孫玉作愉快電工學(xué)1.1電路的基本物理量及其參考方向1.2電路元件1.3電路的基本定律1.4電路中電位的計(jì)算1.5.1支路電流法1.6線性電路的兩個(gè)重要定理-（10分）1.7一階電路的暫態(tài)分析-（10分）第1章電路及其分析方法(直流電路)（26分）本章內(nèi)容1.1.1

電路與電路模型電源：供出電能負(fù)載：吸收電能中間環(huán)節(jié)：控制、傳遞電能導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡1.1電路的基本物理量1.電路的組成與作用(1)組成手電筒電路(2)作用:能量的轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)?.電路模型由理想元件代替實(shí)際電氣器件，由此組成的電路叫電路模型。導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡電路模型：電源US（激勵(lì)）I、U（響應(yīng)）IU理想電阻元件：消耗電能的元件。理想電感元件：儲(chǔ)存磁場能量的元件。理想電容元件：儲(chǔ)存電場能量的元件。理想電壓源元件：理想化元件有：理想電流源元件：+_RLC1.1.2電流、電壓及其參考方向1.電流

I1.單位：A、mA2.方向規(guī)定：I2.電壓U1.單位：V、mV2.方向規(guī)定：由高電位指向低電位。＋U

－問題：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？電流方向A

B？電流方向B

A？E1ABRE2IR+_+_3.電壓和電流的參考方向3.電壓和電流的參考方向定義：人為假定的電壓或電流方向。當(dāng)電流（壓）的參考方向與其實(shí)際方向一致時(shí)，電流（壓）為正值；反之，為負(fù)?！郩、I為代數(shù)量，且其正、負(fù)都有實(shí)際意義。規(guī)定：例：abI=2AabI＝-2A注意：缺少“參考方向”的電壓或電流是沒有意義的。

電流和電壓參考方向的表示方法電流參考方向：用箭頭表示IAB電壓參考方向的表示方法正負(fù)極性表示雙下標(biāo)表示箭頭表示ABUABU+UAB（UAB=－UBA）關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向元件或支路上電壓和電流的參考方向相同時(shí)稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。IABU+IABU+ABI＋－U注：關(guān)聯(lián)參考方向或非關(guān)聯(lián)參考方向是對某一個(gè)元件（或某一支路）而言的。1.1.3電功率1.定義單位：W(瓦)2.元件吸收或發(fā)出功率的判斷（電源或負(fù)載的判斷）方法一：由電壓電流的實(shí)際方向判斷若元件電壓電流的實(shí)際方向相反，則元件為發(fā)出功率的電源；若元件電壓電流的實(shí)際方向相同，則元件為吸收功率的負(fù)載。如手電筒電路。（1）元件的U、I取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)表示元件吸收的功率方法二：根據(jù)電壓電流的參考方向計(jì)算并判斷P=UI+-IU若P

0，元件吸收功率（負(fù)載）若P<0，元件發(fā)出功率（電源）（2）U、I

取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)由于-U方向與I方向相同仍表示元件吸收的功率∴P=-UI-+IU若P

0，元件吸收功率（負(fù)載）若P<0，元件發(fā)出功率（電源）舉例:題1-1、1-2常數(shù)R為電阻的參數(shù)。單位：

(歐)1.2電路元件

2.

