項目二直流電路認知

1、項目二項目二 直流電路認知直流電路認知2.1電路的基本結構電路的基本結構12.2電路的主要物理量電路的主要物理量22.3歐姆定律歐姆定律32.4電阻元件電阻元件42.5電路的狀態(tài)及電路的狀態(tài)及 電電 外特性外特性52.6負載的連接負載的連接62.7電氣設備額定值電氣設備額定值7知識要點知識要點2.8 電路中各點電位的計算電路中各點電位的計算82.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律92.10支路電流法支路電流法102.11電路模型的概念及電流源、電壓源電路模型的概念及電流源、電壓源112.12戴維寧定理戴維寧定理122.13疊加定理疊加定理13知識要點知識要點了解電路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài)了解電

2、路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài) 1掌握電流、電壓、電功率、電能等基本概念掌握電流、電壓、電功率、電能等基本概念2掌握電阻定律、歐姆定律和焦耳定律掌握電阻定律、歐姆定律和焦耳定律 3能夠對電阻、電感、電容進行正確的識別和測量能夠對電阻、電感、電容進行正確的識別和測量 4掌握基爾霍夫定律、疊加定理和戴維南定理及其應用掌握基爾霍夫定律、疊加定理和戴維南定理及其應用5任務目標任務目標1.1電路的基本結構電路的基本結構電流所流過的路徑稱為電路。電流所流過的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設它是為了某種需要由電工設備或元件按一定方式組合起來的備或元件按一定方式組合起來的。電路的結構形式和所能完成的任

3、務是多種多樣的，最典型電路的結構形式和所能完成的任務是多種多樣的，最典型的是照明電路。的是照明電路。電路實物圖電路實物圖電路原理圖電路原理圖2.1電路的基本結構電路的基本結構實際應用中，中間環(huán)節(jié)還必須有一些輔助設備，如實際應用中，中間環(huán)節(jié)還必須有一些輔助設備，如控控制電路通、斷的制電路通、斷的開關開關及保障及保障安全用電的安全用電的熔斷器熔斷器等。等。將非電能形態(tài)的能量轉換成電能的供電設備。將非電能形態(tài)的能量轉換成電能的供電設備。如發(fā)電機、電池等。如發(fā)電機、電池等。將電能轉換成非電能形態(tài)能量的用電設備。如將電能轉換成非電能形態(tài)能量的用電設備。如電動機、照明燈等。電動機、照明燈等。傳遞信號、傳輸

4、電能。傳遞信號、傳輸電能。負載：負載：電源：電源：中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：2.2電路的主要物理量電路的主要物理量2.2.1電流電流2.2.2電壓與電動勢電壓與電動勢2.2.3電位電位2.2.4電能電能2.2.1電流電流電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動形成電流。電解液中的正、負離子電解液中的正、負離子( (正、負電荷正、負電荷) )帶電粒子帶電粒子金屬導體中的自由電子金屬導體中的自由電子( (負電荷負電荷) )規(guī)定正電荷移動的方向為電流的規(guī)定正電荷移動的方向為電流的實際方向。實際方向。電流的電流的參考方向參考方向( (正方向正方向) )在進行電路分析時，預先假定的一在進行電路分析時，預先假定的一個電流

5、方向。個電流方向。RI 0I 0 0R電流的實際方向與參考方向一致時電流的實際方向與參考方向一致時電流值為正電流值為正；反之為負。反之為負。 電路圖中標注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可電路圖中標注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可以任意規(guī)定。以任意規(guī)定。電流一詞電流一詞既闡述一種物理現象，又表示帶電粒子定向運動既闡述一種物理現象，又表示帶電粒子定向運動強弱強弱的的物理量。物理量。電流的強弱電流的強弱( (或大小或大小) )：tQI 電流的單位是電流的單位是安安( (A) )；毫安；毫安( (mA) )、微安、微安( ( A) )1 A = 103 mA = 106 At ：為時間，

6、單位是：為時間，單位是秒秒( (s) )；Q ： t 時間內通過導線的電荷量時間內通過導線的電荷量 ，單位是單位是庫庫( (C) )；I ：電流：電流動畫：電流的基本概念動畫：電流的基本概念交流電交流電的實際方向隨時間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。的實際方向隨時間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流對負載有各種不同的作用和效應，熱和磁效應總是伴隨電電流對負載有各種不同的作用和效應，熱和磁效應總是伴隨電流一起發(fā)生。流一起發(fā)生。電流的作用和效果電流的作用和效果電流的作用效果電流的作用效果 高中物理學中對電壓的定義：電場力把單位正高中物理學中對電壓的定義：電場力把單位正電荷從電場中的一點移到另一點所做

