第1章电路的基本定律与分析方法敬文华 - 副本

1、1分析方法分析方法23放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。 发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线4电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线5直流电源直流电源: 提供能源提供能源负载负载信号源信号

2、源: 提供信息提供信息放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等6手电筒的电路模型手电筒的电路模型 为了便于分析电路为了便于分析电路, 将实际电路模型化，用反映其电将实际电路模型化，用反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。从而构成与实际电路相对应的电路模型。 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有理想电路元件主要有电电阻元件、电感元件、电容元阻元件、电感元件、电容元件和电源元件件和电源元

3、件等。等。+R0R开关开关EI电珠电珠+U干电池干电池 导线导线7 电池电池是电源元件，其参数是电源元件，其参数为电动势为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能的性主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电质，是电阻元件，其参数为电阻阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯泡，用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通断。用来控制电路的通断。+R0R开关开关EI电珠电珠+U干电池干电池 导线导线8物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电

4、位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V9电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：I 在分析与计算电路时，对电在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。量任意假定的方向。Iab 双下标双下标箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_+R0E3V注意：注意： 参考方向选定后参考方向选定后,电流电流(或电压或电压)值才有正负之分。值才有正负之分。 10实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致， 电流电流(或电压或电

5、压)值为值为正值正值；I = 0.28A 电动势电动势为为E =3V方向由负极方向由负极指向正极指向正极 ；U+R0E3V 电流电流 I 参考方向与参考方向与实际方向相同，实际方向相同， I =0.28A,由由 流向流向。 电压电压 U 的参考方向的参考方向与实际方向相同与实际方向相同, U = 2.8V, 方向由方向由 指向指向；2.8V11I = 0.28A+R0E3VU + 电流电流 I 的参考方向的参考方向与实际方向相反，与实际方向相反， I = - -0.28A,由由 流向流向 。 电压电压U 的参考方向的参考方向与实际方向相反与实际方向相反, U = 2.8V;即即: U = U

6、2.8V实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反， 电流电流(或电压或电压)值为值为负值负值。12 电阻元件电阻元件U、I 参考方向相同时参考方向相同时RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：(1) 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。U = I R 欧姆定律欧姆定律13 解解: 对图对图(a)有有, U = IR 例例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并应用欧

7、姆定律对下图电路列出式子，并求电阻求电阻R。对图对图(b)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所所以以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反14 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性常常数数即即： IUR 151.3 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合, 接通电源与负载接通电源与负

8、载RREI 0负载端电压负载端电压U = I R 1. 电压电流关系电压电流关系(1) 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 (2) 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E I R0电源的外特性电源的外特性EUI0R0ER+I16RREI 0U = I R或或 U = E I RoR0ER+I 1. 电压电流关系电压电流关系17 额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 反映电气设备的使用安全性；反映电气设备的使用安全性； 2. 表示电气设备的使用能力。表示电气设备的使用能力。 例：例：一只一只220V, 60W的白炽灯

9、的白炽灯, 接在接在220V的电源上，的电源上，试求电灯的电流和电阻。如果每晚工作试求电灯的电流和电阻。如果每晚工作3h(小时小时)，一个，一个月消耗电能月消耗电能? 注意：注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值，要能够加以区别。额定值，要能够加以区别。A0.273A22060 UPI解解: 电流电流 0680.273220IUR电阻电阻18： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 一个月用电一个月用电W = P t = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h

10、19特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 02. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR EU0 20电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01. .短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 02. .短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U

11、有有源源电电路路IRRo E21支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E122adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR123 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。的电流。 实质实质: 或或: = 0对结点对结点 a： I1+I2 = I3或或 I1

12、+I2I3= 0ba E2R2 R3R1E1I1I2I324即：即： U = 0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 1 12 2I1I2I3ba E2R2 R3R1E1251列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UB

13、E + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：项前符号的确定： 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_26对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0 列方程列方程对

14、回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I27282. 举例举例 求图示电路中各求图示电路中各点的电位点的电位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点， 即即Va=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d29+90V20 5 +140V6 cdbca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d302k A+I I1 12k I I2 26V(b)图示电路，计算开关图示电路，计算开关S

15、S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2) 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2 = 0，电位电位 VA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 VA = 6V 。2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通31URRRU2111 URRRU2122 32IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 33RRR= 43U1= 41 = 11V R2+R U2 = U1 = 3VR 2+RU = U2 = 1V2+11得得R

16、= 1511+41V2 2 2 1 1 1 U2U1+U34 0SREI 电压源电压源35360SRUII 电流源电流源37设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL IUISOIISU+_380SREI 39 注意事项：注意事项：40解解:+abU2 5V(a)+ a5AbU3 (b)+ 41A1A22228 I42 解：解：例例3：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A43A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A444546adbcE+GR3R4R2I2I4IG