1、電路的基本概念與基本分析方法本章主要內(nèi)容 基本概念 基本定律及應(yīng)用 基本分析方法1 電路的組成及作用2 電路中的基本物理量及參考方向3 電路元件及電路模型4 電路的工作狀態(tài)基本概念基本定律及應(yīng)用1 基爾霍夫定律2 電路中電位的計(jì)算基本分析方法1 電源的等效變換法2 支路電流法3 彌爾曼定理4 疊加原理5 戴維南定理(等效電源定理)1.1 電路的組成及作用 電路指的是由一些電氣設(shè)備或器件組成的以備電流流過的通路?；蛘哒f：由若干電氣裝置與器件為了某種需要按一定方式組合而成的電流的通路稱為電路。 電路的結(jié)構(gòu)將依它所完成的任務(wù)不同而不同，可以簡(jiǎn)單到由幾個(gè)元件構(gòu)成，也可以復(fù)雜到由上千個(gè)甚至數(shù)萬個(gè)元件構(gòu)成

2、。電源負(fù)載中間環(huán)節(jié)信號(hào)源蓄電池對(duì)白熾燈供電(圖1-1)熱電偶測(cè)溫(圖1-2)其它：開關(guān)、熔斷器、電表等。 其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能電能轉(zhuǎn)換為其它形式的能量1.1.1電路的組成電源 負(fù)載 中間環(huán)節(jié)電源（或信號(hào)源）：是供應(yīng)電能的設(shè)備。如干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)或其它設(shè)備負(fù)載：是取用電能的設(shè)備，把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，如燈泡、電動(dòng)機(jī)中間環(huán)節(jié)：是連接電源和負(fù)載的部分，可以是開關(guān)、導(dǎo)線、控制環(huán)節(jié)、放大器、傳輸線和變換環(huán)節(jié)等。1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換電力系統(tǒng)的電路 發(fā)電機(jī) 升壓變壓器 降壓變壓器 電燈電動(dòng)機(jī) 電爐輸電線圖1.3 電力系統(tǒng)示意圖2.實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理電子信號(hào)電路如圖1.2 熱電偶測(cè)溫電路

3、1.1.2電路的作用 一般而言，第二類電路中也伴隨著 能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，但數(shù)量及能耗相對(duì)較小。1.2 電路中的基本物理量及參考方向1.2.1電路的基本物理量與參考方向1.2.2電壓與電流參考方向之間的關(guān)系1.2.3電路中各物理量的計(jì)算1.2.1電路的基本物理量 與參考方向電流電壓與電動(dòng)勢(shì)電功率電流電流有兩個(gè)涵義電流的單位電流的真實(shí)方向和正方向電流有兩個(gè)涵義第一 :電流表示一種物理現(xiàn)象第二 :電流的大小用電流強(qiáng)度表示 電荷有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)就形成電流.通常在金屬導(dǎo)體內(nèi)部的電流是由自由電子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)而形成的。而在電解液中（如蓄電池），或者被電離后的氣體導(dǎo)電過程中，電流是由正、負(fù)離子在電場(chǎng)力作用下

4、，沿著相反方向的運(yùn)動(dòng)而形成的。負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)效果與等量的正電荷在相反方向上的運(yùn)動(dòng)效果是相同的。 電流強(qiáng)度是指在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。 如果電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化，則稱為直流電流(direct current，簡(jiǎn)寫為DC)，用大寫字母I表示。 如果電流的大小和方向都隨時(shí)間變化、則稱為交流電流(alternating current ，簡(jiǎn)寫為AC)，用小寫字母i表示 。 電流強(qiáng)度平時(shí)多簡(jiǎn)稱電流，所以，電流又代表了一個(gè)物理量。電流的單位 電流的單位是安培（庫(kù)侖/秒），簡(jiǎn)稱安， 用A表示。比安培小的單位是毫安和微安。 三者的關(guān)系是： 1mA（毫安）=10-3A 1A（微安）=10-6

5、A電流的真實(shí)方向和正方向 電流的規(guī)則運(yùn)動(dòng)形成了電流，所以電流就應(yīng)該有方向，習(xí)慣上，是把正電荷運(yùn)動(dòng)的方向作為電流的方向。而電子運(yùn)動(dòng)的方向與等量正電荷的運(yùn)動(dòng)的效果相同，方向相反。 在實(shí)際電路的任何一段導(dǎo)體中，電流的真實(shí)方向都有兩種可能。 所謂正方向就是在一段電路里，在電流兩種可能的實(shí)際方向中，任意選擇一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)（參考）。當(dāng)實(shí)際方向與參考方向一致，為正；相反，為負(fù)。 在很多時(shí)候，我們不一定能知道電流的實(shí)際方向究竟是怎么樣的，所以，根據(jù)分析與計(jì)算電路的需要，我們引入了參考方向（正方向）的概念。ABIABIABIABI注意電流的真實(shí)（實(shí)際）方向是一種客觀存在，不能任意選擇。電流的正方向是分析計(jì)算電路的

6、一種方法和手段用來確定真實(shí)（實(shí)際）方向的方法和手段。電流的正方向是我們事先規(guī)定的分析問題的標(biāo)準(zhǔn)，它是可以任意選擇的。一個(gè)直流電路確定后，電路中各部分的真實(shí)方向也就完全確定了，它不受正方向的影響。但是，在規(guī)定了正方向以后，電流就是一個(gè)代數(shù)量，可正、可負(fù)。電流的正負(fù)是相對(duì)于某一個(gè)確定的正方向而言的。即當(dāng)電路中電流的正方向確定了，則電流的正負(fù)也就確定了。再今后的電路中，所標(biāo)注的電流方向一般都是正方向，如果不是需作特殊說明。電壓與電動(dòng)勢(shì)電壓與電位電動(dòng)勢(shì)電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系電壓與電位電壓的概念電壓的單位電位的概念電壓的正方向電壓與電位的關(guān)系電壓的概念 電荷在電場(chǎng)力作用下形成電流，在這個(gè)過程中電場(chǎng)力推動(dòng)電荷

7、運(yùn)動(dòng)做功，電壓就是表示電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功的能力的物理量。 電路通電之后，可以近似看著是限定在一定空間之內(nèi)的電場(chǎng)，如圖：電荷dq從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所做的功是dw，則A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的電壓為：即：在數(shù)值上，A、B兩點(diǎn)間的電壓就是電場(chǎng)力把單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功。電壓的單位電壓的單位用伏特（V）表示： 1（V）伏特=1（J）焦耳/1（C）庫(kù)侖對(duì)直流電壓：電位的概念電位是表示電場(chǎng)中某一點(diǎn)性質(zhì)的物理量，而且是相對(duì)于確定的參考點(diǎn)而言的。定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電位在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從A點(diǎn)沿任意路徑移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功。注意： 1、電位是一個(gè)相對(duì)的物理量，不確定參考點(diǎn)，討論電位就沒有意義； 2

8、、在同一電路中，當(dāng)選定不同的參考點(diǎn)時(shí)，同一點(diǎn)的電位是不同的。電壓的正方向電壓的正方向又叫電壓的極性規(guī)定電路中電壓的真實(shí)方向是由高電位指向低電位的方向，即：電場(chǎng)力移動(dòng)單位正電荷做正功的方向。和電流一樣，在分析計(jì)算電路的時(shí)候電壓也需要一個(gè)正方向。其選擇方法和電流的正方向一樣，當(dāng)選定正方向以后，電壓的值也有了正負(fù)之分，當(dāng)正方向與實(shí)際方向一致，為正；反之，為負(fù)。電壓的表示方法1.直接寫成UAB2.用箭頭表示UAB3.用正負(fù)號(hào)表示UAB說明1:這三種表示方法所代表的意義相同,可以互相通用,實(shí)際使用時(shí)可以任選一種.說明2:同一段電路的電壓相對(duì)于不同的正方向可能是正值,也可能是負(fù)值.電壓與電位的關(guān)系相同點(diǎn):

