电路的作用与组成部分 、 电路的分析方法复习课

1、第一二章复习课1.1.1 1.1.1 电路的作用电路的作用 （1 1）电能的传输和转换电能的传输和转换 （2 2）信号的传递和处理信号的传递和处理1.1.2 1.1.2 电路的组成电路的组成 （1 1）电源电源 （2 2）负载负载 （3 3）中间环节中间环节1.1 电路的作用与组成部分1.1.3激励与相应的概念激励与相应的概念 激励： 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作。 响应： 由于激励在电路各部分产生的电压和电流称为响应。 电路分析： 是在已知电路的结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与相应之间的关系。电源电源负负载载负载负载电源电源开关开关实体电路实体电路ISUS+_R0

2、中间环节中间环节电路模型电路模型RL+ U导线导线第四页第四页电路元件的理想化电路元件的理想化 在一定条件下突出元件主要的电磁性质在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。路元件。为什么电路元件要理想化为什么电路元件要理想化? ? 便于对实际电路进行分析和用数学描述便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。，将实际元件理想化（或称模型化）。1.2 1.2 电路模型电路模型电压和电流的方向电压和电流的方向实际方向实际方向参考方向参考方向参考方向参考方向 在分析计算时人为规定的在分析计算时人为规定

3、的方向。方向。1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 物理量物理量单位单位实际实际方向方向电流电流 IA、kA、mA、 A正电荷移动正电荷移动的方向的方向电动势电动势 E V、kV、mV、 V电源驱动正电荷的电源驱动正电荷的方向方向电源内部由低电位指向电源内部由低电位指向高电位高电位电压电压 UV、kV、mV、 V电位降低的方向电位降低的方向 电流、电动势、电压的电流、电动势、电压的实际方向实际方向 解题前在电路图上标示的电压、电解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为参考方向。流方向称为参考方向。aIRUb aIRUb 第四页第四页当当ua =3V ub = 2V时时u1

4、=1Vu2=1V 第四页第四页问题问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的在复杂电路中难于判断元件中物理量的 实际方向，如何解决？实际方向，如何解决？(1) (1) 在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正 方向）；方向）； (3) (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： 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。(2) (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

5、关 系的代数表达式；系的代数表达式；解决方法解决方法欧姆定律：欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。RIUUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）1.4 1.4 欧欧 姆姆 定定 律律解解RU6VI2A(a)U6VI2A(b)RRU6VI2A(c)RU6VI2A(d)326326326326IURIURIURIUR(a)(b)(c)(d)应用应用欧姆定律欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻对下图的电路列出式子，并求电阻R R例题例题1.11.11. 电路由哪几电路由哪几部分组成？试部分组成？试述电路的功能述电路的功能。2. 电路元件与实

6、电路元件与实体电路器件不何体电路器件不何不同？何谓电路不同？何谓电路模型？模型？3. 为何要引入为何要引入参考方向？参参考方向？参考方向与实际考方向与实际方向有何联系方向有何联系与区别？与区别？第四页第四页1.5.1 1.5.1 电源有载工作电源有载工作开关开关闭合闭合ER0+U-RIabdc有载有载开关开关断开断开开路开路cdcd短接短接短路短路1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1 1电压和电流电压和电流由由欧姆定律欧姆定律可列上图的电流可列上图的电流RREI0负载电阻两端电压负载电阻两端电压RIU IREU0UEOI电源的外特性曲线电源的外特性曲线当当R R0 0R

7、R时时EU 由上两式得由上两式得2.2.功率与功率平衡功率与功率平衡 IUP功率功率 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 U , ,流入此部分流入此部分电路的电流为电路的电流为 I 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: :功率平衡：功率平衡：由由UER0I得得 UIEIR0I2PPE P电源输出电源输出的功率的功率电源内阻上电源内阻上损耗功率损耗功率电源产生电源产生的功率的功率W W为瓦为瓦 特特 KWKW为千瓦为千瓦功率的平衡功率的平衡 在一个电路中，电源产生的功率与负载取用的功率及电源内阻和线路电阻上所消耗的功率是平衡的。 看下例E1-U1+-U2+E

8、2+_R01R02+_+U_I电源负 载解解(1)(1)电源电源 UE1 U1E1IR01E E1 1UR0101I2202200.60.65=2235=223V （2 2）负载负载UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 R01217V如图，如图，U220220V，I5 5A，内阻，内阻R0101R02020.60.6 (1)(1)求电源的电动势求电源的电动势E1 1和负载的反电动势和负载的反电动势E2 2；(2)(2)试说明试说明功率的平衡功率的平衡例题例题1.31.3（2 2）由）由（1 1）中两式得中两式得 E1 1E2R01IR02 I等号两边同乘以等号两边同乘以I 得

