北航电工第02讲

1、上一讲：n参考方向：分析计算电路时，任意选定某一方向作为电流、电压的方向=正方向n参考方向和实际方向一致时： 电流、电压为正值n参考方向和实际方向不一致时： 电流、电压为负值电阻、电容、电感和参考方向Ri iu uu = i u = i R C+q+qqqu u c ci i c ci i C = = Cdu uCdt tLi i u uu = u = Ldi idt t 一、理想电压源和理想电流源一、理想电压源和理想电流源外特性：输出电压与输出电流的关系。外特性：输出电压与输出电流的关系。特特点点UIO1、端电压始终恒定，等于直流、端电压始终恒定，等于直流(交流交流)电压电压US(us)。2

2、、输出电流是任意的，即随负载、输出电流是任意的，即随负载(外电路）的外电路）的 改变而改变。改变而改变。_ _U+ +IUS+_RL 1 1、理想电压源、理想电压源3、理想电压源不能短路。、理想电压源不能短路。 2、理想电流源、理想电流源 1、输出电流恒定不变。、输出电流恒定不变。 2、端电压是任意的、端电压是任意的,即随负载不同而不同。即随负载不同而不同。 3、理想电流源不能断路。、理想电流源不能断路。U=IS.RLI = IS外特性方程外特性方程特特点点IUISOIUISRL 例例11分析：分析：I IS S 固定不变固定不变, , U US S 固定不变。固定不变。USIRU- -= =

3、IsU=?IUS+ +- -R所以：所以： I = Is, , 已知：已知：Is ，US ，R 问：问：I等于多少？等于多少？ U又等又等于多少？于多少？例例2US+bRIsIIUsa- -1A4V2 已知：已知：IS ，US ，R； 试分析：试分析：1、I 等于多少？等于多少？ 2、若使若使R 减小为减小为1，I 如如 何变？两个电源的功率如何变？两个电源的功率如 何变？何变？解：解：1、 Uab = US 2、 若若R 减小为减小为1，电流源的功率不变！电流源的功率不变！电压源的功率电压源的功率IUs = I Is=3A 增大！增大！P = USIUs = 12WI = US / R=4A

4、 为什麽？为什麽？I = US/R=4/2 =2A例例3 求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源解解:+abU2 5V(a)+- -+abU5V(c)+- -a5AbU3 (b)+- -a+-2V5VU+-b2 (c)+- -(b)aU 5A2 3 b+- -(a)a+5V3 2 U+- -b二、实际电压源和实际电流源二、实际电压源和实际电流源1、实际电压源、实际电压源u = uu = us s i i R0实际电压源伏安特性实际电压源伏安特性可见：可见：实际电压源的内电阻实际电压源的内电阻R0越小，外特性曲线越越小，外特性曲线越平，电源的带载能力越强。平，电源的带载能力越强。+Nu u

5、 s si i u u R0i i u uu uu uS S2、实际电流源实际电流源i = ii = is s u u G0实际电流源伏安特性实际电流源伏安特性实际电流源的内电导实际电流源的内电导G0越小，外特性曲线越小，外特性曲线越陡，电源的带载能力越强。越陡，电源的带载能力越强。 以上理想电源、实际电源均为以上理想电源、实际电源均为“独立电源独立电源”，能单，能单独对外电路提供电能。可以在电路中起到独对外电路提供电能。可以在电路中起到“激励激励”的的作用。作用。可见：可见：NG0u u i i i i s si i u ui ii i S S三、受控电源三、受控电源 非独立电源非独立电源i

6、 i bi i bi i c=电流电流 i i c 受电受电流流 i i b 控制控制一条支路的电压（或电流）受另一一条支路的电压（或电流）受另一条支路的条支路的 电压（或电流）控制。电压（或电流）控制。被控支路被控支路 电压电压电流电流控制支路控制支路 电压电压电流电流VCCSVCVSCCCSCCVSi i bi i bi i c=电流电流控制控制的电的电流源流源受控源受控源受控源的电路模型受控源的电路模型图中的图中的、 没有单位，没有单位，k的单位是的单位是，g的单位是的单位是S。+u u u uVCVSu u gu uVCCSRi i i i CCCSCCVS+ki iRi i 注意事项

