第1章直流电路11资料课件

第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.1电路的作用和组成电路的作用和组成1.3电路的状态电路的状态1.2电路的基本物理量电路的基本物理量1.4电路中的参考方向电路中的参考方向1.5理想电路元件理想电路元件1.6基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.8叠加定理叠加定理1.9等效电源定理等效电源定理1.10非线性电阻电路非线性电阻电路教学基本要求教学基本要求分析与思考题分析与思考题练习题练习题第第1章章 直直 流流 电电 路路返回主页返回主页第第 1 章章 直直 流流 电电 路路教学基本要求教学基本要求 1.了解电路的作用和组成。了解电路的作用和组成。2.理解电路基本物理量的意义。理解电路基本物理量的意义。3.了解电路的通路、开路和短路状态。理解额定了解电路的通路、开路和短路状态。理解额定值、功率平衡的概念。值、功率平衡的概念。4.理解参考方向和关联参考方向的意义。理解参考方向和关联参考方向的意义。5.了解电路模型的概念。理解理想电阻元件耗能了解电路模型的概念。理解理想电阻元件耗能、理想电压源的恒压和理想电流源的恒流特性。、理想电压源的恒压和理想电流源的恒流特性。6.理解电路的基尔霍夫定律。理解电路的基尔霍夫定律。7.掌握用支路电流法、叠加定理和等效电源定理掌握用支路电流法、叠加定理和等效电源定理分析电路的方法。分析电路的方法。8.了解非线性电阻元件的伏安特性及静态和动态了解非线性电阻元件的伏安特性及静态和动态电阻的概念。了解非线性电阻电路图解分析法。电阻的概念。了解非线性电阻电路图解分析法。返回返回第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电电源源1.1电路的作用和组成电路的作用和组成电路电路电流流通的路径。电流流通的路径。返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节US第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电路的作用电路的作用返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节3第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电路的组成电路的组成返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节E电源：电源：E将非电形态的能量转化为将非电形态的能量转化为电能的供电设备。电能的供电设备。如电池如电池,发电机发电机负载：负载：将电能转化为非电形态的将电能转化为非电形态的能量的用电设备。如电动能量的用电设备。如电动机机,电灯电灯,电热设备等电热设备等.中间环节中间环节：传递、分配和控制电能传递、分配和控制电能如变压器、开关、导线如变压器、开关、导线 简单照明电路简单照明电路 内电路内电路 外电路外电路第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.2电路的基本物理量电路的基本物理量1.电流电流2.电位电位单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。单位：安单位：安培培（A）电流方向：规定为电流方向：规定为正电荷正电荷运动的方向。运动的方向。内电路：电源负极内电路：电源负极正极正极外电路：电源正极外电路：电源正极负极负极+-I 电场力将单位正电荷从电路某一点移至参考点电场力将单位正电荷从电路某一点移至参考点消耗的电能。用消耗的电能。用V 表示。单位：伏表示。单位：伏特特（V）。）。参考点也称接地，用参考点也称接地，用 表示，其电位为零。表示，其电位为零。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路当电源有一个极接地时，省略电源，当电源有一个极接地时，省略电源，用不接地极的电位代替之。用不接地极的电位代替之。a20 6 E290V E1140V5-+b-90V20 5+140V6 ab电源简化画法：电源简化画法：返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路4.电动势电动势3.电压电压EI+-电场力将单位正电荷从电路某一电场力将单位正电荷从电路某一点移至另一点消耗的电能。用点移至另一点消耗的电能。用U 表表示。单位：伏示。单位：伏特特（V）。）。电压：两点的电位差。如电压：两点的电位差。如Uab=Va-Vb 某点电位：该点与参考点的电压。某点电位：该点与参考点的电压。即即Va=Va-Vo=Uao电压方向：规定电压方向：规定高高电位电位低低电位，即电位电位，即电位降低降低方向方向。+-USUL 电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源的负极移至正极所转换而来的电能。用源的负极移至正极所转换而来的电能。用E 表示。表示。单位：伏单位：伏特特（V）。）。电动势方向：电源电动势方向：电源负极负极正极正极，即电位，即电位升高升高方向方向。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路5.功率功率返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节单位时间所转换的电能。单位时间所转换的电能。用用P 表示。单位：瓦表示。单位：瓦特特（W）。）。电源产生的电功率：电源产生的电功率：PE=EIEI+-+-U1UL电源输出的电功率：电源输出的电功率：P1=U1I负载消耗（取用）的电功率：负载消耗（取用）的电功率：PL=ULI6.电能电能时间时间t 内所转换的电功率。内所转换的电功率。W=P t单位：焦单位：焦耳耳（J）。）。工程上用千瓦时（工程上用千瓦时（kWh），），1 kWh=3.6106J。