歐姆定律IU+R電阻元件總是消耗功率的，為耗能元件。電阻上電壓電流的實(shí)際方向總是相同的。1.2.1電阻元件1.電路符號R常數(shù)L為電感系數(shù)或自感。H、mH單位：1.2.2電感元件–電阻為零的空心線圈1.電路符號eL+-L2.電壓-電流關(guān)系自感電動(dòng)勢：自感電壓：電感元件對于直流電相當(dāng)于短路。1.2.3電容元件1.電路符號2.電壓-電流關(guān)系uiC+_電容元件常數(shù)C為電容量。F、μF、pF單位：電容元件對于直流電相當(dāng)于開路。1F=106μF=1012pF1.2.4電源元件1.理想電壓源(恒壓源)1.電路符號+_2.電壓-電流關(guān)系（理想電壓源的性質(zhì)）兩端電壓恒定，與流過它的電流無關(guān)。通過恒壓源的電流由外電路決定。例：RI-+外電路2.理想電流源(恒流源)1.電路符號2.電壓-電流關(guān)系（理想電流源的性質(zhì)）輸出電流恒定，與其兩端電壓無關(guān)。恒流源的端電壓由外電路決定。例：外電路RIS-+3.實(shí)際電源的兩種模型UsUIO實(shí)際電源的外特性I+_U_UsR0+RL實(shí)際電源內(nèi)阻實(shí)際電源內(nèi)阻R0越小，就越接近恒壓源。（1）電壓源模型（2）電流源模型實(shí)際電源內(nèi)阻R0越大，就越接近恒流源。Us=IsRoUIO實(shí)際電源的外特性RLIU_IsR0+實(shí)際電源的電流源模型§1.3基爾霍夫定律（通用)幾個(gè)名詞：ab+_R1uS1+_uS2R2R3i2i3i1支路B：電路中的每一個(gè)分支。（流過同一電流）；B=3節(jié)點(diǎn)N：三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。N=2回路l：電路中任一閉合路經(jīng)。網(wǎng)孔L

：內(nèi)部不含支路的回路。L=2

流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。或：匯集到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零。1.3.1基爾霍夫電流定律（KCL）-節(jié)點(diǎn)電流定律I1I2I3I4例KCL還可以推廣應(yīng)用于電路的任意假想封閉面。閉合面的KCL方程：

I1+I2=I3

例I=0KCL的推廣I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例I1I2I3ABCI4I5I61.3.2基爾霍夫電壓定律（KVL）-回路電壓定律回路中各部分電壓的代數(shù)和等于0。（1）標(biāo)出各元件電壓的參考方向；（2）選定回路繞行方向（順時(shí)針或逆時(shí)針），應(yīng)用步驟：（3）列KVL方程，若電壓的參考方向與回路繞行方向一致，在方程中取“+”，否則取“-”。即：–

U1+

U4

+U3

–U2=0例14321U2U4U1U3KVL的推廣++--4V1A+-U=?312V例2Ua=5V

a

點(diǎn)電位：ab1

5Aab1

5AUb=-5V

b

點(diǎn)電位：1.4電路中電位的計(jì)算在電路中任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，其電位為零（用某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)指向參考點(diǎn)的電壓。標(biāo)記）。利用電位概念簡畫電路圖取b點(diǎn)為參考點(diǎn)：20

5

-9V6

cd+14Va9Vca20

6

-+

db5

14V綜合舉例：恒壓（流）源特點(diǎn)、基爾霍夫定律、功率、電位。指出：I=

、UA=

、發(fā)出功率的元件是。再：10電壓源發(fā)出的功率為.IR例如下圖，求UA：解：1465V8V-++-ABI§1.5.1支路電流法（了解）以各支路電流為未知量、利用KCL和KVL列寫節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，聯(lián)立求解出各支路電流?！癫襟E：

（1）列方程：

列（N-1）個(gè)的KCL方程;

列L個(gè)的KVL程。(不含恒流源所在網(wǎng)孔)

（2）解方程組,求出各支路電流。列[(N=2)-1]=1個(gè)的KCL方程：對A節(jié)點(diǎn)：列L=2個(gè)的KVL程：舉例：網(wǎng)孔1：網(wǎng)孔2：l1l2+_R1uS1+_uS2R2R3ABI1I2I3B=3N=2L=2§1.6線性電路的兩個(gè)重要定理1.6.1疊加定理

在多個(gè)獨(dú)立電源共同作用的線性電路中，任何支路或元件的電流（壓），等于各個(gè)電源分別單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電流（壓）分量的代數(shù)和。

(2)電源置零方法:用導(dǎo)線代替恒壓源位置；用斷路代替恒流源位置。

注:(1)某電源單獨(dú)作用時(shí)，其他電源須置零(不作用)。(3)代數(shù)和（若分量參考方向與原圖中相同為“+”，反之為“-”）。例

電路如圖，已知

US=10V、IS=1A，R1=10

R2=R3=5

，試用疊加原理求流過R2的電流I2和理想電流源IS兩端的電壓U。

(b)

US單獨(dú)作用時(shí)

