电工电子技术第一章

1、1 电工电子技术 2 绪绪 论论 1. 1.课程的地位、作用和任务课程的地位、作用和任务 4. 4.课程特点课程特点 3. 3.主要教学内容主要教学内容 6. 6.如何学好这门课程如何学好这门课程 2. 2.电工电子技术的发展及应用电工电子技术的发展及应用 5. 5.课程安排课程安排 3 1. 1. 课程的地位、作用和任务课程的地位、作用和任务 高等学校非电类各专业的专业基础课高等学校非电类各专业的专业基础课 通过对电路基本理论、基本分析方法、常用电子器件、通过对电路基本理论、基本分析方法、常用电子器件、 基本单元电路及其系统的分析和实验基本单元电路及其系统的分析和实验, ,使学生获得电工电使

2、学生获得电工电 子技术的基本知识、基本理论和基本技能。为后续课程子技术的基本知识、基本理论和基本技能。为后续课程 （检测技术、计算机原理、自动控制等）的学习及在本（检测技术、计算机原理、自动控制等）的学习及在本 专业中的应用打下基础。专业中的应用打下基础。 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以 及将所学知识用于本专业的能力。及将所学知识用于本专业的能力。 建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新建立起系统的观念、工程

3、的观念、科技进步的观念和创新 意识，意识，学习科学的思维方法。提倡快乐学习！学习科学的思维方法。提倡快乐学习！ 4 电工电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之电工电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之 “无孔不入无孔不入”，应用广泛！，应用广泛！ 2. 2. 电工电子技术的发展及应用电工电子技术的发展及应用 电工电子技术的应用电工电子技术的应用 5 3. 3. 主要教学内容主要教学内容 第第1 1模块：电路基础理论模块：电路基础理论 电路的基本定律与分析方法；电路的暂态分析；交流电路；电路的基本定律与分析方法；电路的暂态分析；交流电路； 三相电路三相电路 第第2 2模块：模拟电子技术模

4、块：模拟电子技术 常用半导体器件；基本放大电路；集成运算放大器及其常用半导体器件；基本放大电路；集成运算放大器及其 应用；电力电子技术应用；电力电子技术 第第3 3模块：数字电子技术模块：数字电子技术 门电路与组合逻辑电路；触发器与时序逻辑电路门电路与组合逻辑电路；触发器与时序逻辑电路 6 *第第4 4模块：模块：EDAEDA技术技术 电子电路的仿真（电子电路的仿真（Multisim） 第第5 5模块：电气控制技术模块：电气控制技术 铁心线圈与变压器；异步电动机；直流电动机和控制电机铁心线圈与变压器；异步电动机；直流电动机和控制电机 ； 继电接触控制系统；可编程控制器继电接触控制系统；可编程控

5、制器 及应用及应用 7 4. “4. “电工电子技术电工电子技术”课程的特点课程的特点 内容多（丰富）内容多（丰富） 技术更新快技术更新快 实践性强实践性强 应用广泛应用广泛 课时少，难度大。课时少，难度大。 本课是非电专业一切电类后续课程（检测技术、计算机原本课是非电专业一切电类后续课程（检测技术、计算机原 理、自动控制等）的基础。对以后的学习深造和工作有至关理、自动控制等）的基础。对以后的学习深造和工作有至关 重要的作用。重要的作用。 8 5. 5. 课程安排课程安排 总学时：总学时： 72学时学时 作作 业：业： 考考 试：试： 考察所学知识的手段考察所学知识的手段 期中考试期中考试 期

6、末考试期末考试 9 善于总结，独立完成作业，多练多问；善于总结，独立完成作业，多练多问； 习题习题 做好预习，认真听讲，理解概念，注意方法，做好预习，认真听讲，理解概念，注意方法， 举一反三；举一反三； 课堂课堂 理论联系实际，勤于动脑，大胆动手，用足时间。理论联系实际，勤于动脑，大胆动手，用足时间。 实验实验 6. 6. 如何学好这门课程如何学好这门课程 10 教教 材材 及及 参参 考考 书书 教材：教材： 参考书：参考书： 电工学（上、下）秦曾煌主编电工学（上、下）秦曾煌主编 高等教育出版社高等教育出版社 电路原理于歆杰等主编电路原理于歆杰等主编 清华大学出版社清华大学出版社 模拟电子技

7、术基本教程华成英主编模拟电子技术基本教程华成英主编 清华大学出版社清华大学出版社 数字电子技术基本教程阎石主编数字电子技术基本教程阎石主编 清华大学出版社清华大学出版社 电子技术基础（模拟部分，数字部分）康华光主编电子技术基础（模拟部分，数字部分）康华光主编 高等教育出版社高等教育出版社 电工电子技术电工电子技术 第第2 2版版 徐淑华徐淑华 主编主编 电子工业出版社电子工业出版社 11 12 电路的基本定律与电路的基本定律与 分析方法分析方法 第第1 1章章 13 1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 电路的基本定律电路的基本定律 1.3 电路的分析方法电路的分析方法 电路的基本定律