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.3电路的状态电路的状态（一）通路（一）通路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节EUSUL+_IS电路的状态电路的状态 通路通路电源的状态电源的状态 有载有载 通路通路第第 1 章章 直直 流流 电电 路路功率平衡功率平衡返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节EU1U2+_ISE是电动势是电动势R0是内阻是内阻U1是电源端电压是电源端电压U2是负载端电压是负载端电压R2是负载等效电阻是负载等效电阻R2+_R0I=E/(R0+R2)U1=E-R0I若忽略导线的电阻若忽略导线的电阻,则负载端电压则负载端电压U2=U1电源的输出功率电源的输出功率:P1=U1I=(E-R0I)负载取用的电功率负载取用的电功率:P2=U2I=R2IP1=P2E-R0I=R2I两边都乘上电流两边都乘上电流I,则得则得:EI-R0I2=R2I2EI=R0I2+R2I2 通路通路第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.3电路的状态电路的状态返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节额定值额定值(铭牌值铭牌值)：电气设备工作时，其电压、电：电气设备工作时，其电压、电流和功率均有一定限额，表示了电气设备的正常流和功率均有一定限额，表示了电气设备的正常工作条件和工作能力。工作条件和工作能力。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：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)第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）开路（二）开路开路开路：某部分电路与电源断开，该部分电路中没有：某部分电路与电源断开，该部分电路中没有 电流，亦无能量的输送和转换。电流，亦无能量的输送和转换。S2S1开路的特点开路的特点:开路开路I0 P=0有有源源电电路路U视电视电路而定路而定返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（三）短路（三）短路短路：短路：某部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线某部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导或开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路。线或开关所旁路。短路的特点短路的特点:S2S1电源短路 短路短路I 视电路而定视电路而定有有源源电电路路U 0 P=0返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.4电路中的参考方向电路中的参考方向 在电场力作用下，电荷有规则的定向移动形成 电流，用 i(t)或i表示。单位：安培（A）。E自由电子s1、电流的形成2、电流的大小-电流强度，简称电流式中dq 为通过导体横截面的电荷量，电荷的单位：库仑（C）。若dq/dt即单位时间内通过导体横截面的电荷量为常数，这种电流叫做恒定电流，简称直流电流，常用大写字母I表示。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 实际方向规定为正电荷运动的方向。参考方向假定正电荷运动的方向。规定：规定：若参考方向与实际方向方向一致，电流为正值，反 之，电流为负值。电流是代数量为什么要引入参考方向？3、电流的方向第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1、今后，电路图上只标参考方向。电流的参考方向是任意指定的，一般用箭头在电路图中标出，也可以用双下标表示；如iab表示电流的参考方向是由a到b。2、电流是个既具有大小又有方向的代数量。在没有设定参考方向的情况下，讨论电流的正负毫无意义。3、电流总结第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电路中，电场力将单位正电荷从某点a移到另一点b所做的功，称为两点间的电压。功（能量）的单位：焦耳（J);电压的单位：伏特(V)。2、电压的极性（方向）实际极性：规定两点间电压的高电位端为“+”极，低电位端 为“-”极。两点电位降低的方向也称为电压的方向。参考极性：假设的电压“+”极和“-”极。若参考极性与实际极性一致，电压为正值，反之，电压为负值。1、电压的定义第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 电流和电压的参考方向可任意假定，而且二者是相互独立的。若选取电流i的参考方向从电压u的“+”极经过元件A本身流向“-”极，则称电压u与电流i对该元件取关联参考方向。否则，称u与i对A是非关联的。uA与iA关联uB与iB非关联u与i对元件1关联u与i对元件2非关联3、关联参考方向第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（1）今后，电路图中只标电压的参考极性。在没有标参考极性的情况下，电压的正、负无意义。（3）电路图中不标示电压/电流参考方向时，说明电压/电流参考方向与电流/电压关联。（2）电压的参考极性可任意指定，一般用“+”、“-”号在电路图中标出，有时也用双下标表示，如uab表示a端为“+”极，b端为“-”极。（4）电路中各点电位随所选参考点的不同而不同，而两点间的电压不随参考点的不同而改变。4、电压说明第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电动势是描述电源力做功大小的一个物理量，电源力在电源内部把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功称为电源电动势。电动势与电压的单位相同，也是伏（V）。电动势的定义电动势的实际方向是电源力克服电场力移动正电荷的方向，是从低电位到高电位的方向，即由负极指向正极。