第1章電路及其分析方法-ppt課件

1、電路是電流的通路，是為了某種需求由電工設(shè)備電路是電流的通路，是為了某種需求由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成?；螂娐吩匆欢ǚ绞浇M合而成。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機(jī)電動機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線放放大大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機(jī)電動機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線電源電源: 提供提供電能的安裝電能的安裝負(fù)載負(fù)載: 取用取用電能的安裝電能的安裝中間環(huán)節(jié)：傳送、分中間環(huán)節(jié)：傳送、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用例：電力系統(tǒng)例：電力系統(tǒng) 電源或信號源的電壓或電流稱為鼓勵，它推進(jìn)電路電源或信號源

2、的電壓或電流稱為鼓勵，它推進(jìn)電路任務(wù)；由鼓勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為呼應(yīng)。任務(wù)；由鼓勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為呼應(yīng)。分解分解近似替代近似替代組合組合一一對應(yīng)一一對應(yīng)干電池是電源元件，用電動勢干電池是電源元件，用電動勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 R0 的串聯(lián)的串聯(lián)組合表示；組合表示；電珠主要具有耗費(fèi)電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)電珠主要具有耗費(fèi)電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻為電阻R；筒體用來銜接干電池和電珠，其電阻忽略不計(jì)，以為筒體用來銜接干電池和電珠，其電阻忽略不計(jì)，以為是無電阻的理想導(dǎo)體。是無電阻的理想導(dǎo)體。開關(guān)用來控制電路的通斷。開關(guān)用來控制電路的通斷。10BASE-T wall plate導(dǎo)線

3、導(dǎo)線干電干電池池開關(guān)開關(guān)電珠電珠手電筒電路手電筒電路電路模型電路模型R+ESR0導(dǎo)線導(dǎo)線電珠電珠開關(guān)開關(guān)干電池干電池闡明闡明:電阻元件：表示耗費(fèi)電能的元件電阻元件：表示耗費(fèi)電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件：表示各種將其它方式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件電源元件：表示各種將其它方式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件R電阻元件電阻元件L電感元件電感元件C電容元件電容元件E電壓源電壓源+iS電流源電流源物理量物理量定義定義實(shí)踐方向?qū)嵺`方向國際單位國際單位電流電流正電

4、荷運(yùn)動正電荷運(yùn)動的方向的方向A安培安培電壓電壓tqiddqwudd電位降低的電位降低的方向方向V伏特伏特備注備注直流電流壓直流電流壓或恒定電流壓或恒定電流壓 用大寫字母表示：用大寫字母表示：IU功率功率twpddW瓦特瓦特二、電壓和電流的參考方向二、電壓和電流的參考方向 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對電量恣意假定的方向。在分析與計(jì)算電路時(shí)，對電量恣意假定的方向。電流：電流：電壓：電壓： 雙下標(biāo)：雙下標(biāo)：Iab箭箭 頭頭Iab元件元件正負(fù)極性：正負(fù)極性：+Uab元件元件 雙下標(biāo)：雙下標(biāo)：Uab假設(shè)電流假設(shè)電流( (或電壓或電壓) )值為正值，實(shí)踐方向與參考方向一樣；值為正值，實(shí)踐方向與參考方向一樣；假設(shè)

5、電流假設(shè)電流( (或電壓或電壓) )值為負(fù)值，實(shí)踐方向與參考方向相反。值為負(fù)值，實(shí)踐方向與參考方向相反。假設(shè)假設(shè) I = 5A，那么電流從，那么電流從 a 流向流向 b；例：例：假設(shè)假設(shè) I = 5A，那么電流從，那么電流從 b 流向流向 a 。abRI闡明：闡明：(1) 分析電路前必需選定電壓和電流的參考方分析電路前必需選定電壓和電流的參考方向。向。(2) 參考方向一經(jīng)選定，在計(jì)算過程中不得恣意參考方向一經(jīng)選定，在計(jì)算過程中不得恣意改動。改動。(3) 參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號，但參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號，但實(shí)踐方向不變。實(shí)踐方向不變。U+U+例例1：知：知U= 2V，I=

6、1A，計(jì)，計(jì)算元件吸收或發(fā)出的功率。算元件吸收或發(fā)出的功率。U+例例2：假設(shè)元件吸收：假設(shè)元件吸收10W的的功率，那么功率，那么 I =？10V+例例3求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。知：產(chǎn)生的功率。知： U1=1V，U2=2V，U3=1V，U4=1V ，I1=1A，I3=3A，I4=4A解：解：W111111IUPW21)2(122IUPW331333IUPW4) 4() 1(444IUP注：注：對一完好的電路，發(fā)出的功率吸收的功率對一完好的電路，發(fā)出的功率吸收的功率4312I3I4I1+U4U3U2U1元件元件1吸收吸收1W的功率。的功率

7、。(負(fù)載負(fù)載)元件元件2發(fā)出發(fā)出2W的功率。的功率。(電源電源)元件元件3發(fā)出發(fā)出3W的功率。的功率。(電源電源)元件元件4吸收吸收4W的功率。的功率。(負(fù)載負(fù)載)U、I 參考方向一樣時(shí)，參考方向一樣時(shí)，U、I 參考方向相反時(shí)，參考方向相反時(shí)，RU+IRU+IU = RI U = RI流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。留意：歐姆定律必需與參考方向配套運(yùn)用。留意：歐姆定律必需與參考方向配套運(yùn)用。 通常通常 U、I 取一樣的參考方向。取一樣的參考方向。R：電阻，單位：電阻，單位： (歐姆歐姆)解：對圖解：對圖(a)有有, U = IR例例3：運(yùn)用歐姆定律對