8、与分析方法电路的基本定律与分析方法 第第1章章 14 l理解物理量的参考方向的概念。理解物理量的参考方向的概念。 l掌握各种理想电路元件的伏安特性。掌握各种理想电路元件的伏安特性。 l掌握基尔霍夫定律。掌握基尔霍夫定律。 l能够正确使用支路电流法、节点电压法列写电路方程。能够正确使用支路电流法、节点电压法列写电路方程。 l掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理。掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理。 l理解电位的概念，掌握电位的计算。理解电位的概念，掌握电位的计算。 本章学习目标本章学习目标 15 1 1、电路的作用：实现电能的传输和转换、电路的作用：实现电能的传输和转换 发电机发电机

9、把其他形式的能把其他形式的能 量转化成电能量转化成电能 升压升压 变压器变压器 输电线输电线 降压降压 变压器变压器 用用 户户 电能的传输电能的传输把电能转化成其把电能转化成其 他形式的能量他形式的能量 1.1.1 电路的组成及作用电路的组成及作用 1.1 电路的基本概念电路的基本概念 16 放大器将输入的信号放大放大器将输入的信号放大 扬声器由扬声器由 放大后的放大后的 信号驱动信号驱动 电路的另一个作用是传递和处理信号。电路的另一个作用是传递和处理信号。 例如：扩音机电路。例如：扩音机电路。 扩音机的主要组成部分是放大器。扩音机的主要组成部分是放大器。 放放 大大 器器 话筒将声音话筒将

10、声音 信号转换成信号转换成 微微弱电信号弱电信号 电路工作电源电路工作电源 17 电源电源电源电源 负载负载负载负载 中间环节中间环节中间环节中间环节 E I U + _ 2 2、 电路的组成电路的组成 18 电源（或信号源）：电源（或信号源）：提供电能（或信号）的部分；提供电能（或信号）的部分； 负负 载：载：吸收或转换电能的部分；吸收或转换电能的部分； 中间环节：中间环节：连接和控制电源和负载的部分；连接和控制电源和负载的部分； 电路中各部分在正常工作时，必须工电路中各部分在正常工作时，必须工 作在作在额定状态额定状态！即电源、负载、导线！即电源、负载、导线 等都有相应的等都有相应的额定值

11、额定值。 注意注意！ 19 1.1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 电流和电压的电流和电压的正方向正方向： 实际正方向实际正方向 假设正方向假设正方向 实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。 电流电流I 电动势电动势E 电压电压U 正方向正方向物理量物理量单位单位 正电荷移动的方向正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向 电位降落的方向电位降落的方向 低电位低电位高电位高电位 高电位高电位低电位低电位 A, kA, mA, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V 20 物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法

12、 I RUab E + _ a b u _ + 正负号正负号 a b Uab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后低电位在后） 双下标双下标 箭箭 头头 u ab + - R I 1 2 3 21 假设正方向（参考方向）假设正方向（参考方向） 在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。 在复杂电路中难于判断元件中物理在复杂电路中难于判断元件中物理 量的实际方向，电路如何求解？量的实际方向，电路如何求解？ 问题的提出问题的提出 电流方向电流方向 AB？ 电流方向电流方向 BA？ E1 AB R E2 IR 22 (1) 在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向；在

13、解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向； 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反； 若未标参考方向，则结果的正、负无意义！若未标参考方向，则结果的正、负无意义！ (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 假设正方向（参考方向）的应用假设正方向（参考方向）的应用 注意注意！ 23 例例1 已知已知：E=2V, R=1 求求：

14、 当当U 分别为分别为 3V 和和 1V 时时，求求IR的大小和方向的大小和方向? 解解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示； (2) 列电路方程：列电路方程： EUU R += R EU R U I R R - = EUUR -= E R a b U IR UR + - (3) 数值数值 计算计算 A1 1 2-3 3V= R IU A-1 1 2-1 1V= R IU （实际方向与参（实际方向与参 考方向一致）考方向一致） （实际方向与参（实际方向与参 考方向相反）考方向相反） 24 (4) 为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把

15、把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。称为按相同方向假设。称为关联参考方向关联参考方向。 (1) 方程式方程式U/I=R 仅适用于仅适用于U, I参考方向一致的情况。参考方向一致的情况。 (2) “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程然后再列方程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理

16、量是无意义的的物理量是无意义的. 归纳归纳 25 RIU RR = IR UR a b 假设假设: 与与 的方向一致的方向一致R I R U RIU RR -= IR UR a b 例例2 假设假设: 与与 的方向相反的方向相反R I R U （关联参考方向）（关联参考方向） 26 1.1.3 能量与功率能量与功率 a I R U b 设电路任意两点间的电压为设电路任意两点间的电压为 U ,流入此流入此 部分电部分电 路的电流为路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为: P = U I 功率的概念功率的概念 单位单位: W, kW, mW 负载负载 若元件上的电压为若

