电工电子技术 第一章 电路概念与分析方法

1、1电工电子技术电工电子技术第第1 1 章章电路概念与分析方法电路概念与分析方法2主要内容主要内容 电路：组成电路：组成-3部分；部分；作用作用-2个个 电路模型电路模型-实际电路、理想电路实际电路、理想电路 元件元件及其分类及其分类-无源元件、有源元件；实际元件和理想元件无源元件、有源元件；实际元件和理想元件 电量电量-电路的主要物理量，电路的主要物理量，5个个 分析方法：分析方法：化简化简-变换变换-分析分析 化简方法化简方法 1，电压源与电流源及其电压源与电流源及其等效变换等效变换 2，串联、并联化简串联、并联化简-理想电源的串并联化简理想电源的串并联化简 电压源与电流源等效变换电压源与电

2、流源等效变换 欧姆定律欧姆定律-适用于线性电阻适用于线性电阻 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 KCL、KVL-普适普适 支路电流法支路电流法-普适普适 叠加原理叠加原理-适用于线性电路适用于线性电路 戴维南定理、诺顿定理戴维南定理、诺顿定理-有源二端网络的变换有源二端网络的变换 节点电压法节点电压法3电路电路 circuit :电流的通路电流的通路,是为了某种需要由某些电工设备或是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的元件按一定方式组合起来的.一一.电路的电路的3个组成部分个组成部分电源电源 source :将非电能转换成电能的装置将非电能转换成电能的装置(电池电池,发电机发电机)中间

3、环节中间环节:把电源与负载连接起来的部分把电源与负载连接起来的部分(连接导线连接导线,开关开关)负载负载load :将电能转换成非电能的用电设备将电能转换成非电能的用电设备 (电灯电灯,电炉电炉,电动机电动机)二、电路的二、电路的2个主要作用个主要作用1.电能电能electric energy传输和转换传输和转换（例如：电网，地铁，高铁）（例如：电网，地铁，高铁）2.信号的传递和处理信号的传递和处理（例如：音响系统，地铁，高铁）（例如：音响系统，地铁，高铁）1.1 1.1 电路电路circuit与电路模型与电路模型circuit model 1.1.1 电路的组成与作用电路的组成与作用Ex:

4、一个轨道交通系统由车辆、信号和供电三大系统构成一个轨道交通系统由车辆、信号和供电三大系统构成 41.电能电能electric energy传输和转换（例如：电网）传输和转换（例如：电网）发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器电灯电炉电灯电炉热能热能,水能水能,核核能转电能能转电能传输分配电能传输分配电能电能转换为光能电能转换为光能,热能和机械能热能和机械能(电源电源)(中间环节中间环节)(负载负载)电路的电路的2个主要作用个主要作用2.信号的传递和处理（例如：音响系统）信号的传递和处理（例如：音响系统）放大器放大器话筒话筒扬声器扬声器将语音转换为电信号将语音转换为电信号(信号源信

5、号源)信号转换和放大信号转换和放大,信号处理信号处理(中间环节中间环节)接受转换信号的设备接受转换信号的设备(负载负载)5实际电路实际电路理想化理想化电路模型电路模型RU例例如如理想化开关和理想化开关和导线导线理想化灯泡理想化灯泡1.1.2 1.1.2 电路模型电路模型 circuit modelcircuit model 元件元件E+_R0+_UI开关开关实际手电筒实际手电筒手电筒电路模型手电筒电路模型理想化电池理想化电池电池电池开关开关灯灯泡泡如何理想化？实际元件理想化理想化的电路元件如何理想化？实际元件理想化理想化的电路元件元件元件电阻、电感、电容元件电阻、电感、电容元件有源有源元件元件

6、无源无源元件元件电压源、电流源电压源、电流源线性元件：线性元件：理想元件理想元件：实际元件：实际元件：非线性元件：非线性元件：电电路路元元件件电路电路元件元件电路电路元件元件6理想无源元件：理想无源元件：电阻电阻resistance : 表征电路中电能消耗的理想元件。表征电路中电能消耗的理想元件。电容电容capacitance :表征电路中电场能储存的理想元件。表征电路中电场能储存的理想元件。电感电感inductance : 表征电路中磁场能储存的理想元件。表征电路中磁场能储存的理想元件。导线：导线：理想有源元件：理想有源元件：理想电压源理想电压源 :为电路提供恒定不变的电压。为电路提供恒定不

7、变的电压。 (恒压源）恒压源）理想电流源理想电流源 :为电路提供恒定不变的电流。为电路提供恒定不变的电流。 (恒流源）恒流源）常用理想元件常用理想元件+ +- -U=定值U=定值+ +- -I ISUSUO OI IU U恒压源恒压源- -I=定值I=定值+ +U USISIO OI IU U恒流源恒流源7电路分析电路分析-能否正确分析电路是课程学习的最重要检验标准。能否正确分析电路是课程学习的最重要检验标准。已知：如图电路，已知：如图电路，。求：求：解：电路分析解：电路分析激励激励excitation:电源与信号源的电压与电流。电源与信号源的电压与电流。响应响应response ：由于激励在