9、得E1IE2IR01I2R02I2223521750.652 0.652 1115W=1085W15W15WE2I1085WR0101I21515WR0202I21515W负载取用负载取用功率功率电源产生电源产生的功率的功率负载内阻负载内阻损耗功率损耗功率电源内阻电源内阻损耗功率损耗功率电源与负载判别电源与负载判别 ？3. 3. 电源与负载的判别电源与负载的判别分析电路时，分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？U和和I 的参考方向与实际方向的参考方向与实际方向一致一致 电流从端电流从端流出流出，发出发出功率功率电源电源负载负载 电流从端电流从端流入

10、流入，吸收吸收功率功率I IU Ua ab b+ +- -I IR RU Ua ab bI IR RU Ua ab b当当1.5.2 1.5.2 电源开路电源开路ER0+U-RIabdc特征特征：I0 UU0E P01.5.3 1.5.3 电源短路电源短路特征特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P01. 电源外电源外特性与横特性与横轴相交处轴相交处的电流的电流=？电源工作电源工作状态？状态？2. 该电阻允许加该电阻允许加的最高电压的最高电压=？允许通过的最大允许通过的最大电流电流=？UI0U0I=?“1W、100”第四页第四页 用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关用来描述电路中各部分

11、电压或各部分电流的关系系, ,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。结点：结点：三条或三条以上支路相联接点三条或三条以上支路相联接点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路电路中一条或多条支路所组成的闭合电路注注基尔霍夫基尔霍夫电流电流定律应用于定律应用于结点结点基尔霍夫基尔霍夫电压电压定律应用于定律应用于回路回路1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：ab、ad、 . . （共（共6 6条）条）回路：回路：abda、 bcdb、 . . （共共7 7 个）个）结点：结点：a、 b、 .

12、. ( (共共4 4个）个）I I3 3E E4 4E E3 3_ _+ +R R3 3R R6 6+ +R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4- - 节点共节点共a、 b 2个个支路共支路共3条条回路共回路共3个个例例#1#2#3回路几个回路几个？abI1I2I3U2+-R1R3R2+_U1+_几条几条支路支路？结点几个？结点几个？网孔数网孔数？网孔共网孔共2个个第四页第四页1.6.1 1.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如图如图 I1I2I3 或

13、或 I1I2I30 0 即即 I I0 0在任一瞬时，在任一瞬时，流向流向某一结点的某一结点的电流之和电流之和应该等于应该等于流出流出该结点该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于的代数和恒等于零。零。1.6.2 1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降之和之和. . 或电压的代数和为或电压的代数和为 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-

14、U3U4U1U4U2U3U1 1U2 2U3 3U4 40 0即即 U0 0上式可改写为上式可改写为 E1E2R1I1R2I20 或或 E1E2R1I1R1I1 即即 E （RI）在电阻电路中，在任一回路循行方向上，回路在电阻电路中，在任一回路循行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和 在这里电动势的参考方向与在这里电动势的参考方向与所选回路循行方向相反者，取正所选回路循行方向相反者，取正号，一致者则取负号。号，一致者则取负号。 电流与回路循行方向相反者电流与回路循行方向相反者，取正号，反之则取负号。，取正号，反之则取负号。注注E1I1E2

15、U2I2R2R1abcdU1+-U3U4基尔霍夫电压定律的基尔霍夫电压定律的推广推广：可应用于回路的部分电路可应用于回路的部分电路+-ABC-UABUAUBER+-+-UI UUAUBUAB或或 UABUAUBEURI0或或 UERI注注列方程时，列方程时，要先在电路图上标出电流、电压或要先在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向。电动势的参考方向。+-ACBD+-UABUBCUCDUDAUCA解解由由基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律可得可得（1 1）UABUBCUCDUDA=0 即即 UCD2V（2 2）UABUBCUCA0 即即 UCACA1V1V已知：下图为一闭合电路，各支路的元件是任

16、意已知：下图为一闭合电路，各支路的元件是任意的，但知的，但知UAB5V，UBC4V，UDA3V试求：（试求：（1 1）UCD：（：（2 2）UCA。例题例题1.71.7UsI1IBRBI2EBUBE+-解解应用基尔霍夫电压定律应用基尔霍夫电压定律列出列出 EB BRB BI2 2UBEBE0 0得得 I2 20.315mA0.315mAEBRBI2R1I1US0得得 I10.57mA应用应用基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律列出列出 I2I1IB0 得得 IB B0.255mA0.255mA如图：如图：RB B20K20K ， R1 110K10K ，EB B6V6VUS S6V6V，UBEBE

17、0.3V0.3V 试求电流试求电流IB ，I2 2及及I1 1。例题例题1.81.8E1=140V4A6A5206abcdE290V10A Va=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V结论：结论：（1 1）电路中某一点的电位等于该点与参考点电路中某一点的电位等于该点与参考点 （电位为零）之间的电压（电位为零）之间的电压 （2 2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着 改变，但是任意两点间的电位差是不变的改变，但是任意两点间的电位差是不变的。各点电位的高低是各点电位的高低是相对相对的，而两点间电位的的，而两点间电位的差值是差值是绝对绝对