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.4电路中的参考方向电路中的参考方向 电流：电流：正电荷正电荷定向移动方向定向移动方向电动势：电动势：低电位低电位（“-”极性）极性）高电位高电位（“+”）电压：电压：高电位高电位（“+”极性）极性）低电位低电位（“-”）为便于分析和计算，规定：为便于分析和计算，规定：电位升高电位升高的方向的方向电位降低电位降低的方向的方向返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路参考方向参考方向 一种分析方法一种分析方法US+_ISR1R2I I 在复杂的直流电路中，电压和电流的在复杂的直流电路中，电压和电流的实际方向往往是实际方向往往是无法预知无法预知的，且可能是的，且可能是待求待求的；而在交流电路中，电压和电流的；而在交流电路中，电压和电流的实际方向是随时间不断变化的。这时的实际方向是随时间不断变化的。这时给它们给它们假定假定一个方向作为电路分析和计一个方向作为电路分析和计算时的参考，这些假定的方向称为算时的参考，这些假定的方向称为参考参考方向或正方向方向或正方向，标注在电路图上。，标注在电路图上。EIUIU 关联参考方向关联参考方向注意：注意：取值有正有负。取值有正有负。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.5 电路模型电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。对应的电路模型。理想电路元件是指只能进行某一种能量转换的理想电路元件是指只能进行某一种能量转换的元件。元件。主要有主要有电阻元件电阻元件、电感元件电感元件、电容元件电容元件和和电电源元件源元件等。等。电阻电阻电感电感电容电容电压源电压源电流源电流源受控源受控源第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 由这些理想电路元件组成的由这些理想电路元件组成的电路，就是实际电路的电路，就是实际电路的电路模型电路模型。今后分析的都是指电路模型，今后分析的都是指电路模型，今后分析的都是指电路模型，今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电简称电路。在电路图中，各种电简称电路。在电路图中，各种电简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。路元件都用规定的图形符号表示。理想电路元件是在一定的条件下突出其主要的理想电路元件是在一定的条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要性质而得到的理想元件。电磁性质，忽略其次要性质而得到的理想元件。这些元件的性质则由其参数表示，如电阻，由这些元件的性质则由其参数表示，如电阻，由其其阻值大小阻值大小来表示。来表示。ER+-第第 1 章章 直直 流流 电电 路路手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro；灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其的性质，是电阻元件，其参数为电阻参数为电阻R；筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通断。断。例：手电筒例：手电筒例：手电筒例：手电筒 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路理想电路元件理想电路元件理想无源元件理想有源元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 由实际电路元件组成的电路称为由实际电路元件组成的电路称为电路实体电路实体。可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其主要物理性质的其主要物理性质的理想电路元件理想电路元件代替。代替。用理想电路元件组成的电路称为电路实体的用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电电路模型路模型。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路理想电压源（一）理想有源元件（一）理想有源元件进入理想无源元件理想电流源本身功耗忽略不计，本身功耗忽略不计，只起产生电能的作用只起产生电能的作用理想电源元件的两种工作状态返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回理想有源元件1.理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）特点特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电压源电压源第第 1 章章 直直 流流 电电 路路电压源：电压源：实际电源电动势与其内阻串联构成的一段电路。实际电源电动势与其内阻串联构成的一段电路。+-ERO+US-+-ERO+US-RI内阻内阻RO=0，即为恒，即为恒压源压源电流源：电流源：定值电流与内阻并联构成的一段电路。定值电流与内阻并联构成的一段电路。ISRO+-UI内阻内阻RO=，即为恒，即为恒流源流源ISRO+-UI返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回理想有源元件1.理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）特点特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节输出电压输出电压是由它本身确定是由它本身确定的的定值定值，与输出，与输出电流和外电路情电流和外电路情况无关。况无关。输出电流输出电流不是定值，与输不是定值，与输出电压和外电路出电压和外电路情况有关。情况有关。凡是与恒压源并联的元件凡是与恒压源并联的元件电压为恒定电压。电压为恒定电压。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回理想有源元件.