9、它們都反映了電場(chǎng)力移動(dòng)單位正電荷做功的物理性質(zhì).區(qū)別: 1、電路中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。 2、電路中某兩點(diǎn)之間的電壓就等于這兩點(diǎn)的電位之差。所以，電壓通常又稱為電位差。 3、電路中某點(diǎn)電位的大小與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，但任意電壓的值與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的概念電動(dòng)勢(shì)的正方向電動(dòng)勢(shì)的概念電動(dòng)勢(shì)是表示電源性質(zhì)的物理量。電動(dòng)勢(shì)表征了電源內(nèi)部的非電場(chǎng)力移動(dòng)單位正電荷做功的能力，或者說，電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的能力。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移動(dòng)到電源正極時(shí)所做的功。電動(dòng)勢(shì)的單位也為伏特電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)直流電動(dòng)勢(shì)交流電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的正方向及表示方法

10、因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的作用是使正電荷自低電位點(diǎn)移動(dòng)到高電位點(diǎn)，使正電荷的電位能增加，所以規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)方向是電位升高的方向，剛好與電壓的真實(shí)方向相反。和電壓一樣，電動(dòng)勢(shì)也有正方向。在規(guī)定的正方向下，電動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)代數(shù)量。電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)方向與正方向相同為正，反之，為負(fù)。電動(dòng)勢(shì)的正方向及表示方法電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)方向電動(dòng)勢(shì)的正方向電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系電壓與電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)不同的概念，但是都可以用來表示電源正、負(fù)極之間的電位差。當(dāng)同一電源用電壓表示和電動(dòng)勢(shì)表示的數(shù)值量都為正（或負(fù)）時(shí)，稱電壓與電動(dòng)勢(shì)正方向關(guān)聯(lián)一致，簡(jiǎn)稱正方向一致。電動(dòng)勢(shì)與電壓的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)與電壓的正方向一致電動(dòng)勢(shì)與電壓的正方向不一致電功率使用電路的目的就是

11、為了進(jìn)行電能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)換，所以，在電路分析中經(jīng)常會(huì)用到電功率這個(gè)概念，簡(jiǎn)稱功率功率的概念功率的單位電功（電能）功率的概念根據(jù)電壓的定義可知：定義：功率是表征電路中能量變換的速度的物理量。其值等于單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。功率的單位 如果電壓的單位是伏特，電流的單位是安培，則功率的單位就是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦（W）。 1瓦特的功率等于每秒消耗（或產(chǎn)生）1焦耳的功。 1瓦特的功率等于每秒消耗（或產(chǎn)生）1焦耳的功。 比瓦特大的單位是千瓦（kW），小的單位是毫瓦（mW）。1kW=103W 1mW=10-3W電功（電能） 除了電功率以外，有時(shí)我們也需要計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)電路所消耗（或產(chǎn)生）的電功（電能

12、），用W表示。電功（電能）的單位是焦耳。也可以是 度=千瓦小時(shí)電壓與電流的正方向之間的關(guān)系 電壓和電流是我們分析電路的最基本的物理量，這是因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)可以用端電壓完全代替，而功率的大小和正負(fù)也完全取決于電壓和電流的大小和方向。1.電壓與電流的關(guān)聯(lián)正方向2.功率的正負(fù) 因?yàn)殡妷旱姆较蚓褪请娢唤档偷姆较颍矗弘妶?chǎng)力移動(dòng)正電荷作功的方向也就是電流流動(dòng)的方向），所以，電壓和電流的正方向都與正電荷移動(dòng)的方向一致。因此，我們稱電壓和電流的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向。 +-I元件U電壓與電流的關(guān)聯(lián)正方向1.電壓與電流的關(guān)聯(lián)正方向 為分析方便我們一般都采用關(guān)聯(lián)的正方向：即在同一段電路中電壓和電流的正方向相同，即

13、電流的正方向是從電壓的正方向表示的高電位端流向低電位端的。U I方向關(guān)聯(lián)U I方向非關(guān)聯(lián) 本教材在求解和分析電路時(shí)，如未作特殊聲明均采用關(guān)聯(lián)正方向2.功率的正負(fù) 對(duì)于一段電路而言，其功率的計(jì)算公式是P=UI 而因?yàn)殡娏骱碗妷憾伎赡苡姓胸?fù)，所以，功率的值也是有正有負(fù)的?？梢?，一段電路的功率的正負(fù)值是與電壓和電流的正方向有關(guān)的。 因?yàn)槲覀兛偸窃陔妷号c電流正方向關(guān)聯(lián)的條件下分析電路，所以，在討論功率的正負(fù)時(shí)，我們?nèi)匀辉谶@個(gè)前提下進(jìn)行。以U I的正方向分析P0 消耗功率P0,則說明電流是在電場(chǎng)力的作用下從高電位流向低電位,電場(chǎng)力做功消耗功率;反之,當(dāng)算出P0則方框中包含有電源,將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成

14、電能,是向外電路發(fā)出功率。電路中各物理量的計(jì)算通過例題分析電壓、電流正負(fù)與正方向及功率性質(zhì)的關(guān)系123456U2U3U5U6I6I5I4I3I2I1U1U4 例1： 電路如圖，各元件電壓和電流的參考方向如圖所示，且測(cè)得：I1=-4A，I2=6A，I3=10A，I4=1A，I5=8A，I6=3A，U1=140V，U2=-90V，U3=60V，U4=-80V，U5=30V，U6=60V。試標(biāo)出圖示電路中各電流電壓的實(shí)際方向，計(jì)算各元件功率的大小，說明該元件是吸收還是發(fā)出功率。123456U2U3U5U6I6I5I4I3I2I1U1U4發(fā)出：P1，P2消耗：P3，P4P5，P6 。實(shí)際電路電路模型電

15、路元件1.3電路元件及電路模型實(shí)際電路 上述實(shí)際電路的示意圖畫出了組成該電路的電氣設(shè)備和器件(或稱電路部件)的實(shí)物。在電力和電信工程上，通常按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的各種電氣設(shè)備和器件的符號(hào)繪制電路圖。 用電路部件符號(hào)繪制的電路圖電路模型電路元件 在電路理論上，為了表征電路部件的主要物理性質(zhì)，以便進(jìn)行定量分析，通常將電路部件的實(shí)體用它的模型來代替。電路部件的模型由一些具有典型物理性質(zhì)的理想電路元件構(gòu)成。 基本理想電路元件有五種，即：電阻元件、電感元件，電容元件、理想電壓源和理想電流源。 在電路圖中，五種基本的電路元件分別用圖l8(a)、（b）、（c）、（d）、（e）所示符號(hào)表示。 圖l8電路元件圖電阻、