7、的功。電荷從電場中的一點移到另一點所做的功。 電壓的國際單位制是伏特電壓的國際單位制是伏特【V】，常用的單位還，常用的單位還有毫伏有毫伏【mV】和千伏和千伏【KV】等，它們之間的換算等，它們之間的換算關系為：關系為： 電工技術的問題分析中，通常規(guī)定電壓的電工技術的問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方參考正方向向，因此電壓又稱作，因此電壓又稱作 從工程應用的角度來講，電路中的電壓是產生電流的根從工程應用的角度來講，電路中的電壓是產生電流的根本原因；在數值上，電壓等于電路中兩點電位的差值。本原因；在數值上，電壓等于電路中兩點電位的差值。2.2.2電壓與電動勢電壓與電動勢2.2.2電壓與電動勢電壓與電

8、動勢靜電力移動電荷做功，其大小用靜電力移動電荷做功，其大小用電壓電壓 U 表示表示W：靜電力移動電荷做的功；靜電力移動電荷做的功；Q: 被移被移動電荷的電量；動電荷的電量；U：電壓電壓電壓的方向電壓的方向規(guī)定為由規(guī)定為由正極正極( (高電位端高電位端) )指向指向負極負極( (低電位低電位端端) )，單位為伏，單位為伏( (V) )。動畫：電動勢動畫：電動勢QWU 2.2.2電壓與電動勢電壓與電動勢維持某閉合電路中的維持某閉合電路中的電流電流，必須在它的兩端保持，必須在它的兩端保持電壓電壓；電源在電路中能產生和保持電壓電源在電路中能產生和保持電壓; 電源內部的非靜電力分離電源內部的非靜電力分離

9、電荷，把其他形式能量轉換成電能。電荷，把其他形式能量轉換成電能。電壓為零電壓為零低電壓低電壓高電壓高電壓兩種兩種不同極性不同極性的的電荷電荷分離，電荷之間便產生了電壓。分離，電荷之間便產生了電壓。電壓：電壓：要把電荷分離，必須要把電荷分離，必須對電荷做功對電荷做功，而做功是由電源完成，而做功是由電源完成的。發(fā)電機、電池就是電源。的。發(fā)電機、電池就是電源。常見電能轉換裝置：常見電能轉換裝置：( (1) )電磁感應：電磁感應：將條形磁鐵插入將條形磁鐵插入線圈再拔出，在磁鐵線圈再拔出，在磁鐵的運動期間，電壓表的運動期間，電壓表的指針擺動，利用電的指針擺動，利用電磁感應來產生電壓。磁感應來產生電壓。發(fā)

10、電機發(fā)電機把機械能轉化為電能，把機械能轉化為電能，電池電池把化學能轉化為電能。把化學能轉化為電能。( (2) )熱電偶熱電偶:銅和康銅張開兩端之間產生電壓。銅和康銅張開兩端之間產生電壓。將一段銅絲和將一段銅絲和一段康銅絲絞合或一段康銅絲絞合或焊接起來，用導線焊接起來，用導線接上一個電壓表，接上一個電壓表，在銅絲和康銅絲的在銅絲和康銅絲的連接處加熱。連接處加熱。 ( (3) )光敏元件：光敏元件：通過光來產生電壓。通過光來產生電壓。將光敏元件接在電壓表上，用光源照射光敏器件，光將光敏元件接在電壓表上，用光源照射光敏器件，光敏元件的兩端就會產生電壓。敏元件的兩端就會產生電壓。金屬基片金屬基片覆蓋層

11、覆蓋層阻擋層阻擋層接觸環(huán)接觸環(huán)光光硒硒通過石英晶體的形變產生電壓。通過石英晶體的形變產生電壓。FFmV晶體晶體將壓電將壓電晶體晶體與高內阻的與高內阻的電壓表相連接電壓表相連接；在其特定的表面施加在其特定的表面施加壓壓力力或或拉力拉力；晶體內部晶體內部電荷將位移電荷將位移，進而產生電壓。進而產生電壓。反之在晶體上加電壓，晶體將產生機械變形。反之在晶體上加電壓，晶體將產生機械變形。( (4) )壓電效應：壓電效應：另外，對絕緣材料摩擦也可以產生電壓。另外，對絕緣材料摩擦也可以產生電壓。產生電壓過程是非靜電力對電荷的做功過程，做的產生電壓過程是非靜電力對電荷的做功過程，做的功越大，電源把其他形式的能

12、量轉化為電能的本領就越功越大，電源把其他形式的能量轉化為電能的本領就越大。電源的這種本領用電動勢表示大。電源的這種本領用電動勢表示 。電動勢：電動勢：在電源內部，在電源內部，非靜電力非靜電力將將正電荷正電荷從電源從電源負負極極移到移到正極正極所做的功所做的功 WS 與其電量與其電量 Q 之比稱為之比稱為電動勢電動勢，用用 E 表示，即表示，即QWES E 的單位是伏的單位是伏( (V) )WS單位是焦耳單位是焦耳( (J) ) Q 的單位是庫的單位是庫( (C) )電動勢的方向：電動勢的方向：規(guī)定從規(guī)定從電源負極電源負極指向指向電源正極電源正極即非靜電即非靜電力移動正電荷方向。力移動正電荷方向