8、电路中产生的电压与电流。由于激励在电路中产生的电压与电流。电路分析：电路分析：在已知电路结构与元件参数情况下，讨论激励与响应之在已知电路结构与元件参数情况下，讨论激励与响应之间的关系。间的关系。电路分析：电路分析：根据根据电路电路的的组成结构（组成结构（元件元件）和性质）和性质，以及待求的，以及待求的电量电量；采用合适的采用合适的电路分析方法电路分析方法，列出方程，求出待求的电量；，列出方程，求出待求的电量；确定电路的确定电路的功能功能。RUE+_R0+_UI开关闭合开关闭合手电筒电路模型手电筒电路模型8电路分析的一般步骤电路分析的一般步骤1 观察电路（观察电路（电路元件及连接方式电路元件及连

9、接方式）。）。2 确定待求电量，确定待求电量，规定规定其其参考方向参考方向。3 若有必要化简，将电路化简。（若有必要化简，将电路化简。（化简方法化简方法）4 确定用哪种分析方法，列方程求解（定律、分析法。确定用哪种分析方法，列方程求解（定律、分析法。使用的是使用的是参考方向参考方向）5 分析所求得的结果分析所求得的结果根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向一致方向一致； 若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向相反方向相反。注意：注意： 分析过程中，分析过程中，作图也是在解题作图也是

10、在解题。能用图用图，能用符号公。能用图用图，能用符号公式用符号公式，最后才是文字式用符号公式，最后才是文字笔记笔记RUE+_R0+_UI开关闭合开关闭合手电筒电路模型手电筒电路模型已知：如图电路，已知：如图电路，E , R0。求：求：R 上的电流和电压。上的电流和电压。解：解题步骤如下，解：解题步骤如下，91.2 1.2 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向7个基本物理量：个基本物理量：U(u)，I(i)，E(e)，V(v)，P(p)，功，功A，电能，电能W(w)问题：问题：大小？大小？ 方向？方向？ 正负？各个电量遵循什么规律？正负？各个电量遵循什么规律？关键：参考方向和实际方向。关键：

11、参考方向和实际方向。电量电量单位单位实际方向实际方向参考方向参考方向(人为规定人为规定) 表示方法表示方法电流电流IA正电荷移动方向电动电动势势EV电源驱动正电荷的方向电压电压UV电位降落的方向 高电位高电位 低电位低电位低电位低电位 高电位高电位abIab+-UabUabU+-EabEabEIII正值正值负值负值10电压和电流电压和电流关联参考方向关联参考方向UI关联正方向，关联正方向， U与与I参考方向一致。参考方向一致。 非关联正方向，非关联正方向，U与与I参考方向相反。参考方向相反。是根据基本定律及分析方法列写电路方程首先要考虑的问题。是根据基本定律及分析方法列写电路方程首先要考虑的问

12、题。以欧姆定律为例以欧姆定律为例U=IRUI U= IR电路分析中的电路分析中的参考方向参考方向问题的提出：问题的提出：难于判断元件中电量的实际方向，如何求解？难于判断元件中电量的实际方向，如何求解？解决方法解决方法(1) 解题前，先设定参考方向，并依解题前，先设定参考方向，并依据参考方向以及电路的定律、定据参考方向以及电路的定律、定理，列出方程，求解。理，列出方程，求解。(2)(2)参考方向和实际方向的关系？得到结果后，根据计算结果确定。参考方向和实际方向的关系？得到结果后，根据计算结果确定。 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向一致方向一致； 若计算结果为若

13、计算结果为负负，则实际方向与假设则实际方向与假设方向相反方向相反。RUE+_R0+_UI开关闭合开关闭合手电筒电路模型手电筒电路模型-11已知：已知：E=2V, R=1求：求： 当当U（即（即Uab）分别为）分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?E RabUIRUR解：解： (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) 列电路方程：列电路方程： EUURREURUIRREUUR -例题例题(3) 数值计算数值计算3 -23 V 1A11 -21 V 1A1RRUIUI （实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际

14、方向与假设方向相反）12(4) 为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向按相同方向的方向按相同方向假设假设(关联正方向关联正方向）。）。(1) 方程式方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。仅适用于假设正方向一致的情况。(2) “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设假设 正方向正方向”则是人们则是人们在进行电路分析计算时在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在图即在图中表明物理量的参考方向中表明物理量的参考方向