16、電容、電感元件 的特性方程及參數(shù) 電阻元件電容元件電感元件例題分析電阻元件電阻元件的性質(zhì)電阻元件的電壓、電流關(guān)系 歐姆定律電阻元件的功率關(guān)系電阻元件的能量關(guān)系電阻元件元件的性質(zhì) 理想電阻元件只具有消耗電能這一種電磁性質(zhì)（電阻性）。常見的電阻元件如白熾燈、電爐等。 一段導(dǎo)體的電阻與該導(dǎo)體的長(zhǎng)度和該導(dǎo)體的電阻率成正比與它的截面積成反比：R電阻值 電阻率L導(dǎo)體長(zhǎng)度S導(dǎo)體橫截面積 如果長(zhǎng)度的單位是米，面積的單位是米2，則電阻的單位是歐姆。所以，電阻率的單位為：歐米。 比歐姆大的單位有千歐和兆歐。他們之間的關(guān)系為：電阻在電路中的表示符號(hào)為：R電壓、電流關(guān)系 歐姆定律 如果一段電阻的阻值為常數(shù)，則稱為線性

17、電阻，線性電阻遵循歐姆定律其端電壓和流過的電流是正比關(guān)系，比例常數(shù)叫做電阻(符號(hào)為R）?？梢?R既是這種元件的名稱，又是表示其物理性質(zhì)的電路參數(shù)，Riu+-0i/Au/V 如果電阻元件的阻值不為常數(shù)，則該電阻為非線性電阻，元件上的電壓電流關(guān)系用曲線或者函數(shù)表示。0i/Au/V功率關(guān)系電阻元件所消耗的功率為：對(duì)直流而言，電壓電流均用大寫字母表示，所以， 歐姆定律就為：所消耗的功率為：能量關(guān)系電阻元件所消耗的能量為：對(duì)直流而言，所消耗的能量為： 由于能量是時(shí)間的函數(shù)，所以，分析時(shí)常用功率而不考慮能量的關(guān)系。電容元件電容元件的性質(zhì)電容元件的電壓電流關(guān)系電容元件中的功率關(guān)系電容元件中的能量關(guān)系 即：電

18、容極板上的電量q與其上的電壓u之間呈線性關(guān)系。表示符號(hào)：+-電容元件的性質(zhì) 理想電容元件就是只具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量這樣一種電磁性質(zhì)（電容性）的電路元件。如果電容元件參數(shù)為常數(shù)，且用C表示，則它與電容器上所加電壓的關(guān)系為：電容的單位為：法拉，用F表示。 微法，用F表示。 皮法，用 pF表示。 三者的關(guān)系為電容元件的電壓電流關(guān)系由電流的定義可知所以+- 在任意瞬時(shí)，流經(jīng)電容的電流的大小與它兩端的電壓的變化率成正比。圖中電容器充電電容器放電電容器對(duì)直流相當(dāng)于開路+- 如果已知電容元件上的電流，則電容電壓的表達(dá)式為： 可見，電容電壓在某一時(shí)刻的大小，不僅與充電電流有關(guān)，而且與電容元件的初始電壓有關(guān)。電容元

19、件中的功率關(guān)系 電容器吸收或者釋放的瞬時(shí)功率為： 電容元件的瞬時(shí)功率與電壓的變化率成正比。電容元件中的能量關(guān)系 電容器儲(chǔ)存或釋放的電場(chǎng)能量為 ： 電容器儲(chǔ)存或釋放的電場(chǎng)能量與其兩端的電壓的平方成正比。 所以電容器儲(chǔ)存能量充電電容器釋放能量放電電感元件電感元件的性質(zhì)電感元件的電壓電流關(guān)系電感元件中的功率關(guān)系電感元件中的能量關(guān)系電感元件的性質(zhì) 理想的電感元件定義為只有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量這樣一種電磁特性（電感性）的一個(gè)元件。 由物理學(xué)己知 ，當(dāng)有電流通過線圈的時(shí)候，將在線圈中產(chǎn)生磁通 ，這個(gè)磁通穿過每一匝線圈,并與之交鏈,稱為線圈的磁通鏈數(shù),簡(jiǎn)稱磁鏈。設(shè)線圈為N匝,則線圈的總磁鏈數(shù)即是N。如果線圈中沒有鐵

20、磁材料時(shí),通過電流的回路所包圍的總磁鏈數(shù)與該電流成正比 。如圖：電感的表示符號(hào)為：電感的單位為：亨利，用H表示 小的有：毫亨，用 mH表示 二者的關(guān)系為 電感元件的電壓電流關(guān)系 同時(shí)，我們也知道，當(dāng)穿過每一匝線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與磁通的方向符合右手螺旋法則。電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通的變化率成正比，并且滿足楞次定理： 如果已知電感元件上的電壓，則電感電流的表達(dá)式為： 可見，電感電流在某一時(shí)刻的大小，不僅與元件端電壓有關(guān)，而且與電感元件的初始電流有關(guān)。電感元件中的功率關(guān)系 電感元件吸收或者釋放的瞬時(shí)功率為： 電感元件的瞬時(shí)功率與電流的變化率成正比。電感元件中的能

21、量關(guān)系 電感元件儲(chǔ)存或釋放的電場(chǎng)能量為： 電感元件儲(chǔ)存或釋放的電場(chǎng)能量與電流的平方成正比。所以電感元件儲(chǔ)存能量電感元件釋放能量例題分析 例：在圖a電路中電容元件C=0.25F，i（t）的波形如圖b示，1.試求出u（t）2.畫出u（t）的波形。設(shè)（1）u（0）=0V；（2）u（0）=-1V+-圖a13t(s)i(A)21A0圖b解寫出i（t）的表達(dá)式如下：13t(s)i(A)21A0圖b（1）（2）畫出u（t）的波形如下：t(s)u(t)V12334210-1-2電路的工作狀態(tài)電路的負(fù)載工作狀態(tài)電路的空載工作狀態(tài)電路的短路狀態(tài)電路的負(fù)載工作狀態(tài)電路特點(diǎn)電壓電流關(guān)系功率關(guān)系額定值例題分析電路特點(diǎn)開

22、關(guān)閉合 電源向外部電路提供電能，電流通過電阻,電阻消耗電能。這種狀態(tài)稱為負(fù)載狀態(tài)。-EUR0Rbac.KI負(fù)載工作狀態(tài)電壓電流關(guān)系電路方程特性曲線-EUR0Rbac.KI負(fù)載工作狀態(tài) 負(fù)載運(yùn)行時(shí),由于內(nèi)阻要消耗電能，電源端電壓總是小于電動(dòng)勢(shì)。 由電路方程可見功率關(guān)系 如果將電壓電流關(guān)系兩端同時(shí)乘以I則可得：P=UI負(fù)載消耗功率PE=IE電源產(chǎn)生的功率P=I2R0內(nèi)阻消耗的功率功率平衡關(guān)系。 負(fù)載消耗的功率等于電源產(chǎn)生的功率減去內(nèi)阻消耗的功率。 在此，我們看到了兩個(gè)計(jì)算元件功率的表達(dá)式：E+-IUR+-I電動(dòng)勢(shì)與電流正方向關(guān)聯(lián)發(fā)出功率電壓與電流正方向關(guān)聯(lián)負(fù)載消耗功率 但是，我們也知道，電壓、電流