17、元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向一致实际方向一致 , 则该元件则该元件吸收功率吸收功率,为为负载负载; 电源电源 若元件上的电压为若元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向相反实际方向相反 , 则该元件则该元件发出功率发出功率,为为电源电源。 27 在在 U、 I 为关联参考方向的前提下：为关联参考方向的前提下： I RU a b 或或 I RU a b 则吸收功率则吸收功率 为负载为负载 若若 P = UI 0 若若 P = UI 0 I U a b + - 根据能量守衡关系根据能量守衡关系 P（吸收吸收）= P（发出发出） 则发出功率则发出功率 为电源为电源

18、 28 根据根据 电压和电流的实际方向电压和电流的实际方向判断器件的性质，或是判断器件的性质，或是电源电源 ，或是，或是负载负载。 当元件上的当元件上的U、I 的实际方向一致，则此元件消耗电功率，的实际方向一致，则此元件消耗电功率，为为负载负载。 当元件上的当元件上的U、I 的实际方向相反，则此元件发出电功率，的实际方向相反，则此元件发出电功率，为电源为电源。 实际方向根据实际方向根据参考方向和计算结果的正、负参考方向和计算结果的正、负得到。得到。 电源与负载的判断电源与负载的判断 根据根据 P 的的 + 或或 - 可以可以区分器件的性质，或是区分器件的性质，或是电电 源，源，或是或是负载。负

19、载。 在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U、I 正方向一致。正方向一致。 当当P 0 时时, 说明说明 U，I 实际方向一致，电路消耗电功率，实际方向一致，电路消耗电功率，为为负载负载。 当当P 0 U、I采用关联参考方向：采用关联参考方向： A吸收功率，是负载吸收功率，是负载 （2）I=-1A: P=UI=-5w，P0 A发出功率，是电源发出功率，是电源 例例3 30 A A BV + _ _ + 若：电压表和电流表均正偏，判断若：电压表和电流表均正偏，判断A、B谁是谁是 电源，谁是负载电源，谁是负载 IA IB U A：电压和电流的实际方向相反，是电源：电压和电流的实际

20、方向相反，是电源 B：电压和电流的实际方向相同，是负载：电压和电流的实际方向相同，是负载 例例4 31 负载电阻负载电阻 1.1.4 电源的工作状态电源的工作状态 1.有载工作状态有载工作状态 + - S E R0 RL I U 电源电源 电源电动势电源电动势 电源内阻电源内阻 电路电流电路电流: 0L E I RR 电源端电压电源端电压: 0 IREU 电路功率电路功率: 0 2 RIEIUI 电源外特性电源外特性: I U E 0PPP E 功率平衡功率平衡 32 伏安特性的斜率与伏安特性的斜率与R0有关有关 ， R0越小，斜率越小。越小，斜率越小。 R0 RL时，时，U 随负载的随负载的

21、 变动很小，受负载的影响变动很小，受负载的影响 很小，电源带负载能力强很小，电源带负载能力强 电源的内阻越小，带负载电源的内阻越小，带负载 能力越强。能力越强。 （1）满载工作：输出额定的）满载工作：输出额定的I、U、P。 （2）轻载工作：输出的）轻载工作：输出的P 低于额定值。低于额定值。 （3）超载工作：输出的）超载工作：输出的P 高于额定值。高于额定值。不允许不允许 + - S E R0 RL I U I U E 0 33 额定值：额定值： 各种电气设备的电压、电流、功率都有一各种电气设备的电压、电流、功率都有一 个额定值。分别用个额定值。分别用UN，IN，PN来表示。来表示。 对对负载

22、负载来讲：来讲：额定值指负载正常工作时的额定值指负载正常工作时的 条件及消耗的功率限额。条件及消耗的功率限额。 负载必须额定工作负载必须额定工作 （例：（例：220v，40w的白炽灯）。的白炽灯）。 34 对对电源电源来讲：额定值指电源向来讲：额定值指电源向负载提供的负载提供的 电流、电压和功率的限额电流、电压和功率的限额。 通常在铭牌或说明书中标出通常在铭牌或说明书中标出 注意使用时不要超过额定值。注意使用时不要超过额定值。 以电压源为例：以电压源为例： R2 + _ E R0 R1 R0 0 I总 总 R3 负载增加，负载增加， I总 总、 、P总 总增加 增加 电源输出的电流、功率电源输