8、以下圖電路列出式子，并求電阻：運(yùn)用歐姆定律對以下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號：表達(dá)式中有兩套正負(fù)號： 式前的正負(fù)號由式前的正負(fù)號由U、I參考方向的關(guān)系確定；參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負(fù)那么闡明實(shí)踐方向與參考方值本身的正負(fù)那么闡明實(shí)踐方向與參考方向之間的關(guān)系。向之間的關(guān)系。1.4 電源有載任務(wù)、開路與短路電源有載任務(wù)、開路與短路開封鎖合開封鎖合, ,接通電源與負(fù)載接通電源與負(fù)載負(fù)載端電壓：負(fù)載端電壓：U = RI一、電壓與電流一、電

9、壓與電流電流的大小由負(fù)載決議。電流的大小由負(fù)載決議。 或或 U = E R0 I電源的外特性電源的外特性EUI0 當(dāng)當(dāng) R0R 時(shí)，那么時(shí)，那么U E ，闡，闡明當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電源的端電壓明當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電源的端電壓變化不大，即帶負(fù)載才干強(qiáng)。變化不大，即帶負(fù)載才干強(qiáng)。IR0R+ + EU+ + RREI+0電路中的電流：電路中的電流：電源的外特性：電源的端電壓與輸出電流的關(guān)系。電源的外特性：電源的端電壓與輸出電流的關(guān)系。二、功率與功率平衡二、功率與功率平衡IR0R+ + EU+ + U = E R0 IP = PE P功率平衡式功率平衡式UI = EI R0 I2電源輸出的功率由負(fù)載決議。電源

10、輸出的功率由負(fù)載決議。負(fù)載大小的概念負(fù)載大小的概念: : 負(fù)載添加指負(fù)載取用的電流和功率添加負(fù)載添加指負(fù)載取用的電流和功率添加( (電壓一定電壓一定) )。式中：式中：P = UI，負(fù)載取用的功率，負(fù)載取用的功率 PE= EI，電源產(chǎn)生的功率，電源產(chǎn)生的功率 P = R0 I2 ，內(nèi)阻損耗的功，內(nèi)阻損耗的功率率U、I 參考方向不同，參考方向不同，P = UI 0，電源，電源 P = UI 0，負(fù)載，負(fù)載U、I 參考方向一樣，參考方向一樣，P =UI 0，負(fù)載，負(fù)載 P = UI 0，電源，電源電源：電源： U U、I I 實(shí)踐方向相反，即電流從實(shí)踐方向相反，即電流從“+ +端流出端流出， 發(fā)出

11、功率發(fā)出功率 負(fù)載：負(fù)載： U、I 實(shí)踐方向一樣，即電流從實(shí)踐方向一樣，即電流從“-端流出。端流出。 吸收功率吸收功率電氣設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的規(guī)定運(yùn)用值，電氣設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的規(guī)定運(yùn)用值，用用UN、IN、PN表示。表示。額定任務(wù)形狀：額定任務(wù)形狀： I = IN ，P = PN (經(jīng)濟(jì)合理平安可靠經(jīng)濟(jì)合理平安可靠) 闡明：闡明：1 1、額定值反映電氣設(shè)備的運(yùn)用平安性；、額定值反映電氣設(shè)備的運(yùn)用平安性；2 2、額定值表示電氣設(shè)備的運(yùn)用才干。、額定值表示電氣設(shè)備的運(yùn)用才干。電源開路的特征電源開路的特征: :I = 0電源端電壓電源端電壓( (開路電壓或空載電壓開路電壓或空載電壓) )U = U0 =

12、 E負(fù)載功率負(fù)載功率P = 01. 開路處的電流等于零，開路處的電流等于零，I = 0；2. 開路處的電壓開路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開時(shí)的特征電路中某處斷開時(shí)的特征: :I+U有有源源電電路路IR0+ + EU0+ + 電源外部端子被短接電源外部端子被短接電源短路的特征電源短路的特征: :0SREII 短路電流短路電流U = 0 PE = P = IR0P = 0IR0R+ + EU+ + 1. 1. 短路處的電壓等于零，短路處的電壓等于零，U = 0U = 02. 2. 短路處的電流短路處的電流 I I 視電路情況而定。視電路情況而定。I+U有有源源電電路

13、路Ro+ + EU0+ + Ro+ + EIs4 . 03012S0S0IUIER電路三電路三大定律大定律歐姆定律歐姆定律(VCR)基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)元件電壓和電流的關(guān)系元件電壓和電流的關(guān)系適用于結(jié)點(diǎn)適用于結(jié)點(diǎn)適用于回路適用于回路幾個(gè)常用的術(shù)語：幾個(gè)常用的術(shù)語：支路：電路中的每一個(gè)分支。支路：電路中的每一個(gè)分支。b b支路數(shù)支路數(shù) b=3結(jié)點(diǎn)數(shù)結(jié)點(diǎn)數(shù) n=2回路數(shù)回路數(shù) l=3123ba+ + E2R2+ + R3R1E1I1I2I3每一條支路流過的電流，稱為支路電流。每一條支路流過的電流，稱為支路電流。