23、和電動(dòng)勢(shì)的正方向是假定的，如果假設(shè)的方向正好與實(shí)際方向相反，則為負(fù)值。所以，如果我們對(duì)元件的性質(zhì)不了解的話，只看上述兩個(gè)公式并不能確定元件是電源還是負(fù)載，還必須結(jié)合計(jì)算結(jié)果才能判斷元件的性質(zhì)。U+-I 用電動(dòng)勢(shì)與電流正方向關(guān)聯(lián)的公式元件發(fā)出功率，工作在電源狀態(tài)元件消耗功率，工作在負(fù)載狀態(tài)U+-I 用電壓與電流正方向關(guān)聯(lián)的公式元件消耗功率，工作在負(fù)載狀態(tài)元件發(fā)出功率，工作在電源狀態(tài)U+-I 通常我們都用電壓與電流正方向關(guān)聯(lián)的公式元件消耗功率，工作 在負(fù)載狀態(tài)元件發(fā)出功率，工作在電源狀態(tài)額定值 在通常情況下，供電電源的電壓都是給定的，所以，所帶負(fù)載越大，則負(fù)載的電流也就越大?？梢姡娫摧敵龅墓β蚀?/p>

24、小取決于負(fù)載的大小。 額定值制造廠家對(duì)產(chǎn)品規(guī)定的使用標(biāo)準(zhǔn)，按額定值使用電氣產(chǎn)品能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的工作，并能保證一定的使用壽命。 任何一個(gè)電氣設(shè)備或元件都有額定值，不同的設(shè)備或元件有自己特殊的額定值，但所有的電氣設(shè)備或元件都規(guī)定了額定電壓、額定電流和額定功率。 電氣設(shè)備的工作電流等于額定電流時(shí)稱為額定工作狀態(tài)，也稱為滿載；低于額定電流的工作狀態(tài)稱為欠載或輕載；高于額定工作電流的狀態(tài)稱為過載。例題分析例 練習(xí)與思考IUaIUbIUcIUd圖a圖b電源負(fù)載圖d負(fù)載電源圖c電路的空載工作狀態(tài)電路特點(diǎn)電壓電流關(guān)系及功率關(guān)系例題分析電路特點(diǎn) 當(dāng)開關(guān)S斷開，電路所處的狀態(tài)就稱為開路（空載）狀態(tài)。EU

25、R0RbaSI 在開路狀態(tài)下，電源輸出電流為零。負(fù)載上的電壓和電流都為零。電壓電流關(guān)系及功率關(guān)系 當(dāng)開關(guān)S打開時(shí),電路電流為零,輸出功率為零，內(nèi)阻壓降也等干零,故電源端電壓等于電動(dòng)勢(shì),即U=E,負(fù)載不消耗功率。 電源的開路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)電路電流為零輸出功率為零負(fù)載消耗功率為零例題分析例 練習(xí)與思考 某實(shí)際電壓源的開路電壓為UOC=10V，若外接負(fù)載電阻R=4歐時(shí)，電源的端電壓U=8V，試計(jì)算此電源的內(nèi)阻R0及E。EUOCR0RbaSI解：因?yàn)椋琔OC=10V所以 ，E=10V再由得電路的短路狀態(tài)電路特點(diǎn)電壓電流關(guān)系及功率關(guān)系例題分析電路特點(diǎn) 當(dāng)電源兩端a（c）、b（d）因?yàn)槟撤N原因而連接時(shí)

26、，則稱電源（或負(fù)載）被短路。EUR0RbaIcd 可見：短路是一種嚴(yán)重的事故，應(yīng)該盡量避免。電壓電流關(guān)系及功率關(guān)系 由于是短路事故，所以負(fù)載消耗功率為零，電源發(fā)出的功率全部消耗在內(nèi)阻上，因?yàn)閮?nèi)阻通常很小，電源電壓不變，所以短路電流很大。EUR0RbaIcd 為了防止因?yàn)槎搪吩斐傻碾娫春碗姎庠O(shè)備的損壞，通常在電路中接入熔斷器或自動(dòng)斷路器，以便在萬一發(fā)生短路的時(shí)候能迅速將故障電路自動(dòng)切斷。 但是，有時(shí)候也會(huì)因?yàn)槟撤N需要將某一斷電路短接或短路而做實(shí)驗(yàn)的。EUR0RbaIAS例題分析例開關(guān)扳至1和2為負(fù)載工作狀態(tài)開關(guān)扳至3為短路工作狀態(tài)開關(guān)扳至4為開路工作狀態(tài) 負(fù)載工作狀態(tài)時(shí)，其輸出的電流和功率隨負(fù)載

27、電阻的不同而不同。1234S+-USR0R1R2U電源I基爾霍夫定律名詞介紹基爾霍夫電流定律KCL基爾霍夫電壓定律KVL名詞介紹節(jié)點(diǎn)支路回路例題分析節(jié)點(diǎn)+-E1E2R1R2R0R3ISab12cI0I3I1I2 節(jié)點(diǎn)（Node）：電路中三條或三條以上支路的交點(diǎn)叫節(jié)點(diǎn)。 如圖中，a點(diǎn)、b點(diǎn)都是節(jié)點(diǎn)。虛線框住的c點(diǎn)包含了點(diǎn)1和2，也是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。支路 支路（Branch）：連接任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一段電路叫支路。如a、b二節(jié)點(diǎn)之間包含有電阻R3的一段電路就是一條支路。 注意，在圖中，點(diǎn)1及點(diǎn)2之間的一段電路不是支路，因?yàn)樗话魏坞娮?、電源等電路元件，而只是一段?dǎo)線，所以算一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 該電路共包含3

28、個(gè)節(jié)點(diǎn)和5條支路。+-E1E2R1R2R0R3ISab12cI0I3I1I2回路 回路（Loop）：電路中任何一個(gè)閉合的路徑叫回路。通?；芈肥怯扇舾芍穼⒁恍┕?jié)點(diǎn)連接起來而構(gòu)成的。從電路中某一點(diǎn)出發(fā)，沿任意支路循行一周，回到原來的出發(fā)點(diǎn)，就形成一個(gè)回路。 一個(gè)電路至少應(yīng)該包含一個(gè)回路，這種只包含一個(gè)回路的電路叫單回路電路。而上圖所示的這種有多個(gè)電源和回路的電路稱為多回路(復(fù)雜)電路。 在圖示電路中，共有6各回路，如：a-R0-c-IS-a，a-R3-b-E1-R1-c-R0-a，b-E2-R2-c-R1-E1-b等。+-E1E2R1R2R0R3ISab12cI0I3I1I2例題分析試判斷下圖電

29、路中有多少節(jié)點(diǎn)？多少支路 246310VabIa分析 a圖中，因?yàn)閍、b兩點(diǎn)間沒有元件，所以，不能算我們定義的支路。同理，a、b只能算一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 而對(duì)于10V電壓對(duì)應(yīng)的兩端，雖然看不見電路元件，但它對(duì)電路提供10V電壓，相當(dāng)于電壓源的作用，我們可以用一個(gè)理想電壓源來代替，所以，它是一條支路。同理，電源的兩端應(yīng)該是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。所以，該電路有3個(gè)節(jié)點(diǎn)。5條支路分析 b圖中，因?yàn)閍、b兩點(diǎn)間接有2電阻元件并分別與一個(gè)回路相連，所以， 2電阻元件是一條支路。 同理，a、b兩點(diǎn)也都稱為節(jié)點(diǎn)。I6V12V51152+-bba 對(duì)于a點(diǎn)左邊的電路，由于通過的是同一個(gè)電流，所以，是一條支路，該支路自己構(gòu)成回路，

