第1章直流电路

1、电子与信息工程学院l1 1、电路与电子技术电路与电子技术理论课理论课6464学时。学时。l 本学期本学期电路与电子技术电路与电子技术内容：内容：l2 2、电路与电子技术电路与电子技术实验课实验课3232学时。学时。 任课教师：孟繁钢任课教师：孟繁钢 电话：电话：1305000958613050009586主要教学参考书：主要教学参考书：电工学电工学第二版第二版 唐介主编唐介主编电工学电工学第六版上、下册第六版上、下册 秦曾煌主编秦曾煌主编l电路与电子技术电路与电子技术课程的主要学习内容：课程的主要学习内容：l第一章、直流电路第一章、直流电路 l第二章、电路的瞬态分析第二章、电路的瞬态分析l第三

2、章、交流电路第三章、交流电路l第四章、供电与用电第四章、供电与用电 l第五章、变压器第五章、变压器 l第八章、半导体器件第八章、半导体器件l第九章、基本放大电路第九章、基本放大电路l第十章、集成运算放大器第十章、集成运算放大器l第十一章、直流稳压电源第十一章、直流稳压电源l第十二章、组合逻辑电路第十二章、组合逻辑电路l电路与电子技术电路与电子技术课程的考核方法：课程的考核方法：l2 2、平时成绩占、平时成绩占2020。l1 1、期末考试成绩占、期末考试成绩占8080。l 平时成绩的考核内容：平时成绩的考核内容： l （2 2）课堂提问。）课堂提问。 （3 3）作业）作业l （1 1）出勤率。）

3、出勤率。 l电路与电子技术电路与电子技术实验的实验的安排：安排：l电路与电子技术电路与电子技术实验共实验共3232学时。学时。l电路与电子技术电路与电子技术实验共安排实验共安排9 9个实验。个实验。l有验证性实验、设计性实验。有验证性实验、设计性实验。l在第在第1515周和周和1616周安排两天实际动手制作实物。周安排两天实际动手制作实物。一、电路的作用与组成一、电路的作用与组成 二、电路的基本物理量二、电路的基本物理量 三、电路的状态三、电路的状态 四、电路中的参考方向四、电路中的参考方向 五、理想电路元件五、理想电路元件 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 七、支路电流法七、支路电流法八、叠

4、加定理八、叠加定理九、戴维宁定理九、戴维宁定理一一 电路的作用与组成电路的作用与组成 1 1、电路、电路 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设电路是电流的通路，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的。备或电路元件按一定方式组合而成的。 例如：对于一个电力系统例如：对于一个电力系统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用电用电设备设备电动机电动机电灯电灯输电线输电线 对于扩音机对于扩音机2 2、电路的组成、电路的组成 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用电用电设备设备电动机电动机电灯电灯输电线输电线 电力系统电力系统电源：提供电电源：提供电能的

5、装置能的装置 负载：用电设备负载：用电设备 中间环节：中间环节：传递、分配传递、分配和控制电能和控制电能一一 电路的作用与组成电路的作用与组成 扩音机扩音机信号源：信号源：提供信息提供信息负载：将电能转换负载：将电能转换为其它形式的能量为其它形式的能量中间环节：传递、分中间环节：传递、分配和控制电能配和控制电能一一 电路的作用与组成电路的作用与组成 电路的组成：电路是由电源（信号源）、负载、中间电路的组成：电路是由电源（信号源）、负载、中间环节三部分组成。环节三部分组成。 电源：是指电路中供给电能的装置。电源：是指电路中供给电能的装置。 电源的作用是将其它形式的能量转换为电能。电源的作用是将其

6、它形式的能量转换为电能。 负载：是指用电设备。负载：是指用电设备。 负载的作用是将电能转换为其他形式的能量。负载的作用是将电能转换为其他形式的能量。中间环节：是连接电源和负载的部分。用来传输、中间环节：是连接电源和负载的部分。用来传输、分配、控制电能。分配、控制电能。 一一 电路的作用与组成电路的作用与组成 3 3、电路的作用、电路的作用（1 1）、）、用来传递或转换电能。用来传递或转换电能。 （2 2）、）、用来实现信息的传递和处理。用来实现信息的传递和处理。例如：电力系统例如：电力系统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用电用电设备设备电动机电动机电灯电灯输电线输电线 例如

7、：扩音机例如：扩音机一一 电路的作用与组成电路的作用与组成 二二 电路的基本物理量电路的基本物理量1 1、实际电路与电路模型、实际电路与电路模型 实际电路是由实际电路元件或器件组成的电路。 例如手电筒是由电池、开关和白炽灯组成。 电池电池灯泡灯泡 用理想电路元件或其组合而成的电路来代替用理想电路元件或其组合而成的电路来代替实际电路，称为实际电路的电路模型。实际电路，称为实际电路的电路模型。 二二 电路的基本物理量电路的基本物理量白炽灯：主要消耗电能，认为灯泡是一个电阻元件。白炽灯：主要消耗电能，认为灯泡是一个电阻元件。+RoE-SR灯泡灯泡电电池池S 实际电路实际电路电路模型电路模型电池：产生