13、。R +-EI+-U當外電路閉合時，外電路中形成電場，在電場力當外電路閉合時，外電路中形成電場，在電場力的作用下，電荷經外電路移動形成電流的作用下，電荷經外電路移動形成電流 I。與電流情況類似，電壓和電動勢未知方向時也可假設與電流情況類似，電壓和電動勢未知方向時也可假設參考參考方向方向，結合計算結果的正、負來決定其實際方向。，結合計算結果的正、負來決定其實際方向。二者區(qū)別：二者區(qū)別：電動勢是對電源而說的，它就是電源將單位正電荷從電動勢是對電源而說的，它就是電源將單位正電荷從負極經電源內部移到正極時，非靜電力所做的功。負極經電源內部移到正極時，非靜電力所做的功。 電壓是對一般電路而說的，即某段電

14、路兩端的電壓，電壓是對一般電路而說的，即某段電路兩端的電壓，也就單位正電荷，從某點沿電路移到另一點時，電場也就單位正電荷，從某點沿電路移到另一點時，電場力所做的功。力所做的功。 2.2.3電位電位電路中每一點都有一定的電路中每一點都有一定的電位電位。在外電路，在外電路，電位差形成電位差形成電流電流；電流從；電流從高電位高電位點流向點流向低電位低電位點。點。+-R EI+-Uabcd* 電位電位用字母用字母 V 表示；表示；* 不同點電位用字母不同點電位用字母 V 加加 下標表示；下標表示； * 衡量電位高低必須有一個計算電位的起點，稱零電位點，衡量電位高低必須有一個計算電位的起點，稱零電位點，

15、該點電位為該點電位為 0 V。電位的計算電位的計算先選定零電位點先選定零電位點，( (一般用符號一般用符號“ ”表示表示) )，電路中，電路中任任何一點與零電位點之間的電壓何一點與零電位點之間的電壓，就是該點的，就是該點的電位電位。+-R2 EI+-Uabcd R1 a 點電位點電位ab1 5Aab1 5A電位電位 b點電位點電位電位的計算電位的計算+-R2 EI+-Uabcd R1 例例 圖示電路，圖示電路，E = 10 V， R1 = R2 = 2 ，求各點電位。，求各點電位。電壓等于電位差電壓等于電位差 例如，例如，Uab = Va - - Vb = 5 V 解解 該電路該電路 c 點是

16、零電位點點是零電位點I = 2.5 A，Va = Uac = 10 V，Vb = Ubc = 5 V，Vc = Vd= 0 V2.2.4電能電能電場力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式電場力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式 U = W/Q 知，電能知，電能 W = QU，由于，由于 Q = It，所以，所以W = QU = UIt國際單位制下，電能的單位是焦耳國際單位制下，電能的單位是焦耳( (J) )，也用千瓦時，也用千瓦時( (kW h，1 kW h = 1 000 W 3 600 s = 3.6 106 J電能可直接用電能表電能可直接用電能表( (電度電度表表) )測出。測出。

17、kWh計數器計數器俗稱度俗稱度) )表示。表示。轉盤轉盤kWh003 16220 V 5 A 50 Hz 2 500 r / ( (kWh) )計數器計數器鋁轉盤鋁轉盤計數器用來記錄電能計數器用來記錄電能V、A、Hz 值是電壓值是電壓電流和頻率的使用條件電流和頻率的使用條件2 500 r/ kWh 表示消表示消耗耗 1 千瓦時千瓦時( (1 度度) )電能，電能，鋁轉盤轉過鋁轉盤轉過 2 500 轉。轉。 例例 額定功率額定功率 120 W 彩色電視機，每千瓦時的電彩色電視機，每千瓦時的電費費 0.45 元，工作元，工作 5 小時電小時電費為多少？費為多少？ 解解 電費電費 = 0.12 5

18、0.45 元元 = 0.27 元元2.2.5電功率電功率用電設備用電設備單位時間消耗的電能單位時間消耗的電能叫做叫做電功率電功率，用字母，用字母 P 表示，表示，即即RURIUItWP22 單位：瓦單位：瓦( (W) )、或千瓦或千瓦( (kW) )電功率可利用功率表測量。電功率可利用功率表測量。右圖為功率表的接線圖右圖為功率表的接線圖 例例 額定電壓額定電壓 220 V， 電電流流 5 A 的電爐功率為多大？的電爐功率為多大？ 解解 P = UI = 220 5 W = 1 100 W = 1.1 kW*12*34+URkW+-REI+-UR0-內電路內電路可等效為可等效為 E 與與 R0