18、的。的。注注1.7 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算E1=140V4A6A5206abcdE2 9 0V10A Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90VE1=140V4A6A5206abcdE2 9 0V10A VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V 第2章 电路的分析方法电路的分析方法 基本要求 1.掌握用支路电流法、叠加定理和戴维宁定理分析电路的方法 2.；理解实际电源的两种模型及其等效变换 两个串联电阻上的电压分别为：+-+-+1R2R1U2UUIURRRIRU21111URRRIRU212

19、22 两个并联电阻上的电流分别为：两个并联电阻上的电流分别为：+-1R2RUI1I2IIRRRI2121IRRRI2112【解】【解】 Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由由a、b端向里看，端向里看， R2和和R3， R4和和R5均连接在相同的两点之间，因均连接在相同的两点之间，因此是此是并联并联关系，把这关系，把这4个电阻个电阻两两并两两并联联后，电路中除了后，电路中除了a、b两点不再有结两点不再有结点，所以它们的等效电阻与点，所以它们的等效电阻与R1和和R6相串联。相串联。第四页第四页 可以利用电阻串联与并联的特征对电路进行简化可以利用电阻串联

20、与并联的特征对电路进行简化7R3V3I6R134R2112R12I5I5R67I7R3V3I2112R12I7I3456R1R2R227R3V3I465R6R14R45I3RV3I51R(a)(b)(c)(d)解解 任何一个实际的电源，例如发电机电池或各种信号源，都含有电动势E和内阻 ,可以看作一个理想电压源和一个电阻的串联。ULRIabE0R 2.2.1 2.2.1 电压源电压源0RE0RULRIab等效电压源E0RULRIab+-U0IEUO电 压 源0REIS0IREU根据电压方程作出电压源的外特性曲线理想电压源 当 = 0 或 时,这样的电压源被称为理想电压源也称恒压源。0RLR0R理

21、想电压源的特点是无论负载或外电路如何变化,电压源两端的电压不变。E0RULRIab+- 图中负载两端电压和电流的关系为0IREU 将上式两端同除以 可得出0RIRERU00令sIRE0则有IRUIs0IabLR0R+-0REsI0RUUIRUIs0 我们可以用下面的图来表示这一伏安关系 负载两端的电压 和电流没有发生改变。等效电流源IabLR0R+-0REsI0RUU 当 时，这样的电源被称为理想电流源也称恒流源。理想电流源的特点是无论负载或外电路如何变化，电流源输出的电流不变。0RLRU0I0RIUSO电 流 源SIIabLR0REsIU+-理想电流源IRUIs0一般不限于内阻 ，只要一个电

22、动势为E的理想电压源和某个电阻R串联的电路，都可以化为一个电流为 的理想电流源和这个电阻并联的电路。SI0RERababRSIV6A262V441Iab3具体步骤如下1 试用等效变换的方法计算图中 电阻上的电流I。例题例题2.22.23A262V441IaA2b22V441IabA422V441IabV8解解下页下页41IabA2A14AI2122322V441IabV81IabA322.3 2.3 支路电流法支路电流法 凡不能用电阻串并联化简的电路，一般称为复杂电路。在计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的。它是应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路列出方程，求出未知量。 一

23、般地说，若一个电路有b条支路，n个节点，可列n-1个独立的电流方程和b-(n-1)个电压方程。22V441IabA42.4 2.4 结点电压法结点电压法 当电路中支路较多，结点较少时可选其中一个结点作参考点，求出其他结点的相对于参考点的电压，进而求出各支路电流。这种方法称为结点结点电压法电压法。结点电压方程的推导：结点电压方程的推导：设：设：Vb = 0 V 结点电压为结点电压为 U，参，参考方向从考方向从 a 指向指向 b。111RIEU 因因为为111RUEI 所所以以2. 应用欧姆定律求各支路电流应用欧姆定律求各支路电流 ：111RUEI 222RUEI 33RUI 1. 用用KCL对结

24、点对结点 a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U3211RUIRUERUE S23212211111RRRIREREUS RIREUS1 212S1S2211ab11RRIIREREU V24V312127330250 2.5 2.5 叠加原理叠加原理 对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）单独作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。这就是叠加原理叠加原理。 *所谓电路中各个电源单独作用，就是将电路中其它电源置0， 即电压源短路，电流源开路。 12112112111211 ) (RIRIRIIRIP SI1R2R3R3IE=, 用叠加原理计算图中电阻 上的电流 。已知3R3I 61R 22R 33RA10SIV6E ,。例题例题2.52.5SI1R2R3R3IESI1R2R3R3I=+ (a) 1R2R3R3IEA4103223223SIRRRIA2 . 1326323RREIA2 . 5333III(b)由(a)图由(b)图解解 从数学上看，叠加原理就是线性关系的可加性。所以功率的计算不能用叠加原理。23323323332333IRIRIIRIRP注意注意2.6.1 2.6.1 戴维南定理戴维南