15、)，然后再列方程然后再列方程 计算计算。缺少。缺少“参考参考方向方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的. 强调强调 IRURabRIURR假设假设: 与与 的方向一致，的方向一致，则则RIRU例例 IRURabRRUIR假设假设: 与与 的方向相反，的方向相反，则则RIRU13指定电路中某一点为参考点指定电路中某一点为参考点,设其电位为零设其电位为零,其他各点可用数值表示其他各点可用数值表示高低高低 。比参考电位高的为正。比参考电位高的为正,比它低的为负。正数值愈大则电位愈比它低的为负。正数值愈大则电位愈高。参考点不同电位不同。高。参考点不同电位不同。两点之间电压差即两点之间的电位差，针对

16、某一点的电位，必两点之间电压差即两点之间的电位差，针对某一点的电位，必须寻求某一参考点。须寻求某一参考点。原则上参考点的选取是任意的。原则上参考点的选取是任意的。4. 电位电位electric potential 电路中的参考点电路中的参考点电压与电位的关系电压与电位的关系baababbabaabUUVVUVVU146A6AacE E1 1=140V=140V4A4A5 520206 6bdE E2 290V10A10AW WW WVa=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（电位为零）电路中某一点的电位等于该点与参考点

17、（电位为零）之间的电压。之间的电压。（参考点通常用（参考点通常用“接地接地”符号表示，但该点没有和大地相连。）符号表示，但该点没有和大地相连。） （2 2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改变，但）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，而两点间电位的差值是的，而两点间电位的差值是绝对绝对的。的。注：注：电路中电位的计算电路中电位的计算b为参考点为参考点如果选其他点为参考点呢？如果选其他点为参考点呢？151.10 电路中的电位计算电路中的电位计算 电位和电压的关系电位和电压的关系

18、参考点的选取参考点的选取 简化电路的阅读理解简化电路的阅读理解 ex: P43165. 功率功率power与电能与电能 功率的概念功率的概念：描述电路中：描述电路中任意两点间任意两点间能量转换速率。能量转换速率。 电功率：P（）单位：瓦千瓦 功：A=Uq=UIt 电能：W=Pt单位：焦尔 千瓦小时 遵循规律：遵循规律：电路的功率平衡电路的功率平衡 电路的能量守恒电路的能量守恒设：设：U U 、I I参考方向如图所示，则这部分电路消耗的功率为参考方向如图所示，则这部分电路消耗的功率为: :aI？ Ub如果如果U I方向不一致方向不一致如何计算？如何计算？任意两点任意两点P=UI W功率有无正负？

19、功率有无正负？17P=+UI，U与与I参考方向一致参考方向一致U与与I参考方向相反参考方向相反P=-UI，计算（列写方程时）计算（列写方程时）分析（分析计算结果时）分析（分析计算结果时）为为+，元件消耗功率（负载），元件消耗功率（负载）为为 -，元件产生功率（电源），元件产生功率（电源）笔记笔记功率的计算和分析功率的计算和分析aI？ Ub？任意任意两点两点任意两点：任意两点：可以是单一无源元件、单一有可以是单一无源元件、单一有源元件、或一个复杂二端电路源元件、或一个复杂二端电路只要设出其端电压和端电流参只要设出其端电压和端电流参考方向，就可以计算其功率。考方向，就可以计算其功率。此为此为 电源

20、与负载的判别方法电源与负载的判别方法例子UIU=10VI= 1A电路U=-10VI= 1AIU电路IUU=10V I= -1A电路U=-10V I=-1AIU电路18电路分析的一般步骤电路分析的一般步骤1 观察电路（观察电路（电路元件及连接方式电路元件及连接方式）。）。2 确定待求确定待求电量电量，规定规定其参考方向。其参考方向。3 若有必要化简，将电路化简。（若有必要化简，将电路化简。（化简方法化简方法）4 确定用哪种分析方法，列方程求解（定律、分析法。确定用哪种分析方法，列方程求解（定律、分析法。使用的是参考方向，一套正负号）使用的是参考方向，一套正负号）5 分析所求得的结果分析所求得的结

21、果（另一套正负号）（另一套正负号）根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向一致方向一致； 若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向相反方向相反。笔记笔记191.3 无源电路元件无源电路元件 R、C 、L电阻是耗能元件，其上电电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存流随电压比例变化，不存在过渡过程。在过渡过程。 因为能量的存储和释放需因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有要一个过程，所以有电容电容的电路存在过渡过程。的电路存在过渡过程。因为能量的存储和释放需因为能量的存储和释放需要

22、一个过程，所以有要一个过程，所以有电感电感的电路存在过渡过程。的电路存在过渡过程。EKR+_Cuit = 0ER+_iKuKRE+_t=0iueLRiu dtiRuidtW2t0t0Ruip dqduiCdtdt02012tCuWuidtCuduCuuip dtdiLeuL02012tLiWuidtRidiLiuip L20R、C 、L的处理方法的处理方法笔记R、C 、L暂态和稳态下的处理、在直流电路和交流电路下的处理都不同！稳态时 R=R ,u=Ri C看作开路 i=0 L看作短路u=0以直流电路为例：暂态时：Riu dtduCi dtdiLu 211.4 1.4 有源电路元件有源电路元件