30、稱之為自回路，或單回路。同理，b點(diǎn)右邊的回路也是單回路。所以，該電路有2個(gè)節(jié)點(diǎn)。3條支路而且，該電路只有2個(gè)單回路基爾霍夫電流定律（KCL）定律的描述1定律的描述2KCL中的電流正方向及其正負(fù)值 KCL擴(kuò)展應(yīng)用定律的描述1 對(duì)電路中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，在任意一時(shí)刻，流入該節(jié)點(diǎn)的電流總和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流的總和。 a點(diǎn)b點(diǎn)c點(diǎn)+-E1E2R1R2R0R3ISab12cI0I3I1I2整理上述等式用公式表達(dá)：定律的描述2 對(duì)電路中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，在任意一時(shí)刻，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零。 注意 在這里，對(duì)電流的“代數(shù)和”做出了這樣的規(guī)定:如果以流入節(jié)點(diǎn)的電流為正,則流出節(jié)點(diǎn)的電

31、流為負(fù)。（反之亦然）。KCL中的電流正方向及其正負(fù)值舉例說明 圖示某電路的一部分。已知Il=2A、I2=3A、I3=-0.5A、I4=1A。求AB支路的電流IR=?交于B節(jié)點(diǎn)的另一支路電流I5是多少安? RI1I2I3I4I5IRKCL應(yīng)用舉例AB可對(duì)A節(jié)點(diǎn)列寫KCL方程解：求IR 所以又求I5 對(duì)B節(jié)點(diǎn)列寫KCL方程所以通過以上計(jì)算，可以見： 1.要列寫KCL方程，首先必須對(duì)未知電流確定正方向。根據(jù)該正方向，計(jì)算出電流可能的正負(fù)值。 2.各支路電流的正方向確定之后，可按規(guī)定列寫KCL方程，如取流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)。KCL擴(kuò)展應(yīng)用 基爾霍夫電流定律不僅僅適用于節(jié)點(diǎn)，還可以擴(kuò)展

32、應(yīng)用于電路中的某一部分。 US1US2US3I1I2I3I12I31I23o+- 對(duì)于虛線框內(nèi)部的部分，可以直接看成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用KCL列寫電流方程和求解未知電流。 我們稱虛線框?yàn)閺V義節(jié)點(diǎn)O對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)O： 該式也可通過如下算式推得 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)US1US2US3I1I2I3I12I31I23o+-例題分析 練習(xí)與思考：在圖示電路中，已知：IamA，Ib0mA，IcmA，求電流Id。 IaIbIdIc分析 把由四個(gè)電阻構(gòu)成的閉合回路看成一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，則直接由KCL列寫出：所以基爾霍夫電壓定律（KVL）定律的描述1定律的描述2KVL擴(kuò)展應(yīng)用定律的描述1 設(shè)在線性電阻及電壓源組成的回路內(nèi)，電源的電動(dòng)

33、勢(shì)用US表示電位升,各段電阻的電壓IR則表示的是電位降。KVL的內(nèi)容是:在任意瞬時(shí),沿任一閉合回路繞行一圈,所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電壓降的代數(shù)和。+-US1US2R1R2eI1I2+-bcf從b到e電位變化是電位降（負(fù)的電位升）-US2從e到c電位變化是電位升（負(fù)的電位降）-I2R2從c到f電位變化,就是電位降 I1R1從f到b電位變化,就是電位升 US1 對(duì)于圖示電路，若從b點(diǎn)出發(fā),沿順時(shí)針方向繞行一周,回到b點(diǎn),電位變化的情況是:對(duì)回路becfb列寫回路方程有+-US1US2R1R2eI1I2+-bcf注意 : *電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和與電壓降的代數(shù)和分別列寫在方程的兩邊，不能混雜。 +-US1U

34、S2R1R2eI1I2+-bcf * 當(dāng)某一段電路中電流（電壓降）的方向不定時(shí)，應(yīng)首先假定該電路電流的正方向，并取電壓降的方向與電流正的方向關(guān)聯(lián)一致。 *方程式中，確定每一向的正、負(fù)符號(hào)的原則：當(dāng)電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)，為正值（是電位升，如上例中之+US1）；反之，則為負(fù)值（負(fù)的電位升，實(shí)際是電位降，如-US2）。電壓降IR的正、負(fù)規(guī)定：當(dāng)電流I的正方向與繞行方向一致時(shí)為正值（電位降，如+I1R1），反之，則為負(fù)值（負(fù)值電位降，實(shí)際上是電位升，如-I2R2） 定律的描述2 在任一瞬時(shí)，沿閉和回路繞行一周，各段電路得電壓降（升）的代數(shù)和為零。 注意1 在列寫KVL方程之前，必須先選擇一個(gè)回路

35、的繞行方向，如果電壓正方向與繞行方向一致，則為正，相反。則為負(fù)。 注意2 KVL方程中的電壓均為參考方向 對(duì)回路becfb列寫的回路方程為：整理得 它是一種普遍適用的形式，與閉和回路繞行過程中遇到什么元件無關(guān)（可以是線性元件、也可以是非線性元件；可以是電壓源，也可以是電流源），定理只是表明，這些元件的端電壓的代數(shù)和為零。 +-US1US2R1R2eI1I2+-bcf例題分析對(duì)圖示電路中回路L1，試按圖示繞行方向列寫KVL方程。I1I2I3I4I5I6I7I8R1R2R3R4R5Us1Us2Us3Us4+L1DABC 解：從A點(diǎn)出發(fā)，沿ABCDA方向列寫方程如下（選電壓降為正方向）：I1I2I3

36、I4I5I6I7I8R1R2R3R4R5Us1Us2Us3Us4+L1DABCL1UBDKVL擴(kuò)展應(yīng)用 KVL不僅適用于實(shí)在的閉和回路，而且適用于假想的閉和回路。 例如：圖示電路中，求UBD就可以通過把UBD當(dāng)成一個(gè)元件電壓來考慮，從而直接列寫KVL方程求解。方法1：由ABDA列寫I1I2I4I5I6I7I8R1R2R3R4R5Us1Us2Us3Us4+L1DABCL1UBDI3方法2：由BCDB列寫I1I2I4I5I6I7I8R1R2R3R4R5Us1Us2Us3Us4+L1DABCL1UBDI3電路中電位的計(jì)算電位的概念復(fù)習(xí)電位的計(jì)算舉例結(jié)論例題分析電位的概念復(fù)習(xí) 電位的定義：電路中某一點(diǎn)

37、的電位等于電場(chǎng)力把單位正電荷移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功。 可見：在計(jì)算電位之前，必須先選定電路中的電位參考點(diǎn)，該點(diǎn)的電位稱為參考電位，通常參考電位被設(shè)為零，并用符號(hào)表示。電路中其他各點(diǎn)的電位都同它進(jìn)行比較，比它高的為正，比它低的為負(fù)，正值越大則電位越高，負(fù)值越大電位越低。電位的計(jì)算舉例 設(shè)b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求電路中其他各點(diǎn)的電位及各點(diǎn)間的電壓。R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb 圖中：US1=140V， US2=90V，R1=20， R2=5， R3=6，I1=4A， I2=6A，I3=10A。 設(shè)b點(diǎn)為參考點(diǎn)，所以，Ub=0V，并用接地符號(hào)表示。R1R2R3I1US2US1I2I3+-a