14、1.5.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL定律定律) “在任一瞬間，流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于由在任一瞬間，流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于由該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和。該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和。 I入入= I出出 ) “在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和等于零。在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和等于零。 I= 0 I= 0假設(shè)規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，那么流出結(jié)點(diǎn)為負(fù)。假設(shè)規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，那么流出結(jié)點(diǎn)為負(fù)。對結(jié)點(diǎn)對結(jié)點(diǎn) a：I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0I1I2I3ba+ + E2R2+ + R3R1E1闡明：闡明： 1 KCL本質(zhì)上是電流延續(xù)性的表達(dá)。本質(zhì)上是電流延續(xù)性的表

15、達(dá)。2 在運(yùn)用在運(yùn)用KCL時(shí)，必需先指定各支路電流的參考方向。時(shí)，必需先指定各支路電流的參考方向。KCL通常用于結(jié)點(diǎn)，但對包圍部分電路的閉合面通常用于結(jié)點(diǎn)，但對包圍部分電路的閉合面(廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn))也適用。也適用。例：例：廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)三式相加得：三式相加得：IA + IB + IC = 0結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)A：IA = IAB ICA結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)C：IC = ICA IBC結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)B：IB = IBC IABABCIAIBICIABICAIBC思索題：思索題：I =?I = 02+_+_I51156V12V1.5.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL定律定律) “在任一瞬間，沿任一回路循行方向

16、，回路中各在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。段電壓的代數(shù)和恒等于零。 ( U = 0)對回路對回路1 1有：有： u1+ u2 u3 +u4 = 0或或 u3= u1+u2+u4+ + u6+ + u1u4 + +u5 + + + u2u3 + +1“在任一瞬間，沿任一回路循在任一瞬間，沿任一回路循行方向，在這個(gè)方向上，電位行方向，在這個(gè)方向上，電位升之和等于電位降之和。升之和等于電位降之和。1對回路對回路1 1： E1 + UR1 + UR3 =0 或或 E1 = R1I1 + R3I32對回路對回路2 2：E2 UR3 UR2=0或或 E2 = R3I3 +R

17、2I2 E = RI “沿任一回路循行方向，回路中電動勢的沿任一回路循行方向，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。I1I2I3ba+ + E2R2+ + R3R1E1 + + + +UR1UR2 UR3+ + E1 + R1I1 + R3I3 =0E2 R3I3 R2I2 =0闡明：闡明：2 KVL本質(zhì)上是電壓與途徑無關(guān)的表達(dá)。恣意兩本質(zhì)上是電壓與途徑無關(guān)的表達(dá)。恣意兩結(jié)點(diǎn)之間的電壓是單值的。結(jié)點(diǎn)之間的電壓是單值的。1 在運(yùn)用在運(yùn)用KVL時(shí)，必需先指定回路的繞行方向和各時(shí)，必需先指定回路的繞行方向和各支路電壓的參考方向。支路電壓的參考方向。3 KVL不

18、僅運(yùn)用于閉合回路，也可以用于回路的部不僅運(yùn)用于閉合回路，也可以用于回路的部分電路。分電路。U + RI E = 0對如下圖的回路有：對如下圖的回路有：或：或： U = E RIEU+R_I一段有源電路的歐姆定律一段有源電路的歐姆定律的表達(dá)式的表達(dá)式2A3VI1+ +R22+ + R13E I2U2+ + 5V+ + 10352+UV22UA5 . 1232I345 . 12222IUR212II +A5 . 01I105 . 05511IR2V11523+E+_R1Rn+_u2i+_u1+_unuR2abnuuuu+ +21 由由KVL和歐姆定律得：和歐姆定律得：串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之

19、和。串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。 iRiRRRiRiRiRunneq+)(2121knkknRRRRRR+121eq+_R1Rn+_u2i+_u1+_unuR2ab+_Reqiuab串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。uuRRRuRiRukkkkeqeq兩個(gè)電阻串聯(lián)的分壓公式：兩個(gè)電阻串聯(lián)的分壓公式：uRRRu2111+uRRRu2122+21RRR+eq+_R1Rni2ii1inuR2ab(1)(1)各電阻兩端分別接在一同，兩端為同一電壓各電阻兩端分別接在一同，兩端為同一電壓(KVL)(KVL)；(2)(2)總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流

20、過各并聯(lián)電阻的電流之和(KCL)(KCL)。i = i1+ i2+ + in 由由KCL和歐姆定律得：和歐姆定律得：uRRRRuRuRuinn)111(2121+_Reqiuab+_R1Rni2ii1inuR2ab+nkknRRRRR12111111eq并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)并聯(lián)電阻并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。的倒數(shù)之和。 并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。kkkRRRuRuiieqeq兩個(gè)電阻并聯(lián)的分流公式：兩個(gè)電阻并聯(lián)的分流公式：IRRRI2121+IRRRI2112+2121eqRRRRR+UI+30kR1R215k0.8k

21、R335. 18 . 011513011111 321+RRRRR=0.74k 0.8k4324321eq)( RRRRRRRR+R1R2R3R4Req如：如：電路中有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種電路中有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種聯(lián)接方式稱電阻的串并聯(lián)或簡稱混聯(lián)。聯(lián)接方式稱電阻的串并聯(lián)或簡稱混聯(lián)。關(guān)鍵在于識別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系！關(guān)鍵在于識別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系！*四、電橋電路四、電橋電路R1R2R4R3E_Rgig當(dāng)當(dāng)Rg中的電流中的電流ig為零時(shí)為零時(shí),到達(dá)電橋平衡。到達(dá)電橋平衡。R1 R3 = R2 R4 相對橋臂的乘積相等相對橋臂的乘積相等電橋平衡的條件：電橋平衡的條件：

