電工與電子技術(shù)

1、1/97電工與電子技術(shù)電工與電子技術(shù) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) B電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院主講：劉淑萍主講：劉淑萍E-mail: 2/105課程的目的和學(xué)習(xí)方法目的獲得電工和電子技術(shù)必要的基本理論知識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)和工程技術(shù)研究打下基礎(chǔ)。方法掌握好物理概念（多看參考書）；多做習(xí)題。使用教材 龍緒明主編電工技術(shù)與電子技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社出版3/105第第 1 1 章章基本元件與基本定律基本元件與基本定律4/105 1.1 電路模型和電路變量電路模型和電路變量 1.2 電路基本元件電路基本元件 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.4 電阻電路的等效變換電阻電路的等效變換 1.5 電源電路的等效變換電源電路

2、的等效變換 1.6 電路中電位的計(jì)算電路中電位的計(jì)算5/1051.1 電路模型和基本定律電路模型和基本定律 電路的基本概念電路的基本概念 電路電路電流流經(jīng)的閉合路徑（由電工設(shè)備和元件電流流經(jīng)的閉合路徑（由電工設(shè)備和元件 組成）。組成）。 一一. 電路的組成電路的組成 電源（信號(hào)源）電源（信號(hào)源） 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 負(fù)載負(fù)載 二二. 電路的作用電路的作用傳輸和轉(zhuǎn)換電能；傳輸和轉(zhuǎn)換電能； 傳遞和處理信號(hào)。傳遞和處理信號(hào)。6/105電源：電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置(干電池干電池,蓄電池蓄電池,發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī))或或信號(hào)源。信號(hào)源。中間環(huán)結(jié)：中間環(huán)結(jié)：把電源與負(fù)載連接起來的部分

3、把電源與負(fù)載連接起來的部分(連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線,開關(guān)開關(guān))負(fù)載：負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的用電設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換成非電能的用電設(shè)備(電燈電燈,電爐電爐,電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī))一一. 電路的組成：電路的組成：7/105電池電池?zé)襞轃襞軪IRU+_負(fù)載負(fù)載電源電源電路的組成電路的組成8/105二二. 電路的作用電路的作用1. 電能傳輸和轉(zhuǎn)換電能傳輸和轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器電燈電爐電燈電爐熱能熱能,水水能能,核能核能轉(zhuǎn)電能轉(zhuǎn)電能傳輸分配電能傳輸分配電能電能轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換為光能為光能,熱熱能和機(jī)械能和機(jī)械能能9/1052. 信號(hào)的傳遞和處理信號(hào)的傳遞和處理放大器放大器話筒話筒揚(yáng)聲器揚(yáng)

4、聲器將語音轉(zhuǎn)換將語音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)為電信號(hào)(信號(hào)源信號(hào)源)信號(hào)轉(zhuǎn)換、放信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大、信號(hào)處理大、信號(hào)處理(中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié))接受轉(zhuǎn)換信接受轉(zhuǎn)換信號(hào)的設(shè)備號(hào)的設(shè)備(負(fù)載負(fù)載)10/105將實(shí)際元件理想化，將實(shí)際元件理想化，由理想化的電路由理想化的電路元件元件組成的電路。組成的電路。EIRU+_例如：例如：理想化理想化導(dǎo)線導(dǎo)線理想化理想化元件元件今后我們分析的都是今后我們分析的都是電路模型，電路模型，簡稱簡稱電路。電路。1.1.2電路模型電路模型理想化理想化電源電源11/105電路模型電路模型: 由理想元件組成的電路由理想元件組成的電路.（一）理想無源元件（一）理想無源元件(線性元件線性元件)1.

5、電阻電阻: 電路中電路中消耗電能的消耗電能的理想元件理想元件2.電容電容: 電路中電路中儲(chǔ)存電場(chǎng)能儲(chǔ)存電場(chǎng)能的理想元件的理想元件3.電感電感: 電路中電路中儲(chǔ)存磁場(chǎng)能儲(chǔ)存磁場(chǎng)能的理想元件的理想元件線性電路線性電路: 由線性元件和電源元件組成的電路由線性元件和電源元件組成的電路.12/105（二）理想電源元件（二）理想電源元件1.理想電壓源理想電壓源+ +- -U=定值U=定值+ +- -I ISUSUO OI IU U 恒壓源恒壓源13/1052.理想電流源理想電流源SIO OI IU U- -I=定值I=定值+ +U USI恒流源恒流源14/105電路分析電路分析在已知電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)情在