8、电压，是一个电源。但是电池内部也要消耗一些能量，电池：产生电压，是一个电源。但是电池内部也要消耗一些能量，认为还存在一个电阻，所以认为电池是一个由电压源与电阻串联组认为还存在一个电阻，所以认为电池是一个由电压源与电阻串联组合的元件。合的元件。二二 电路的基本物理量电路的基本物理量2 2、电流、电流 电流是单位时间通过某一横截面的电荷。 电流的实际方向：规定正电荷移动的方向为电流电流的实际方向：规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。的实际方向。电流的定义： dtdqi写成微分形式： tQi3 3、电位、电位 电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消耗的电能，称为该点的电位。 二二 电路的

9、基本物理量电路的基本物理量4 4、电压、电压电场力将单位正电荷从电路的电场力将单位正电荷从电路的A A点移至点移至B B点时所消耗点时所消耗的电能，称为这的电能，称为这ABAB两点的电位。两点的电位。 电压是两点的电位差，电压是两点的电位差， 电位是该点相对于参考点的电压。电位是该点相对于参考点的电压。参考点的电位称为参考电位，通常设为零。参考点的电位称为参考电位，通常设为零。参考点在电路图中标上参考点在电路图中标上“接地接地”符号，符号，所谓所谓“接地接地”并非真与大地相接。并非真与大地相接。实际应用中实际应用中, ,一般选大地、机壳为参考零电位点一般选大地、机壳为参考零电位点. .二二 电

10、路的基本物理量电路的基本物理量例如：在图示电路中，分别以例如：在图示电路中，分别以a a、b b为参考点求为参考点求 VcVc、VdVd各点的电位。各点的电位。 电压的实际方向：规定由高电位端指向低电位端电压的实际方向：规定由高电位端指向低电位端为电压的实际方向。为电压的实际方向。二二 电路的基本物理量电路的基本物理量VUVcac80204VUVdad3056解：解：VVa0设：设：二二 电路的基本物理量电路的基本物理量VVb0设：设：VEUVcbc1401VEUVdbd902结论：结论： （1 1）、电位值是相对的，参考点选取的不同，）、电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中其它各点的电位

11、也将随之改变；电路中其它各点的电位也将随之改变； （2 2）、电路中两点间的电压值是固定的，不会）、电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变，因参考点的不同而改变， 即与参考点的选取无即与参考点的选取无关。关。 二二 电路的基本物理量电路的基本物理量5 5、电动势、电动势 电源中的外力把单位正电荷由电源的负极移到电电源中的外力把单位正电荷由电源的负极移到电源的正极所做的功称为电源的电动势，用源的正极所做的功称为电源的电动势，用E E表示。表示。 电动势的实际方向：规定由电源的负极指向电源电动势的实际方向：规定由电源的负极指向电源的正极为电源的电动势的实际方向。的正极为电源的电动势

12、的实际方向。二二 电路的基本物理量电路的基本物理量6 6、功率、功率单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率，单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率，用符号用符号P P表示。表示。 dtdWp 功率的定义： 7 7、电能、电能在在t t时间内电流所做的功称为电能，用符号时间内电流所做的功称为电能，用符号W W表示。表示。电位是焦耳，通常为度电位是焦耳，通常为度= =千瓦小时千瓦小时 PtW 电能的定义： 三三 电路的状态电路的状态 1 1、内外电路概念：电路分为内电路和外电路。、内外电路概念：电路分为内电路和外电路。 对闭合电路：对闭合电路：R R0 0为电源内阻，虚线内的电路称为内电路

13、。为电源内阻，虚线内的电路称为内电路。 R RL L为负载电阻，虚线外的电路称为外电路。为负载电阻，虚线外的电路称为外电路。0RREIL全电路欧姆定律：全电路欧姆定律： 对于电源来说，电源内部的电路称为内电路，对于电源来说，电源内部的电路称为内电路，电源以外的电路称为外电路。电源以外的电路称为外电路。 三三 电路的状态电路的状态2 2、电源有载工作、电源有载工作电源与负载连接，负载上有电流通过，就是电源有电源与负载连接，负载上有电流通过，就是电源有载工作。载工作。 如图闭合开关就是有载工作。如图闭合开关就是有载工作。 三三 电路的状态电路的状态对于外电路：对于外电路： 0RREIL输出电流：I

14、RU 负载电压：0RREIL负载电流：对于内电路：对于内电路： IR-EU 输出电压：（1 1）、电路分析）、电路分析 三三 电路的状态电路的状态元件的电压与电流之间关系的曲线称为元件的伏安特元件的电压与电流之间关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。性曲线。 电源的输出电压与电流之间关系的曲线称为电源的外电源的输出电压与电流之间关系的曲线称为电源的外特性曲线。特性曲线。 电源的外特性曲线电源的外特性曲线 元件的伏安特性曲线元件的伏安特性曲线 三三 电路的状态电路的状态例：例： 。，。求：电流表读数为闭合时，断开、，闭合后电流表为，如图已知：021121RE1ASSA2S5 . 5R6 . 2R三三