19、的串的串聯(lián)電路；聯(lián)電路；外電路外電路是電阻性電路可等效成是電阻性電路可等效成一個電阻一個電阻 R。內電路和外電路總稱為內電路和外電路總稱為全電路。全電路。外電路若不含電源，電壓外電路若不含電源，電壓 U、電流電流 I 關系滿足歐姆定律：關系滿足歐姆定律：RUI 電流和電壓的參考方向必須電流和電壓的參考方向必須一致；若方向相反一致；若方向相反 I - U/R注意注意1.3歐姆定律歐姆定律全電路歐姆定律全電路歐姆定律+-REI+-UR0-RREI 0I+-RU +-RUI 例例 求圖示電路中的電流。求圖示電路中的電流。U = 1.5 V，R = 1 。 解解 設定設定 I 的參考方向與的參考方向與

20、 U 相同相同A5 . 1A15 . 1 RUI若若 I 的參考方向與的參考方向與 U 相反相反A5 . 1A15 . 1- - - - - - RUI2.4.1電阻元件的電流、電壓關系電阻元件的電流、電壓關系2.4電阻元件電阻元件2.4.2 常用電阻元件常用電阻元件縱坐標縱坐標：流過電阻的電流流過電阻的電流 I橫坐標橫坐標：電阻兩端電壓電阻兩端電壓 U電阻恒定，其電流、電壓電阻恒定，其電流、電壓關系特性是一條電流隨電壓變關系特性是一條電流隨電壓變化的直線?；闹本€。電阻值決定直線的斜率。斜率隨電阻增大而減小。電阻值決定直線的斜率。斜率隨電阻增大而減小。I1R1R2R1 PN) )，此時極易燒

21、毀電阻使，此時極易燒毀電阻使其不能正常工作。其不能正常工作。P PN 可以正常工作可以正常工作PU2R202100W 4 W100P W 40216 W電路中某一點的電位電路中某一點的電位,為該點到為該點到參參考點考點的電壓。的電壓。電路的參考點可以任意選取。但電路的參考點可以任意選取。但一經選定，在分析和計算過程中就不一經選定，在分析和計算過程中就不能改動。能改動。+_R1E1+_E2R2R3I3abcd實際電路參考點選擇：實際電路參考點選擇：強電的電力電氣線路，以大地為參考強電的電力電氣線路，以大地為參考點，符號點，符號弱電的電子電路中，以裝置的外殼弱電的電子電路中，以裝置的外殼或底板為參

22、考點，符號或底板為參考點，符號圖示電路，若以圖示電路，若以 d 為為參考點，則：參考點，則：Va = E1Vc = E2Vb = I3 R3Vd = 0通常認為參考點的電位為零。通常認為參考點的電位為零。 例例 電路如圖所示，分別以電路如圖所示，分別以 A、B 為參考點計算為參考點計算 C 和和 D 點的電位及點的電位及 C 和和 D 兩點之間的電壓。兩點之間的電壓。以以 A 為參考點為參考點I =10 + 53 + 2A= 3 AVC = 33 V= 9 VVD = 32 V= 6 V以以 B 為參考點為參考點VD = 5 VVC = 10 V電路中各點的電位隨參考點不同而改變，電路中各點的

23、電位隨參考點不同而改變，UCD = VC VD = 15 VUCD = VC - - VD = 15 V 解解 任意兩點間的電壓與參考點無關。任意兩點間的電壓與參考點無關。小結：小結：I2 10 V+5 V+3 BCDA練習：電路如圖所示，分別以練習：電路如圖所示，分別以 A、B 為參考點計算為參考點計算 C 和和 D 點點的電位及的電位及 C 和和 D 兩點之間的電壓。兩點之間的電壓。I2 10 V+5 V+3 BCDA2.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律2.9.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL) )2.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( (KVL) )一、引入一、引入 電路是

24、由多個元件互聯(lián)而成的整體，在這個整體電路是由多個元件互聯(lián)而成的整體，在這個整體當中，元件除了要遵循自身的電壓電流關系（即元件當中，元件除了要遵循自身的電壓電流關系（即元件自身的自身的VCRVCRVoltage Current RelationVoltage Current Relation）外，同時還）外，同時還必須要服從電路整體上的電壓電流關系，即電路的互必須要服從電路整體上的電壓電流關系，即電路的互聯(lián)規(guī)律?；鶢柣舴蚨删褪茄芯窟@一規(guī)律的。聯(lián)規(guī)律?；鶢柣舴蚨删褪茄芯窟@一規(guī)律的。 2.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路： 電路中通過同一電流的無分支電路電路中通過同一電流的無分支電路 節(jié)點：

25、節(jié)點：三條或三條以上支路的連接點；三條或三條以上支路的連接點；回路：回路：電路中的任一閉合路徑。電路中的任一閉合路徑。練習練習:說出該電路的支路、說出該電路的支路、結點和回路數目。結點和回路數目。術語術語基爾霍夫定律由兩個定律組成。是分析與計算電路的基基爾霍夫定律由兩個定律組成。是分析與計算電路的基本定律。本定律。BAGDCEFH2.9基爾霍夫定律基爾霍夫定律網孔：網孔： 不含有分支的閉合回路。不含有分支的閉合回路。2.9.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結點上的各支路基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結點上的各支路電流之間的關系。電流之間的關