6、已知電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)情 況下研究電路況下研究電路激勵(lì)激勵(lì)與與響應(yīng)響應(yīng)之間之間 的關(guān)系。的關(guān)系。激勵(lì)激勵(lì)推動(dòng)電路工作的推動(dòng)電路工作的電源的電壓或電流電源的電壓或電流。響應(yīng)響應(yīng)由于由于電源或信號(hào)源的電源或信號(hào)源的激勵(lì)作用，激勵(lì)作用，在在 電路中電路中產(chǎn)生的電壓與電流產(chǎn)生的電壓與電流。1.1.3 電路變量電路變量 15/105電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向I=0+_RUESU0R0ba 電路中的箭頭方向?yàn)殡妷号c電動(dòng)電路中的箭頭方向?yàn)殡妷号c電動(dòng)勢(shì)和電流的勢(shì)和電流的參考方向參考方向.16/105電路中物理量的正方向電路中物理量的正方向(參考方向參考方向)物理量的物理量的正方向正方向：實(shí)際正方

7、向?qū)嶋H正方向假設(shè)正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向假設(shè)正方向（參考正方向）：（參考正方向）： 在分析計(jì)算時(shí)，為了解題方便，對(duì)物理量在分析計(jì)算時(shí)，為了解題方便，對(duì)物理量任意假設(shè)的參考方向。任意假設(shè)的參考方向。17/105物理量的實(shí)際正方向物理量的實(shí)際正方向18/105電荷的定向移動(dòng)形成電流。電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流大?。簡挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量。電流大?。簡挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量。大寫大寫 I 表示直流電流表示直流電流小寫小寫 i 表示電流的一般符號(hào)表示電流的一般符號(hào)dtdqi 一、電流一、電流19/105正電荷運(yùn)動(dòng)方向

8、規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為電流的實(shí)際方向電流的實(shí)際方向。電流的方向用箭頭或雙下標(biāo)變量表示。電流的方向用箭頭或雙下標(biāo)變量表示。任意假設(shè)的電流方向稱為任意假設(shè)的電流方向稱為電流的參考方向電流的參考方向。 如果求出的電流值為正，說明參考方向如果求出的電流值為正，說明參考方向與實(shí)際方向一致，否則說明參考方向與實(shí)際與實(shí)際方向一致，否則說明參考方向與實(shí)際方向相反。方向相反。I正值I負(fù)值(a)(b)20/105電路中電路中a a、b b點(diǎn)兩點(diǎn)間的點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓電壓定義為單位正電荷由定義為單位正電荷由a a點(diǎn)移至點(diǎn)移至b b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。dqdWu 電路中某點(diǎn)的電路中某點(diǎn)的電位電位定義為

9、單位正電荷由該定義為單位正電荷由該點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。電路中電路中a a、b b點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓等于點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓等于a a、b b兩點(diǎn)兩點(diǎn)的電位差的電位差。baabVVU二、電壓二、電壓21/105電壓的實(shí)際方向電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。規(guī)定由電位高處指向電位低處。與電流方向的處理方法類似，與電流方向的處理方法類似，可任選一方向?yàn)榭扇芜x一方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较螂妷旱膮⒖挤较蚶豪?當(dāng)當(dāng)ua =3V ub = 2V時(shí)時(shí)u1 =1V最后求得的最后求得的u為正值，說明電壓的實(shí)際為正值，說明電壓的實(shí)際方向方向與參考與參考方向方向一致，否則說明兩者相反

10、。一致，否則說明兩者相反。u2 =1V+u1 abu2+ab22/105 對(duì)一個(gè)元件，電流參考方向和電壓參考對(duì)一個(gè)元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向；如；如不一致，稱不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向非關(guān)聯(lián)方向。+u(a) 關(guān)聯(lián)方向abiu+(b) 非關(guān)聯(lián)方向abi 如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。23/105 補(bǔ)充：電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)充：電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的方向電動(dòng)勢(shì)