22、R1R2R4R3E_R1R2R4R3E_123上述只需一個(gè)方程是獨(dú)立的。上述只需一個(gè)方程是獨(dú)立的。上述只需兩個(gè)方程是獨(dú)立的。上述只需兩個(gè)方程是獨(dú)立的。例例1 112140V90V6205代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：解得：解得： I1=4A，I2=6A，I3=10A 校驗(yàn)：取未用過的回路，校驗(yàn)：取未用過的回路，用用KVL進(jìn)展校驗(yàn)。進(jìn)展校驗(yàn)。代入數(shù)據(jù)是正確的。代入數(shù)據(jù)是正確的。例例2 2對對(n-1)個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列KCL方程方程(2) 對對(b-n+1)個(gè)獨(dú)立回路列個(gè)獨(dú)立回路列KVL方程方程解：解：adbcE+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3IRGadbcE+GR3R4R1R2I2I4

23、IGI1I3IRG解得：解得：)()()()(2143432143214132RRRRRRRRRRRRRRRRREI+GG當(dāng)當(dāng)IG = 0時(shí)有：時(shí)有：R2 R3 =R1R4(電橋平衡的條件電橋平衡的條件)柴油機(jī)組柴油機(jī)組汽油機(jī)組汽油機(jī)組蓄電池蓄電池 各種方式的電源設(shè)備圖各種方式的電源設(shè)備圖干電池干電池R0+ER0IS(1) 定義：是一個(gè)理想的二端元件，元件的電壓與經(jīng)定義：是一個(gè)理想的二端元件，元件的電壓與經(jīng)過它的電流無關(guān)，電壓總堅(jiān)持為某給定的時(shí)間函數(shù)。過它的電流無關(guān)，電壓總堅(jiān)持為某給定的時(shí)間函數(shù)。+ E+ E普通普通 電壓源電壓源直流直流 電壓源電壓源(2) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：+ E+ U外外電電路

24、路I例：例：(3) 理想電壓源的伏安特性理想電壓源的伏安特性E(4) 理想電壓源的串聯(lián)理想電壓源的串聯(lián)+nkknEEEEE121等效電路等效電路E2+_+_E1_+En+_E留意：各電壓源前面的符號！留意：各電壓源前面的符號！ 當(dāng)當(dāng)Ek和和E的方向一樣時(shí)，前面取正號；的方向一樣時(shí)，前面取正號； 當(dāng)當(dāng)Ek和和E的方向相反時(shí)，前面取負(fù)號。的方向相反時(shí)，前面取負(fù)號。0S REII OSREI 電壓源電壓源假設(shè)假設(shè) R0 = 0，那，那么成為理想電壓么成為理想電壓源。源。R0+EU+I(1) 定義：是一個(gè)理想的二端元件，元件的電流與它兩定義：是一個(gè)理想的二端元件，元件的電流與它兩端的電壓無關(guān)，電流總堅(jiān)

25、持為某給定的時(shí)間函數(shù)。端的電壓無關(guān)，電流總堅(jiān)持為某給定的時(shí)間函數(shù)。(2) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：符號符號isis+ u外外電電路路iIS(3) 電流源的伏安特性電流源的伏安特性(4) 理想電流源的并聯(lián)理想電流源的并聯(lián)等效電路等效電路留意：各電流源前面的符號！留意：各電流源前面的符號！ 當(dāng)當(dāng)isk和和is的方向一樣時(shí)，前面取正號；的方向一樣時(shí)，前面取正號； 當(dāng)當(dāng)isk和和is的方向相反時(shí)，前面取負(fù)號。的方向相反時(shí)，前面取負(fù)號。iS1iS2iSniS+ +nkkniiiii1ss2s1ssU+IIS假設(shè)假設(shè) R0 = ，那，那么成為理想電流么成為理想電流源。源。電流源電流源0SRUII 三、電源兩種模型之間

26、的等效變換三、電源兩種模型之間的等效變換R0+EU+IU+IIS0SREI 留意留意R0+EU+IU+IIS 計(jì)算如下圖電路中電流源的端電壓計(jì)算如下圖電路中電流源的端電壓U U、電壓源的電、電壓源的電流流I I和各元件的功率，并判別哪個(gè)為電源，哪個(gè)為和各元件的功率，并判別哪個(gè)為電源，哪個(gè)為負(fù)載？負(fù)載？解：解：與電流源串聯(lián)的元件與電流源串聯(lián)的元件, ,其電流為電流源的電流其電流為電流源的電流4V+ 21A+ UI(b)與電壓源并聯(lián)的元件與電壓源并聯(lián)的元件, ,其其電壓為電壓源的電壓電壓為電壓源的電壓I=1A+ 4V21A+ U(a)IWA611UpU=4VU=21+4=6VI = 14/2= 1