15、 电路的状态电路的状态解：解： )6 . 2(2)(0111RRRIESo闭合：)5 . 5(1)(0222RRRIESo闭合：3 . 0R8 . 50，联立求解得：VE三三 电路的状态电路的状态例：如图当开关例：如图当开关S S断开时，电压表读数为断开时，电压表读数为18V18V，当开关，当开关S S闭闭合时，电流表读数为合时，电流表读数为1.8A1.8A。求：（求：（1 1）E E、R R0 0。（。（2 2）S S闭合时，电压表的读数。闭合时，电压表的读数。 解：解： 等效电路等效电路 三三 电路的状态电路的状态。，断开时：当V18EU0ISoIREU198 . 118RRIES0RIE

16、Ro）。（闭合时：当VIRU2 .1698 . 1或：VIREUo2 .1618 . 118电压表读数：3 3、 电源开路（空载状态）电源开路（空载状态）电源与负载断开，负载中没有电流，称为电源开路。电源与负载断开，负载中没有电流，称为电源开路。 三三 电路的状态电路的状态如图打开开关就是电源开路。如图打开开关就是电源开路。 电源开路的特征：电源开路的特征：I=0I=0，U=E=UU=E=UOCOC, ,称为开路电压称为开路电压U UOCOC。P=0,P=0,负载功率负载功率 三三 电路的状态电路的状态电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路。称为电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路。称为电源

17、短路。电源短路。 4 4、电源短路、电源短路如图电路就是电源开路。如图电路就是电源开路。 电源短路的特征：电源短路的特征：I=II=IS S=E/R=E/R0 0，内阻，内阻R R0 0很小，很小，短路电流很大短路电流很大负载端电压负载端电压U=0U=0。负载功率负载功率 P=0P=0。电源功率电源功率P PE E= =P=IP=I2 2R R0 0，电源产生的电能全部被内阻消耗掉。电源产生的电能全部被内阻消耗掉。三三 电路的状态电路的状态例：如图电源的开路电压例：如图电源的开路电压U U0 0为为230V230V，电源短路电流，电源短路电流I IS S为为1150A1150A，当负载电流，当

18、负载电流I I为为50A50A时，求负载电阻时，求负载电阻R R。解解: : 电源的电动势：电源的电动势：E=230VE=230VRREIR0中的电流：负载2 . 01150230IERS0电源的内阻：4 . 42 . 0-50230R-IER0负载电阻：四四 电路中的参考方向电路中的参考方向1 1、电压、电流及电动势的实际方向、电压、电流及电动势的实际方向电流的实际方向：规定电流的实际方向：规定正电荷正电荷移动的方向为电流移动的方向为电流的实际方向。的实际方向。电流的实际方向是指在一条支路中电流的流向。电流的实际方向是指在一条支路中电流的流向。如果电源上端为高电位下端为低电位，则电流的如果电

19、源上端为高电位下端为低电位，则电流的实际方向如图。实际方向如图。电压的实际方向：规定由电压的实际方向：规定由高电位端高电位端指向低电位端指向低电位端为电压的实际方向。为电压的实际方向。 电压的实际方向是电路两端电压的实际方向是电路两端电位的高低。如果电源上端为高电位的高低。如果电源上端为高电位下端为低电位，电阻电压的电位下端为低电位，电阻电压的实际方向如图。实际方向如图。IR0RU电动势的实际方向：规定为在电动势的实际方向：规定为在电源内部电源内部由低电位指向由低电位指向高电位。高电位。 电动势的实际方向也就是电位升高的方向。即在电源电动势的实际方向也就是电位升高的方向。即在电源内部内部由负极

20、指向正极（如图由负极指向正极（如图E E1 1）。 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向IE1R0RU四四 电路中的参考方向电路中的参考方向如图电路，怎样计算电路中的电流以及各个电阻的电压？如图电路，怎样计算电路中的电流以及各个电阻的电压？ 如果按照高中的知识，必须先如果按照高中的知识，必须先知道知道E E1 1、E E2 2才能知道电流的方才能知道电流的方向。才能进行计算。向。才能进行计算。 2 2、电流、电压的参考方向、电流、电压的参考方向 R01E1R02E2四四 电路中的参考方向电路中的参考方向E2E1_+R6+R4R3R1R2abcd-R5如图电路，电路中电阻如图电路，电路中电阻R

21、 R5 5中电流的中电流的方向如何确定？方向如何确定？ 如果按照高中的知识，如果按照高中的知识，不好计算。不好计算。 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向电压、电流的参考方向：假设某一方向为电压、电流电压、电流的参考方向：假设某一方向为电压、电流的参考方向，也叫正方向。在进行电路分析和计算时，的参考方向，也叫正方向。在进行电路分析和计算时，按照参考方向进行分析和计算。按照参考方向进行分析和计算。 如果计算结果为正，则实际的方向与事先假定的如果计算结果为正，则实际的方向与事先假定的方向（参考方向）相同。方向（参考方向）相同。 如果计算结果为负，则实际的方向与事先假定的如果计算结果为负，则实际的

22、方向与事先假定的方向（参考方向）相反。方向（参考方向）相反。注意：只有参考方向选定后电流、电压的值才有正负。注意：只有参考方向选定后电流、电压的值才有正负。 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向例如：例如：例如：例如：四四 电路中的参考方向电路中的参考方向电流参考方向的表示方法：电流参考方向的表示方法： a a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向；、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向； b b、用双下标表示，、用双下标表示， 例如例如I Iabab表示电流参考方向由表示电流参考方向由a a指向指向b b。 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向电压参考方向的表示方法电压参考方向的表示方法