11、的方向電位升高的方向（實(shí)際方向）。電位升高的方向（實(shí)際方向）。電動(dòng)勢(shì)的參考方向電動(dòng)勢(shì)的參考方向任選一方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的正方向。任選一方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的正方向。電動(dòng)勢(shì)的表示方法：電動(dòng)勢(shì)的表示方法：a.箭頭箭頭b.正負(fù)號(hào)正負(fù)號(hào)c.雙下標(biāo)雙下標(biāo)電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系：電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系：EU 電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相反時(shí)電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相反時(shí) E=UEU 電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相同時(shí)電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相同時(shí) E= -U24/105由以上關(guān)系可以看出：由以上關(guān)系可以看出：電壓源電壓源可由一個(gè)大小相等，可由一個(gè)大小相等， 方向相反的方向相反的外加電壓外加電壓表示。表示。例：例：EUU(U=E)25/105

12、電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為功稱為電功率電功率，簡稱功率。，簡稱功率。dtdWp 功率與電流、電壓的關(guān)系：功率與電流、電壓的關(guān)系：關(guān)聯(lián)方向時(shí)：關(guān)聯(lián)方向時(shí)：p =ui非關(guān)聯(lián)方向時(shí)：非關(guān)聯(lián)方向時(shí)：p =uip0時(shí)吸收功率，時(shí)吸收功率，p0時(shí)放出功率。時(shí)放出功率。三、功率和能量三、功率和能量26/105+ U=5V (a)(b)I=2A+ U=5V I=-2A(c)+ U=5V I=-2A：求圖示各元件的功率：求圖示各元件的功率.（a）關(guān)聯(lián)方向，）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=52=10W，P0，吸收，吸收10W功率。功率。（b）關(guān)聯(lián)方向，）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=5(2)=10W，P0

13、，吸收，吸收10W功率。功率。27/105：元件：元件A：非關(guān)聯(lián)方向，：非關(guān)聯(lián)方向，P1=U1I=101=10W，P10，吸收吸收6W功率，負(fù)載。功率，負(fù)載。元件元件C：關(guān)聯(lián)方向，：關(guān)聯(lián)方向，P3=U3I =41=4W，P30，吸收吸收4W功率，負(fù)載。功率，負(fù)載。P1+P2+P3=10+6+4=0，功率平衡。，功率平衡。IABC +U1 + U3+ U2 ： I=1A，U1=10V，U2=6V，U3=4V。求各元件功率，并。求各元件功率，并分析電路的功率平衡關(guān)系。分析電路的功率平衡關(guān)系。28/105電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜

14、電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR29/105(1) 在解題前在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若若計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果為為正正，則實(shí)際方向與假設(shè)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致方向一致； 若若計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果為為負(fù)負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間

15、相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式并計(jì)算；系的代數(shù)表達(dá)式并計(jì)算；30/105例例已知：已知：E=2V, R=1求：求： 當(dāng)當(dāng)Uab分別為分別為 3V 和和 1V 時(shí)，時(shí)，IR=?E IRRURabUab解：解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUURabREURUIabRREUUabR 31/105(3) 數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算A1121 V1A112-3 3VRabRabIUIU（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）REUIabRE IRRURabUab32/105(4)

16、為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設(shè)按相同方向假設(shè)(關(guān)聯(lián)正方向）。關(guān)聯(lián)正方向）。(1) 方程式方程式U/I=R 僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2) “實(shí)際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)假設(shè) 正方向正方向”則則 是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí)是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程然后再列方程

17、 計(jì)算計(jì)算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的. 提示提示33/105RIURR IRURab假設(shè)假設(shè): 與與 的方向一致的方向一致RIRU例例RIRU假設(shè)假設(shè): 與與 的方向相反的方向相反RIURR IRURab關(guān)聯(lián)正方向關(guān)聯(lián)正方向非關(guān)聯(lián)正方向非關(guān)聯(lián)正方向34/105規(guī)定正方向的情況下歐姆定律的寫法規(guī)定正方向的情況下歐姆定律的寫法 U和和 I 為關(guān)聯(lián)正方向時(shí)：為關(guān)聯(lián)正方向時(shí)：IUR U和和 I 為非關(guān)聯(lián)正方向時(shí)：為非關(guān)聯(lián)正方向時(shí)：IUR 線性電阻：線性電阻：遵循歐姆定律的電阻，其阻值的遵循歐姆定律的電阻，其阻值的大小和電流電壓無關(guān)。大小和電流電壓無關(guān)。35/1