26、系。 定律：定律：在任意節(jié)點上，任一瞬間，各支路電流的代數和等于零。在任意節(jié)點上，任一瞬間，各支路電流的代數和等于零。記為記為 i = 0( (對任意波形的電流對任意波形的電流) ) I = 0( (直流電路中直流電路中) )一般規(guī)定一般規(guī)定 ：流入節(jié)點的電流取正值，流出節(jié)點的電流值取負值：流入節(jié)點的電流取正值，流出節(jié)點的電流值取負值（反之亦然）（反之亦然）2.9.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)應注意的問題：應注意的問題： 對于含有對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出個節(jié)點的電路，只能列出n-1個獨立的個獨立的電流方程。電流方程。 列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，列節(jié)點電

27、流方程時，只需考慮電流的參考方向，而無需考慮電流的實際方向，當所計算的電流的而無需考慮電流的實際方向，當所計算的電流的數值為負值時，說明實際的電流方向與所選定的數值為負值時，說明實際的電流方向與所選定的電流的參考方向相反。當所計算的電流的數值為電流的參考方向相反。當所計算的電流的數值為正值時，說明實際的電流方向與所選定的電流的正值時，說明實際的電流方向與所選定的電流的參考方向相同參考方向相同 。 例例 列寫出圖列寫出圖中所示電路中結點中所示電路中結點 A 的基爾霍夫的基爾霍夫第一定律表達式。第一定律表達式。0)(321 - - III321III 解解 對于結點對于結點 A 上的電流，上的電流

28、，假設流入結點電流為正，流出結點假設流入結點電流為正，流出結點電流為負，那么，根據公式電流為負，那么，根據公式( (1.21) )可得可得可見，基爾霍夫第一定律也可描述為流入結點的電流之可見，基爾霍夫第一定律也可描述為流入結點的電流之和等于流出結點的電流之和。和等于流出結點的電流之和。或或 若設流向結點若設流向結點 a 的電流為負，的電流為負，流出結點流出結點 a 的電流為正，根據的電流為正，根據 KCL 結點電流方程為結點電流方程為:I1I2I3I4aI1 I2 + I3 + I4 = 0若若 I1 = 9 A， I2 = 2 A，I4 = 8 A，求，求 I3 。9 ( ( 2) )+ I

29、3 + 8 = 0有有I3 電流為負值，是由于電流參考方向與實際方向相反所致。電流為負值，是由于電流參考方向與實際方向相反所致。 I3 = 19 A 解解 例例 列寫出圖示電路列寫出圖示電路基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律表達式。表達式?！纠?在下圖中，已選定各支路電流的參考方向并標在在下圖中，已選定各支路電流的參考方向并標在圖上，對于結點圖上，對于結點a a，根據，根據KCLKCL可得可得 054321-iiiii24341iiiiin KCL的推廣應用：的推廣應用： KCLKCL不僅適用于結點，也可推廣應用于包括數個不僅適用于結點，也可推廣應用于包括數個結點的閉合面（可稱為廣義結點），

30、即通過任一封閉結點的閉合面（可稱為廣義結點），即通過任一封閉面的所有支路電流的代數和恒等于零。面的所有支路電流的代數和恒等于零。 1 3 25i6i4i1i3i2i例如：例如： 對于右圖所示對于右圖所示電路，應用電路，應用KCLKCL可得可得：三式相加，可得：三式相加，可得：0641 - - - -iii0542 - - - -iii0653 - -iii0321 - - - -iii1 3 25i6i4i1i3i2i例如：例如： 對于右圖所示電路，應用對于右圖所示電路，應用KCLKCL定律推導相定律推導相關電流的關系關電流的關系此外，對于此外，對于KCLKCL的推廣應用，還有以下兩例：的推廣

31、應用，還有以下兩例：此外，對于此外，對于KCLKCL的推廣應用，還有以下兩例：的推廣應用，還有以下兩例：此外，對于此外，對于KCLKCL的推廣應用，還有以下兩例：的推廣應用，還有以下兩例：I I = 0 = 0I I = 0 = 02.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關系?；鶢柣舴螂妷憾捎脕泶_定回路中各段電壓之間的關系。 表述表述1：在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動勢的代數：在任一瞬間沿回路繞行一周，所有電動勢的代數和等于電壓降的代數和，寫作和等于電壓降的代數和，寫作 E = U = RIR2I2+_R1+_E2U2I1U1CAD