23、 a a、用极性、用极性“”、“”表示，参考方向由正指向负；表示，参考方向由正指向负； 电位高电位高 电位低电位低 b b、用双下标表示，、用双下标表示， 例如例如U Uabab表示其参考方向由表示其参考方向由a a指向指向b b。 电位高电位高 电位低电位低 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向c c、用箭头表示。参考方向由高电位指向低电位。、用箭头表示。参考方向由高电位指向低电位。 电位高电位高 电位低电位低 3 3、电动势的参考方向、电动势的参考方向 电动势的实际方向：规定为在电源内部由低电位指电动势的实际方向：规定为在电源内部由低电位指向高电位，也就是电位升高的方向。即在电源内部向高

24、电位，也就是电位升高的方向。即在电源内部由负极指向正极。由负极指向正极。 电动势的参考方向为假设某一方向为其参考方向（由电动势的参考方向为假设某一方向为其参考方向（由低电位指向高电位）。低电位指向高电位）。 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向参考方向的表示方法：参考方向的表示方法： a a、用极性、用极性“”、“”表示，参考方向由负指向正；表示，参考方向由负指向正； 在进行电路计算时，经常用电压形式表示在进行电路计算时，经常用电压形式表示电位高电位高 电位低电位低 电位高电位高 电位低电位低 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向b b、用双下标表示，例如、用双下标表示，例如E Ebaba

25、表示其参考方向由表示其参考方向由b b指向指向a a。(b(b低电位，低电位，a a高电位高电位) ) 电位高电位高 电位低电位低 在进行电路计算时，经常用电压形式表示在进行电路计算时，经常用电压形式表示电位高电位高 电位低电位低 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向c c、用箭头表示。参考方向由低电位指向高电位。、用箭头表示。参考方向由低电位指向高电位。 电位低电位低 电位高电位高 在进行电路计算时，经常用电压形式表示在进行电路计算时，经常用电压形式表示电位低电位低 电位高电位高 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向例：已知：例：已知：E=2V, R=1E=2V, R=1问：当问：当Ua

26、bUab分别为分别为3V 3V 和和 1V 1V 时，时，I IR R= =？四四 电路中的参考方向电路中的参考方向解：解：(1) (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) (2) 列电路方程：列电路方程：EUUREUURREURUIRR三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 (3) (3) 数值计算：数值计算：A112-3 3VRIU时（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致） A1121 V1RIU时（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反） 四四 电路中的参考方向电路中的参考方向解：解：(1) (1) 假定电路中物理

27、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) (2) 列电路方程：列电路方程：EUURUEURRUERUIRR三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 (3) (3) 数值计算：数值计算：A113-2 3VRIU时（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反） A1112 V1RIU时（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致） 三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 4 4、 关联与非关联参考方向关联与非关联参考方向定义：如果设定流过元件的电流的参考方向是从标定义：如果设定流过元件的电流的参考方向是从标以电压正极性的一端指向负极性的一端，则这样设

28、以电压正极性的一端指向负极性的一端，则这样设定的参考方向称为电流与电压是关联参考方向。定的参考方向称为电流与电压是关联参考方向。 否则为非关联参考方向。否则为非关联参考方向。关联参考方向关联参考方向 非关联参考方向非关联参考方向 通常设定参考方向都设定为关联参考方向。通常设定参考方向都设定为关联参考方向。UIPRIU。功率：或欧姆定律：RUIUIPRIU。功率或欧姆定律：RUI在关联参考方向：在关联参考方向：在非关联参考方向：在非关联参考方向：三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 例：求图示各元件的功率例：求图示各元件的功率 解：解：

29、（a a）关联方向）关联方向， P=UI=52=10W， （b b）关联方向，）关联方向， P=UI=5(2)=10W， （c c）非关联方向，）非关联方向，P=UI=5(2)=10W， 三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 5 5、电源与负载的判别、电源与负载的判别、根据电压与电流的实际方向判断、根据电压与电流的实际方向判断 电源：电流的实际方向从低电位流向高电位。电源：电流的实际方向从低电位流向高电位。 负载：电流的实际方向从高电位流向低电位。负载：电流的实际方向从高电位流向低电位。 、根据功率判断：、根据功率判断： P P0 0：发出功率，是电源；：发出功率，是电源；P P0

30、0：吸收功率，是负载。：吸收功率，是负载。例：如图电池电路，当例：如图电池电路，当U=3VU=3V，E=5VE=5V时，电池是电源还是负载？时，电池是电源还是负载？当当U=5VU=5V，E=3VE=3V时，电池是电源还时，电池是电源还是负载？是负载？I2EU三三 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 解解(a):(a):IREU则：AEUI12532所以：电池电流的实际方向从正极流出，电池电流的实际方向从正极流出，所以是电源所以是电源2EIU如图根据电流的参考方向，设定电阻如图根据电流的参考方向，设定电阻电压的参考方向电压的参考方向2EIU (b):(b):IREU则：AUEI12532所

