)EERR22(b)(b)EE单独作用单独作用+RR33 RR11II22+UUSS RR11RR22(c)(c)IISS单独作用单独作用RR33IISSII22+UUS S RR22(a)(a)+RR33RR11IISSII22+UUSSEE 解：由图解：由图(c)(c)EERR22(b)(b)EE单独作用单独作用+RR33 RR11II22+UUSSRR22(c)(c)IISS单独作

41、用单独作用RR33IISSII22+UUS S RR22(a)(a)+RR33RR11IISSII22+UUSSEEbbaaEE+RR11RR22IISSRR33RR441.6.2 戴维南定理二端网络的概念：二端网络的概念：二端网络：二端网络：具有两个出线端的部分电路。具有两个出线端的部分电路。无源二端网络：无源二端网络：二二端网络中没有电源。端网络中没有电源。有源二端网络：有源二端网络：二端网络中含有电源。二端网络中含有电源。bbaaEE+RR11RR22IISSRR33无源二端网络无源二端网络 有源二端网络有源二端网络 aabbRRaabb无源无源二端二端网络网络+_EERR00aabb

42、电压源电压源（戴维南定理）（戴维南定理）电流源电流源（诺顿定理）（诺顿定理）aabb有源有源二端二端网络网络aabbIISSRR00无源二端网络可无源二端网络可化简为一个电阻化简为一个电阻有源二端网络可有源二端网络可化简为一个电源化简为一个电源例例11：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维南定理求电流I3。EERR00+_RR33aabbII33bbEE11II11EE22II22RR22II33RR33+RR11+aa注意：注意：“等效等效”是指对端口外等效是指对端口外等效 即即用等效电源替代原来的二端网络后，待求用等效电源替代原来的二端网络后，待求

43、支路的电压、电流不变。支路的电压、电流不变。有源二端网络有源二端网络等效电源等效电源解：解：(1)(1)断开待求支路求等效电源的电动势断开待求支路求等效电源的电动势 EE例例11：电路如图，已知电路如图，已知EE11=40V=40V，EE22=20V=20V，RR11=RR22=4=4，RR33=13=13，试用戴维南定理求电流试用戴维南定理求电流II33。II33EE11II11EE22II22RR22RR33+RR11+aabbaaRR22EE11IIEE22+RR11+bb+UUOOE E 也可用节点电压法、叠加原理等其它方法求。也可用节点电压法、叠加原理等其它方法求。E E=UUOO=

44、EE22+I+I RR22=20V+2.5=20V+2.5 4 4 V=30VV=30V或：或：E E=UUOO=EE11 I I RR11=40V 2.5=40V 2.5 4 4 VV=30V=30V(2)(2)求等效电源的内阻求等效电源的内阻RR00 除去所有电源除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）（理想电压源短路，理想电流源开路）RR22RR11aabbRR00从从aa、bb两端两端看进去，看进去，RR1 1 和和 RR2 2 并联并联 求内阻求内阻RR00时，关键要弄清从时，关键要弄清从aa、bb两端两端看进去时看进去时各电阻之间的串并联关系。各电阻之间的串并联关系。II33

45、EE11II11EE22II22RR22RR33+RR11+aabb(3)(3)画出等效电路求电流画出等效电路求电流II33EERR00+_RR33aabbII33II33EE11II11EE22II22RR22RR33+RR11+aabb例2：已知：已知：RR11=5=5、RR22=5=5 RR33=10=10、RR44=5=5 EE=12V=12V、RRGG=10=10 试用戴维南定理求检流计试用戴维南定理求检流计中的电流中的电流IIGG。有源二端网络有源二端网络EE+GGRR33RR44RR11RR22IIGGRRGGaabbEE+GGRR33RR44RR11RR22IIGGRRGG解解

46、:(1):(1)求开路电压求开路电压U0EEUU00+aabb+RR33 RR44RR11RR22II11II2 2E E=U Uo o=I I1 1 R R2 2 I I2 2 R R4 4=1.2=1.2 5V0.8 5V0.8 5 V 5 V=2V=2V或：或：E E=U Uo o=I I2 2 R R3 3 I I1 1R R1 1=0.8=0.8 10V1.2 10V1.2 5 5 V V=2V=2V(2)(2)求等效电源的内阻求等效电源的内阻 RR00R0abR3R4R1R2从从aa、bb看进去，看进去，RR1 1 和和RR2 2 并联，并联，RR3 3 和和 RR4 4 并联，然

47、后再串联。并联，然后再串联。(3)(3)画出等效电路求检流计中的电流画出等效电路求检流计中的电流 IIGGEERR00+_RRGGaabbIIGGaabbEE+GGRR33RR44RR11RR22IIGGRRGG 1.7 电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，记为记为“UUXX”。通常设参考点的电位为零。通常设参考点的电位为零。1.1.电位的概念电位的概念 电位的计算步骤电位的计算步骤:(1)(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)(2)标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；(3)

48、(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2.举例 求图示电路中各点的电位:Ua、Ub、Uc、Ud。解：设 a为参考点，即Ua=0VUUbb=U=Ubaba=106=106=60V60VUUcc=U=Ucaca=420=80 V=420=80 VUUdd=UUdada=65=30 V=65=30 V设 b为参考点，即Ub=0VUUaa=UUabab=106=60 V=106=60 VUUcc=UUcbc

49、b=EE1 1=140 V=140 VUUdd=UUdbdb=EE2 2=90 V=90 Vbac204A610AE290VE1140V56AdUUabab=106=60 V106=60 VUUcbcb=EE11=140 V=140 VUUdbdb=EE22=90 V=90 VUUabab=106=60 V106=60 VUUcbcb=EE11=140 V=140 VUUdbdb=EE22=90 V=90 V 结论：结论：(1)(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)(2)电路中两点间的电压是

50、固定的，不会因参考点的电路中两点间的电压是固定的，不会因参考点的选取不同而改变，选取不同而改变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图+90V205+140V6cdE1140VE290Vbca204A610A56Ad例例1:1:图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位UA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路 如图（b）电流 I2=0，电位 UA=0V。电流 I1=I2=0，电位 UA=6V。电流在闭合路径中流通2K A+I12k I26V(b)2k+6VA2k SI2I1(a)例2：电路如下图所示，