电子电工技术 第1章 直流电路

1、第第1章章 直直 流流 电电 路路1.1 电路基本概念及基本物理量电路基本概念及基本物理量111电路电路 1电路：电路：电流的通路，由电源、负载和中间环节（导线、开关.）组成。 电源电源中间环节中间环节负载负载2电路的功能电路的功能：(1)能实现电能的传输与分配；如下的电力系统 :(2)能实现电信号的传递与处理；如下扩音系统：扩音系统扩音系统1.1.2电路模型电路模型1.理想电路元件：将实际的电路元件理想化了的电路元件，即在一定条件下只突出其主要电或磁的性质，忽略其次要电或磁的性质。 电阻电阻电容电容电感电感电压源电压源 电流源电流源2.电路模型：由理想电路元件组成的电路；如下图： R0RUS

2、电源电源中间环节中间环节负载负载s113基本物理量基本物理量1 1.电流电流（1） 定义： (交流） 或 （直流）（2） 单位：A ; mA ; A（3） 参考方向：任意指定的；如下图： (4)(4)参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果在规定的参考方向下，若计算结果 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 U 0时时,此元件吸收功率此元件吸收功率;当当P0时时, 此元件发出功率此元件发出功率;当当P0时时, 此元件吸收功率此元件吸收功率;例题例题:判断下面元件是否吸收功率判断下面元件

3、是否吸收功率. 1.2电路中电阻的连接和欧姆定律电路中电阻的连接和欧姆定律 1.2.1电阻的连接电阻的连接1.电阻的串联电阻的串联:电阻首尾顺次连接电阻首尾顺次连接. 如: +_U+_U1U2R1R2U+_RII12RRR12U U U1122RUURR2212RUURR若n个电阻串联: 123nRRRRR总123nUU U UU 总1KKnKKRUUR总例例1:1:已知要将已知要将”6V,O.3W”6V,O.3W”的灯接在电压为的灯接在电压为24V24V的电源上的电源上, ,应如何选降应如何选降压电阻的大小压电阻的大小? ?UR+_RU+_U灯灯+_解：灯的额定电流：解：灯的额定电流： 0.

4、30.056NNNPIAAU串联电阻上的电压：串联电阻上的电压： (24 6)18RUVV 串联电阻：串联电阻： 183600.05RNURI 串联电阻的功率：串联电阻的功率： 22360 (0.05)0.9RPRIW所以应选择所以应选择360，1W的降压电阻。的降压电阻。 别难过，别难过，再好好想想！再好好想想！2.2.电阻的并联电阻的并联：电阻首尾分别连接电阻首尾分别连接.如图如图： R1IUR2I1I2+_U+_RI12III12111RRR1212R RRRR2112RIIR R1212RIIRR若若n个电阻并联：个电阻并联： 123IIII总1231111RRRR总3电阻的混联：电阻

5、的串联和并联混合连接电阻的混联：电阻的串联和并联混合连接例例2 2：求下图总电阻：求下图总电阻abR4545212RRR 32453245212RRR 132451 1 2abRR R 解解:122欧姆定律欧姆定律 1.1.线性电阻线性电阻：伏安特性是一条经过原点的直线的电阻元件。2.2.欧姆定律欧姆定律：电路中线性电阻上电压与电流的关系, 即：U=RI或U=-RI 称为欧姆定律。 例1：如下图所示，求电流I R2R1E2E1+_baUabI1122abURIER IE1212abUEEIRR解：解： 则：则：例例2：如下图所示，求电流：如下图所示，求电流I 1212()EERRI2112EE

6、IRR解：解： 1 13 3电路的工作状态电路的工作状态电路有三种工作状态：有载工作状态、开路和短路状态。电路有三种工作状态：有载工作状态、开路和短路状态。1.3.1有载工作状态有载工作状态 RLR0USIUS图中图中S闭合闭合I=US/(R0 +R)U=I RU = US I R0PL=PS-PR0例例1 1：如上图：已知电源电压：如上图：已知电源电压=4V=4V，内阻，内阻R R0 0=1=1，负载，负载R RL L=3=3，求（求（1）电源内阻消耗的功率；）电源内阻消耗的功率； （2）负载消耗的功率。）负载消耗的功率。解：电路中的电流：解：电路中的电流：电源内阻消耗的功率：电源内阻消耗的