理想电流源（恒流源）理想电流源（恒流源）特点特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电流源电流源第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回理想有源元件.理想电流源（恒流源）理想电流源（恒流源）输出电流输出电流是由它本身确定是由它本身确定的的定值定值，与输出，与输出电压和外电路情电压和外电路情况无关。况无关。输出电压输出电压不是定值，与输不是定值，与输出电流和外电路出电流和外电路情况有关。情况有关。特点特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 凡是与恒流源串联的元件凡是与恒流源串联的元件电流为恒定电流。电流为恒定电流。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路3理想有源元件的两种工作状态理想有源元件的两种工作状态返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电源：电源：实际电流从电源电压的实际电流从电源电压的“+”极性端极性端流出流出，产生电功率；，产生电功率；+-UI负载：负载：实际电流从电源电压的实际电流从电源电压的“+”极性端极性端流入流入，消耗电功率。，消耗电功率。+-UI例：例：U1=9V，I=-1A，R=3。判断元件判断元件1、2分分别别是是电电源源还还是是负载负载？12+-U1U2IR电流从元件电流从元件1的电压的电压U1“+”端流入，故元件端流入，故元件1为负载；为负载；电流从元件电流从元件2的电压的电压U2“+”端流出，故元件端流出，故元件2为电源。为电源。解：解：第第 1 章章 直直 流流 电电 路路实际电源的模型实际电源的模型返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路理想电阻元件（电阻）（二）理想无源元件（二）理想无源元件理想电容元件（电容）理想电感元件（电感）进入理想有源元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）理想无源元件（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）理想无源元件（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物R电路中消耗电路中消耗电能的元件电能的元件是单一参数元件是单一参数元件线性元件线性元件电阻电阻第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）理想无源元件（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物RR=u/i在直流电路中，在直流电路中，R=U/I单位：欧姆（单位：欧姆（）uiP=UI=U2/R=RI2电阻电阻第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）理想无源元件（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）理想无源元件（二）理想无源元件返回理想无源元件.理想电容元件理想电容元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回理想无源元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节（二）理想无源元件（二）理想无源元件3理想电感元件理想电感元件第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 例例 图示直流电路已知理想电压源的电压图示直流电路已知理想电压源的电压 US3 V，理想电流源的电流理想电流源的电流 IS=3 A，电阻，电阻 R=1。求。求 （1）理想电压源的电流和理想电流源的电压；）理想电压源的电流和理想电流源的电压；（2）讨论电路的功率平衡关系。）讨论电路的功率平衡关系。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路已知：已知：E1=4V，E2=6V，R1=2，R2=4，R3=2，求：求：VAE1E2R1R2R3A+-I解：解：例例1：返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电路中电位的计算电路中电位的计算第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例2:图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A 点点 的电位的电位VA解解:(1)当开关当开关S S断开时断开时 (2)当开关闭合时当开关闭合时,电路电路 如图如图（b）电流电流 I2=0，电位电位 VA=0V 。电流电流 I1=I2=0，电位电位 VA=6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k I I2 26V(b)2k+6VA2k SI I2 2I I1 1(a)返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.6基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律，基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律，又分为：又分为：基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（一）基尔霍夫电流定律（一）基尔霍夫电流定律（KCL）返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节24a25第第 1 章章 直直 流流 电电 路路基尔霍夫电流定律的推广应用基尔霍夫电流定律的推广应用返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节RCICRBIBIEBCEUCC可将可将KCL推广到推广到电路中任何一个电路中任何一个假定的闭合面。