23、独立电源：独立电源：电压源、电流源电压源、电流源 实际电源：实际电源：实际电压源、实际电流源实际电压源、实际电流源 理想电源：理想电源：理想电压源、理想电流源理想电压源、理想电流源 电源等效变换电源等效变换-仅仅适用于仅仅适用于实际电压源和实际电流源实际电压源和实际电流源之间的等之间的等效变换；效变换；理想电压源和理想电流源之间不存在等效变换理想电压源和理想电流源之间不存在等效变换 受控电源：受控电源：受控电压源、受控电流源受控电压源、受控电流源22伏安特性伏安特性电压源模型电压源模型oIREUIUEUIRO+-E1.4.1.1 1.4.1.1 电压源电压源voltage source一、实际

24、电压源一、实际电压源Ro越小越小特性越平特性越平二、二、理想电压源理想电压源 （恒压源）（恒压源）: RO= 0 时的电压源时的电压源.U=定值定值I+-EUEU、I关系关系IUEI和和E、R0 、 U有关有关I由外电路决定由外电路决定23ISROabUabIoabSRUIIIsUabIRO1.4.1.2 1.4.1.2 电流源电流源current source 一、实际电流源一、实际电流源电流源模型电流源模型U、I关系关系伏安特性伏安特性RO越大越大特性越陡特性越陡二、理想电流源二、理想电流源 （恒流源（恒流源): RO= 时的电流源。时的电流源。ISabUabIIUabISSIIUab由外

25、电路决定由外电路决定Uab和和Is、R0 、 I有关有关24设设: E=10VIE+_abUab2W WR1当当R1 R2 同时接入时：同时接入时： I=10AR22W W例例 当当R1接入时接入时 ： I=5A则：则：恒流源的端电压，其大小和方向都可随外电路的变化而变化。恒流源的端电压，其大小和方向都可随外电路的变化而变化。IUIsR设设: IS=1 A R=10W W 时，时， U =10 V。R=1W W 时，时， U =1 V。则则:恒压源中的电流，其大小和方向都可随外电路的变化而变化。恒压源中的电流，其大小和方向都可随外电路的变化而变化。恒压源中的电流、恒流源的端电压？恒压源中的电流

26、、恒流源的端电压？恒压源恒压源恒压不恒流、恒压不恒流、恒流源恒流源恒流不恒压恒流不恒压 25电压源中的电流电压源中的电流如何决定如何决定？电流电流源两端的电压等源两端的电压等于多少于多少？IE R_+abUab=?Is原则原则：Is不能变，不能变，E 不能变。不能变。EIRUab电压源中的电流电压源中的电流 I= IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压例题例题26对外的电压电流相等对外的电压电流相等I = I Uab = UabIRO+-EbaUabISabUabIRO1.4.2 两种实际电源之间的等效互换两种实际电源之间的等效互换等效变换等效变换对外电路等效对外电路等效对外电路对外电路(a、b

27、右边电路）等效。右边电路）等效。对内电路对内电路(a、b左边电路，即电源本身）不等效。左边电路，即电源本身）不等效。实际电压源实际电压源实际电流源实际电流源的的方方向向关关联联和和；EIRRREISooos 的的方方向向关关联联和和；sooosIERRRIE 只有对电源以外的电路进行分析时，才可以进行等效变换。只有对电源以外的电路进行分析时，才可以进行等效变换。可以从电流、电压、可以从电流、电压、功率等角度分析。功率等角度分析。27(1) “等效等效”：对外等效（等效互换前后对外伏：对外等效（等效互换前后对外伏-安特性一致）。安特性一致）。，对内不等效。，对内不等效。IsaRObUabI RL

28、aE+-bIUabRORLRO中不消耗能量中不消耗能量RO中则消耗能量中则消耗能量0IIEUUabab对内不等效对内不等效对外等效对外等效注意注意时时例如：例如：LR 等效变换的注意事项等效变换的注意事项28(2) 注意转换前后注意转换前后 E 与与 Is 的方向。的方向。+-aEbIROIsaRObI+-aEbIROIsaRObI(3) 恒压源和恒流源不能等效互换。恒压源和恒流源不能等效互换。abIUabIsaE+-bI 0EREIoS（不存在）（不存在） (4) 进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻，两者之间进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻，两者之间可等效变换。可等效变

29、换。RO和和 RO 不一定是电源内阻。不一定是电源内阻。29111REI 333REI R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?例子：例子：注意，注意，作图即解题作图即解题IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3+R0E+R4E4R5I-4S4321032131RIER/R/RRR/R/RIIE4504RRREEI3010V+-2A2W WI?IA32410A72210A5210III哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2W W 例题例题推敲推敲31电源电源非独立源非独立源（受控源）（受控源）独立源独立源电压源电压源电流源电流源 1.4.3 1.4