23、出的电流、功率 取决于负载的大小。取决于负载的大小。 35 2. 2.电源开路电源开路 + - S E R0 I U0 I = 0 U=U0=E P = 0 3. 3.电源短路电源短路 U = 0 + - E R0 IS U 0 R E I S （空载，（空载，RL=） 外电路被短路（外电路被短路（ RL =0）电源短路容电源短路容 易烧坏电源易烧坏电源 ，因此电源，因此电源 使用中通常使用中通常 接入接入熔断器熔断器 P=0（输出功率）（输出功率） PE =I2 R0 （电源消耗的功率）（电源消耗的功率） 36 理理 想想 电电 压压 源源 理理 想想 电电 流流 源源 电电 阻阻 元元 件

24、件 R 电电 感感 元元 件件 L 电电 容容 元元 件件 C 理理 想想 受受 控控 源源 理想电路元件模型理想电路元件模型 对电路中的每个元器件特性建立元件模型；对电路中的每个元器件特性建立元件模型； 把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起 来，形成电路的模型；来，形成电路的模型； 1.1.5 理想电路元件理想电路元件 37 伏伏 - 安安 特性特性 i u R i u u i 1. 电阻电阻 R（常用单位常用单位： 、k 、M ） const i u R 线性线性 电阻电阻 非线性非线性 电阻电阻 const i u R iRu 38 消耗能

25、量消耗能量 吸收功率吸收功率 R U RIUIP 2 2 电阻元件是耗能元件电阻元件是耗能元件 t uidtW 0 （W） 单位单位：P（W），）， t（s） ，W（J） P（kW），），t（h），）， W（kWh） 39 2.电感电感 L （单位单位：H, mH, H） 单位电流产生的磁链单位电流产生的磁链 线圈线圈 匝数匝数 磁通磁通 理想电感元件：理想电感元件： u i 即即：L i = N i N L 40 l SN L 2 线圈线圈 面积面积 线圈线圈 长度长度 导磁率导磁率 电感和电感和结构结构参数的关系参数的关系 线性电感线性电感:L=Const (如如:空心电感空心电感 不变不

26、变) 非线性电感非线性电感 : L = Const (如如:铁心电感铁心电感 不为常数不为常数) u i 线圈线圈 匝数匝数 41 电感中的感应电动势电感中的感应电动势e u i e e 的方向的方向： 与电流方向一致与电流方向一致 与磁通符合右螺旋法则与磁通符合右螺旋法则 e 的大小的大小： dt di L dt d Ne 42 电感中电流、电压的关系电感中电流、电压的关系 当当 Ii (直流直流) 时时,0 dt di 0u 所以所以,在直流电路中电感相当于短路在直流电路中电感相当于短路. u e i L dt di L dt d Ne eu dt di Lu udt L i 1 直流电直

27、流电 路中，路中， 电感中电感中 的电流的电流 是否为是否为0 ？ 43 电感是一种电感是一种储能元件储能元件, 储存的储存的磁场磁场能量为：能量为： 电感的储能电感的储能 dt di Lu 2 00 2 1 LiLidiuidtW ti L 2 2 1 LiWL ？ 电感中的电流是直流时电感中的电流是直流时, 储储 存的磁场能量是否为存的磁场能量是否为0？ 否！否！ 2 2 1 LIWL 44 3.电容电容 C单位电压下存储的电荷单位电压下存储的电荷 （单位单位：F, F, pF） u i 电容符号电容符号 有极性有极性无极性无极性 + q = Cu u q C 45 云母电容器云母电容器

28、薄膜电容器薄膜电容器 瓷片电容器瓷片电容器 46 电解电容器电解电容器 47 d s C 极板极板 面积面积 板间板间 距离距离 介电介电 常数常数 电容和结构参数的关系电容和结构参数的关系 线性电容线性电容:C=Const ( 不变不变) 非线性电容非线性电容:C = Const ( 不为常数不为常数) u i C 48 dt du C dt dq i 电容上电流、电压的关系电容上电流、电压的关系 当当 Uu (直流直流) 时时,0 dt du 0i 所以所以,在直流电路中电容相当于开路。在直流电路中电容相当于开路。 u i C q = Cu dt du Ci idt C u 1 直流电直流

29、电 路中，路中， 电容两电容两 端的电端的电 压是否压是否 为为0？ 49 电容是一种电容是一种储能元件储能元件, 储存的储存的电场电场能量为：能量为： 电容的储能电容的储能 dt du Ci 2 00 2 1 CuCuduuidtW tu C 2 2 1 CuWC ？ 电容两端的电压是直流时电容两端的电压是直流时, 储存的电场能量是否为储存的电场能量是否为0？ 否！否！ 2 2 1 CUWC 50 无源元件小结无源元件小结 LCR u，i 关关 系系 能量能量 储放储放 dt du Ci dt di Lu iR u 2 2 1 CuWC 2 2 1 LiWL t uidtW 0 51 R1