32、B+_U3+U4_E1圖示電路圖示電路選逆時針為繞行方選逆時針為繞行方向。則：向。則： E2 E1 =U4 U32.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) 式中各電壓和電動勢的正、負符號的確定方式中各電壓和電動勢的正、負符號的確定方法如下：法如下：（1 1）首先選定各支路電流的方向；）首先選定各支路電流的方向；（2 2）選擇回路的繞行方向）選擇回路的繞行方向( (既可沿著順時針方向既可沿著順時針方向繞行，也可沿著逆時針方向繞行繞行，也可沿著逆時針方向繞行) )；（3 3）電阻元件的端電壓為電阻元件的端電壓為 IRIR，當當通過電阻的通過電阻的電流方向與繞行方向一致電流方向與繞行方向一

33、致，該電阻上的電壓取正號，該電阻上的電壓取正號；否則取負號。；否則取負號。（4 4）電源電動勢為電源電動勢為 E E，當電源電動勢的標定方當電源電動勢的標定方向與回路繞行方向一致時向與回路繞行方向一致時，選取，選取正號；否則取負號正號；否則取負號。不考慮流過電源的電流方向不考慮流過電源的電流方向。2.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律用來確定回路中各段電壓之間的關系?；鶢柣舴螂妷憾捎脕泶_定回路中各段電壓之間的關系。 -E2 +E1 +U4 U3=0R2I2+_R1+_E2U2I1U1CADB+_U3+U4_E1圖示電路圖示電路選逆時針為繞行方選逆時針為繞行方向。

34、則：向。則：表述表述2：在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞：在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零，即行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零，即 0U2.9.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) 式中各電壓和電動勢的正、負符號的確定方式中各電壓和電動勢的正、負符號的確定方法如下：法如下：（1 1）首先選定各支路電流的方向；）首先選定各支路電流的方向；（2 2）選擇回路的繞行方向）選擇回路的繞行方向( (既可沿著順時針方向既可沿著順時針方向繞行，也可沿著逆時針方向繞行繞行，也可沿著逆時針方向繞行) )；（3 3）電阻元件的端電壓為電阻元件的端電壓為 IR

35、IR，當當通過電阻的通過電阻的電流方向與繞行方向一致，該電阻上的電壓取正號電流方向與繞行方向一致，該電阻上的電壓取正號；否則取負號。；否則取負號。（4 4）電源電壓為電源電壓為 U U，當當電源電壓方向電源電壓方向與與回路繞回路繞行方向一致時行方向一致時，選取，選取正號；否則取負號。正號；否則取負號。不考慮流過電源的電流方向不考慮流過電源的電流方向【例例】 在下圖中，各電壓、電流參考方向已標出，選取在下圖中，各電壓、電流參考方向已標出，選取回路繞行方向如圖所示。根據回路繞行方向如圖所示。根據KVLKVL，可得，可得 I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U2U4U3U1即即044

36、3211-SSUUUUUU4144332211SSUUIRIRIRIR-n KVL的推廣應用：的推廣應用： KVLKVL不僅適用于電路中任一閉合回路，還可推不僅適用于電路中任一閉合回路，還可推廣應用于任一不閉合回路。廣應用于任一不閉合回路。 上圖所示電路中，由上圖所示電路中，由KVLKVL可得：可得：所以所以表明：表明：U Uabab - R - R3 3 I I3 3 + R+ R2 2I I2 2 - U - Us2s2 - R - R1 1I I1 1 + U + Us1s1 = 0 = 0 U Uabab = -U = -Us1s1 + R + R1 1I I1 1 + U + Us2

37、s2 -R -R2 2I I2 2+ R+ R3 3I I3 3 電路中任意兩點間的電壓電路中任意兩點間的電壓UabUab等于從等于從a a點到點到b b點的點的任一路徑上各段電壓的代數和。此即求解電路中任意任一路徑上各段電壓的代數和。此即求解電路中任意兩點間電壓的方法。兩點間電壓的方法。 )()(tutus升降舉例：圖示電路，求舉例：圖示電路，求Ucd和和Ube。未標未標出電出電流方流方向則向則默認默認為電為電流為流為關聯(lián)關聯(lián)參考參考方向方向)()(tutus升降舉例：圖示電路，求舉例：圖示電路，求Ucd和和Ube。解：解： Uab-Ubc+Ucd+Ude-Uef+Ufa=0 Ucd= -9

38、V Ube= -3 2 6= -11V未標未標出電出電流方流方向則向則默認默認為電為電流為流為關聯(lián)關聯(lián)參考參考方向方向例例：RA+ 8V -+ 2V _ _ + u1- + u2- 例例：RA+ 8V -+ 2V _ _ + u1- + u2- 解：解：u1=2V u2=8V R中無電流中無電流例：例： 2 1 3 4- 6V + -3V +I1I2 - u1+ + u2- 例：例： 圖示電路，求電流圖示電路，求電流I1 、 I2和電壓和電壓u1 、 u2 。 2 1 3 4- 6V + -3V +I1I2 - u1+ + u2- 解：解：I1=5-5=0 I2=5-1=4A u2=6-3=3