30、.3 受控源受控源独立源和非独立源的异同独立源和非独立源的异同相同点：相同点：两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。不同点：不同点：独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；受控源的电动势或输出小、方向和电路中的电压、电流无关；受控源的电动势或输出电流，受电路中某个电压或电流的控制。它不能独立存在，其电流，受电路中某个电压或电流的控制。它不能独立存在，其大小、方向由控制量决定。大小、方向由控制量决定。32U11 UE压控电压源压控电压源+-1 UE+-E压控电流

31、源压控电流源U112 UgI I212 UgI 流控电流源流控电流源12 III2I112 III1+-1 IrE流控电压源流控电压源1 IrE +-E受控源分类受控源分类33*电路的基本联接方式电路的基本联接方式串联串联 series connection、并联并联 parallel connection任意元件的任意元件的串并联化简串并联化简34电阻的串联电阻的串联series connection、并联、并联 parallel connection串联的电阻分压作用串联的电阻分压作用abR1R2RnabR121niniiRRRRRR分压作用：分压作用：iiiRUIRUR并联的电阻分流作用

32、并联的电阻分流作用R1R2RnI1I2InRniinRRRRR12111.111也可写成：也可写成：n1iin21GG.GGG（G = 1/R 称电导，单位为西门子）今后电阻并联用“/”表示例：1 / R2R1R2I1I2IU分流作用：分流作用：IRRRI2121IRRRI211235 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与并联的特征对电路进行简化7RW3V3I6RW134RW2W112R12I5I5RW67I1R2RW2W27RW3V3IW4W65R6RW14RW45I3R(a)(b)(c)(d)解解例子：计算图计算图(a)中所示电阻电路的等效电阻中所示电阻电路的等效电

33、阻R，并求电流，并求电流 I 和和I5。7RW33VIW2W112R12I7I3456R3VI1. .5WR由由(d)图可知：图可知：W51RARUI2ARUI177AIII171234651234651 A3RRIIRRR由由(c) 图可知：图可知：36任意元件串、并联的等效变换？任意元件串、并联的等效变换？思考思考分析各种情况分析各种情况任意元件的任意元件的串并联化简串并联化简理想电源串、并联的化简理想电源串、并联的化简理想电压源串联：理想电压源串联：n21E.EEE理想理想电流源并联：电流源并联：n21I.III（理想理想电压源不能并联）电压源不能并联）（理想理想电流源不能串联）电流源不

34、能串联）37复杂电路复杂电路：仅通过化简方法（：仅通过化简方法（1 1，串、并联等效变换；，串、并联等效变换；2 2，电源间，电源间等效变换）无法求解的电路。等效变换）无法求解的电路。如：如：E4-I4+_E3+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I3复杂电路及电路分析方法复杂电路及电路分析方法 复杂电路必须经过一定的复杂电路必须经过一定的电路分析方法电路分析方法，才能算出结果。，才能算出结果。电路分析方法详见电路分析方法详见 随后介绍随后介绍38S1+-ULS2+-ER0+-U0IRLabc有载有载 (S1闭合、闭合、S2断开断开) 开路开路(S1(S1、S2S2断开断开) )短路短路(

35、S1、S2闭合闭合)I =E/(R0+ RL )I = 0I =Is =E/R0U0=UL=ER0I= RLIU0= E ; UL= 0U0= UL= 0PE=-U0I ; PL=ULI ; PR0=R0I2PE=PL=PR0=0PE=-U0I PL=0 ; PR0=R0I21 开关断开时，开关断开时，两端电压由具体电路决定。两端电压由具体电路决定。2 开路一般允许，但电流互感器不允许副开路一般允许，但电流互感器不允许副边开路。边开路。3 短路一般不允许，短路电流很大短路一般不允许，短路电流很大 。防止短路的措施：熔断器。防止短路的措施：熔断器。4 各种情况下，功率平衡吗？各种情况下，功率平衡

36、吗？*电源有载工作，开路与短路电源有载工作，开路与短路39额定值、实际值、有载工作时额定值、实际值、有载工作时3种工作状态种工作状态IN UN PN* * 额定状态：额定状态：电气设备的实际值等于额定值电气设备的实际值等于额定值* * 过载状态：过载状态：电气设备的实际值大于额定值电气设备的实际值大于额定值* * 欠载状态：欠载状态：电气设备的实际值小于额定值电气设备的实际值小于额定值* *额定值额定值: :制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。定的正常允许值。* *实际值：实际值：实际运行时的数值。实际运行时的数值。实

37、际值不等于额定值原因实际值不等于额定值原因：a.电器受外界影响；电器受外界影响； b.负载变化电源通常不一定处于额定状态。负载变化电源通常不一定处于额定状态。有载工作时有载工作时3种工作状态种工作状态40L0SRRUI2L0SL2LRRURIRP+_RLabR0USI0dRdPL要使要使R RL L获得最大功率：已知获得最大功率：已知U US S和和R R0,0,则则RL=R0Pmax=US2/4R0此时，此时，功率的传输效率功率的传输效率 (电源产生的功率与负载消耗的功率之比电源产生的功率与负载消耗的功率之比)并不高，仅有并不高，仅有50%。最大功率传输：最大功率传输：负载在什么条件在得到的