(c)IS單獨(dú)作用時(shí)

解：US單獨(dú)作用時(shí)

(a)+–USR3R2R1ISI2+–U+–USR3R2R1I2'+–U'R3R2R1ISI2

+–U

解：IS

單獨(dú)作用時(shí)

(b)

US單獨(dú)作用

(c)IS單獨(dú)作用

(a)+–USR3R2R1ISI2+–U+–USR3R2R1I2'+–U'R3R2R1ISI2

+–U

∴原圖中

一.名詞解釋：無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)端子與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。

1.6.2戴維南定理AB+-AB+-有源二端網(wǎng)絡(luò)RLuOCR0+_RL二.戴維南定理

任一線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路而言，都可以用一個(gè)電壓源模型等效代替，其恒壓源等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uOC，其內(nèi)阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻RO(有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出電阻）。戴維南等效電路電壓源模型所串的電阻RO等于將有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻（除源即所有電源都置零）。電壓源模型的電壓uOC

等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓；相應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)AB有源二端網(wǎng)絡(luò)AB+_有源二端網(wǎng)絡(luò)RLuOCR0+_RL注意：等效對外不對內(nèi)。三.戴維南定理的應(yīng)用：該定理特別適用于求解一個(gè)元件或支路的電流（壓）應(yīng)用戴維南定理求解的步驟:（1）斷開待求電流（壓）所在元件或支路，求有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓UOC。（2）將有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電源全部置零，求等效電阻R0（3）據(jù)UOC、R0畫出原電路的戴維南等效電路：即用UOC、R0組成的電壓源模型代替原電路的有源二端網(wǎng)絡(luò)。（4）據(jù)（3）求解待求的電流（壓）

。有源二端網(wǎng)絡(luò)RLuOCR0+_RL圖示電路中，R1＝R2＝R3＝2Ω，IS＝1A，US＝12V。試應(yīng)用戴維南定理求電路中電流I。例1R2US+_ISR3IR1R4（1）移去電阻R2，

求UOC

:解：US+_ISR3R1R4+UOC_（2）求等效電阻US+_ISR3R1R4+UOC_R3R1R4R0（3）畫出戴維南等效電路:+-UOCR0R2I+-30

I4A20V60

20

用戴維南定理求I例2+-30

4A20V60

+_UOC30

R0IUOC+–20

R0注意：不宜通過恒流源求電壓；不宜通過恒壓源求電流。

例1.6.4解:題意：用電壓源模型代替圖3-5中的有源二端網(wǎng)絡(luò)。+UOC-①據(jù)⑴確定電壓源模型中的恒壓源UOC

：UOC=IS×R1+US=8V②據(jù)⑵確定電壓源模型中的內(nèi)電阻R0

：KVL:IR0–UOC+(I-IS)R1+IR2+US=0R0=1Ω

等效IR1NS輸出的功率即NS以外電路吸收的功率。例求電壓U8

12V3A+–6

3

2

+－U解法1：用疊加定理求U（1）電壓源單獨(dú)作用時(shí)8

12V+–6

3

2

+－U’8

3A6

3

2

+－U”（2）電流源單獨(dú)作用時(shí)（3）原電路中8

24V3A+–6

3

2

+－U解法2：用戴維南定理求U(1)移去3

電阻，求UOC:

（2）求等效電阻RO:（3）畫出戴維南等效電路:8

24V3A+–6

2

+－Uoc+-UOCR03

+U

-

例3求電流源的電壓和功率＋－10V2A＋－U2

3

3

2

＋－10V＋－U’2

3

3

2

3

2A＋－U”2

3

2

解：10V電壓源作用時(shí)2A電流源作用時(shí)兩個(gè)電源共同作用時(shí)電流源吸收的功率（電流源發(fā)出功率13.6W）＋－10V2A＋－U2

3

3

2

再用戴維南定理求U:＋－10V2A＋－U2

3

3

2

＋－10V＋－2

3

3

2

UOCUOC+–R02A＋－U本章結(jié)束環(huán)工111、112的實(shí)驗(yàn)老師：朱玉冉；化工114的實(shí)驗(yàn)老師：孟尚實(shí)驗(yàn)安排（共6個(gè)實(shí)驗(yàn)）●