38、cdb所以，可計(jì)算出或 可見：只要參考點(diǎn)確定了，電路中各點(diǎn)的電位也就跟著確定了。其大小與計(jì)算電位的路徑無關(guān)。同理，各元件的電壓為 一般情況下，電路中電位的參考點(diǎn)可以任意選取。設(shè)a點(diǎn)為參考點(diǎn)，求電路中其他各點(diǎn)的電位。及各元件的電壓。 因?yàn)閍點(diǎn)為參考點(diǎn)，所以，Ua=0V，用接地符號(hào)表示如圖。R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb于是 可見，當(dāng)參考點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，電路中各點(diǎn)的電電位也發(fā)生變化。比較同理，各元件的電壓為 可見，當(dāng)參考點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，電路中各點(diǎn)的電位會(huì)跟著變化，但是，任意兩點(diǎn)之間的電位差（電壓）卻是不變的。比較 電路中各元件兩端的電壓大小不受參考點(diǎn)選擇的影響。結(jié)論 電路中某點(diǎn)的電位

39、，實(shí)際上就是該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。 在同一電路中，選不同的參考點(diǎn)，則電路中各點(diǎn)的電位也隨之變化，但是，電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓卻是不會(huì)改變的。 雖然在計(jì)算電路時(shí)，參考點(diǎn)可以任意選擇，但一經(jīng)選定，就不能更改。電路的簡(jiǎn)單畫法R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdbR1R2R3I1+US2+US1I2I3acdb10K-9V+12Vacb5K+-10K5Kbac12V9V例題分析求電路中a點(diǎn)的電位Ua=分析 因?yàn)殡娐分袥]有指定電流的方向，所以，在分析之前應(yīng)該首先假定電流的參考方向。又因?yàn)殡娏鱅1沒有形成回路，所以， I1=0設(shè)圖中交點(diǎn)為b，則Ua= Uab+ Ub同理a-+3V8V125b

40、I2I1所以-15V+15VAB+15VR1R2R3 如圖電路中，（1）電位參考點(diǎn)在哪里？并畫出完整的電路來。（2）當(dāng)R2增大時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電位是升高還是降低？（1）分析：電位的參考點(diǎn)在電路外的某一點(diǎn)，畫出完整的電路見右。（2）當(dāng)R2增大時(shí)R2R1R3+-+-AB15V15V電源的等效變換理想電源實(shí)際電源實(shí)際電源的等效變換電壓源與電流源等效變換中應(yīng)該注意的問題綜合舉例理想電源理想電壓源理想電流源理想電源之間的連接理想電壓源定義符號(hào)及特性曲線特點(diǎn)理想電壓源之間的連接理想電壓源定義 在任何情況下，該電源的端電壓都按給定規(guī)律變化（或?yàn)楹阒?，直流；或者按一定?guī)律變化，交流），其輸出電流由電源電壓的大

41、小和外部電路決定， 這樣的電壓源，就稱為理想電壓源或者恒壓源。符號(hào)及特性曲線 理想電壓源的符號(hào)及直流電壓電流關(guān)系如圖所示符號(hào)電壓電流關(guān)系伏安特性構(gòu)成電路特點(diǎn) 1.輸出電壓恒定，輸出電流由外部負(fù)載決定；即：電壓源的個(gè)重要特性是端電壓在任何時(shí)刻都和流過的電流大小無關(guān)。 2.在任何時(shí)候，理想電壓源都不允許短路。 3.理想電壓源內(nèi)部不消耗功率理想電壓源之間的連接 理想電壓源可以串聯(lián)，對(duì)外部電路來說，串聯(lián)后的電壓源可用一個(gè)電壓為US的等效電壓源來代替。 等效電壓源的的電壓US的大小和極性可用KVL計(jì)算得出：+-US1US2US+-US+-+-US1US2US+-US+-理想電壓源的這種變化稱為等效變換

42、當(dāng)然，理想電壓源也可以并聯(lián)，但必須注意，所并聯(lián)的電壓源必須電壓相等，極性相同。否則，其中一個(gè)電源會(huì)被損壞。US1+-US2+-US2+-US1-+US+-電源損壞!相當(dāng)于一個(gè)電源的作用理想電流源定義符號(hào)及特性曲線特點(diǎn)理想電流源之間的連接定義 在任何情況下，該電源的電流都按給定規(guī)律變化（或?yàn)楹阒?，直流；或者按一定?guī)律變化，交流），其輸出電壓由電源電流的大小和外部電路決定， 這樣的電源，就稱為理想電流源或者恒流源。符號(hào)及特性曲線其符號(hào)及直流電壓電流關(guān)系如圖所示符號(hào)電壓電流關(guān)系伏安特性構(gòu)成電路特點(diǎn) 1.輸出電流恒定，輸出電壓由外部負(fù)載決定；即：電流源的個(gè)重要特性是輸出電流在任何時(shí)刻都和電源兩端的電壓

43、大小無關(guān)。 2.在任何時(shí)候，理想電流源都不允許開路。3.理想電流源內(nèi)部不消耗功率理想電流源之間的連接 理想電流源可以并聯(lián)，對(duì)外部電路來說，并聯(lián)后的電壓源可用一個(gè)電流為IS的等效電壓源來代替。 等效電流源的的電流IS的大小和極性可用KCL計(jì)算得出：IS1IS2USISUSIS1IS2USISUS理想電流源的這種變化稱為等效變換。 當(dāng)然，理想電流源也可以串聯(lián)，但必須注意，所有串聯(lián)的電流源必須電流大小相等，方向相同。否則，其中一個(gè)電源會(huì)被損壞。ISUSIS1USIS2IS1USIS2IS1USIS2電源損壞!相當(dāng)于一個(gè)電源的作用通常理想電壓源不會(huì)并聯(lián)，理想電流源也不會(huì)串聯(lián)。理想電源之間的連接 理想電

44、源之間可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，除此之外，理想電源與電阻的連接也具有某些特點(diǎn)。與理想電壓源并聯(lián)的情況-+USRab+-USab 任何元件與理想電壓源并聯(lián)，對(duì)外部電路而言，只相當(dāng)于該理想電壓源獨(dú)立作用的情況。-+IS-USab特點(diǎn)：與理想電流源串聯(lián)的情況ISRabI+IS-USabIISIab特點(diǎn)： 任何元件與理想電流源串聯(lián)，對(duì)外部電路而言，只相當(dāng)于該理想電流源獨(dú)立作用的情況。實(shí)際電源 一個(gè)實(shí)際的電源一般不具有理想電源的特性，即當(dāng)外接電阻發(fā)生變化時(shí)，電源提供的電壓和電流都會(huì)發(fā)生變化。有的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻變化時(shí)輸出電壓波動(dòng)很小，比較接近電壓源的特性；而有的電源當(dāng)外部負(fù)載電阻變化時(shí)輸出電流波功較小，比較

45、接近電流源的特性。所以，我們可以用理想電源元件和電阻元件的組合來表征實(shí)際電源的特性。 根據(jù)組合形式不同，實(shí)際電源也分為實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源，并分別簡(jiǎn)稱為電壓源和電流源。設(shè)電源內(nèi)阻為R0當(dāng)UI關(guān)系表示為：電流源模型因?yàn)楫?dāng)UI關(guān)系表示為：電壓源模型實(shí)際電源實(shí)際電源的等效變換 既然實(shí)際電源既可以表示成電壓源模型也可以表示成電流源模型，那么，對(duì)于所連接的負(fù)載而言，這兩種電源模型之間就應(yīng)該存在相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系。這個(gè)關(guān)系就是實(shí)際電源的等效變換關(guān)系。實(shí)際電源 由此可見，因?yàn)閮煞N電源模型都是實(shí)際電源的一種等效，所以，它們之間也可以等效變換。例題分析 電源的等效變換常當(dāng)作分析和簡(jiǎn)化電路的一種方法，用于簡(jiǎn)化電路，