38、功率最大？负载在什么条件在得到的功率最大？最大功率传输、最大功率传输、电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别: 元件功率元件功率根据根据P=+UI或或P=-UI计算。依据结果的正负判断。计算。依据结果的正负判断。电源：电源：功率功率P为为-，发出功率，发出功率负载：负载：功率功率P为为+ ，取用功率，取用功率411.5 1.5 电路的基本定律电路的基本定律 1.5. 1 欧姆定律（适用于线性电阻电路）欧姆定律（适用于线性电阻电路） 1.5.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律Kirchholfs law（普遍适用）（普遍适用）1.5.1 欧姆定律（适用于线性电阻电路）欧姆定律

39、（适用于线性电阻电路）UI关联正方向关联正方向U=IRU与与I参考方向一致参考方向一致UI非关联正方向非关联正方向U=-IRU与与I参考方向相反参考方向相反42基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律:电流遵循的规律。描述电路中各部分电流关系。电流遵循的规律。描述电路中各部分电流关系。基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律:电压遵循的规律。描述电路中各部分电压关系。电压遵循的规律。描述电路中各部分电压关系。名词注释：名词注释：节点节点node：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路支路branch：电路中每一个分支电路中每一个分支回路回路loop：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径1.5

40、.2 1.5.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律Kirchholfs law Kirchholfs law （普遍适用）（普遍适用）网孔：网孔：中间没有别的支路的回路中间没有别的支路的回路I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-支路：支路：ab、ad、 . （共（共6条）条）节点：节点：a、 b、 . (共共4个）个）回路：回路：abca、 . （共（共7 个）个）网孔：网孔：abda、 . （共（共7 个）个）43 对任何节点，在对任何节点，在任一瞬间任一瞬间，流入节点的电流等于流出节点的电，流入节点的电流等于流出节点的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数

41、和为流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。 I1I2I3I44231IIII基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律的的依据依据电流遵循电流遵循的规律的规律 ：电流的连：电流的连续性。续性。 I入入 = I出出 或 I =0例例0 4231 IIII或或一一. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律KCL:Kirchholfs current law电流定律应用电流定律应用4步骤步骤1 确定确定节点节点2 规定规定各各电流参考方向电流参考方向3 规定规定流入节点的电流在流入节点的电流在 I中中为加为加“”，则流出节点的电流，则流出节点的电流在在 I中中为减为减“”4 根据根据 I =0，列该

42、节点电流方程，列该节点电流方程此处此处规定规定为：为：人为假定。人为假定。44电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面（广义节点）电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面（广义节点）例例I1+I2=I3例例I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R技巧技巧基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展-广义节点广义节点节点概念的扩展：任何一点，任何一个封闭面。节点概念的扩展：任何一点，任何一个封闭面。节点概念扩展了，应用于节点的基尔霍夫电流定律也扩展了。节点概念扩展了，应用于节点的基尔霍夫电流定律也扩展了。45 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电对电路中的任一回路，

43、沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为位降。或，电压的代数和为 0。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI电位升电位升电位降电位降 0UUU 升降即：或或：或：0RIEERIRI33435544I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-二二. 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律KVL:Kirchholfs voltage law电压定律应用电压定律应用5步骤步骤1 确定确定回路回路2 规定规定该回路中各元件该回路中各元件端电压参考方向端电压参考方向3 规定循行方向规定循行方向为顺时针。为顺时针。4 规定规定沿沿循

44、行方向经过元件若电位下降，循行方向经过元件若电位下降，则在则在 U中中为加为加“”，电位上升则电位上升则在在 U中中为减为减“”5 根据根据 U=0，列该回路，列该回路电压电压方程方程基尔霍夫电压定律的基尔霍夫电压定律的依据依据 电电位遵循的规律位遵循的规律 ：每点电位的唯一：每点电位的唯一性。性。(在参考点一定的前提下）在参考点一定的前提下）此处此处规定规定即：即：人为假定。人为假定。46RIUEab电位升电位升电位降电位降E+_RabUabI基尔霍夫电压定律也适合开口电路（虚拟回路）基尔霍夫电压定律也适合开口电路（虚拟回路）例例基尔霍夫电压定律的扩展基尔霍夫电压定律的扩展-虚拟回路虚拟回路