31、以：如图根据电流的参考方向，设定电如图根据电流的参考方向，设定电阻电压的参考方向阻电压的参考方向电池电流的实际方向从正极流入，电池电流的实际方向从正极流入，所以是负载所以是负载1 1、理想有源元件、理想有源元件 、理想电压源（又称恒压源）、理想电压源（又称恒压源） 理想电压源是一种能够独立向电路提供电压的电源。理想电压源是一种能够独立向电路提供电压的电源。 理想电压源的符号：理想电压源的符号： +-USE五五 理想电路元件理想电路元件 理想电压源有两个基本性质：理想电压源有两个基本性质： 二是流过理想电压源的电流由外电路决定。二是流过理想电压源的电流由外电路决定。 一是理想电压源两端的电压与流

32、过理想电压源的电一是理想电压源两端的电压与流过理想电压源的电流无关；流无关；、理想电流源（恒流源）、理想电流源（恒流源）理想电流源是一种能够独立向电路提供电流的电源。理想电流源是一种能够独立向电路提供电流的电源。 理想电流源的符号：理想电流源的符号： IS五五 理想电路元件理想电路元件 理想电流源有两个基本性质：理想电流源有两个基本性质： 二是理想电流源端电压取决于与理想电流源相连二是理想电流源端电压取决于与理想电流源相连接的外电路。接的外电路。 一是理想电流源输出的电流与理想电流源的两端一是理想电流源输出的电流与理想电流源的两端电压无关；电压无关；2 2、理想无源元件、理想无源元件、电阻、电

33、阻电阻是将电能转换为热能的二端耗能元件。电阻的电阻是将电能转换为热能的二端耗能元件。电阻的单位是欧姆（单位是欧姆（）。）。 五五 理想电路元件理想电路元件 电阻的符号：R电阻元件电压与电流的关系：加在电阻元件两端的电压U与通过电阻的电流I成正比。即符合欧姆定律。U=IR 、电容 电容是用来表征电路中存储电场能量的理想元件。电电容是用来表征电路中存储电场能量的理想元件。电容的单位是法拉（容的单位是法拉（F F）。）。五五 理想电路元件理想电路元件 电容的符号： C定义定义: :电容与极板上存储的电荷电容与极板上存储的电荷q q成正比，与电容两端的成正比，与电容两端的电压电压u u成反比。成反比。

34、UqC即：、电感、电感 电感是表征电路中存储磁场能量的理想元件。电感的电感是表征电路中存储磁场能量的理想元件。电感的单位是亨利（单位是亨利（H H）。）。 五五 理想电路元件理想电路元件 电感的符号： 定义：电感与电感线圈的匝数（定义：电感与电感线圈的匝数（N N）成正比，与电感）成正比，与电感线圈产生的磁通（线圈产生的磁通（）成正比，与流过电感的电流）成正比，与流过电感的电流（i i）成反比。）成反比。 iNL即：五五 理想电路元件理想电路元件 五五 理想电路元件理想电路元件 例：如图直流电路，当电压源例：如图直流电路，当电压源U US S=3V=3V，电流源，电流源I IS S=3A=3A

35、，电阻电阻R=1R=1时，求（时，求（1 1）电压源的电流和电流源的电压；）电压源的电流和电流源的电压；（2 2）讨论功率平衡关系。）讨论功率平衡关系。解解（1 1）如图设定参考方向）如图设定参考方向 VUUUSR6331A3IIS串联电路：（2 2）讨论功率平衡关系）讨论功率平衡关系 作为负载。消耗功率，电压源的功率：,933USUSWIP电压源是关联参考方向电压源是关联参考方向 五五 理想电路元件理想电路元件 发出功率，作为电源。，电流源的功率：WIP1836USIS电流源是非关联参考方向电流源是非关联参考方向 消耗功率，作为负载。，电阻的功率：WIP933URR电阻是关联参考方向电阻是关

36、联参考方向 ，所以功率平衡。RUSISPPP五五 理想电路元件理想电路元件 关联关联 关联关联 非关联非关联 非关联非关联 326IUR326IUR326IUR326IUR例：求电阻例：求电阻R R。五五 理想电路元件理想电路元件 例：如图求例：如图求UabUab、UbcUbc、UcaUca。 解：解： VIIUUUdbadab55) 1(525521VIIUUUdcbdbc205)3(5) 1(5532VIIUUUdacdca25525)3(5513关联关联 关联关联 关联关联 非关联非关联 非关联非关联 非关联非关联 是负载？。问哪个是电源？哪个，如图已知：A1-I220VU五五 理想电路

37、元件理想电路元件 五五 理想电路元件理想电路元件 电流的实际方向从高电位流向低电电流的实际方向从高电位流向低电位。所以是负载。位。所以是负载。 解解: : 电流的实际方向从低电位流电流的实际方向从低电位流向高电位。所以是电源。向高电位。所以是电源。 关联参考方向关联参考方向 是电源0220) 1(220WIUP非关联参考方向非关联参考方向 是负载0220) 1(220WIUP五五 理想电路元件理想电路元件 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1 1、几个概念、几个概念结点：电路中三个或三个以上元件的公共连接点。结点：电路中三个或三个以上元件的公共连接点。支路：由一个或几个元件串联构成的一段无分支电