46、或者計(jì)算復(fù)雜電路中某一支路的電流或者某一個(gè)元件兩端的電壓。舉例說明如下： 例1：試用電壓源和電流源等效變換的方法計(jì)算l電阻上的電流I 。將6V，3合成的電壓源變換成電流源解：分析說明 為了求解電流I，應(yīng)用電源變換法的關(guān)鍵是將整個(gè)電路簡(jiǎn)化成對(duì)于I支路來說只相當(dāng)于一個(gè)電壓源或者電流源，這樣的話，I的求解公式就很簡(jiǎn)單：或等效成電壓源等效成電流源再將恒流源轉(zhuǎn)換成電壓源，以合并2電阻將2 電阻合并到8V電壓源中合并電流源，內(nèi)阻并聯(lián)，得等效電流源。將兩個(gè)電壓源轉(zhuǎn)換成電流源，內(nèi)阻不變合并電流源，內(nèi)阻并聯(lián)，得等效電流源。所以：例2：試用電壓源和電流源等效變換的方法計(jì)算R3的電流I3。 分析(略）消去R4所以由

47、KVL： 電壓源與電流源等效變換中應(yīng)該注意的問題1 電壓源與電流源等效變換是以對(duì)外部電路輸出電壓和輸出電流等效的條件而獲得的。所以，這種等效，只對(duì)電源以外的部分成立，而對(duì)電源內(nèi)部是不等效的。這是因?yàn)椋?當(dāng)電壓源與電流源進(jìn)行等效變換時(shí)，其內(nèi)阻是不變的（內(nèi)阻相等）。所以，在所帶負(fù)載相同時(shí)電源內(nèi)部的功率損耗是不相同的。 例3：有一直流發(fā)電機(jī)，E=230V，R1，當(dāng)負(fù)載電阻RL22時(shí)，用電源的兩種電路模型分別求電壓U和電流I，井計(jì)算電源內(nèi)部的功率損耗和內(nèi)阻壓降。 解：畫出電壓源和電流源模型電路如下：計(jì)算電壓U和電流I ：變換對(duì)外部電路輸出電壓和輸出電流是等效計(jì)算電源內(nèi)部的功率損耗和內(nèi)阻壓降 可見，對(duì)于

48、同一電源的這兩種電路模型，其內(nèi)部是不等效的。 電壓源與電流源等效變換中應(yīng)該注意的問題2 實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源之間可以進(jìn)行等效變換，但是，理想電壓源和理想電流源之間卻不能進(jìn)行等效變換。這是因?yàn)椋?當(dāng)電壓源與電流源進(jìn)行等效變換時(shí)，其內(nèi)阻是不變的（內(nèi)阻相等）。而理想電壓源的內(nèi)阻為零，理想電流源的內(nèi)阻為無窮大，二者不相等，所以，不滿足等效的條件，故不能進(jìn)行等效變換。 電源狀態(tài)電壓源電流源理想電壓源理想電流源開路UUSR0ISUSXI000X短路U00X0IISXIS等效條件不等效電壓源和電流源的對(duì)照表綜合舉例例1：判斷圖中電壓源和電流源的工作狀態(tài)負(fù)載（消耗功率）還是電源（發(fā)出功率）US負(fù)載，IS電源

49、US電源，IS負(fù)載 電流從電壓源的正端流出(U和I的實(shí)際方向相反)， 而流進(jìn)電流源(U和I的實(shí)際方向相同)，故電壓源處于電源狀態(tài)，發(fā)出功率PUI，而電流源則處于負(fù)載狀態(tài)，取用功率PUI。 電流從電流源流出(U和I的實(shí)際方向相反)，而流進(jìn)電壓源的正端(U和I的實(shí)際方向相同)，故電流源發(fā)出功率，處于電源狀態(tài)， 而電壓源取用功率，處于負(fù)載狀態(tài)。 +-UUSISabI+-UUSISabI例2：下圖所示兩電路中，（1）R1是不是電源的內(nèi)阻？（2）R2中的電流I2及其兩端的電壓U2各等于多少？（3）改變R2的阻值，對(duì)I2及U2有無影響？（4）理想電壓源中的電流I和理想電流源兩端的電壓U各等于多少？（5）改

50、變R1的阻值對(duì)（4）中的和有無影響。（1）R1不是電源的內(nèi)阻解：分析（2）R2中的電流I2和電壓U2（3）改變R1的阻值，不會(huì)對(duì)I2和U2產(chǎn)生影響（5）改變R1的阻值，會(huì)對(duì)I和U產(chǎn)生影響（4）計(jì)算理想電壓源中的電流I和理想電流源兩端的電壓U綜合舉例3 電路如圖所示，U110 V，Is2A，R11， R22 ，R35 ，Rl 。(1)求電阻R中的電流I，(2)計(jì)算理想電壓源U1中的電流IU1和理想電流源Is兩端的電壓UIS；(3)分析功率平衡。解：1.求電阻R中的電流IU1+-UIRR1b+-ISaU1+-UIRR1b+-ISa由此可得因?yàn)椋?.計(jì)算理想電壓源U1中的電流IU1和理想電流源Is兩

51、端的電壓UIS 應(yīng)注意，求理想電壓源U1和電阻R3中的電流和理想電流源Is兩端的電壓以及電源的功率時(shí)，相應(yīng)的電阻R3 、R2相應(yīng)保留。因?yàn)橛谑牵硐腚妷涸碪1中的電流理想電流源IS兩端的電壓3.分析功率平衡 理想電壓源和理想電流源都是電源，它們發(fā)出的功平分別為各個(gè)電阻所消耗或取用的功率分別為兩者平衡支路電流法 KCL、KVL應(yīng)用之一什么是支路電流法支路電流法的推導(dǎo)應(yīng)用支路電流法的步驟支路電流法的應(yīng)用舉例什么是支路電流法 所謂支路電流法是指以電路中各支路電流為未知量，然后應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和回路列出所需要的方程組，而后解出各未知支路電流。 在計(jì)算復(fù)雜電路的各種方法中，支路電

52、流法是最基本的方法。支路電流法的推導(dǎo) 凡不能用電阻串并聯(lián)等效變換化簡(jiǎn)的電路，一般稱為復(fù)雜電路。對(duì)于復(fù)雜電路我們可以用KCL和KVL推導(dǎo)出各種分析方法，支路電流法是其中之一。 對(duì)于任何一個(gè)復(fù)雜電路，如果以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列寫方程，必須先在電路圖上選定好未知支路電流以及電壓或電動(dòng)勢(shì)的參考方向。如圖示電路： 因?yàn)樵撾娐酚?條支路，2個(gè)節(jié)點(diǎn)，3個(gè)回路，所以，首先，應(yīng)用基爾霍夫電流定律列寫KCL方程對(duì)節(jié)點(diǎn)b列出 它們是非獨(dú)立的方程?？梢?，對(duì)具有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，應(yīng)用電流定律只能列出2-11個(gè)獨(dú)立方程。即：b=3，n=2 如果以支路電流為未知量，就需要3個(gè)獨(dú)立方程才能求解出未知電流。對(duì)