45、回路概念的扩展：实际回路；虚拟回路，即设出开口处电压的开回路概念的扩展：实际回路；虚拟回路，即设出开口处电压的开口电路。口电路。回路概念扩展了，应用于回路的基尔霍夫电压定律也扩展了。回路概念扩展了，应用于回路的基尔霍夫电压定律也扩展了。47基尔霍夫电流方程：基尔霍夫电流方程：节点节点a：节点节点b：321III213III独立方程独立方程只有只有 1 个个基尔霍夫电压方程：基尔霍夫电压方程：#1#2#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE独立独立方程方程只有只有 2 个个aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下电路中应列几个分析以下电路中应列

46、几个电流方程？几个电压方程？电流方程？几个电压方程？例例1 小结小结-判断节点和支路个数判断节点和支路个数设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路则：则：独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N -1) 个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有 (B -N+1)个个N=2、B=3（一般为网孔个数）（一般为网孔个数）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个例例1中：中：48解解: :应用应用基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律列出列出EBRBI2UBE0得得 I2.315mAEBRBI2R1I1US0 得得 I10.57mA应用应用基尔霍夫电流定律基

47、尔霍夫电流定律列出列出 I2I1IB0 得得 IB B0.255mA0.255mA如图：如图：RB B20K20KW W，R1 110K10KW W，EB B6V6V，US S6V6V，UBEBE0.3V0.3V 试求电流试求电流IB，I2 2及及I1 1。例2例例3 讨论题讨论题1W W+-3V4V1W W1W W+-5VI1I2I3求：求：I1、I2 、I3 能否很快说出结果能否很快说出结果A11433IA615432IA7321III491.61.6 支路电流法支路电流法branch current methodbranch current method适用条件：适用条件：普遍适用普遍适

48、用 待求量待求量：各支路电流。各支路电流。解题思路：解题思路：根据根据KCL列节点独立电流方程，列节点独立电流方程，根据根据KVL列回路独立电压方程，列回路独立电压方程，联立求解。联立求解。节点数节点数 N=4 支路数支路数 B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_支路电流法支路电流法解题步骤解题步骤1. 对每一支路假设一未知电流。对每一支路假设一未知电流。4. 解联立方程组，求出支路电流解联立方程组，求出支路电流0I2. 列每个节点电流方程列每个节点电流方程0U 3. 列每个网孔电压方程列每个网孔电压方程6. 分析结果分析结果5. 在求得支路电流，求其它电量在求

49、得支路电流，求其它电量例例1，已知：如图电路，电阻和电动，已知：如图电路，电阻和电动势已知。势已知。求：各支路电流及各个元件的功率求：各支路电流及各个元件的功率。50节点节点a：0III431解：解：1. 各个支路电流方向如图假设。各个支路电流方向如图假设。 2. 列电流方程（规定流入为列电流方程（规定流入为+，流出为，流出为-）节点节点c：节点节点b：节点节点d：bacd（取其中（取其中三个方程三个方程）节点数节点数 N=4支路数支路数 B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_0III6210III5320III6543. 列电压方程（循行方向为顺时针，列电压方

50、程（循行方向为顺时针，电位下降电位下降为正，为正，电位上升电位上升为负为负）1166444:0abdaI RI REI R225566:0bcdbI RI RI R44455333:0adcaI REI RI RE4. 64. 6个个KCL、KVL方程联立求得：方程联立求得：I1I6例15. 由由I1I6 ，进一步求各个元件功率。，进一步求各个元件功率。6. 分析结果。分析结果。51是否能少列是否能少列一个方程一个方程?SII33例例20 :0 :0 :364542321SSIIIcIIIbIIIa电流方程：电流方程：支路电流未知数少一个：支路电流未知数少一个：注意事项：注意事项：支路中含有恒

51、流源的情况支路中含有恒流源的情况节点数节点数N=4 支路数支路数B=6R6aI3sI3dE+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux电压方程电压方程：2255111: 0abdaI RI REI R2244:0Xabca UI RI R446655:0bcdb I RI RI R结果：结果：5个电流未知数个电流未知数 + 一个电压未知数一个电压未知数 = 6个未知数个未知数。由。由6个方程求解个方程求解。52解题步骤解题步骤结论与引申结论与引申1. 假设每一支路电流。假设每一支路电流。2. 对对每个节点有每个节点有列列KCL电流方程。电流方程。0I4. 解联立方程组解联立方程组。=0U3

52、.对每个回路对每个回路列列KVL 电压方程：电压方程： 1. 参考方向任意选定。参考方向任意选定。 2. 原则上，有原则上，有B个支路就设个支路就设B个个未知数。未知数。 （恒流源支路除外）（恒流源支路除外）根据未知数的正负决定电流的实际方向。根据未知数的正负决定电流的实际方向。(N-1)I1I2I3若电路有若电路有N个节点，个节点，则可以列出则可以列出 KCL方程。方程。1. 未知数未知数=B， B -（N -1）个个KVL方程。方程。#1#2 #32. 独立回路的选择：独立回路的选择：一般一般按网孔选择按网孔选择笔记笔记支路电流法小结支路电流法小结支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点优点：