30、UR2 当当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、为直流电压时，计算电感和电容的电压、 电流和储能。电流和储能。 例例4 U R1 R2 L C iL uC 2 2 1 LL LIW 2 2 1 CC CUW 21 RR U I L ，0 L U ， 0 C I ， 21 2 * RR R UUC ， 52 4、理想电压源、理想电压源 : 定义：定义：电压总是保持某个给定的时间函数，电压总是保持某个给定的时间函数， 与通过它的电流无关。与通过它的电流无关。 特点特点：(1）输出电）输出电 压是固定的，不会因为外电路的压是固定的，不会因为外电路的 不同而不同。不同而不同。 （2）电源中的电流由外

31、电路决定。）电源中的电流由外电路决定。 53 I E + _ a b Uab 电路模型电路模型: I E + _ a b Uab 或者或者 恒压源：恒压源： 如果理想电压源的电压如果理想电压源的电压u(t)恒等于常恒等于常 数数U（u(t)=U），则称为恒压源。），则称为恒压源。 伏安特性伏安特性 I Uab E 伏安特性：伏安特性： U=E I=E/RL 54 恒压源中的电流由外电路决定恒压源中的电流由外电路决定 设设: E=10V I E + _ a b Uab2 R1 当当R1 R2 同时接入时：同时接入时： I=10A R2 2 当当R1接入时接入时 ： I=5A则：则： 例例5 55

32、 R E I 恒压源特性中不变的是：恒压源特性中不变的是：_ E 恒压源特性中变化的是：恒压源特性中变化的是：_ I _ 会引起会引起 I 的变化。的变化。 外电路的改变外电路的改变 + _ I 理想电压源特性小结理想电压源特性小结 E Uab a b R 56 理想电压源的应用理想电压源的应用: （1）如果令一个理想电压源的电压）如果令一个理想电压源的电压E=0，则，则 此电压源相当于短路，即：此电压源相当于短路，即：理想电压源置零相理想电压源置零相 当于短路。当于短路。 （2）与理想电压源并联的支路电压受理想电）与理想电压源并联的支路电压受理想电 压源的约束。压源的约束。 （3）电压源中电

33、流的实际方向既可以从电压的）电压源中电流的实际方向既可以从电压的 高电位流向低电位，也可以从低电位流向高电高电位流向低电位，也可以从低电位流向高电 位，电源在电路中位，电源在电路中 不一定起电源的作用。不一定起电源的作用。 57 + + _ _ 10v 5v 1 + _ 5v 10v的恒压源：电流从低电位流向高电位。的恒压源：电流从低电位流向高电位。 起电源的作用起电源的作用 5v的恒压源：电流从高电位流向低电位。的恒压源：电流从高电位流向低电位。 起负载的作用起负载的作用 58 5、理想电流源、理想电流源 : 定义：定义：通过的电流与两端的电压大小无关的通过的电流与两端的电压大小无关的 理想

34、元件理想元件。 （2）电源两端的电压由外电路决定。）电源两端的电压由外电路决定。 特点特点 （1）元件中的电流是固定的，不会因为）元件中的电流是固定的，不会因为 外电路的不同而不同。外电路的不同而不同。 电路模型：电路模型： a b I Uab Is 59 I Uab IS 伏伏 安安 特特 性性 恒流源：恒流源：若理想电流源的电流恒等于常数若理想电流源的电流恒等于常数 则称为恒流源。则称为恒流源。 伏安特性：伏安特性： I=IS U=ISRL 60 恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定 I UIsR 设设: IS=1 A R=10 时时， U =10 V R=1 时时， U

35、=1 V则则: 例例6 与理想电流源串联的元件，电流受电流源的约束与理想电流源串联的元件，电流受电流源的约束 61 + _ 10v 2A R 求：求：R= 1 和和R= 10 两两 种情况下的种情况下的UIs，并判断，并判断 恒流源的电路性质。恒流源的电路性质。 取关联参考方向：取关联参考方向： 当当R=1 ， UIs =10-2R=8v 当当R=10 ，UIs =10-2R=-10v 是负载是负载 是电源是电源 例例7 62 恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较 恒压源恒压源恒流源恒流源 不不 变变 量量变变 化化 量量 E + _ a b I Uab Uab = E （常数常数）

36、Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定， 外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。 I a b UabIs I = Is （常数常数） I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定， 外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。 输出电流输出电流 I 可变可变 - I 的大小、方向均的大小、方向均 由外电路决定由外电路决定 端电压端电压Uab 可变可变 - Uab 的大小、方向的大小、方向 均由外电路决定均由外电路决定 63 电压源中的电流电压源中的电流 如何决定如何决定？电流电流 源两端的电压等源两端的电压等 于多少于多少？ 原则原则：Is不能变，不能变，E 不能变。