53、節(jié)點(diǎn)a列出R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb 一般地說，對(duì)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路應(yīng)用基爾霍夫電流定律只能得到(n1)個(gè)獨(dú)立KCL方程。 其次，應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出其余b-(n1)個(gè)KVL方程，通?？扇慰谆芈?或稱網(wǎng)孔)列出。在圖中有兩個(gè)單孔回路。對(duì)右面的單孔回路L2可列出可見，單孔回路的數(shù)目恰好等于b一(n一1）。 所以，應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可列出(n一1)+b一(n一1)b個(gè)獨(dú)立方程，因此能解出b個(gè)支路電流。對(duì)左面的單孔回路L1可列出L1L2R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb 圖中：若已知 US1=140V，US2=90V，R1=20， R2=5，

54、 R3=6 求：I1=？ I2=？ I3=？L1L2 解：根據(jù)KCL和KVL列寫方程如下對(duì)節(jié)點(diǎn)a：對(duì)回路a-R3-b-US1-R1-a：對(duì)回路a-R3-b-US2-R2-a：R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb整理求解得代入數(shù)據(jù)得可用功率平衡關(guān)系校所得結(jié)果的正確性可見電路功率平衡L1L2R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb應(yīng)用支路電流法的步驟假定各支路電波的參考方問，用箭頭標(biāo)出電動(dòng)勢(shì)US的方向(從正極指內(nèi)負(fù)極）。根據(jù)基爾霍夫電流定律，對(duì)各節(jié)點(diǎn)列出獨(dú)立的電流方程式。所謂獨(dú)立電流方程，是指在方程中至少包含一個(gè)在其它方程中沒有出現(xiàn)過的新支路電流。按基爾霍夫電壓定律對(duì)各回路列出

55、獨(dú)立的電壓方程式。解聯(lián)立方程組利用功率平衡關(guān)系校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果支路電流法的應(yīng)用舉例例題1如圖電路中（1）將開關(guān)S扳至a，計(jì)算電流I1、 I2、 I3；（2）將開關(guān)S扳至b，再計(jì)算電流I1、I2、 I3。解：分析開關(guān)S打向a點(diǎn)，選回路巡行方向如圖?？闪兄冯娏鞣匠探M：解方程組得開關(guān)S打向b點(diǎn)時(shí)，同樣可列寫出 上述方程解方程組得例題2在圖示電路圖中，下列各式是否正確？R1R2R3I1US2US1I2I3+-acdb彌爾曼定理定理的的推導(dǎo)彌爾曼定理的內(nèi)容 彌爾曼定理的推導(dǎo)例1.4.7 電路如圖所示，試得到U的計(jì)算公式 。解：按電源等效化簡(jiǎn)。彌爾曼定理的內(nèi)容式中：1、 針對(duì)電壓源支路，當(dāng)理想電壓源的端電壓

56、US與VA參考方向相同時(shí)取正，反之為負(fù)；2、針對(duì)電流源支路，電流源流向A點(diǎn)IS取正，流出A點(diǎn)IS取負(fù)；3、分母的是將電壓源支路電阻的倒數(shù)、無源支路電阻的倒數(shù)求和疊加原理疊加原理的內(nèi)容疊加原理的推導(dǎo)說明疊加原理應(yīng)用的注意事項(xiàng)疊加原理應(yīng)用舉例疊加原理的內(nèi)容 在具有n個(gè)電源的線性電路中， n個(gè)電源共同作用時(shí)在某一支路中所產(chǎn)生的電流(或電壓)，等于各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)分別在該支路中所產(chǎn)生的電流(或電壓)之代數(shù)和。這個(gè)關(guān)于各個(gè)電源作用的獨(dú)立性的原則稱為疊加原理。疊加原理的推導(dǎo)說明 應(yīng)用疊加原理可以把一個(gè)具有n個(gè)電源的復(fù)雜電路分解成許多比較簡(jiǎn)單的電路。在每一個(gè)比較簡(jiǎn)單的電路中，僅有一個(gè)電源在所研究的電路單獨(dú)

57、作用，而所有其它(n-1)個(gè)電源假定不起作用。R1R2R3I1US2I2I3+-abUS1R1R2R3I1US2=0I2I3+-abUS1R1R2R3I”1US2I”2I”3+-abUS1=0+|I1與I1參考方向相同，所以取正號(hào)I”1與I1參考方向相反，所以取負(fù)號(hào)I2與I2參考方向相反，所以取負(fù)號(hào)I”2與I2參考方向相同，所以取正號(hào)I3和I”3都與I3參考方向相同，所以都取正號(hào)| 如果圖中：已知 US1=140V，US2=90V，R1=20， R2=5， R3=6 求：I1=？ I2=？ I3=？因?yàn)樗耘c支路電流法計(jì)算的結(jié)果相同疊加原理應(yīng)用的注意事項(xiàng)1.疊加原理只能用于線性量的求解，如電流

58、、電壓，但不能用于非線性量的求解，具體的說就是不能用于求解功率。例如對(duì)于R3來說，其上的功率為可見：不是電流的線性函數(shù)！2.應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意待求量的參考方向和原圖中的方向的關(guān)系，一致取正，不一致取負(fù)。疊加原理應(yīng)用的注意事項(xiàng)3.應(yīng)用疊加原理時(shí)，所謂電壓源單獨(dú)作用，就是假定其他的所有電源都不作用（電壓源用短路代替，電流源用開路代替，電源內(nèi)阻保留）。R1R2R3I1US2I2I3+-abUS1R1R2R3I1US2=0I2I3+-abUS1R1R2R3I”1US2I”2I”3+-abUS1=0+U1單獨(dú)作用，U2=0U2單獨(dú)作用，U1=0疊加原理應(yīng)用的注意事項(xiàng)疊加原理應(yīng)用舉例 例1：已知：US=16V

59、，R1=R2=R3=R4， Uab=8V ，由于某種原因致使US被短路，試計(jì)算此時(shí)的Uab=？ 分析：利用疊加原理，可表示為下圖。=+US+-R1R2R3R4I1I2baUabUabUS+-R1R2R3R4I1I2baU”abUS+-R1R2R3R4I1I2ba 而等式后的第一個(gè)圖正是我們要求解電壓Uab的電路。但是，在電路除了知道各電阻相等以外，就沒有已知條件了。所以，由該電路是不能解出答案的。 觀察電路可以發(fā)現(xiàn)，在三個(gè)電路中，有兩個(gè)電路的已知條件齊全，而且，總電路的Uab已知，所以，上述疊加原理可以反過來用：=+US+-R1R2R3R4I1I2baUabUabUS+-R1R2R3R4I1I

60、2baU”abUS+-R1R2R3R4I1I2ba=-=+US+-R1R2R3R4I1I2baUabUabUS+-R1R2R3R4I1I2baU”abUS+-R1R2R3R4I1I2baUS+-R1R2R3R4I1I2baUabUabUS+-R1R2R3R4I1I2baU”abUS+-R1R2R3R4I1I2ba所以UabUS+-R1R2R3R4I1I2ba戴維南定理準(zhǔn)備知識(shí)有源二端網(wǎng)絡(luò)戴維南定理戴維南定理的應(yīng)用含受控源電路的分析準(zhǔn)備知識(shí)有源二端網(wǎng)絡(luò)與無源二端網(wǎng)絡(luò) 具有兩個(gè)出線端，其中包含有一個(gè)（或者多個(gè)）獨(dú)立電源的部分電路稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。用NA表示，它可以是簡(jiǎn)單的或任意復(fù)雜的電路。RLIU