38、支路：由一个或几个元件串联构成的一段无分支电路，称为支路路，称为支路回路：由支路构成的闭合路径称为回路。回路：由支路构成的闭合路径称为回路。 例：如下图判断支路、结点、回路例：如下图判断支路、结点、回路 1 1条支路，条支路，1 1个回路，个回路，无结点。无结点。 3 3条支路，条支路，3 3个回路，个回路，2 2个结点。个结点。 4 4条支路，条支路，6 6个回路，个回路，2 2个结点。个结点。 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 6 6条支路，条支路，7 7个回路，个回路，4 4个结点。个结点。一般电路的结点数用一般电路的结点数用n n表示，支路数用表示，支路数

39、用b b表示，回路数表示，回路数用用l l表示。表示。 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 2 2、基尔霍夫电流（、基尔霍夫电流（KCLKCL）定律）定律应用于结点应用于结点对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由结点流出的电流。即：结点流出的电流。即： I I流入流入= = I I流出流出。选定参考方向后，选定参考方向后，( (习惯上取流出该结点的支路电流习惯上取流出该结点的支路电流为负，流入为正。为负，流入为正。) )可表述为：在任一瞬间，一个结可表述为：在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为点上电流的代数和为 0 0。即：。即： I=0I=0 。

40、六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 例：例： 4231IIII04231IIII基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面 对任何闭合封面，流入闭合封面的电流等于流出闭对任何闭合封面，流入闭合封面的电流等于流出闭合封面的电流。合封面的电流。六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 I I1 1+I+I2 2=I=I3 3 R R上电流为上电流为0 0 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 AI21AI32AI23例：如下图，已知：例：如下图，已知： 求求I I4 4。解解: : 04231IIIIAIIII3)3()2(22314AI41AI22AI13例：已知：例：

41、已知： 求求I5。AI34解解: 43251IIIIIAIIIII84)3(1214325六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 3 3、基尔霍夫电压定律（、基尔霍夫电压定律（KVLKVL）应用于回路应用于回路对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。电位升等于电位降。即：即： U U电位升电位升= = U U电位降。电位降。选定参考方向后，习惯上电位降取正号，电位升取选定参考方向后，习惯上电位降取正号，电位升取负号。则：负号。则： U U= 0= 0。六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 4132UE UE顺时

42、针方向：顺时针方向： 电位降电位降 电位升电位升 0UE4132UE或：或： 例：如图例：如图例：如图例：如图选择回路选择回路 a-d-c-aa-d-c-a。 035544334ERIRIRIE或：或： 35544334ERIRIRIE则：则： 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律也适合开口电路。 例：如图例：如图RIUEab电位升电位升 电位降电位降 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 解：选回路解：选回路ABCDAABCDA，0DACDBCABUUUUVUAB5VUBC4VUDA3DBCAUU、CDU 例：如下图，已知例：如下图，已知求：求： 六六

43、基尔霍夫定律基尔霍夫定律 VUUUUDABCABCD2)3()4(5VUUUDACDCA1) 3(2VUUUABDADB253另法：选回路另法：选回路ABCAABCA0CABCABUUUVUUUBCABCA1)4(5则：则：选回路选回路ADBAADBA0BADBADUUU则：则：VUUUBAADDB2)5(3六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 4 4、基尔霍夫定律应用中注意的问题、基尔霍夫定律应用中注意的问题（1 1）、两个定律具有普遍性，它们适用于由不同）、两个定律具有普遍性，它们适用于由不同元件所构成的电路，也适用于任一瞬时对任何变化元件所构成的电路，也适用于任一瞬时对任何变化的电流和电压；的

44、电流和电压； （2 2）、在运用定律时，首先要在电路中标注出电流、）、在运用定律时，首先要在电路中标注出电流、电压或电动势的参考方向；电压或电动势的参考方向； （3 3）、在应用）、在应用KVLKVL定律时，要选择一个绕行方向。定律时，要选择一个绕行方向。 六六 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 七七 支路电流法支路电流法支路电流法就是以支路电流为未知量、利用基尔霍夫支路电流法就是以支路电流为未知量、利用基尔霍夫定律列方程求解。定律列方程求解。 1 1、提出问题、提出问题用基尔霍夫电流定律（用基尔霍夫电流定律（KCLKCL）和电压定律（）和电压定律（KVLKVL）可）可以列出多少个独立的方程？以列出多

45、少个独立的方程？ （1 1）、分析结点，根据）、分析结点，根据KCLKCL例：如图有两个结点，可列两个例：如图有两个结点，可列两个结点电流方程：结点电流方程： 321IIIa：结点213IIIb：结点两个结点电流方程相同，只是变换方式。两个结点电流方程相同，只是变换方式。因此只有一个独立方程。因此只有一个独立方程。 再例如图：有三个结点，可列三个方程。再例如图：有三个结点，可列三个方程。 321IIIa：结点5413:IIIIb结点254IIIc：结点结点结点c c的电流方程可以由前两个方程变化而得，即只有的电流方程可以由前两个方程变化而得，即只有两个独立方程。两个独立方程。 七七 支路电流法