53、优点：最基本分析方法，普适。只要根据基尔霍夫最基本分析方法，普适。只要根据基尔霍夫 定律、欧姆定定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。律列方程，就能得出结果。缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便数较多，求解不方便。531.71.7 叠加原理叠加原理superposition theoremsuperposition theorem待求量待求量：任意支路电流，任意两点之间的电压。任意支路电流，任意两点之间的电压。适用条件：适用条件：线性电路。线性电路。理论依据：理论依据：线性电路的线性性质。线性电路的线性性质。线性电路：线性电路：由线性元件和

54、独立电源组成并满足线性性质的电路。由线性元件和独立电源组成并满足线性性质的电路。线性电路的线性性质线性电路的线性性质齐次性齐次性(比例性）比例性）NKx1Ky1Nx1y1NK1x1 +K2x2线性性质线性性质:齐次性齐次性+可加性可加性K1y1 +K2y2Nx1y1Nx2y2Nx1 +x2y1 +y2可加性可加性54+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原电路原电路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2单独作用单独作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1单独作用单独作用解题思路解题思路在多个电源同时作用的在多个电源同时作用的线性电路线性电路(电路参数不随电压、电流电路参数不随电压

55、、电流的变化而改变的变化而改变)中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的个电源单独作用时所得结果的代数和代数和。IIIIII I II333222111 55笔记笔记1、确定待求电量。、确定待求电量。2、用、用除源除源的方法画出每个电源单独作用下的的方法画出每个电源单独作用下的分电路分电路。有几个电源。有几个电源就有几个分电路。就有几个分电路。3、对每个分电路求出待求电量的分量。、对每个分电路求出待求电量的分量。4、待求电量、待求电量=各分量的各分量的代数和。代数和。叠加原理解题叠加原理解题4步骤步骤例例+-10W WI

56、4A20V10W W10W W叠加原理求：叠加原理求：I= ?10W WI 4A10W W10W WI=2A+-10W WI 20V10W W10W WI= -1AI = I+ I= 1A561. 叠加定理只适用于叠加定理只适用于线性电路线性电路（电路参数不随电压、（电路参数不随电压、 电流的电流的变化而改变）。变化而改变）。 2. 叠加时只将叠加时只将电源分别考虑电源分别考虑，电路的结构和参数不变。，电路的结构和参数不变。除源除源 暂时不予考虑的暂时不予考虑的恒压源应予以短路恒压源应予以短路，即令，即令E=0； 暂时不予考虑的暂时不予考虑的恒流源应予以开路恒流源应予以开路，即令，即令 Is=

57、0。3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的流的代数和代数和。=+叠加定理的个注意事项叠加定理的个注意事项574. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来不能用来 求功率求功率。如：。如：5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。电路的电源个数可能不止一个。 333 I II 设：设：32332332333233)()()(RIR IRI

58、IRIP则：则：I3R3=+58 US =1V、IS=1A 时，时， Uo=0V已知：已知：US =10 V、IS=0A 时，时，Uo=1V求：求：US =0 V、IS=10A 时，时， Uo=?US线性无线性无源网络源网络UOIS设设解：解：SSOIKUKU21（1）和（）和（ 2）联立求解得：）联立求解得：1 .01 .021KKV1OU当 US =1V、IS=1A 时，) 1 (.01121KKUO当 US =10 v、IS=0A 时，)2(.101021KKUO例题591.8 节点电压法节点电压法node-voltage method 待求量：待求量：节点电压（节点电位）节点电压（节点

59、电位） 解题思路：解题思路：根据根据KCL正确列写节点电位方程，求解节点电压。正确列写节点电位方程，求解节点电压。节点电位：节点电位：任选一节点为参考点，设其电位为零（用任选一节点为参考点，设其电位为零（用 标记）。节标记）。节点的电位是其它各节点对参考点的电压。记为：点的电位是其它各节点对参考点的电压。记为：“VX”。Va = 5Vab1W W5Aab1W W5AVb = -5V电位和电压的区别：电位和电压的区别：电位值是相对的电位值是相对的,随着参考点的不同而不同；随着参考点的不同而不同；两点间的电压是固定的，不会因参考点的不同而改变。两点间的电压是固定的，不会因参考点的不同而改变。Uab

60、 = 5V例例电位在电路中的表示法电位在电路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E260节点电压法适用于支路数多，节点少的电路节点电压法适用于支路数多，节点少的电路。如图：共如图：共a、b两个节点，两个节点，b设为参考点后，设为参考点后，仅剩一个未知数（仅剩一个未知数（a点电位点电位Va）。）。abVa节点电压法：节点电压法：以节点电位以节点电位“VX”为未知量为未知量节点电压法解题思路：节点电压法解题思路：假设一个参考点，令其电位为零假设一个参考点，令其电位为零 求求其它各节点电位其它各节点电位求各支路的电流或电压。求各支路的电流或电压。 R1R2+15V-15V 参考