37、不能变。 E-Uab= 恒压源中的电流恒压源中的电流 I= IS 恒流源两端的电压恒流源两端的电压 I E _ + a b Uab=? Is 例例8 与理想电压源并联的电路（器件），其两端电压等于理与理想电压源并联的电路（器件），其两端电压等于理 想电压源的电压；与理想电流源串联的电路（器件），想电压源的电压；与理想电流源串联的电路（器件）， 其电流等于理想电流源的电流。其电流等于理想电流源的电流。 64 + _ 10v 2A R 求：求：R= 1 和和R = 10 两种情两种情 况下的况下的UIs，并判断恒流源的，并判断恒流源的 电路性质，验证功率平衡。电路性质，验证功率平衡。 取关联参考方

38、向：取关联参考方向： 当当R=1 ， UIs = 10 - 2R = 8 V 当当R=10 ，UIs =10 - 2R = - 10 V 是负载是负载 是电源是电源 例例9 + UIS - P发 发=2 10 20W P吸 吸=2 ( 10)-20W 实际发出实际发出20W P吸 吸=22 10 40W 10v电压源：电压源： 2A电流源：电流源： 10 R： 功率平衡功率平衡！ 65 6、理想受控源、理想受控源 在电路中起电源作用，但其电压或在电路中起电源作用，但其电压或 电流受电路其他部分控制的电源。电流受电路其他部分控制的电源。 受控源受控源 电压控制受控源电压控制受控源 电流控制受控源

39、电流控制受控源 受控电压源受控电压源 受控电流源受控电流源 压控电压源：压控电压源：VCVS 流控电压源：流控电压源：VCCS 压控电流源：压控电流源：CCVS 流控电流源：流控电流源：CCCS 66 理想受控源的分类理想受控源的分类 压控电流源压控电流源 12 UgI U1 I2 12 UgI 流控电流源流控电流源 12 II I2 I1 12 II 压控电压源压控电压源 U1 + - U2 U1 m=U2 + - U1 m=U2 流控电压源流控电压源 I1 + - U2 I1r =U2 + - I1r =U2 67 独立源和受控源的异同独立源和受控源的异同 相同点：相同点：两者性质都属电源

40、，均可向电路两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。提供电压或电流。 不同点：不同点：独立电源的电动势或电流是由非电独立电源的电动势或电流是由非电 能量提供的，其大小、方向和电路能量提供的，其大小、方向和电路 中的电压、电流无关；中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。量决定。 68 实际的电路，都可以用电路模型表示。实际的电路，都可以用电路模型表示。 例如，实际电源的电路模型为例如，实际电源的电路模型为 又如：日

41、光灯的电路模型为又如：日光灯的电路模型为 镇流器镇流器 RLRL 灯管灯管 电流源电流源 RO IS 电压源电压源 RO E + - - 或或 RLRL 1.1.6 电路模型电路模型 69 欧姆定律欧姆定律 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL） 1.2 电路的基本定律电路的基本定律 70 R U I 注意注意：用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方向。图中标明正方向。 IRU IRUIRU R U I R U I 1.2.1 欧姆定律欧姆定律 71 1.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定

42、律 名词解释：名词解释： 节点：节点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点 支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支 回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径 网孔：网孔：回路中无支路时称网孔回路中无支路时称网孔 描述电路中各部分电压或各部分电流间的描述电路中各部分电压或各部分电流间的 关系关系,其中包括电流和电压两个定律。其中包括电流和电压两个定律。 72 支路支路：ab、ad、 . （共共6条条） 回路回路：abda、 bcdb、 . （共共7 个个） 节点节点：a、 b、 . (共共4个个） I3 E4 E3_ + R3 R6 + R4 R5 R1 R2 a

43、b c d I1 I2 I5 I6 I4 - 网孔网孔：abda、 bcdb adca （共共3 个个） 73 1. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL) 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电 流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。 I = 0即即： a I1I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 b E1 对对a节点：节点： 321 III 或：或： 0 321 III 设流入节点取设流入节点取“+”，流出节点取，流出节点取“-” 。

44、74 KCL还适用于电路的任意封闭面。还适用于电路的任意封闭面。 I1+I2 + I3=0 基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展 证明：证明： I1 I2 I3 a b c Ibc Iab Ica caab III 1 a: abbc III 2 b: bcca III 3 c: 0 321 bccaabbccaab IIIIIIIII 75 I=0 I=? E2E3E1 + _ R R1 R+ _ + _ R 例例10 例例11计算图示电路中的未知电流计算图示电路中的未知电流 I 。 I 2A -3A 4A 解：解： 2 - 3 - 4 - I=0 I= 2 - 3 - 4=-5A

45、利用扩展的利用扩展的KCL列方程：列方程： 76 2. 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL) 对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电位对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电位 升等于电位降。或，电压的代数和为升等于电位降。或，电压的代数和为 0。 回路回路 a-d-b-c-a 电位升电位升电位降电位降 即即：0U 或：或： a I1I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 b E1 c d 122211 ERIERI 0 122211 ERIERI 77 列写列写KVL方程的步骤：方程的步骤： 标出回路中各段电压和电流的参考方向；选定一个标出回路中各段电压和电流的参

