第7章直流电路

1、1 1、电路的基本概念、电路的基本概念2 2、基尔霍夫定律、基尔霍夫定律3 3、电路分析方法、电路分析方法本章主要内容本章主要内容电路有直流电路和交流电路。复杂的电路称为电网电路有直流电路和交流电路。复杂的电路称为电网络，简称电网。络，简称电网。发电发电机组机组升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电器电器设备设备输电线输电线 (1) (1) 电源电源直流电源直流电源: :干电池、蓄电池、直流发电机、整流电源干电池、蓄电池、直流发电机、整流电源交流电源交流电源: :由交流电网提供，其来源是交流发电机组由交流电网提供，其来源是交流发电机组(2)(2)负载负载是取用电能的设备。电灯是取用电能的设

2、备。电灯 电炉电炉 电动机等电动机等(3)(3)中间环节中间环节是连接电源和负载的部分。包括导线、开关、熔断是连接电源和负载的部分。包括导线、开关、熔断器以及测量仪表等器以及测量仪表等图图7-2 照明用户配电板照明用户配电板1.1.电路元件：电路元件：电源元件电源元件 （电池（电池 发电机）发电机）无源元件无源元件 耗能元件耗能元件 ( (电阻器电阻器) )储能元件储能元件 ( (电感器电感器 电容电容) )2.2.电路模型电路模型由理想元件组成的电路由理想元件组成的电路理想元件理想元件: : 理想电源无内阻理想电源无内阻, , 理想电阻器不理想电阻器不产生磁场和电场产生磁场和电场S图有载工作

3、状态图有载工作状态0RREI 假定电流一个正方向假定电流一个正方向参考方向参考方向 I0,II0,I实际方向为假定正方向，实际方向为假定正方向，I0,II0,I实际方向与假定正方向相反。实际方向与假定正方向相反。URIIE0R图电源的外特性曲线图电源的外特性曲线电气设备额定值电气设备额定值:保证保证安全可靠、充分发挥设安全可靠、充分发挥设备的效能，保证正常的备的效能，保证正常的使用寿命。使用寿命。UE0R IIU0URIER I图短路图短路图重合后的电路图重合后的电路IRIRE0RSIRIR0RE0REIS 图熔断器和短接开关例例7-1 7-1 有一电源，开路时电压有一电源，开路时电压U U0

4、 0 =12V =12V，当电流，当电流I=2AI=2A时端电压时端电压U=11.8V.U=11.8V.求求(1)(1)电源的电动势电源的电动势;(2);(2)求求电源的内阻电源的内阻;(3);(3)求短路时的线路电流。求短路时的线路电流。解解(1) (1) 电源的电动势电源的电动势 (2)电源的内阻电源的内阻 1 . 028 .11120IUER(3)短路电流短路电流 AREIS1201.0120 012EUV PIUAPtUIt16度电.6 10 JR1R4R3R2121I2I3Iabcdeabcd, ad, aeda, dabcdea, abcda aeda有源支路有源支路无源支路无源支

5、路R1R4R3R2121I2I3Iabcde在恒定的直流电路中，在恒定的直流电路中，流向节点流入的所有电流向节点流入的所有电流之和等于从节点流出流之和等于从节点流出的所有电流之和的所有电流之和10kiiI312点：I -I -I =0123d点：I +I -I =0（n-1n-1个方程）个方程）AIBICIABIBCICAIAABCAIIIBBCABIIICCABCIII0ABCIII0I 或或在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和也为零在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和也为零从电路任意一点出发，沿任一回路绕行方向，回路内从电路任意一点出发，沿任一回路绕行方向，回路内各段电路的电势降落

6、代数和为零。各段电路的电势降落代数和为零。0U 方向规定：先假定各电路元件的电压参考方向及方向规定：先假定各电路元件的电压参考方向及回路的绕行方向回路的绕行方向,凡是电压的参考方向和绕行方凡是电压的参考方向和绕行方向一致向一致,即规定电压降取正即规定电压降取正,电压升取负电压升取负.R1R4R3R21 1r2 2r1I2I3Iabcde111 114331I R +I r +I R +I R =33222 22-I R -I R -I r =-1111 114330I RI rI RI R回路abcda：回路adea：22 222330I rI RI R基尔霍夫电压定律，不仅适用于闭合回路，也

7、可以基尔霍夫电压定律，不仅适用于闭合回路，也可以推广到开口电路推广到开口电路ABU2U1U120ABUUUUI0UEIR步骤：步骤：.根据电路图和题意，先标出各支路电流方向，也可直根据电路图和题意，先标出各支路电流方向，也可直接按第一定律标电流方向，这样可减少未知量的个数接按第一定律标电流方向，这样可减少未知量的个数.根据标定的电流方向，统一选取电流的正负号，对根据标定的电流方向，统一选取电流的正负号，对个节点，列出个节点，列出个独立节点电流方程个独立节点电流方程.对电路中所有支路分别纳入相应的电路，按第二定律对电路中所有支路分别纳入相应的电路，按第二定律要求写出要求写出独立回路独立回路的电压