39、V u1= - 23 3 - 5= - 31V 支路電流法是計算復雜電支路電流法是計算復雜電路的一種基本方法。路的一種基本方法。凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡化的電路，稱為復雜電路。凡不能用電阻串、并聯(lián)等效簡化的電路，稱為復雜電路。AI2I1I3R1+R2R3+E2E1圖示電路為復雜電路。圖示電路為復雜電路。支路電流法的解題原則是：支路電流法的解題原則是：以以支路電流為求解對象支路電流為求解對象，應用基爾霍夫電流、電壓定律，應用基爾霍夫電流、電壓定律對對結點和回路列出結點和回路列出所需的所需的方程組方程組，然后，然后求解各支路電流求解各支路電流。介紹分析電路的方法介紹分析電路的方法 2.10支路電

40、流法支路電流法 I1 + I2 I3 = 0用支路電流法求解電路的步驟：用支路電流法求解電路的步驟：對于有對于有 n 個結點的電路，個結點的電路，只能列出只能列出 (n 1)個個獨立的獨立的 KCL 方程式。方程式。2.10支路電流法支路電流法步驟一步驟一確定支路數確定支路數 b ，選擇各支路電流參考方向。選擇各支路電流參考方向。步驟二步驟二根據結點數列寫根據結點數列寫獨立的獨立的 KCL 方程方程。R1+R2R3+E2E1AI2I1I3步驟三步驟三應用應用 KVL 列出余下的列出余下的 b (n 1)個方程。個方程。E1 E2 = R1 I1 R2I2E2 = R2I2 + R3 I3步驟四

41、步驟四R1+R2R3+E2E1AI2I1I3注意：注意：所列回路電壓方程必須是獨立的方程；所列回路電壓方程必須是獨立的方程；電壓方程數視未知量減電流方程數所定。電壓方程數視未知量減電流方程數所定。一般可以網孔為回路列電壓方程；一般可以網孔為回路列電壓方程；聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。聯(lián)立方程組，求解出各支路電流。I1 + I2 I3 = 0E1 E2 = R1 I1 R2I2E2 = R2 I2 + R3 I3 例例 圖示電路，若圖示電路，若 R1 = 5 ，R2 = 10 ，R3 = 15 ，E1 = 180 V，E2 = 80 V，求各支路電流。求各支路電流。 解解 待求支路電流有三個。

42、待求支路電流有三個。( (1) )設電流參考方向；設電流參考方向；( (2) )對結點對結點 A 列列 KCL 方程：方程：( (3) )選網孔繞行方向列選網孔繞行方向列 KVL 方程：方程： I1 + I2 I3 = 0E1= R1 I1 + R3 I3E2 = R2 I2 + R3 I3( (4) )解聯(lián)立方程組：解聯(lián)立方程組：I1 = 12 AI2 = - - 4 AI3 = 8 AI1 + I2 I3 = 0 180 = 5I1 + 15I3 80 = 10I2 + 15I3練習：練習：如圖所示電路，已知如圖所示電路，已知E E1 1 = 42 V= 42 V，E E2 2 = 21

43、V= 21 V，R R1 1 = 12 = 12 ，R R2 2 = 3 = 3 ，R R3 3 = 6 = 6 ，試求：各支路電流，試求：各支路電流I I1 1、I I2 2、I I3 3 。【例例】如圖所示電路，已知如圖所示電路，已知E E1 1 = 42 V= 42 V，E E2 2 = 21 V= 21 V，R R1 1 = 12 = 12 ，R R2 2 = 3 = 3 ，R R3 3 = 6 = 6 ，試求：各支，試求：各支路電流路電流I I1 1、I I2 2、I I3 3 。解：該電路支路數解：該電路支路數b = 3、節(jié)點數、節(jié)點數n = 2，所以應列出，所以應列出1 個節(jié)點電

44、流方個節(jié)點電流方程和程和2個回路電壓方程，并按照個回路電壓方程，并按照 RI = E 列回路電壓方程的方法：列回路電壓方程的方法：(1) I1 = I2 + I3 (任一節(jié)點任一節(jié)點)(2) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (網孔網孔1)(3) R3I3 - -R2I2 = - -E2 (網孔網孔2)代入已知數據，解得：代入已知數據，解得：I1 1 = 4 A= 4 A，I2 2 = 5 A= 5 A，I3 3 = = - -1 A。2.11 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1.電壓源電壓源2. 電流源電流源3.電壓源與電流源的等效變換電壓源與電流源的等效變換1

45、.電壓源電壓源 OSREI 電壓源電壓源電壓源實際方向電壓源實際方向:電流從電壓源的低電位流向高電位電流從電壓源的低電位流向高電位,外力外力克服電場力移動正電荷作功克服電場力移動正電荷作功;電壓源發(fā)出功率電壓源發(fā)出功率起電源作用。起電源作用。 反之反之,吸收功率吸收功率,起負載作用起負載作用.如給蓄電池充如給蓄電池充電時電時,它就成為一個負載。它就成為一個負載。 常見的電壓源有干電池常見的電壓源有干電池,蓄電池蓄電池,發(fā)電機等發(fā)電機等等。等。理想電壓源有三個特點理想電壓源有三個特點:1.端電壓固定不變或是時間端電壓固定不變或是時間t的函數的函數Us(t),與與外電路無關外電路無關.。 2.通過