46、考方向；选定一个 回路方向；回路方向； 沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一 致，取正；致，取正； 相反，取负；相反，取负； a I1I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 b E1 c d回路回路 a-b-c-a 0 13311 ERIRI 回路回路 a-b-d-a 0 23322 ERIRI 78 RIUE ab 电位升电位升电位降电位降 E + _ R a b Uab I KVL也适合于开口电路。也适合于开口电路。 基尔霍夫电压定律的扩展基尔霍夫电压定律的扩展 79 A1 1 43 3 I求求：I1、I2 、I3 能否很快说出结

47、果能否很快说出结果 ？ A6 1 543 2 I A7 321 III 1 + + - - 3V 4V 1 1 + - 5V I1 I2 I3 例例12 80 1.3 电路的分析方法电路的分析方法 电路分析通常是已知电路的结构和参数，电路中电路分析通常是已知电路的结构和参数，电路中 的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。 对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如 E + - R R RR RRR E + - R 81 对于复杂电路（如下图）仅对于复杂电路（如下图）仅 通过串、并联无法求解，通过串、并联无法

48、求解， 必须经过一定的解题方法，才能算出结果。必须经过一定的解题方法，才能算出结果。 E4 E3 - + R3 R6 R4 R5 R1 R2 I2 I5 I6I1 I4 I3 + _ 如如： 82 未知未知：各支路电流：各支路电流 解题思路：解题思路：根据电路的基本定律，列节点根据电路的基本定律，列节点 电流和电流和回路电压方程，然后联立求解。回路电压方程，然后联立求解。 1.3.1 支路电流法支路电流法 已知已知：电路结构和参数：电路结构和参数 83 关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论 问题问题：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程 时，可以列出多

49、少个独立的时，可以列出多少个独立的KCL、KVL方程？方程？ a I1 I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 #1 #2 #3 b E1 3条支路；条支路；2个节点；个节点； 3个回路，个回路，2个网孔个网孔 KCL方程：方程： 节点节点a：0 321 III 节点节点b：0 321 III KVL方程：方程： 独立方程只有独立方程只有 1 个个 #1： 13311 ERIRI 23322 ERIRI #2： #3： 212211 EERIRI 独立方程只有独立方程只有 2 个个 84 设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路 N=2、B=3 b R1R2 E2E

50、1 + - R3 + _ a 小小 结结 独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N -1) 个个 独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有 (B -N+1)个个 则：则： （一般为网孔个数）（一般为网孔个数） 独立电流方程：独立电流方程：个个 独立电压方程：独立电压方程：个个 85 用支路电流法解题步骤用支路电流法解题步骤 1. 对每一支路假设一未知电流对每一支路假设一未知电流（I1IB）；）； 4. 解联立方程组，得解联立方程组，得 I1IB 。 2. 列列N-1个节点电流方程；个节点电流方程； 3. 列列 B -（N-1）个回路（取网孔）电压方程；）个回路（取网孔）电压方程； 设：电

51、路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路 86 节点节点a： 列列3个独立个独立KCL方程方程 节点节点c： 节点节点b： 节点数节点数 N=4 支路数支路数 B=6 例例12 列列3个独立个独立KVL方程（网孔）方程（网孔） 0 143 III 0 261 III 0 352 III b a c d E4 E3 - + R3 R6 R4 R5 R1 R2 I2 I5 I6I1 I4 I3 + _ 4446611 ERIRIRI 0 665522 RIRIRI 43554433 EERIRIRI 电压、电流方程联立求得电压、电流方程联立求得：I1I6 87 是否能少列是否能少列 一个

52、方程一个方程? N=2 B=3 支路电流未知数少一个：支路电流未知数少一个： 支路中含有恒流源的情支路中含有恒流源的情 况况 例例13 6A 12V I + - 2 4 I1 I1+6=I 解得解得： I = 4A I1 = -2A 2I1+4 I =12 KCL KVL 88 支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点 优点：优点：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。只要根据方法之一。只要根据KCL、KVL、 欧姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，就能得出结果。 缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便

53、。数较多，求解不方便。 手算时，适用于支路数较少的电路。手算时，适用于支路数较少的电路。 89 理想电路元件理想电路元件 电阻电阻R： iRu UIP 电感电感L： dt di Lu 2 L Li 2 1 W 在直流电路中，电感元件相当于短路在直流电路中，电感元件相当于短路 电容电容C： dt du Ci 2 C Cu 2 1 W 在直流电路中，电容元件相当于断路在直流电路中，电容元件相当于断路 复习复习 理想电压源：理想电压源：U=E I取决于外电路取决于外电路 理想电压源的置零相当于短路理想电压源的置零相当于短路 理想电流源：理想电流源：I=IS U取决于外电路取决于外电路 理想电流源的置