27、AW 21222p( (發(fā)出功率，電源發(fā)出功率，電源) )W444VIp( (吸收功率，負(fù)載吸收功率，負(fù)載) )( (吸收功率，負(fù)載吸收功率，負(fù)載) )W41A1UpW 82222p( (發(fā)出功率，電源發(fā)出功率，電源) )W4) 1(44Vp( (吸收功率，負(fù)載吸收功率，負(fù)載) )( (發(fā)出功率，電源發(fā)出功率，電源) )解：解： 6VI2A3+62V1 +2A62A3I2V1 +I4A21 +2VA2126+II4A21 +2V 8VI2+1 +2V 6VI2+1+ 10VI5A6+4 10VI 6+4I5A64A14610+ IA35466+ IA431+ +III64W44422IP4W1

28、4)(422IPPPP +W6334)(422 IP 10VI5A6+ 6V4+ 10VI 5A6+4+ 6VI4+6A4 IA6 . 0466+ IA4 . 36 . 04 +III22222A+222222222AV4 . 021)4/2(4/222+UV4 . 2222/2222/22+ UV8 . 24 . 24 . 0+ +UUU222222222A解：圖解：圖(a)中理想電壓源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓中理想電壓源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓Uab為：為：R1R3abR2- -+EIIR4電流源除去電流源除去R1R3abR2- -+ER4V31241 43213ab+ERRRRRU那么電壓源除去

29、后那么電壓源除去后Uab為：為：V7310 abab abUUU 任何一個(gè)復(fù)雜的電路, 向外引出兩個(gè)端子，且從一個(gè)端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，那么稱這一電路為二端網(wǎng)絡(luò)(或一端口網(wǎng)絡(luò))。二端網(wǎng)絡(luò)一端口網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)一端口網(wǎng)絡(luò)Nii無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有獨(dú)立電源。無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有獨(dú)立電源。有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有獨(dú)立電源。有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有獨(dú)立電源。無源二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò) 有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò) ab無源無源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)戴維寧戴維寧定理定理ab有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)可無源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個(gè)電阻等效為一個(gè)電阻有源二端網(wǎng)絡(luò)可等有源二端網(wǎng)

30、絡(luò)可等效為一個(gè)電壓源效為一個(gè)電壓源1 1、戴維寧定理的內(nèi)容、戴維寧定理的內(nèi)容2、戴維寧定理的運(yùn)用步驟、戴維寧定理的運(yùn)用步驟:(1) 求等效電源的電動勢求等效電源的電動勢E，即有源二端網(wǎng)絡(luò)，即有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓的開路電壓Uo；(2) 求等效電源的內(nèi)阻求等效電源的內(nèi)阻R0； (3) 作戴維寧等效電路，再求其他量。作戴維寧等效電路，再求其他量。V66639o+UV426363 o+UV1046 ooo+UUU+263630R思索：思索：假設(shè)外接假設(shè)外接3的電阻，求電流的電阻，求電流I?A23210+IA2 . 1A5512211 + + + + RREIA8 . 0A51012432 + + +

31、 + RREIR0abR3R4R1R2+8 . 5434321210RRRRRRRRRA126. 0A108 . 52G0G + + + + RREI電位：恣意選定電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，其他各點(diǎn)與電位：恣意選定電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，其他各點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓，記為參考點(diǎn)間的電壓，記為“VXVX。 通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零，用通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零，用“接地符號表示。接地符號表示。一、電位的概念一、電位的概念二、電位的計(jì)算步驟二、電位的計(jì)算步驟電位為正，闡明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；電位為正，闡明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；電位為負(fù)，闡明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。電位為負(fù)，闡明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。例例1 1：求圖示電路

32、中各求圖示電路中各點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位:Va:Va、VbVb、VcVc、Vd Vd 。解：解： 設(shè)設(shè)a a為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Va=0VVa=0VUab=VaVb=0 (60)=60VUcb=VcVb=80(60)=140VUdb=VdVb=30(60)=90V設(shè)設(shè)b b為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Vb=0VVb=0VUab=VaVb=60 0=60VUcb=VcVb=1400=140VUdb=VdVb=900=90Vc204A610AE290VE1140V5d6Aba+ + + + (1) 電位值是相對的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中電位值是相對的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中各點(diǎn)的電位也將隨之改動；各

33、點(diǎn)的電位也將隨之改動；(2) 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)的不同而改動，的不同而改動， 即與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。即與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。 借助電位的概念可以簡化電路作圖借助電位的概念可以簡化電路作圖c20690V140V5dba + + + 在電子電路中，常不畫電源，在電子電路中，常不畫電源，而在電源的非接地端標(biāo)以電而在電源的非接地端標(biāo)以電位的數(shù)值。位的數(shù)值。c20690V90V+140V5dbac20690V90V+140Vbad計(jì)算圖示電路中計(jì)算圖示電路中B B點(diǎn)的電位。點(diǎn)的電位。C100k50k9V9V+6VABIC9V+

34、+ A6V+ + 100k50kBI解：解：mA1 . 010)10050()9(63+IV156105063BIVVB11091010093+IV或圖示電路計(jì)算開關(guān)圖示電路計(jì)算開關(guān)S S斷開和閉合時(shí)斷開和閉合時(shí)A A點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位VA VA 。6k-12V-12VA4kS+12V20k解解: (1)當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)斷開時(shí)12VA4k20k6k- -+12V- -+SImA8 . 020461212+IV41220A+IV圖示電路計(jì)算開關(guān)圖示電路計(jì)算開關(guān)S S斷開和閉合時(shí)斷開和閉合時(shí)A A點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位VA VA 。6k-12V-12VA4kS+12V20k解解: (2)當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S