18、05RUI注意注意：用用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在歐姆定律列方程時(shí)，一定要在 圖中標(biāo)明正方向。圖中標(biāo)明正方向。IRU IRUIRURUIRUI例：例：36/105 +_I=3AU=6VabR例例 應(yīng)用歐姆定律求電阻應(yīng)用歐姆定律求電阻Ra+_I=-3AU=6VbR +_I=3AU= 6VabR +_I=-3AU= 6VabR 236IUR 236IUR 236IUR 236IUR37/105（3）應(yīng)用歐姆定律列寫式子時(shí)，式中有）應(yīng)用歐姆定律列寫式子時(shí)，式中有_套正負(fù)號(hào)。套正負(fù)號(hào)。列寫公式時(shí)，根據(jù)列寫公式時(shí)，根據(jù)U、I 的的_ 得得_U、I 的值本身有的值本身有_和和_之分之分（1）分析計(jì)算電路時(shí)

19、，首先要畫出）分析計(jì)算電路時(shí)，首先要畫出 ，標(biāo)出電，標(biāo)出電 壓、電流的壓、電流的 。（2）參考方向是）參考方向是_設(shè)定的。未標(biāo)參考方向的前設(shè)定的。未標(biāo)參考方向的前 提下，討論電壓、電流的正、負(fù)值是提下，討論電壓、電流的正、負(fù)值是_ 。問題與討論問題與討論電路圖電路圖參考方向參考方向兩兩參考方向參考方向公式中的正負(fù)號(hào)公式中的正負(fù)號(hào)正值正值負(fù)值負(fù)值沒有意義的沒有意義的人為任意人為任意38/105規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法功率的概念功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流入此流入此 部分電路的電流為部分電路的電流為 I， 則這部分電路

20、消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為:IUP 如果如果U I方向不一方向不一致寫法如何？致寫法如何？電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致aIRUb39/105規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法aIRUb電壓電流正方向相反電壓電流正方向相反P = UI功率有正負(fù)？功率有正負(fù)？40/105吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）若若 P 0輸出功率（起電源作用）輸出功率（起電源作用）若若 P 0電阻消耗功率肯定為正電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率）電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負(fù)（輸出功率），也可能為負(fù)（輸出功率）功率有正

21、負(fù)功率有正負(fù)41/105電源的功率電源的功率IUab+-P = UIP = UIIUab+-電壓電流正方向不一致電壓電流正方向不一致電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致42/105含源網(wǎng)絡(luò)的功率含源網(wǎng)絡(luò)的功率IU+-含源含源網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)P = UI電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致P = UI電壓電流正方向不一致電壓電流正方向不一致IU+-含源含源網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)43/105 當(dāng)當(dāng) 計(jì)算的計(jì)算的 P 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 U、I 的實(shí)際的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，方向一致，此部分電路消耗電功率，為為負(fù)載負(fù)載。 所以，從所以，從 P 的的 + + 或或 - - 可以區(qū)分器件的性質(zhì)，可以區(qū)

22、分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載?；蚴请娫矗蚴秦?fù)載。結(jié)結(jié) 論論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè)如果假設(shè) U U、I I 正方向一致正方向一致。 當(dāng)計(jì)算的當(dāng)計(jì)算的 P 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 U、I 的實(shí)際方的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源為電源。44/105根據(jù)能量守恒定律根據(jù)能量守恒定律電路中的功率平衡電路中的功率平衡P = 0 例例A25515S2S1 RUUIW30215S1S1 IUPW1025S2S2 IUPW205222 RIPR+ IRURUS2US1已知：已知：US1 = 15V，US2 = 5V，R = 5，試求電

23、流，試求電流I 和各和各元件的功率。元件的功率。解：解： 45/105伏伏 - 安安 特性特性iuconstiuRRiuuiconstiuR線性電阻線性電阻非線性電阻非線性電阻( (一一) ) 無源元件無源元件1. 1. 電阻電阻 R（常用單位：（常用單位： 、k 、M ）1.2 1.2 電路元件電路元件46/1052.2.電感電感 L L：ui（單位：（單位：H, mH, H）單位電流產(chǎn)生的磁鏈單位電流產(chǎn)生的磁鏈iNL線圈線圈匝數(shù)匝數(shù)磁通磁通47/105電感中電流、電壓的關(guān)系電感中電流、電壓的關(guān)系dtdiLdtdNedtdiLeu當(dāng)當(dāng) Ii (直流直流) 時(shí)時(shí),0dtdi0u所以所以,在直流