假定的闭合面。广义结点广义结点IC+IB-IE0I=?I=02+_+_I5 1 1 5 6V12V第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例 1 图示的部分电路中，已知图示的部分电路中，已知 I13 A，I45 A，I58 A，试求，试求I2、I3和和I6。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）基尔霍夫电压定律（二）基尔霍夫电压定律（KVL）返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路基尔霍夫电流定律返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节选择环行方向选择环行方向电位升电位升=电位降电位降US1+U2 US2 U1 0R3I3I1US1+_I2R2US2+_+_+_U1U2R1 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，同一瞬间电压的同一瞬间电压的代数和代数和等于零。等于零。即：即：u=0 ，在直流电路中在直流电路中 U=0，或，或E=RI。正负号确定：沿环行方向，电位降为正负号确定：沿环行方向，电位降为+，电位升为，电位升为-；沿环行方向，沿环行方向，E、I的方向与环行方向相的方向与环行方向相同为同为+，相反为，相反为-。US1+U2=US2+U1第第 1 章章 直直 流流 电电 路路基尔霍夫电压定律的推广应用基尔霍夫电压定律的推广应用基尔霍夫电流定律返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节E或或US+_R+_UabI 可将可将 KVL 推广应用推广应用于任何一个假想闭合的于任何一个假想闭合的一段电路一段电路 RIUE 或或 RIUUS 0即：即：E=RI UU与环行方向相同取与环行方向相同取+，相反取，相反取-。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例 已知：已知：Us1=30V，Us2=80V，R1=10k，R2=20k，I1=3mA，I2=1mA，求求：I3、U3，说明元件说明元件3是电源还是负载，校验功率平衡。是电源还是负载，校验功率平衡。3+-US1US2R1R2I1I2I3+-U3解：解：KCL：KVL：电流从元件电流从元件3的的“+”流出，为流出，为电源电源。电流从电流从1“+”流入，为流入，为负载负载；电流从；电流从2“+”流出，为流出，为电源电源。电源发出功率：电源发出功率：负载取用功率：负载取用功率：故功率平衡故功率平衡返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.7支路电流法支路电流法返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节R2E2E1+_R1R3+_（1）分析电路结构，确定支）分析电路结构，确定支路数，选择各支路电流的参路数，选择各支路电流的参考方向。考方向。R3E1+_R1+_R2E2支路数为支路数为 b=3。I1I3I2（2）确定结点数，列出独）确定结点数，列出独立的结点电流方程式。立的结点电流方程式。ab结点结点a：I1+I2-I3=0结点结点b:-I1-I2+I3=0 I1+I2-I3=0结点数为结点数为 n，则可列出，则可列出 n-1 个个独立的结点方程式。独立的结点方程式。（3）确定余下所需的方程式数，列出）确定余下所需的方程式数，列出（b-n+1）个）个独独立的回路电压方程式（也可以用网孔）。立的回路电压方程式（也可以用网孔）。左网孔：左网孔：R1 I1+R3I3=E1 右网孔：右网孔：R2 I2+R3I3=E2（4）解联立方程式，求出各支路电流的数值。）解联立方程式，求出各支路电流的数值。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路I6I2I4I3I5I1R4-US2+US1-US3+R5R3R1R6R2abcd例例1：写出所有独立的节点电流方程和回路电压方程。：写出所有独立的节点电流方程和回路电压方程。解：解：4个结点，个结点，6条支路，条支路，3个网孔个网孔。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节123第第 1 章章 直直 流流 电电 路路(1)应用应用KCL列列(n-1)个结点电流方程个结点电流方程支路数支路数 b=6，要列要列6个方程。个方程。(2)应用应用KVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)联立解出联立解出 IG 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2：对结点对结点 a：I1 I2 IG=0对网孔对网孔abda：IG RG I3 R3+I1 R1=0对结点对结点 b：I3 I4+IG=0对结点对结点 c：I2+I4 I=0对网孔对网孔acba：I2 R2 I4 R4 IG RG=0对网孔对网孔bcdb：I4 R4+I3 R3=E 试求检流计试求检流计中的电流中的电流IG。RGadbcE+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例3：已知：已知：US1、US2、R1、R2、R3、IS 求：求：I1、I2、I3解：解：2个节点，个节点，4条支路，条支路，但其中一个支路电流但其中一个支路电流已知为已知为IS，故列，故列3个方个方程即可。程即可。I1I2I3US1US2ISR1R2R3+-返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节注意：注意：(1)当支路中含有恒流源时当支路中含有恒流源时，若，若所选回路中不含恒流源所选回路中不含恒流源，则有几条支路含有恒流源，可少列几个则有几条支路含有恒流源，可少列几个KVL方程。方程。(2)若若所选回路中含恒流源所选回路中含恒流源，因恒流源两端的电压未知，因恒流源两端的电压未知，有一个恒流源就出现一个未知电压，此情况下不可少列有一个恒流源就出现一个未知电压，此情况下不可少列KVL方程方程。