8、方程的电压方程.根据第一二定律立出的独立方程个数应等于未知数根据第一二定律立出的独立方程个数应等于未知数的个数的个数.解方程电流若是负值，说明实际电流方向和原定方解方程电流若是负值，说明实际电流方向和原定方向相反向相反R1R3R2121I2I3Iabcde已知，求电流？例例利用：解：解：（）（）和的方向，和设定的方向相反已知已知I I1 1=10mA,I=10mA,I2 2=20mA,I=20mA,I3 3=15mA. =15mA. 求求I I4 4,I,I5 5,I,I6 6. .例例解：解：节点节点a: a: I I6 6=I=I1 1+I+I3 3=10+15=25mA;=10+15=2

9、5mA;节点节点b: b: I I5 5=I=I1 1I I2 2=10=1020=20=10mA;10mA;节点节点c: c: I I4 4=I=I2 2I I6 6=20=2025=25=5mA5mA1R2R3R4R1I2I3I4I5I6IGabcdR1R212Iabcd已知， ， ，求电流？例例利用：解：解： 为 负 值 ， 和 正方 向 相 反 设顺时针方向绕行设顺时针方向绕行12210R IR IEE12126 120.2( )1020EEIARR ?R1R212Iabcd ？解：解：取取abcdefha回路，设顺回路，设顺时针方向绕行时针方向绕行0.2IA 第二种第二种方法？方法？

10、110CDUIR116( 0.2*10)8( )CDUIRV 220CDUIRR1R4R3R2121I2I3Iabcde例例解：解：11221234已知=6V,r =0.5 ,=1.5V,r =1 ,R =4.5 ,R =9 ,R =10 ,R =5 ,求各支路中的电流？123）标定各支路abcd,aed,ad的电流分别为I ,I ,I，方向如图)按，对d节点：123I +I -I =03)选逆时针为绕行方向，对于回路abcd有：03314111 11-I R -I R -I R -I radea对于回路有：0222 2332I R +I r +I R13I +I =0.623I +I =O.

11、15123I +I -I =01230.350.10.25IAIAIA 电路分析方法电路分析方法支路电流法支路电流法叠加原理叠加原理电源等效变换法电源等效变换法R0aabbUURR+-+-IIIUUIOO0R IRIII0UEIRIUQIUBAO直线直线ABAB是电源的伏安特性曲线是电源的伏安特性曲线直线直线OQOQ是负载的伏安特性曲线是负载的伏安特性曲线A A点是空载点点是空载点B B点是短路点点是短路点0tanR tanRQ称为电路的工作点UIRRiaabbUURR+-IUIUOOIISISISIIISI/U R/iU R1IIUQIUBAO直线直线ABAB是电源的伏安特性曲线是电源的伏安

12、特性曲线直线直线OQOQ是负载的伏安特性曲线是负载的伏安特性曲线A A点是空载点点是空载点(I=0)(I=0)B B点是短路点点是短路点(U=0)(U=0)0tanR tanLRQ称为电路的工作点siiiEUUIIRRRsiiUI RIRiURiEIsRR0-RUURIIRiSIsiUIIR00EUIRR0iRR0sEIR例例有一个直流发电机，有一个直流发电机， 当负当负载电阻载电阻 时，用电源的两种等效时，用电源的两种等效电路分别求电压电路分别求电压V V和电流和电流I I，并计算电源内部的，并计算电源内部的损耗功率和内阻压降，看是否相等？损耗功率和内阻压降，看是否相等？0230 ,1 ,E

13、V R 22LR 解：解：(1)计算电压和电流计算电压和电流IEV0RbLRa02301022 1LEIARR10*22220LVIRVI0SEIRV0RbLRa0VR0012301022 11SLRIIARR10*22220LVIRV(2)计算内阻压降和电源内部损耗的功率计算内阻压降和电源内部损耗的功率0220010 110101100IRVPI RW 002220000220220()48.41VRVRVVPRKWRR因此，电压源和电流源因此，电压源和电流源对外电路来讲，相互间对外电路来讲，相互间是等效的，但电源内部是等效的，但电源内部来讲，是不等效的。来讲，是不等效的。R1R3R2121

14、I2I3Iab例例121233已 知=140V,=90V,R =20,R =5,R =6,求 支 路 中 的 电 流 I ？解：解：(1)把左面的电路化为用电流把左面的电路化为用电流源表示的电路来求：源表示的电路来求：R1R3R21SI24I2I3Iab应用应用KCLKCL和和KVLKVL，对节点，对节点和右、中两个单孔分别和右、中两个单孔分别列出方程：列出方程：111140720SEIAR143222332413300SIIIII RI REI RI R43223437056902060IIIIIII3 10IAR1R3R21SI24I2I3Iab(2)把右面的支路也化为用电流源表示的电路来

15、求：把右面的支路也化为用电流源表示的电路来求：R1R3R21SI4I2I3Iab2SI22290185SEIAR12312123/()(/)4(7 18)1046SSRRIIIRRRA在多个电源作用的在多个电源作用的线性电路线性电路中，任中，任一支路中的电流，可认为是由各个电源一支路中的电流，可认为是由各个电源单独作用单独作用时分别在该支路中产生的电流时分别在该支路中产生的电流的的代数和代数和。各元件上的电压可认为是各。各元件上的电压可认为是各个电源个电源单独作用单独作用时在该元件上产生的电时在该元件上产生的电压的压的代数和代数和。)(2122112121IIIIRRERRERREEI 只适用于线性电路只适用于线性电路叠加原理不能用来计算功率叠加原理不能用来计算功率例例用叠加原理求用叠加原理求图图7-207-20中中R R1 1支路支