7、功率：负载消耗的功率：负载消耗的功率： 1.3.2开路状态开路状态 0411 3SLUIAARR22(11)1SPI RWW 22(13)3LLPIRWWRLR0USSII=0 U0 = USPL=0 U01.3.3短路状态短路状态 R0UUSII = USR0U = 0PL= 0PS = PR0例例2 2：已知电源的开路电压已知电源的开路电压U U0 0=6V=6V，短路电流，短路电流I IS S=60A=60A，试求（试求（1 1）电源的电动势）电源的电动势E E； （2 2）电源的内阻）电源的内阻R R0 0 解：开路时：解：开路时： 短路时：短路时： 06EUV0060.160SURI

8、 例例3 3：已知电源电压E=10V，内阻R0=0.6，负载RL=9.4 求(1)电路中的电流I; (2)负载上的电压; (3)负载吸收的功率,电源产生的功率,内阻消耗的功率; (4)当负载发生短路时的短路电流。解: （1）电路中的电流： 0LEIRR1010.69.4AA（2）负载上的电压：）负载上的电压： (9.4 1)9.4LLURIVV（3）负载吸收的功率）负载吸收的功率： 电源产生的功率：电源产生的功率： 内阻消耗的功率内阻消耗的功率: 22(1 9.4)9.4LLPIRWW (10 1)10EPEIWW220(10.6)0.6PI RWW（4） 短路电流：短路电流： 01016.7

9、0.6SEIAAR哈哈，对了！哈哈，对了！一、电压源一、电压源 1. 理想电压源理想电压源(恒压源恒压源)14电压源与电流源模型及其等效变换电压源与电流源模型及其等效变换 IUUS(1)输出电压恒定输出电压恒定U= US,(2)输出电流取决于外输出电流取决于外 电路。电路。(3)内阻内阻 Ro=0特点特点:USUI伏安特性：伏安特性：2. 实际电压源实际电压源UR0IUSU = US I R0伏安特性伏安特性:USIUI R0当当Ro R时，时，Ro0, U= US二、电流源二、电流源1. 理想电流源理想电流源(恒流源恒流源)IISU(1) 输出电流恒定输出电流恒定I= IS,与端电压无关。与

10、端电压无关。(2) 输出端电压取决于外输出端电压取决于外 电路。电路。(3) 内阻内阻 Ro=特点特点:U伏安特性伏安特性:IIS2. 实际电流源实际电流源ISIUR0I= IS UR0U伏安特性伏安特性IISU/ R0三三. .两电源模型的等效变换两电源模型的等效变换一个实际的电源即可以用电压源模型表示一个实际的电源即可以用电压源模型表示, ,也可以用电流源也可以用电流源 模型表示模型表示. . 对于负载来说只要端电压和输出电流不变对于负载来说只要端电压和输出电流不变, ,两个电源对负载两个电源对负载的作用效果相同的作用效果相同, ,所以实际电压源和电流源可以等效变换所以实际电压源和电流源可

11、以等效变换. .Is =/ RoUsUs = IsRoURoUsIsRoIIU- -+0SUUR I00SUUIRR0SUIIR两电路等效时两电路等效时： 0SSUIR00RR且且Us = Is RoIs = Us/Ro Ro = RoRo = Ro电流源电流源 电压源电压源电压源电压源 电流源电流源（ 2）注 意（ 1）I- -+ +10V2baIsI2ba解解: Is=10/2=5A例例1 1IsI5ba1AUs5baUs = Is 5 =5V+ - -例例 ： 用电源等效变换的方法求图中的用电源等效变换的方法求图中的I4+- -+- -6V4V2A361I+- -4V2A6412I32

12、22A24A32A+- -4V2A642I2+- -4V41I18V2+- -24A2+- -4V41I2+- -4V41I1I1A442A8V2+- -2+- -4V41I1I3A2I = 2/3 3 = 2A1I1A442A1 15 5基尔霍夫定律及其应用基尔霍夫定律及其应用1.1.名词解释：名词解释： 支路：通以相同电流的一段路径。支路：通以相同电流的一段路径。 结点：结点：3条或条或3条以上支路的连接点。条以上支路的连接点。 回路：由支路构成的闭合路径。回路：由支路构成的闭合路径。 网孔：内部不含交叉支路的回路。网孔：内部不含交叉支路的回路。 例：如下图中有支路（例：如下图中有支路（