35、閉合時(shí)閉合時(shí)12VA4k20k6k- -+12V- -+S閉合時(shí)，閉合時(shí)，A點(diǎn)電位只與右回路有關(guān)。點(diǎn)電位只與右回路有關(guān)。ImA5 . 020412+IV22012AIV計(jì)算開關(guān)計(jì)算開關(guān)S S斷開和閉合時(shí)斷開和閉合時(shí)A A點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位VAVA。2k+6VA2kSI2I1解解: (1)當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)斷開時(shí)I1 = I2 = 0VA = 6V(2) 當(dāng)開封鎖合時(shí)當(dāng)開封鎖合時(shí),電路如下圖。電路如下圖。2k6V2k+ + AI1I2電流在閉合電流在閉合途徑中流通途徑中流通I2 = 0VA = 0VAV+ AVVA71002052052052051050+VVA72002010201020102

36、010550 +VVAAA710072007100 +VVV描畫耗費(fèi)電能的景象描畫耗費(fèi)電能的景象Ru+i1、元件的伏安關(guān)系、元件的伏安關(guān)系iRu 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:2、功率和能量、功率和能量0dd00t2tRiuiWtt當(dāng)當(dāng)u、i 參考方向一樣時(shí)，參考方向一樣時(shí)，022RuRiuip電阻元件從電阻元件從 t0 到到 t 的時(shí)間內(nèi)吸收的能量為：的時(shí)間內(nèi)吸收的能量為：無源元件無源元件耗能元件耗能元件描畫線圈通有電流時(shí)產(chǎn)生磁場、描畫線圈通有電流時(shí)產(chǎn)生磁場、儲存磁場能量的性質(zhì)。儲存磁場能量的性質(zhì)。電感電感L L 單位：單位：H H亨利亨利L+ ui1 1、電感元件的電壓和電流的關(guān)系、電感元件的

37、電壓和電流的關(guān)系當(dāng)當(dāng)u、i 參考方向一樣時(shí)，參考方向一樣時(shí)，tiLudd當(dāng)當(dāng)u、i 參考方向不同時(shí)，參考方向不同時(shí)，tiLudd闡明：電感的電壓與電流的變化率成正比。闡明：電感的電壓與電流的變化率成正比。(動態(tài)特性動態(tài)特性) 當(dāng)電流當(dāng)電流 i=常數(shù)時(shí)，常數(shù)時(shí)，u=0，相當(dāng)于短路，即電感對直，相當(dāng)于短路，即電感對直流相當(dāng)于短路。流相當(dāng)于短路。動態(tài)元件動態(tài)元件當(dāng)當(dāng)u、i 參考方向一樣時(shí)，參考方向一樣時(shí)，2、電感元件的功率和能量、電感元件的功率和能量tiLipdd ui)()(022000tLitLiipWtttL2121dddtttLiui闡明：闡明：電感的儲能只與電感電流有關(guān)，而與電壓無關(guān)。電感

38、的儲能只與電感電流有關(guān)，而與電壓無關(guān)。(2)電感上的電流不能躍變。電感上的電流不能躍變。)(2tLiWL21“儲能元件儲能元件“無源元件無源元件當(dāng)兩極板加上電源后，在兩個(gè)極板上分別聚集起等量當(dāng)兩極板加上電源后，在兩個(gè)極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質(zhì)中建立起電場。電容描畫儲存電異號的電荷，在介質(zhì)中建立起電場。電容描畫儲存電場能量的性質(zhì)。場能量的性質(zhì)。uiC+ 單位：單位：F(法拉法拉) uqC 有時(shí)用有時(shí)用F(1F =10-6F)、 pF(1pF =10-12F) 1、電容元件的電壓和電流的關(guān)系、電容元件的電壓和電流的關(guān)系當(dāng)當(dāng)u、i 為參考方向一樣時(shí)，為參考方向一樣時(shí)，tuCt(Cu)tq

39、idddddd動態(tài)元件動態(tài)元件闡明：電容的電流與電壓的變化率成正比。闡明：電容的電流與電壓的變化率成正比。(動態(tài)特性動態(tài)特性) 當(dāng)電壓當(dāng)電壓 u=常數(shù)時(shí)，常數(shù)時(shí)，i=0，相當(dāng)于開路，即電容對直，相當(dāng)于開路，即電容對直流相當(dāng)于開路。流相當(dāng)于開路。當(dāng)當(dāng)u、i 為參考方向相反時(shí)，為參考方向相反時(shí)，tuCidd當(dāng)當(dāng)u、i 為參考方向一樣時(shí)，為參考方向一樣時(shí)，2、電容元件的功率和能量、電容元件的功率和能量tuCupdd ui)()(022000tCutCuupWtttC2121dddtttCuui闡明：闡明：電容的儲能只與電容電壓有關(guān)，而與電流無關(guān)。電容的儲能只與電容電壓有關(guān)，而與電流無關(guān)。(2)電容上