24、電路中電感相當(dāng)于短路在直流電路中電感相當(dāng)于短路.iNLue ei+48/1053.3.電容電容 CuqC 單位電壓下存儲(chǔ)的電荷單位電壓下存儲(chǔ)的電荷（單位：（單位：F, F, pF）+ +- - - -+q-qui電容符號(hào)電容符號(hào)有極性有極性無極性無極性+_49/105dtduCdtdqi電容上電流、電壓的關(guān)系電容上電流、電壓的關(guān)系uqC 當(dāng)當(dāng) Uu (直流直流) 時(shí)時(shí),0dtdu0i所以所以,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開路）在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開路）uiC50/105無源元件小結(jié)無源元件小結(jié) 理想元件的特性理想元件的特性 （u 與與 i 的關(guān)系）的關(guān)系）LCRiRudtdiLudtd

25、uCi 51/105UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時(shí)為直流電壓時(shí),以上電路等效為以上電路等效為注意注意 L、C 在不同電路中的作用在不同電路中的作用52/1051.1.電壓源電壓源( (二二) ) 有源元件有源元件主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。理想電壓源理想電壓源 （恒壓源）（恒壓源）IUS+_abUab伏安特性伏安特性IUabUS特點(diǎn)特點(diǎn)：( (1）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電 壓不變壓不變 （2）電源中的電流由外電路決定，輸出功率）電源中的電流由外電路決定，輸出功率 可以無窮大可以無窮大53/10

26、5恒壓源中的電流由外電路決定恒壓源中的電流由外電路決定設(shè)設(shè): U=10VIU+_abUab2 R1當(dāng)當(dāng)R1 、R2 同時(shí)接入時(shí)：同時(shí)接入時(shí)： I=10AR22 例例 當(dāng)當(dāng)R1接入時(shí)接入時(shí) ： I=5A則：則：54/105RS越大越大斜率越大斜率越大實(shí)際電壓源模型實(shí)際電壓源模型伏安特性伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS當(dāng)當(dāng)RS = 0 時(shí)，時(shí)，電壓源電壓源模型就變成模型就變成恒壓源恒壓源模型模型由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成RS稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻55/105理想電流源理想電流源 （恒流源（恒流源) )特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）輸

27、出電流不變，其值恒等于電）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（2）輸出電壓由外電路決定。）輸出電壓由外電路決定。2. 2. 電流源電流源56/105恒流源兩端電壓由外電路決定恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè)設(shè): IS=1 A R=10 時(shí)，時(shí)， U =10 V R=1 時(shí)，時(shí)， U =1 V則則:例例57/105ISRSabUabIIsUabI外特性外特性 實(shí)際電流源模型實(shí)際電流源模型RSRS越大越大特性越陡特性越陡I = IS Uab / RS由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成當(dāng)當(dāng) 內(nèi)阻內(nèi)阻RS =

28、時(shí)，時(shí)，電流源電流源模型就變成模型就變成恒流源恒流源模型模型58/105恒壓源與恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量U+_abIUabUab = U （常數(shù)）（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) Uab 無影響。無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）（常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) I 無影響。無影響。輸出電流輸出電流 I 可變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小

29、、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定59/105電壓源中的電流電壓源中的電流如何決定如何決定？電流電流源兩端的電壓等源兩端的電壓等于多少于多少？例例IE R_+abUab=?Is原則原則：I Is s不能變，不能變，E E 不能變。不能變。EIRUab電壓源中的電流電壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓恒流源兩端的電壓60/105 用來描述電路中各支路電壓或各支路電流間的用來描述電路中各支路電壓或各支路電流間的關(guān)系關(guān)系,其中包括其中包括基氏電流基氏電流和和基氏電壓基氏電壓兩個(gè)定律。兩個(gè)定律。術(shù)語：術(shù)語：網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：不包含任何支路的回路不包含任何支路的回路支路：支路：電路中的每一個(gè)

30、分支電路中的每一個(gè)分支 （一個(gè)支路流過一個(gè)電流）（一個(gè)支路流過一個(gè)電流）結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑1.3 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律61/105支路：支路：ab、ad、 . （共（共6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . （共（共7 個(gè)）個(gè)）結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：a、 b、 . (共共4個(gè)）個(gè)）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-62/105 對(duì)任何結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入結(jié)點(diǎn)的電流等于由對(duì)任何結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入結(jié)點(diǎn)的電流等于由結(jié)點(diǎn)流出的電流。結(jié)點(diǎn)流出的電流。