13、）条、结点（）条、结点（ ）个、）个、 回路（回路（ ）个、网孔（）个、网孔（ ）个）个 2. 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）表述（表述（1）：在电路中，任意时刻，对任意一个结点上所有支路电流的代数）：在电路中，任意时刻，对任意一个结点上所有支路电流的代数 和恒等于零，和恒等于零，即即 : 0I 如图：如图： 根据根据KCL得得： 12340IIII（假设流入结点的电流为正，反之取负）（假设流入结点的电流为正，反之取负） 则有：则有： 1324IIII可见表述（可见表述（2）：在电路中，任意时刻，对任意一个结点上）：在电路中，任意时刻，对任意一个结点上 :II入出推广：在电路中，

14、任意时刻，对任意一个封闭面上 0I1230III例例1：已知已知I1=4A，I2=-2A，I3=1A，I4=-3A求求I5 解：解： 123450IIIII 52341IIIII52 1 3 48IA （） A=3.基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）表述（表述（1）：在电路中，任意时刻，对任意一个回路上各段电压的代数和恒）：在电路中，任意时刻，对任意一个回路上各段电压的代数和恒等于零，即等于零，即 :（与饶行方向一致取正，反之取负）（与饶行方向一致取正，反之取负） 0U如图： 根据根据KVL得：得： 34210SSUUUU推广：在电路中，任意时刻，对任意一个假想回路上。推广：在电路中

15、，任意时刻，对任意一个假想回路上。如图：如图：0UNVNUNUUU4 4支路电流法（以支路电流作为未知量）支路电流法（以支路电流作为未知量）分析和计算步骤分析和计算步骤:(1) 选定电流的参考方向；选定电流的参考方向； (2)确定节点个数确定节点个数n，列出，列出(n-1)个节点电流方程；个节点电流方程； (3)确定支路个数确定支路个数b，列出，列出b-(n-1)b-(n-1)个回路电压方程；个回路电压方程； (4)联立方程，解方程组。联立方程，解方程组。 例3：已知电路图如下：求各支路电流。 202解：节点解：节点A A： 1230III回路回路1： 1 13 310SR IR IU回路回路

16、2： 2 23 320SR IR IU则：则： 1230III13201100II2322090 0II解得：解得：I1=10A ； I2=-5A I3=5A 定理叙述：定理叙述：在任何线性电路中，由多个电源共同作用在各个电路中所产生的电压或电流一定等于由各个电源单独作用时在相应支路中产生的电压或电流的代数和。如图所示：16叠加定理叠加定理 注意：注意：(1)(1)叠加定理只适用于线性电路。叠加定理只适用于线性电路。 (2)除源规则：电压源短路；电流源开路。除源规则：电压源短路；电流源开路。(3)(3)叠加时注意电压、电流的参考方向。叠加时注意电压、电流的参考方向。(4)(4)叠加定理不能用来

17、计算电路中的功率叠加定理不能用来计算电路中的功率 例例1：电路如上图所示：已知R1=2，R2=12，US=6V，IS=4A，求电流I2 。解：当电压源单独作用时：212632127SUIAARR当电流源单独作用时： 12122442 127SRIIAARR（）则两电源共同作用时： 22234177IIIAAA例例2：在下图所示的电路中，（：在下图所示的电路中，（1）试用叠加定理求）试用叠加定理求10V电压源上的电流电压源上的电流IE .（2）求电压源发出的功率。）求电压源发出的功率。(学生做）学生做）17电路中电位的计算电路中电位的计算 电路中某点的电位， 就是从该点出发， 沿任选的一条路径“

18、走”到参考点所经过的全部电位降的代数和。 计算电位的方法和步骤如下：计算电位的方法和步骤如下： （1）选定参考点，用符号选定参考点，用符号“”表示。表示。 （2）确定电路中各元件的电压、电流的参考方向。确定电路中各元件的电压、电流的参考方向。 （3 3）求电位，即）求电位，即从被求点出发，沿任选的一条路径从被求点出发，沿任选的一条路径“走走”到参考点所到参考点所 经过的全部电压的代数和（与路径方向一致取正，反之取负）就为该点经过的全部电压的代数和（与路径方向一致取正，反之取负）就为该点电位。电位。 以下图为例， D点是参考点，各电源的极性和I的方向如图所示，求点A的电位时有三条路径：图 1.25E1I1R1AR3I3R2I2E2BCDE3沿沿AE1D路径：路径：VA=E1 沿沿ABD路径：路径： VA=I1R1+I3R3+E