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.8叠加定理叠加定理定理内容定理内容返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节US+_ISR1R2I1I2U2+_U1+_ 在含有在含有多个电源多个电源的线性电路中，任的线性电路中，任一支路的电流和电一支路的电流和电压等于电路中各个压等于电路中各个电源电源分别单独作用分别单独作用时在该支路中产生时在该支路中产生的电流和电压的的电流和电压的代代数和数和。叠加定理只适用于线性电路叠加定理只适用于线性电路第第 1 章章 直直 流流 电电 路路使用要领使用要领 1.当某一当某一电电源单独作用源单独作用时，时，应令其他电源中应令其他电源中 US0，IS0，即应将其他理想即应将其他理想电压源电压源短路短路、其、其他理想电流源他理想电流源开开路。路。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路使用要领使用要领 2.叠加时，叠加时，各个电源单独作各个电源单独作用时的电流和电用时的电流和电压分量的压分量的参考方参考方向向与总电流和电与总电流和电压的参考方向一压的参考方向一致时取正号，相致时取正号，相反时取负号。反时取负号。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路使用要领使用要领 3.叠加定叠加定理只能用来分理只能用来分析和计算析和计算电流电流和电压和电压，不能，不能用来计算功率。用来计算功率。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节若某电阻上电流若某电阻上电流 I=I+I则则 P=RI2=R(I+I)2 R I2+R I2第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 例例 图示电路中已知图示电路中已知US10 V，IS2 A，R14，R21，R35，R43，试用叠加原理求通过理想电压源的电试用叠加原理求通过理想电压源的电流流 I5和理想电流源两端的电压和理想电流源两端的电压U6。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_解解 理想电压源单独作用时：理想电压源单独作用时：US+_R1R2R3R4I2I4I5U6+_第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节理想电流源单独作用时：理想电流源单独作用时：ISR1R2R3R4I2I4I5U6+_ 例例 图示电路中已知图示电路中已知US10 V，IS2 A，R14，R21，R35，R43，试用叠加原理求通过理想电压源的电试用叠加原理求通过理想电压源的电流流 I5和理想电流源两端的电压和理想电流源两端的电压U6。解解US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_第第 1 章章 直直 流流 电电 路路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节二电源共同作用时：二电源共同作用时：例例 图示电路中已知图示电路中已知US10 V，IS2 A，R14，R21，R35，R43，试用叠加原理求通过理想电压源的电试用叠加原理求通过理想电压源的电流流 I5 和理想电流源两端的电压和理想电流源两端的电压U6。解解US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_I5=3.25 AU6=1.75 VUS+_R1R2R3R4I2I4I5U6+_I5=0.35 AU6=5.35 VISR1R2R3R4I2I4I5U6+_第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.9等效电源定理等效电源定理 ER1ISR2R1IS有源二端网络有源二端网络R2待求支路待求支路 ER0R0IeS返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节1.电路分解：待求支路和电路分解：待求支路和 有源二端网络；有源二端网络；2.有源网络化简为理想电源；有源网络化简为理想电源；3.理想电源和待求支路合并理想电源和待求支路合并为简单电路。为简单电路。R2R2第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（一）戴维宁定理（一）戴维宁定理返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路戴维宁定理解题的步骤：戴维宁定理解题的步骤：（1）将复杂电路分解为将复杂电路分解为待求支路待求支路和和有源二端网络有源二端网络 两部分两部分；（2）画有源二端网络与待求支路断开后的电路，画有源二端网络与待求支路断开后的电路，并并求开路电压求开路电压U0C,则则E=U0C；（3）画有源二端网络与待求支路断开且除源后的画有源二端网络与待求支路断开且除源后的 电路，并求电路，并求无源网络的等效电阻无源网络的等效电阻R0；（4）将等效电压源与待求支路合为简单电路，用将等效电压源与待求支路合为简单电路，用 欧姆定律求电流欧姆定律求电流。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例 1 图示电路中已知图示电路中已知 US18 V，US25 V，IS3 A，R12，R25，R32，R48，试用戴，试用戴维宁定理求通过维宁定理求通过 R4 的电流。的电流。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例2 用戴维宁定理求用戴维宁定理求 I。+36V12k6k8kI解：解：+36V12k6k+-UOC6k12kROROI8k+-E待求支路与二端网络断开待求支路与二端网络断开后，求后，求E。除源网络求除源网络求RO。原电路变成简单电路，求原电路变成简单电路，求I。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路解：解：例例3 用戴维宁定理求用戴维宁定理求 I。