46、理想電壓源的電流取決于它所聯(lián)結通過理想電壓源的電流取決于它所聯(lián)結的外電路。的外電路。 3.理想電壓源內阻趨近于理想電壓源內阻趨近于0 實際電壓源實際電壓源,其端電壓隨電流的變化而變化其端電壓隨電流的變化而變化.因為它有內阻。因為它有內阻。2. 電流源電流源0SRUII- - 電流源電流源RL IUISOIISU+_例例1：設：設 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對外輸出電流。后，恒流源對外輸出電流。理想電流源有三個特點理想電流源有三個特點:1、輸出的電流恒定不變；、輸出的電流恒定不變； 2、直流等效電阻無窮大；、直流等效電阻無窮大； 3、交流等效電阻無窮大。、交流等效電阻無窮大。

47、 實際上，如果一個電流源在電壓變化實際上，如果一個電流源在電壓變化時，電流的波動不明顯，我們通常就假定時，電流的波動不明顯，我們通常就假定它是一個理想電流源。它是一個理想電流源。3、電壓源與電流源的等效變換、電壓源與電流源的等效變換0SREI 注意事項：注意事項：解解:+abU2 5V(a)+- -+abU5V(c)+- -a+-2V5VU+-b2 (c)+- -(b)aU 5A2 3 b+- -(a)a+5V3 2 U+- -a5AbU3 (b)+- -A1A22228 - - I解：解：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A

48、A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3AA10A110111 RUIA6A22102S1 IIIaIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)(2)由圖由圖(a)可得：可得：A4A4A2S1R IIIA2A51031R3 RUI理想電壓源中的電流理想電壓源中的電流A6A)4(A2R1R3U1 III理想電流源兩端的電壓理想電流源兩端的電壓V10V22V61S2S2IS IRRIIRUUaIRISbI1R1(c)aIR1RIS+_U1b(b)各個電阻所

49、消耗的功率分別是：各個電阻所消耗的功率分別是：W36=61=22RIPRW16=41=22111）（RRIRPW8=22=22S22IRPRW20=25=22333RRIRP兩者平衡：兩者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由計算可知，本例中理想電壓源與理想電流源都是電源，由計算可知，本例中理想電壓源與理想電流源都是電源，發(fā)出的功率分別是：發(fā)出的功率分別是：W60=610=111UUIUPW20=210=SSSIUPII1 1、電路如圖，電路如圖，US1 = 10 V， US2 = 8 V，R1 = R2 = R3 = 2 ，求電阻求電阻 R3 中的電流中的電

50、流 I3。2 2、電路如圖，電路如圖，Is1 =5A，IS2 = 4A，R1 = R2 = R3 = 2 ，求電阻求電阻 R3 中的電流中的電流 I3。a+-2V5VU+-b2 (c)+- -(b)aU 5A2 3 b+- -(a)a+5V3 2 U+- - 解解 用電源變換簡化電路用電源變換簡化電路A5A21011S1S RUIA4A2822S2S RUIR1 、 R2 不變不變將電壓源變換成電流源將電壓源變換成電流源 解解 將將 IS1、IS2合并成一個電流源合并成一個電流源IS = IS1 + IS2 = (5 + 4)A = 9 A122222121 RRRRR電流源電流源 IS、R

51、轉換成電壓源轉換成電壓源US = RIS = 9 V，R = 1 A3A2193S3 RRUIE+RLR2R1R3IS有源二端網絡有源二端網絡 N對于負載對于負載 RL ，有源二端網絡相當一個電源，故它可以用，有源二端網絡相當一個電源，故它可以用電源模型來等效代替。電源模型來等效代替。* 2.12戴維南定理戴維南定理ab圖示說明：圖示說明：UI線性線性有源有源二端二端網絡網絡Nab+RLR0N0abUSONab+ USO 為有源二端網為有源二端網絡的開路電壓絡的開路電壓* 2.12戴維南定理戴維南定理bUS0UR0RL+_+_aINR0 為有源二端網絡所有電源都不作為有源二端網絡所有電源都不作用，從用，從 a 、b 兩點看進的等效電阻。兩點看進的等效電阻。除去獨立電源方法：除去獨立電源方法：理想電壓源用短接線代替；理想電壓源用短接線代替；理想電流源用開路代替。理想電流源用開路代替。戴維南定理的應用戴維南定理的應用例：將各電路化成電壓源支路。2.2132320RVUS4 . 24323+- -USR0+- -USR0VUS621410820R123+- -4Va82A1+- -4Vb+- -USR0VUS401065 50R+- -USR0VUS30555 50R5V10A6+- -10V- -+c5A