46、支路电流法结论：如果电路中有结论：如果电路中有N N个结点，独立的结点电流方程只个结点，独立的结点电流方程只有（有（N N1 1）个。）个。 （2 2）、分析回路）、分析回路例：如图有三个回路，可列例：如图有三个回路，可列三个回路电压方程三个回路电压方程 33111RIRIEabda：回路33222RIRIEabca：回路221121RIRIEEacbda：回路 发现第三个回路方程可由前两个回路方程变换而得。发现第三个回路方程可由前两个回路方程变换而得。 七七 支路电流法支路电流法 因此，独立回路方程不能看总的回路数，因为回路因此，独立回路方程不能看总的回路数，因为回路acbdaacbda是由

47、前两个回路组成的。不是独立的。回路中只是由前两个回路组成的。不是独立的。回路中只有新增加支路，所列的回路方程才是独立的。有新增加支路，所列的回路方程才是独立的。 怎样确定独立回路数？怎样确定独立回路数？网孔：内部不包含支路的简单回路，称为网孔。网孔：内部不包含支路的简单回路，称为网孔。 2 2个网孔个网孔3 3个网孔个网孔4 4个网孔个网孔七七 支路电流法支路电流法可以证明：任何一个具有可以证明：任何一个具有N N个结点个结点B B个支路的电路其个支路的电路其网孔数一定为（网孔数一定为（B-N+1B-N+1）个。）个。 显然，网孔一定是独立回路。电路中有几个网孔，就能显然，网孔一定是独立回路。

48、电路中有几个网孔，就能列出几个独立的回路电压方程。列出几个独立的回路电压方程。结论：结论： 设：电路中有设：电路中有N N个结点，个结点，B B个支路个支路则：独立的节点电流方程有则：独立的节点电流方程有 ( (N N 1) 1) 个。个。独立的回路电压方程（网孔）有独立的回路电压方程（网孔）有 ( (B BN N1)1)个。个。总的独立方程有总的独立方程有B B个。（可联立求解个。（可联立求解B B个未知数）个未知数） 七七 支路电流法支路电流法2 2、支路电流法解题步骤、支路电流法解题步骤（1 1）设定每个支路的电流为未知量。）设定每个支路的电流为未知量。 （2) 2) 选定各支路电流的参

49、考方向。选定各支路电流的参考方向。（3) 3) 根据根据KCLKCL对结点列出对结点列出( n( n1 )1 )个独立的结点电流个独立的结点电流方程。方程。 （4 4）选定网孔绕行方向，根据）选定网孔绕行方向，根据KVLKVL对回路列出独立的对回路列出独立的回路电压方程。（有几个网孔就列几个独立的回路电回路电压方程。（有几个网孔就列几个独立的回路电压方程。）压方程。） （5 5）联立求解方程，求出各支路电流。）联立求解方程，求出各支路电流。七七 支路电流法支路电流法例：如图已知：例：如图已知： U US1S1130V130V，U US2S2117V117V，R R1 111，R R2 20.6

50、0.6，R R3 3=24 =24 求各支路电流。求各支路电流。解：解： （1 1）有）有2 2个结点，列个结点，列1 1个结点电流方程：个结点电流方程： 结点结点a a：I I1 1+I+I2 2-I-I3 30 0 （2 2）有）有2 2个网孔，列个网孔，列2 2个回路电压方程：个回路电压方程： R R1 1I I1 1R R2 2I I2 2U US1S1U US2S2R R2 2I I2 2R R3 3I I3 3U US2S2 七七 支路电流法支路电流法I I1 10.6I0.6I2 21301301171171313 0.6I0.6I2 224I24I3 3117117 代入数据得

51、：代入数据得：（3 3）联立求解：）联立求解： I I1 1I I2 2I I3 30 0 I I1 10.6I0.6I2 21313 0.6I 0.6I2 224I24I3 3117117 解得：解得：I I1 110A10A I I2 25A5A I I3 35A5A七七 支路电流法支路电流法例：已知如图，求各支路电流。例：已知如图，求各支路电流。解：有四条支路，可设解：有四条支路，可设四个支路电流为未知数，四个支路电流为未知数，但是其中一条支路电流已但是其中一条支路电流已知为恒流源知为恒流源7A7A。可设三个。可设三个电流为未知数。电流为未知数。（1 1）有）有2 2个结点，列个结点，列

52、1 1个结点电流方程：个结点电流方程： 节点节点a a：I I1 1+I+I2 2+7=I+7=I3 3 七七 支路电流法支路电流法（2 2）有）有3 3个网孔，列个网孔，列2 2个回路电压方回路程（不包含电个回路电压方回路程（不包含电流源的）：流源的）： 回路回路abeaabea：12I12I1 16I6I2 24242回路回路acfdbea:12Iacfdbea:12I1 13I3I3 34242或或acfdba:6Iacfdba:6I2 23I3I3 30 0（3 3）联立求解：）联立求解： I I1 1+I+I2 2-I-I3 3=-7=-7 12I 12I1 16I6I2 24242