40、的電壓不能躍變。電容上的電壓不能躍變。)(2tCuWC21“儲能元件儲能元件“無源元件無源元件鋁電解電容鋁電解電容瓷片電容瓷片電容瓷介電容瓷介電容陶瓷電容器陶瓷電容器闡明：闡明：(1) 列寫元件的電壓和電流的關(guān)系時(shí)，要留意電壓和列寫元件的電壓和電流的關(guān)系時(shí)，要留意電壓和電流的參考方向。電流的參考方向。Ru+iRiu Rui+RiuuiL+ tiLudduiL +tiLudduiC+ tuCidduiC +tuCidd(2) 本書所講的都是線性元件，本書所講的都是線性元件，R、L、C是常數(shù)。是常數(shù)。一、動態(tài)電路的方程一、動態(tài)電路的方程1、動態(tài)電路：含有動態(tài)元件、動態(tài)電路：含有動態(tài)元件(L或或C

41、)的電路。的電路。2、動態(tài)電路的方程、動態(tài)電路的方程uC+Ci+ RuS例：例：SdduutuRCCC+一階常系數(shù)微分方程一階常系數(shù)微分方程一一階階電電路路用一階微分方程來描畫的電路或含有一個(gè)獨(dú)立用一階微分方程來描畫的電路或含有一個(gè)獨(dú)立的動態(tài)元件的電路稱為一階電路。的動態(tài)元件的電路稱為一階電路。二、動態(tài)電路的特點(diǎn)二、動態(tài)電路的特點(diǎn)1、過渡過程：電路從一種穩(wěn)定形狀轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)、過渡過程：電路從一種穩(wěn)定形狀轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定形狀所閱歷的過程。定形狀所閱歷的過程。 穩(wěn)定形狀簡稱穩(wěn)態(tài)：穩(wěn)定形狀簡稱穩(wěn)態(tài)： 在指定條件下電路中電壓、電流已到達(dá)穩(wěn)定值。在指定條件下電路中電壓、電流已到達(dá)穩(wěn)定值。S合上后：電容

42、充電，合上后：電容充電，uC由由0 UC+SR例：例：2、過渡過程產(chǎn)生的緣由、過渡過程產(chǎn)生的緣由其一：其一： 電路中含有儲能元件電路中含有儲能元件 ( (內(nèi)因內(nèi)因) ) uC uC不能突變不能突變 C 儲能：儲能：2CC21CuW 在換路瞬間儲能元件的能量不能躍變在換路瞬間儲能元件的能量不能躍變 iL iL不能突變不能突變 L儲能：儲能：2LL21LiW 其二：其二： 電路發(fā)生換路電路發(fā)生換路 ( (外因外因) )換路主要有：換路主要有： 電源的接通和切斷、電路構(gòu)造電源的接通和切斷、電路構(gòu)造和參數(shù)的變化。和參數(shù)的變化。 設(shè)換路在設(shè)換路在t = 0t = 0時(shí)辰進(jìn)展的時(shí)辰進(jìn)展的 令令t=0t=0

43、表示換路前的一瞬間，表示換路前的一瞬間，t=0+t=0+表示換路后的表示換路后的一瞬間，換路所閱歷的時(shí)間為一瞬間，換路所閱歷的時(shí)間為(0(0 0+) 0+)。 三、換路定那三、換路定那么么)0()0(+CCuu)0()0(+LLii闡明：闡明：1、換路定那么只能用來求、換路定那么只能用來求uC(0+) 和和iL(0+)；2、在直流鼓勵下，換路前電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，電容、在直流鼓勵下，換路前電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路。相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路。3、其他電量的初始值由、其他電量的初始值由t =0+的等效電路求。的等效電路求。t =0+的等效電路的作法：的等效電路的作法：電容用電壓為電

44、容用電壓為 uC( 0+)的電壓源替代，的電壓源替代，電感用電流為電感用電流為 iL ( 0+)的電流源替代。的電流源替代。例例1：圖示電路換路前處于穩(wěn)態(tài)。求換路后電圖示電路換路前處于穩(wěn)態(tài)。求換路后電路中路中i、i1、uC、iC的初始值。的初始值。2+_S(t =0)+i6ViC_uC22i1解：解： (1) 求求 uC(0+)V32226)0()0(CC+uu2+_i(0+)6ViC(0+)22i1(0+)+_3Vt = 0+等效電路等效電路(2)作作t = 0+的等效電路的等效電路求其他電壓和電流的初始值求其他電壓和電流的初始值A(chǔ)75. 02236)0(+iA5 . 123)0(1+iA7

45、5. 0)0()0()0(1+iiiC例例2：換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。試求圖示電路中換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。試求圖示電路中i、iL、uC、iC 和和uL的初始值。的初始值。解：解： (1) 求求 uC(0+)、iL (0+) A1214/428)0()0(LL+ii2+_8Vt =0+4i4iC_uC_uLiL4SV414)0()0(CC+uu作作t = 0的電路求的電路求 uC(0)、iL (0) 2+_8V+44_uC(0) iL(0) 4t = 0時(shí)等效電路時(shí)等效電路(2)求其他電壓和電流的初始求其他電壓和電流的初始值值作作t = 0+電路如下圖電路如下圖由由KVL和和KCL得：得：4)0(4)

46、0(28+Cii1)0()0(+Cii解得：解得：A34)0(,A31)0(+iiC144)0(4)0(CL+iuV34144314+2+_8Vt =0+4i4iC_uC_uLiL4St = 0+時(shí)等效電路時(shí)等效電路iC(0+)i(0+)1AuL(0+)2+_8V+4_44V計(jì)算結(jié)果：計(jì)算結(jié)果：換路瞬間，換路瞬間，uC、iL不能越變，但不能越變，但iC、uL可以越變?？梢栽阶?。2+_8Vt =0+4i4iC_uC_uLiL4S電量電量 uC/ViL/AiC/AuL/Vt=0- -4100t=0+ +411/34/3例例3 3： 知：換路前電路處穩(wěn)態(tài)，知：換路前電路處穩(wěn)態(tài)，C C、L L均未儲能