7、：注意事项：1、控制支路、被控支路、控制支路、被控支路 及参考方向在电路图及参考方向在电路图 中一定要标清楚。中一定要标清楚。2、控制支路控制量的参、控制支路控制量的参 考方向改变，被控量考方向改变，被控量 的参考方向也要相应的参考方向也要相应 改变。改变。u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R4u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R43、变换电路时，控制支路不能变换掉。、变换电路时，控制支路不能变换掉。u uS+ +- -+i ii i R2R1R3R4u uS+ +- -+i iR1R4R R2 2RR3 34、受控源不是独立电源受控源不是独立电源。受控源不能单独在

8、电路中。受控源不能单独在电路中 起起“激励激励”作用作用。四、电压源和电流源的等效变换四、电压源和电流源的等效变换等效电路的概念等效电路的概念（1）两个结构参数不同的电路在端子上有相同）两个结构参数不同的电路在端子上有相同 的电压、电流关系，因而可以互相代换；的电压、电流关系，因而可以互相代换；（2）代换的效果是不改变外电路（或电路未变）代换的效果是不改变外电路（或电路未变 化部分）中的电压、电流和功率。化部分）中的电压、电流和功率。等效只是针对外电路而言，等效只是针对外电路而言，对其内部电路是不等效的。对其内部电路是不等效的。电压源与电流源变换公式：电压源与电流源变换公式：i i Su u

9、i i G22 变换条件变换条件u u = u u i i = i i u uSRi i = = u uS u uRu uRi i =i i Su u G令令i i S=u uSRG=1R电压源电压源 电流源电流源即：即：i i S为电压源的短路电流；电阻不变。为电压源的短路电流；电阻不变。电流源电流源 电压源电压源u uS=i i SRR=1G即：即：u u S为电流源的开路电压；电阻不变。为电流源的开路电压；电阻不变。+u uSRu u i i 11 注意：注意：1、电压源、电流源变换前后要保证对外的电压、电压源、电流源变换前后要保证对外的电压、 电流大小、方向均不改变。电流大小、方向均不

10、改变。2、变换只是对外等效，对内部不等效。、变换只是对外等效，对内部不等效。3、理想电压源、理想电流源之间不能变换。、理想电压源、理想电流源之间不能变换。4、含有受控源时，不能把受控源的控制支路变、含有受控源时，不能把受控源的控制支路变 换掉。换掉。5、独立源变换后仍是独立源，受控源变换后仍、独立源变换后仍是独立源，受控源变换后仍 是受控源。是受控源。 例例11+6V2A3VI361312A试利用电源试利用电源的等效变换的等效变换求求I。+2A2A361132V3VI续前：续前：+4A21132V3VI+1132V3VI+28V2A31A31I3A1.51II= A95例例22I1AI228求

11、：电流求：电流I=？解：将左边受控电流解：将左边受控电流 源变换为受控电源变换为受控电 压源。压源。+1A8I224I1A8I4I不能变换不能变换成电压源成电压源I=0.5A 基尔霍夫基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从定律是电路作为一个整体所服从的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部分电流相互之间的内在联系。分电流相互之间的内在联系。 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律( (KCL) )( (KirchhoffsKirchhoffs Current Law Current Law) )基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律( (KVL) )( (Kirchh

12、offsKirchhoffs Voltage Law Voltage Law) )一、名词注释：一、名词注释：支路：支路：流过同一电流的电路分支。流过同一电流的电路分支。回路：回路：由支路构成的闭合路径。由支路构成的闭合路径。支路：支路：abab, ad, , ad, ( (b b=6=6）回路：回路：abda, bcdbabda, bcdb ( (L L=7=7）结点：结点：a, b, a, b, ( (n n=4=4）结点：结点：三条或三条以上支路的连接点。三条或三条以上支路的连接点。网孔：网孔：不含其它回路的回路。不含其它回路的回路。网孔网孔（m m=3=3）a aU US1S1d db