53、 12I 12I1 13I3I3 34242 解得：解得：I I1 12A2A I I2 23A3A I I3 36A6A七七 支路电流法支路电流法七七 支路电流法支路电流法支路电流法的优缺点：支路电流法的优缺点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法。只要优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法。只要根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。 缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求解不方便。解不方便。（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法1 1、电压源模型、电压源模型（1 1）

54、、理想电压源（恒压源）、理想电压源（恒压源） 定义：向负载提供一个恒定电压的电源。定义：向负载提供一个恒定电压的电源。 理想电压源的符号：理想电压源的符号： + +-U US S理想电压源的外特性曲线：理想电压源的外特性曲线： （增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法（2 2）、实际电压源）、实际电压源 很多情况下，电压源都有内阻，因此，电压源输很多情况下，电压源都有内阻，因此，电压源输出的电压是随着输出电流的增加而减小。所以，实际出的电压是随着输出电流的增加而减小。所以，实际电压源等效为理想电压源与内阻串联。电压源等效为理想电压源与内阻串联。 定义：实际电压源电路模型为理想电压源和电阻的

55、串联。定义：实际电压源电路模型为理想电压源和电阻的串联。 实际电压源的符号：实际电压源的符号： 实际电压源的外特性曲线：实际电压源的外特性曲线： （增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法2 2、电流源模型、电流源模型（1 1）、理想电流源（恒流源）、理想电流源（恒流源） 定义：向负载提供一个恒定电流的电源。定义：向负载提供一个恒定电流的电源。 理想电流源的符号：理想电流源的符号： （增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法理想电流源的外特性曲线：理想电流源的外特性曲线：（2 2）、实际电流源）、实际电流源 实际上，电流源的输出电流是随着输出电阻的实际上，电流源的输出电流是随着输出电阻的增

56、加而减小的。所以实际电流源等效为理想电流源增加而减小的。所以实际电流源等效为理想电流源与内阻并联。与内阻并联。 （增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法定义：实际电流源电路模型为理想电流源与内阻并联。定义：实际电流源电路模型为理想电流源与内阻并联。 实际电流源的符号：实际电流源的符号： 实际电流源的外特性曲线：实际电流源的外特性曲线：（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法3 3、电源两种模型之间的等效变换、电源两种模型之间的等效变换 （1 1）、电源等效：是指电源对外部的作用效果相同。）、电源等效：是指电源对外部的作用效果相同。也就是外特性相同。在电源内部是不等效的。也就是外特性相同

57、。在电源内部是不等效的。 （2 2）、实际电压源转换为实际电流源）、实际电压源转换为实际电流源如下图实际电压源及其外特性：如下图实际电压源及其外特性：0REIS短路电流：短路电流：开路电压：开路电压：E E（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法如果将电流为如果将电流为E/RE/R0 0的理想电流源与内阻的理想电流源与内阻R R0 0并联组成实并联组成实际电流源，其外特性为：际电流源，其外特性为： 0REIS短路电流：短路电流：开路电压：开路电压：E=IE=IS SR R0 0（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法如果将电流为如果将电流为E/RE/R0 0的理想电流源与内阻的理想电流

58、源与内阻R R0 0并联组成实并联组成实际电流源，其外特性为：际电流源，其外特性为： 0REIS短路电流：短路电流：开路电压：开路电压：E=IE=IS SR R0 0（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法上面两个实际电源的外特性相同，所以实际电压源与上面两个实际电源的外特性相同，所以实际电压源与实际电流源等效。实际电流源等效。 因此，电压为因此，电压为E E理想电压源与电阻理想电压源与电阻R R0 0串联组成实际串联组成实际电压源可以转换成电流为电压源可以转换成电流为E/RE/R0 0的理想电流源与电阻的理想电流源与电阻R R0 0并联组成的实际电流源。并联组成的实际电流源。 等效（增加

59、）电源等效变换法（增加）电源等效变换法实际电流源的外特性：实际电流源的外特性：（3 3）、实际电流源转换为实际电压源）、实际电流源转换为实际电压源 0RIES开路电压：开路电压：短路电流：短路电流：I IS S（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法如果用电压为如果用电压为I IS SR R0 0的理想电压源与内阻的理想电压源与内阻R R0 0串联组成实串联组成实际电压源，际电压源， 其外特性为：其外特性为：0RIES开路电压：开路电压：短路电流：短路电流：I IS S（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法上面两个实际电源的外特性相同，所以实际电流源与上面两个实际电源的外特性相同，所

60、以实际电流源与实际电压源等效。实际电压源等效。 因此，理想电流源因此，理想电流源I IS S与电阻与电阻R R0 0并联组成的实际电流源可并联组成的实际电流源可以转换为理想电压源以转换为理想电压源I IS SR R0 0与内阻与内阻R R0 0串联组成的实际电压串联组成的实际电压源。源。等效（增加）电源等效变换法（增加）电源等效变换法（4 4）、理想电流源与任何一条支路串联后，其等效电）、理想电流源与任何一条支路串联后，其等效电源仍为电流源；源仍为电流源； （2 2）、只有电压相等的理想电压源才允许并联，只有电）、只有电压相等的理想电压源才允许并联，只有电流相等的理想电流源才允许串联；流相等的