10A251410V+-I2电电阻与恒流源串阻与恒流源串联联不起作用，可除去（短路）；不起作用，可除去（短路）；5电电阻与恒阻与恒压压源并源并联联不起作用，可除去（断路不起作用，可除去（断路）。）。10A1410V+-I+10A410V+-Uoc-1Ro+-EI返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例4:用戴维宁定理求用戴维宁定理求 I。解：解：342+R0-EI+-10V5A342+-Uoc3A返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节5A34210V+-I3A第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例5 用戴维宁定理求用戴维宁定理求 I。I+-20V150V120V10101010解：解：+-20V150V120V101010+-Uoc+-20V150V120V101010+-Uoc10Ro+-EI返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例6已知：已知：R1=5 、R2=5 R3=10 、R4=5 E=12V、RG=10 试用戴维宁定理求检流计试用戴维宁定理求检流计中的电流中的电流IG。有源二端网络有源二端网络E+GR3R4R1R2IGRGabE+GR3R4R1R2IGRG返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路解解:(1)求开路电压求开路电压UocEUoc+ab+R3R4R1R2I1I2E=Uoc=I1 R2 I2 R4 =1.2 5V0.8 5 V=2V或：或：E=Uoc=I2 R3 I1R1 =0.8 10V1.2 5 V=2V(2)求等效电源的内阻求等效电源的内阻 R0R0abR3R4R1R2从从a、b看进去，看进去，R1 和和R2 并联，并联，R3 和和 R4 并联，然后再串联。并联，然后再串联。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路(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 IGabE+GR3R4R1R2IGRG ER0+_RGabIG返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路（二）诺顿定理（二）诺顿定理返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路诺顿定理解题的步骤：诺顿定理解题的步骤：（1）将复杂电路分解为将复杂电路分解为待求支路待求支路和和有源二端网络有源二端网络 两部分；两部分；（2）画有源二端网络与待求支路断开后在短路的画有源二端网络与待求支路断开后在短路的电路，并电路，并求短路电流求短路电流ISC,则则ISC=Ies；（3）画有源二端网络与待求支路断开且除源后的画有源二端网络与待求支路断开且除源后的 电路，并求电路，并求无源网络的等效电阻无源网络的等效电阻R0；（4）将等效电流源与待求支路合为简单电路，用将等效电流源与待求支路合为简单电路，用 分流公式求电流分流公式求电流。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例7 用诺顿定理求用诺顿定理求 I。+36V12k6k8kIIes+36V12k6k解：解：待求支路与二端网络断待求支路与二端网络断开后，求短路开后，求短路Ies。6k12kRO除源网络求除源网络求RO。原电路变成简单电路。原电路变成简单电路。ROI8kIes返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路例例8：已知：已知：R1=5 、R2=5 R3=10 、R4=5 E=12V、RG=10 试用诺顿定理求检流计中的电试用诺顿定理求检流计中的电流流IG。有源二端网络有源二端网络E+GR3R4R1R2IGRGabE+GR3R4R1R2IGRG返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路解解:(1)求短路电流求短路电流ISR=(R1/R3)+(R2/R4)=5.8 a、b两点短接，对电源两点短接，对电源 E 而言而言，R1 和和R3 并联，并联，R2 和和 R4 并联，然后再串联。并联，然后再串联。Eab+R3R4R1R2I1I4IesI3I2I Ies=I1 I2 =1.38 A 1.035A=0.345A或：或：Ies=I4 I3返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路(2)求等效电源的内阻求等效电源的内阻 R0R0abR3R4R1R2 R0=(R1/R2)+(R3/R4)=5.8(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 IGR0abIesRGIG返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节第第 1 章章 直直 流流 电电 路路1.10非线性电阻非线性电阻RIIUUQ O静态电阻静态电阻为非线性电阻在直流电压为非线性电阻在直流电压和直流电流下工作时工作点和直流电流下工作时工作点Q处的处的电压电流之比：电压电流之比：R=U/I=tan 动态电阻动态电阻为当作用在非线性电阻上为当作用在非线性电阻上的电压和电流除直流成分外还有比的电压和电流除直流成分外还有比较小的交变成分时，工作点较小的交变成分时，工作点Q附近附近的电压微小增量与电流微小增量之的电压微小增量与电流微小增量之比：比：r=dU/dI=tan 返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 静态电阻和动态电阻静态电阻和动态电阻第第 1 章章 直直 流流 电电 路路 作业P37 1-2P39 1-18 1-21第第 1 章章 直直 流流 电电 路路人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。第第 1 章章 直直 流流 电电 路路