54、零相当于断路理想电流源的置零相当于断路 90 电路基本定律电路基本定律 欧姆定律：欧姆定律：U=IR 基尔霍夫定律：基尔霍夫定律： KCL: I=0（应用于结点或封闭面）应用于结点或封闭面） KVL: U=0（应用于回路或部分回路）应用于回路或部分回路） 91 复习支路电流法复习支路电流法 已知已知：电路结构和参数（：电路结构和参数（N个节点，个节点，B个支路个支路） 未知未知：各支路电流：各支路电流（I1IB） 解题步骤解题步骤： （1 1）假设各支路电流的参考方向；假设各支路电流的参考方向； （2 2）列列N-1个节点电流方程；个节点电流方程； （3 3）列列 B -（N-1）个回路（取网

55、孔）电压方程；）个回路（取网孔）电压方程； （4 4）解联立方程组，得解联立方程组，得 I1IB 。 注意注意： 支路中含有恒流源的情况，列回路电压方程时支路中含有恒流源的情况，列回路电压方程时 避开含恒流源的支路，或增加恒流源上的电压避开含恒流源的支路，或增加恒流源上的电压 变量。变量。 92 未知：未知：各节点电压各节点电压 已知：已知：电路结构和参数电路结构和参数 节点电压：节点电压：任意选择电路中的某个任意选择电路中的某个 节点为参考节点，节点为参考节点，其他节点与此参其他节点与此参 考节点之间的电压考节点之间的电压称为节点电压。称为节点电压。 1.3.2 1.3.2 节点电压法节点电

56、压法 93 解题思路：解题思路： （1 1）指定支路电流的参考方向）指定支路电流的参考方向 （2 2）除参考节点外，对其余节点列）除参考节点外，对其余节点列 KCLKCL方程。方程。 （3 3）用节点电压来表示支路电流，）用节点电压来表示支路电流， 代入代入KCLKCL方程中，求解。方程中，求解。 （4 4）根据节点电压求解电路中其他）根据节点电压求解电路中其他 参数。参数。 94 例例 用节点电压法求解用节点电压法求解Uab + _ _E1 E2 R1R2 R3 I1I2 I3 a b 以以b点为参考节点，对点为参考节点，对a点列点列KCL I1+I2+I3 =0 用节点电压用节点电压Uab

57、表示支路电流：表示支路电流： I1= (E1Uab)/R1 I2= (E2Uab)/R2 I3=-Uab/R3 代入代入KCL方程中：方程中： 0 R U R EU R EU 3 ab 2 2ab 1 1ab 节点电压：节点电压： 321 2211 ab R 1 R 1 R 1 RERE U 95 + _ _E1 E2 R1R2 R3 节点电压：节点电压： 321 2211 ab R 1 R 1 R 1 RERE U a b 结论：结论： （1）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支 路的电阻的倒数和。路的电阻的倒数和。 （2）分子各项可为正，也可为负。

58、当与该节点相连）分子各项可为正，也可为负。当与该节点相连 的支路包含电压源，的支路包含电压源，电压源的电压与节点电压一致电压源的电压与节点电压一致 时，为正时，为正，反之，为负。若该支路包含电流源，反之，为负。若该支路包含电流源，电电 流源的电流流入节点给正流源的电流流入节点给正，相反为负。，相反为负。 96 IS R1R2 R3 + _ E a b 例例 以以b为参考结点：为参考结点： 321 3s ab R 1 R 1 R 1 REI U 例例 2 A O 3 4 4 -4v +6v -8v A O 3 4 4 2 _ +4v _ +8v + _6v 4/14/13/12/1 4/83/6

59、2/4 U AO 97 1.电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换 伏安特性伏安特性 实际电压源模型实际电压源模型 o IREU I U E U I RO + - E 1.3.3 电源等效变换法电源等效变换法 内阻内阻 串！串！ E/RO 开路点开路点 短路点短路点 I U 98 实际电流源模型实际电流源模型 IS RO U I o S R U II -= 并！并！ 伏安特性伏安特性 I U IS ISRO 开路点开路点 短路点短路点 I U 内阻内阻 99 两种电源的等效互换两种电源的等效互换 等效互换的条件：对外的电压电流相等。等效互换的条件：对外的电压电流相等。 I = I U

60、ab = Uab 即：外特性一致即：外特性一致 I RO + - E b a Uab IS a b Uab I RO 100 oo o s RR R E I RR RIE oo os a E + - b I Uab RO 电压源电压源 电流源电流源 Uab RO Is a b I 101 等效变换的注意事项等效变换的注意事项 （1 1）“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互等效（等效互 换前后对外伏换前后对外伏-安特性一致），对内不等安特性一致），对内不等 效。效。 例如例如： 时时 L R Is a RO b Uab I RL a E + - b I Uab RO RL RO中不消耗能