31、基氏電流定律的基氏電流定律的依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性：電流的連續(xù)性 I =0即：即：I1I2I3I44231IIII例例或：或：04231IIII基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（KCL)KCL) I入入 = I出出即：即：設(shè)：流入結(jié)點(diǎn)為正，流出結(jié)點(diǎn)為負(fù)。設(shè)：流入結(jié)點(diǎn)為正，流出結(jié)點(diǎn)為負(fù)。在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為 0。63/105電流定律電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面（還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面（廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)）。）。例例I1+I2=I3例例I=0基氏電流定律的擴(kuò)展基氏電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R64/

32、105 對(duì)電路中的任一回路，沿任意對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向循行方向的各的各段電壓的代數(shù)和等于零。段電壓的代數(shù)和等于零。即：即：IRE 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律（KVLKVL）即：即：0U 在任一回路的在任一回路的循行方向循行方向上，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)上，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。E、U和和IR與與循行方向循行方向相同為正，反之為負(fù)。相同為正，反之為負(fù)。65/105例如：例如： 回路回路 a-d-c-a55443343RIRIRIEE注意：注意：與與循行方向相同為正，循行方向相同為正， 反之為負(fù)。反之為負(fù)。I3E4E3_+R3R6+R4R5R

33、1R2abcdI1I2I5I6I4-66/105RIUEab基氏電壓定律也適合開口電路?；想妷憾梢策m合開口電路。例例RIE由：由：得：得：E+_RabUabI67/105例例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？電壓方程？68/105基爾霍夫電流方程基爾霍夫電流方程：結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)a：結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)b：321III213III獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 1 個(gè)個(gè)基爾霍夫電壓方程基爾霍夫電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 2 個(gè)個(gè)a

34、I1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1網(wǎng)孔網(wǎng)孔網(wǎng)孔網(wǎng)孔69/105設(shè)：電路中有設(shè)：電路中有N個(gè)結(jié)點(diǎn)，個(gè)結(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 結(jié)結(jié)獨(dú)立的獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程結(jié)點(diǎn)電流方程有有 (N -1) 個(gè)個(gè)獨(dú)立的獨(dú)立的網(wǎng)孔電壓方程網(wǎng)孔電壓方程有有 (B -N+1)個(gè)個(gè)則：則：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）獨(dú)立電流方程：獨(dú)立電流方程：個(gè)個(gè)獨(dú)立電壓方程：獨(dú)立電壓方程：個(gè)個(gè)70/105A11433I求：求：I1、I2 、I3 能否很快說出結(jié)果能否很快說出結(jié)果？A615432IA7321III1 +-3V4V1 1 +-5VI1I2I3A5)2(3

35、iV1552010u例1A3A2?i51433求電流 i解例2解求電壓 uV5 ?uV10V20baA3 543iiV1275u+-4V5Vi =?3+-4V5V1A+-u =?3例3求電流 i例4求電壓 u解解要求能熟練求解含源支路的電壓和電流。5413u0)10(10101I解A21IA31211 III1-10V10V+-1AI =?10例5求電流 I例6求電壓 U解A7310I024IUV1041442 IU4V+-10AU =?2+-3AI74/1051.4 電阻電路的等效變換電阻電路的等效變換 電阻串并聯(lián)的等效變換電阻串并聯(lián)的等效變換一、電阻的串聯(lián)一、電阻的串聯(lián)ababR1R2Rn

36、RR = R1 + R2 + + Rn =n1iiR分壓作用：分壓作用：URRIRU11175/105二、電阻的并聯(lián)二、電阻的并聯(lián)R1R2RnI1I2InRniinRRRRR12111.111也可寫成：也可寫成：n1iin21GG.GGG（G = 1/R 稱稱電導(dǎo)，電導(dǎo)，單位為單位為西門子西門子）今后電阻并聯(lián)用今后電阻并聯(lián)用“/”表示表示例：例：1 / R276/105三、三、 電阻的串并混聯(lián)電阻的串并混聯(lián) 既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路稱為電阻混聯(lián)電既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路稱為電阻混聯(lián)電路。一般情況下，電阻混聯(lián)電路，可以通過串、并聯(lián)等路。一般情況下，電阻混聯(lián)電路，可以通過串、并聯(lián)等效概