47、。試均未儲能。試求：電路中各電壓和電流的初始值。求：電路中各電壓和電流的初始值。SCU R2R1t=0+_L解：由知條件和換路定那么得：解：由知條件和換路定那么得： uC(0+) = uC(0)=0， iL(0+) = iL(0)=0作作t=0+等效電路，求其他各電流、電壓的初始值等效電路，求其他各電流、電壓的初始值iL(0+ )U iC(0+ )uC(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+)R1+_+_t = 0+等效電路等效電路11)0()0(RUC+0)0(2+uUuuL+)0 ()0 (1一階電路：用一階微分方程來描畫的電路。一階電路：用一階微分方程來描畫的電路。 或含

48、一個(gè)獨(dú)立的或含一個(gè)獨(dú)立的L或或C的電路的電路RC電路電路RL電路電路零輸入呼應(yīng)：電路無外加輸入，由電路中動態(tài)元件零輸入呼應(yīng)：電路無外加輸入，由電路中動態(tài)元件 的初始儲能引起的呼應(yīng)。的初始儲能引起的呼應(yīng)。零形狀呼應(yīng)：電路的初始儲能為零，僅由外加鼓勵零形狀呼應(yīng)：電路的初始儲能為零，僅由外加鼓勵 所產(chǎn)生的呼應(yīng)。所產(chǎn)生的呼應(yīng)。全呼應(yīng)：非零初始形狀的電路在外加鼓勵下所產(chǎn)生全呼應(yīng)：非零初始形狀的電路在外加鼓勵下所產(chǎn)生 的呼應(yīng)。的呼應(yīng)。一、一、RC電路的全呼應(yīng)電路的全呼應(yīng)UutuRCCC+dd一階線性常系數(shù)一階線性常系數(shù)非齊次微分方程非齊次微分方程UuuCR+方程的解方程的解= = 非齊次方程的特解非齊次方

49、程的特解+ +對應(yīng)齊次方程的通解對應(yīng)齊次方程的通解CCCuutu +)(即uC的變化規(guī)律的變化規(guī)律(1) 列電路方程列電路方程(2) 解方程解方程求特解求特解CutuCCdduC (0 ) = U0 RU+_C+_iS(t=0)+_uRuCUutuCC)()(取電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的解取電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的解 穩(wěn)態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量 求對應(yīng)齊次微分方程的通解求對應(yīng)齊次微分方程的通解Cu 0dd+CCutuRC通解即：通解即： 的解的解ptAuCe 通解為：11RCP特征根特征方程：特征方程： RCP +1= 0式中式中 = RC稱時(shí)間常數(shù)稱時(shí)間常數(shù)tAUuuuCCC+ +e微分方程的通解為：微分方程的通解為：

50、代入初始條件代入初始條件: uC (0+) = uC (0) = U0 tUUUuC+)e(0那么：那么：A = U0 U edd0tRUUtuCiC電流電流 i 為：為：tUUUuC+)e(01. 當(dāng)電容初始儲能為零，當(dāng)電容初始儲能為零，即為零形狀呼應(yīng)。即為零形狀呼應(yīng)。)e1 (ettUUUuC闡明：闡明：tOuCU63.2%U 經(jīng)過一個(gè)經(jīng)過一個(gè) 的時(shí)間，的時(shí)間，uC 從初始值從初始值上升到穩(wěn)態(tài)值上升到穩(wěn)態(tài)值U的的63.2% 。2. 當(dāng)電源電壓為零，當(dāng)電源電壓為零，即為零輸入呼應(yīng)。即為零輸入呼應(yīng)。tUuCe0經(jīng)過一個(gè)經(jīng)過一個(gè) 的時(shí)間，的時(shí)間，uC 衰衰減到初始值減到初始值U0的的36.8%

51、。tOuCU036.8%U0 3. 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) (2) 與過渡過程的關(guān)系與過渡過程的關(guān)系(秒秒)(1) 單位單位sVsAAVVCAVF 具有時(shí)間的量綱，而且僅取決于電路的構(gòu)造和具有時(shí)間的量綱，而且僅取決于電路的構(gòu)造和元件的參數(shù)，元件的參數(shù)，R、C 確定后，確定后， 為常數(shù)，故稱為為常數(shù)，故稱為時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)。 = RCtOuCU036.8%U0 1 2 3 1 2 3 越大，過渡過程越慢；越大，過渡過程越慢； 越小，過渡過程越快越小，過渡過程越快 。 工程上普通以為：經(jīng)過工程上普通以為：經(jīng)過(3 5 )時(shí)間，過渡過程終了。時(shí)間，過渡過程終了。(3) 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 的求法的求法CR0 0RL R032121RRRRRR+0U0+ CR0R0的計(jì)算類似于戴維寧等效的計(jì)算類似于戴維寧等效電阻的求法，即從儲能元件電阻的求法，即從儲能元件兩端看進(jìn)去的等效電阻。兩端看進(jìn)去的等效電阻。CR0R1U0+ t=0CR2R3SR1R2R3式中：式中：tffftf+e)()()()(0在