13、 bc c_ _+ +R R1 1_ _+ +_ _+ +R R6 6R R5 5R R4 4R R3 3R R2 2U US6S6U US5S5二、基尔霍夫电流定律（二、基尔霍夫电流定律（KCL）任一时刻，对任一结点，任一时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。流的代数和恒等于零。设：流出结点的电流为设：流出结点的电流为“+”，流入为，流入为“-”结点结点a:I4 I5+I6=0 结点结点b: I1+I2+I3+I4=0 I4+I5=I6 I1=I2+I3+I4 I出出= I入入 i i 出出= i i 入入 i i = 0I1I2I3I4I5I6Rab

14、例：例：I1I2I3I4I5I6Rab若：若：I1=5A,I2=2A,I3= 3A,R=1 求：求：UabI4=I1I2I3= 5 2 (3)=6(A)Uab= I4R= 6(V)电流参考方向与实际方向相反电流参考方向与实际方向相反电流从结点流出电流从结点流出 基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律的的扩展应用扩展应用 -用于包围部分电路的任意封闭面用于包围部分电路的任意封闭面广义结点广义结点 包围部分电路包围部分电路的任意封闭面的任意封闭面I1 - I3- I6= 0R5US5US1I1d_aR6I3bc_+R1+_+R4R3R2US6I6例例:I =?广义结点广义结点I = 0IA + IB +

15、 IC = 02 +_+_I5 1 1 5 6V12VABCIAIBIC三、基尔霍夫电压定律（三、基尔霍夫电压定律（KVL）u u 2+ +- -+ +- -u u 1A AR R1 1R R2 2R R3 3R R4 4B BC CE EF Fu u ABu u BCD Du u CDu u AF任一时刻，沿任一任一时刻，沿任一回路，所有支路电回路，所有支路电压的代数和恒等于压的代数和恒等于零。零。 u u =0 u u 升升= u u 降降u uAB+ u uBC + u uCD + u u2 u u1 u uAF =0u uAB+ u uBC + u uCD +u u2 = u u1 +

16、 u uAF i i 1R1+i i 2R2+i i 3R3 i i 4R4= u u2 + u u1 i i R= u u Si i 1i i 2i i 3i i 4设设:与回路一致电压为与回路一致电压为“+” KVL的扩展应用的扩展应用-用于开口电路用于开口电路。KVLKVL的意义：的意义：表明了电路中各部分电压间的相互关系。SabUUI R=+电位升电位升电位降电位降US+_RabUabI+例例 解：解：设流过设流过R R1 1电流的参考电流的参考方向如图所示。方向如图所示。应用应用KCL可得可得IR1=I2 - I1=1A发出功率发出功率P2 = (Uca+Uab) I2电流源电流源I

17、2的功率的功率= -80W (-I2R2 -IR1R1)I2= 已知电路参数如图已知电路参数如图中所示，求各电流源的功中所示，求各电流源的功率、并判断是输出还是吸率、并判断是输出还是吸收功率。收功率。b1AI1I2R1R2a 10 202AcIR1电流源电流源I1的功率的功率W20= = =PIUba11= =IRIR111 吸收功率吸收功率补充：补充：电路中电位的概念和计算电路中电位的概念和计算 设：设：b为参考点为参考点 （令（令b点电位为零）点电位为零）Ub=0则：则：Ua=Uab=60VUc=Ucb=140VUd=Udb=90V 若令若令a为参考点（令为参考点（令a点电位为零）点电位为零）Ua=0则：则：Ub= 60VUc=80VUd=30V90V+ + + +4A5140V6206A10Aabcd可见：可见：1、电路中某一点的电位等于该点与参考、电路中某一点的电位等于该点与参考 点之