37、念逐步化簡，最后化為一個(gè)等效電阻。效概念逐步化簡，最后化為一個(gè)等效電阻。 在求解電阻混聯(lián)電路時(shí)，有時(shí)電路的聯(lián)接關(guān)系看起在求解電阻混聯(lián)電路時(shí)，有時(shí)電路的聯(lián)接關(guān)系看起來不十分清楚，這時(shí)就需要將原電路改畫成串并聯(lián)關(guān)系來不十分清楚，這時(shí)就需要將原電路改畫成串并聯(lián)關(guān)系十分清楚的電路。十分清楚的電路。 改畫電路時(shí)，改畫電路時(shí)，應(yīng)該注意在改畫過程中要保證電阻元應(yīng)該注意在改畫過程中要保證電阻元件之間的聯(lián)接關(guān)系不變件之間的聯(lián)接關(guān)系不變。 無電阻的導(dǎo)線最好縮成一點(diǎn)，并盡量避免交叉；同無電阻的導(dǎo)線最好縮成一點(diǎn)，并盡量避免交叉；同時(shí)為防止出錯(cuò)，可以先標(biāo)明各節(jié)點(diǎn)的代號(hào)，再將各元件時(shí)為防止出錯(cuò)，可以先標(biāo)明各節(jié)點(diǎn)的代號(hào)，再

38、將各元件畫在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)間。畫在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)間。77/105【例例】分別計(jì)算下圖中開關(guān)打開與閉合時(shí)的等效電阻分別計(jì)算下圖中開關(guān)打開與閉合時(shí)的等效電阻RabRab。 由由(b)圖可知圖可知K閉合閉合c與與d為同一點(diǎn)為同一點(diǎn) ，故等效電阻為：，故等效電阻為：434321214321/RRRRRRRRRRRRRab由由(C)圖可知圖可知K斷開后，斷開后，R1R1和和R3R3 串聯(lián)，串聯(lián)，R2R2和和R4R4 串聯(lián)，然后再并聯(lián)串聯(lián)，然后再并聯(lián) ，故等效電阻為：故等效電阻為：)()()()(42314231RRRRRRRRRab78/1051.5 1.5 電壓源與電流源及其等效變換電壓源與電流源及其等效變換電路

39、元件主要分為兩類：電路元件主要分為兩類：無源元件無源元件電阻、電容、電感。電阻、電容、電感。有源元件有源元件獨(dú)立源、受控源獨(dú)立源、受控源 。 獨(dú)立源主要有：獨(dú)立源主要有：電壓源電壓源和和電流源電流源。79/1051、理想電源串聯(lián)、并聯(lián)的化簡、理想電源串聯(lián)、并聯(lián)的化簡電壓源串聯(lián)：電壓源串聯(lián)：n21E.EEE電流源并聯(lián)：電流源并聯(lián)：n21I.III（電壓源不能并聯(lián)）（電壓源不能并聯(lián)）（電流源不能串聯(lián)）電流源不能串聯(lián)）電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換80/105等效互換的條件：等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等對(duì)外的電壓電流相等（外特性相等）（外特性相等）。IRO+-EbaUabUa

40、bISabI RO2、實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源的等效變換、實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源的等效變換UIoUIoE0REIS=電壓源外特性電壓源外特性電流源外特性電流源外特性0SREI81/105等效互換公式等效互換公式oabRIEUIRO+-EbaUabRIRIRIIUoososabISabUabIRO則則oRIERIRIoosRIEosRRooI = I Uab = Uab若若82/105ooosRRREIRRRIEooosaE+-bIUabRO電壓源電壓源電流源電流源UabROIsabI 83/105等效變換的注意事項(xiàng)等效變換的注意事項(xiàng)“等效等效”是指是指“對(duì)外對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏等效（等效互換前后對(duì)外伏-安安特性一致），特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。對(duì)內(nèi)不等效。(1)時(shí)時(shí)例如例如:IsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量中不消耗能量RO中則消耗能量中則消耗能量0IIEUUabab對(duì)內(nèi)不等效對(duì)內(nèi)不等效對(duì)外等效對(duì)外等效RL=84/105注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 E E 與與 I Is s 的方向相同的方向相同(2)aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObI85/105(3)恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI0EREIoS（等效互換關(guān)系等效互