电工电子技术第一章

1、1电工电子技术2绪绪 论论1. 1.课程的地位、作用和任务课程的地位、作用和任务 4. 4.课程特点课程特点3. 3.主要教学内容主要教学内容6. 6.如何学好这门课程如何学好这门课程2. 2.电工电子技术的发展及应用电工电子技术的发展及应用5. 5.课程安排课程安排31. 1. 课程的地位、作用和任务课程的地位、作用和任务 高等学校非电类各专业的专业基础课高等学校非电类各专业的专业基础课通过对电路基本理论、基本分析方法、常用电子器件、通过对电路基本理论、基本分析方法、常用电子器件、基本单元电路及其系统的分析和实验基本单元电路及其系统的分析和实验, ,使学生获得电工电使学生获得电工电子技术的基

2、本知识、基本理论和基本技能。为后续课程子技术的基本知识、基本理论和基本技能。为后续课程（检测技术、计算机原理、自动控制等）的学习及在本（检测技术、计算机原理、自动控制等）的学习及在本专业中的应用打下基础。专业中的应用打下基础。 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以 及将所学知识用于本专业的能力。及将所学知识用于本专业的能力。 建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新 意

3、识，意识，学习科学的思维方法。提倡快乐学习！学习科学的思维方法。提倡快乐学习！4 电工电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之电工电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入无孔不入”，应用广泛！，应用广泛！2. 2. 电工电子技术的发展及应用电工电子技术的发展及应用电工电子技术的应用电工电子技术的应用53. 3. 主要教学内容主要教学内容第第1 1模块：电路基础理论模块：电路基础理论电路的基本定律与分析方法；电路的暂态分析；交流电路；电路的基本定律与分析方法；电路的暂态分析；交流电路；三相电路三相电路第第2 2模块：模拟电子技术模块：模拟电子技术常用半导体器件；基本放大电路；集成运

4、算放大器及其常用半导体器件；基本放大电路；集成运算放大器及其应用；电力电子技术应用；电力电子技术第第3 3模块：数字电子技术模块：数字电子技术门电路与组合逻辑电路；触发器与时序逻辑电路门电路与组合逻辑电路；触发器与时序逻辑电路6*第第4 4模块：模块：EDAEDA技术技术电子电路的仿真（电子电路的仿真（Multisim）第第5 5模块：电气控制技术模块：电气控制技术铁心线圈与变压器；异步电动机；直流电动机和控制电机铁心线圈与变压器；异步电动机；直流电动机和控制电机 ；继电接触控制系统；可编程控制器继电接触控制系统；可编程控制器 及应用及应用74. “4. “电工电子技术电工电子技术”课程的特点

5、课程的特点 内容多（丰富）内容多（丰富）技术更新快技术更新快实践性强实践性强应用广泛应用广泛课时少，难度大。课时少，难度大。 本课是非电专业一切电类后续课程（检测技术、计算机原本课是非电专业一切电类后续课程（检测技术、计算机原理、自动控制等）的基础。对以后的学习深造和工作有至关理、自动控制等）的基础。对以后的学习深造和工作有至关重要的作用。重要的作用。85. 5. 课程安排课程安排 总学时：总学时： 72学时学时 作作 业：业： 考考 试：试：考察所学知识的手段考察所学知识的手段期中考试期中考试期末考试期末考试9 善于总结，独立完成作业，多练多问；善于总结，独立完成作业，多练多问；习题习题做好

6、预习，认真听讲，理解概念，注意方法，做好预习，认真听讲，理解概念，注意方法，举一反三；举一反三； 课堂课堂理论联系实际，勤于动脑，大胆动手，用足时间。理论联系实际，勤于动脑，大胆动手，用足时间。实验实验6. 6. 如何学好这门课程如何学好这门课程10教教 材材 及及 参参 考考 书书教材：教材：参考书：参考书：电工学（上、下）秦曾煌主编电工学（上、下）秦曾煌主编 高等教育出版社高等教育出版社电路原理于歆杰等主编电路原理于歆杰等主编 清华大学出版社清华大学出版社模拟电子技术基本教程华成英主编模拟电子技术基本教程华成英主编 清华大学出版社清华大学出版社数字电子技术基本教程阎石主编数字电子技术基本教

7、程阎石主编 清华大学出版社清华大学出版社电子技术基础（模拟部分，数字部分）康华光主编电子技术基础（模拟部分，数字部分）康华光主编 高等教育出版社高等教育出版社电工电子技术电工电子技术 第第2 2版版徐淑华徐淑华 主编主编 电子工业出版社电子工业出版社12电路的基本定律与电路的基本定律与分析方法分析方法 第第1 1章章131.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 电路的基本定律电路的基本定律1.3 电路的分析方法电路的分析方法电路的基本定律与分析方法电路的基本定律与分析方法 第第1章章14l理解物理量的参考方向的概念。理解物理量的参考方向的概念。l掌握各种理想电路元件的伏安特性。掌握各种理想

8、电路元件的伏安特性。l掌握基尔霍夫定律。掌握基尔霍夫定律。l能够正确使用支路电流法、节点电压法列写电路方程。能够正确使用支路电流法、节点电压法列写电路方程。l掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理。掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理。l理解电位的概念，掌握电位的计算。理解电位的概念，掌握电位的计算。本章学习目标本章学习目标151 1、电路的作用：实现电能的传输和转换、电路的作用：实现电能的传输和转换发电机发电机把其他形式的能把其他形式的能量转化成电能量转化成电能 升压升压变压器变压器输电线输电线 降压降压变压器变压器用用户户电能的传输电能的传输把电能转化成其把电能转化成其他形式的能量他

9、形式的能量1.1.1 电路的组成及作用电路的组成及作用1.1 电路的基本概念电路的基本概念16放大器将输入的信号放大放大器将输入的信号放大扬声器由扬声器由放大后的放大后的信号驱动信号驱动电路的另一个作用是传递和处理信号。电路的另一个作用是传递和处理信号。例如：扩音机电路。例如：扩音机电路。扩音机的主要组成部分是放大器。扩音机的主要组成部分是放大器。放放大大器器话筒将声音话筒将声音信号转换成信号转换成微微弱电信号弱电信号电路工作电源电路工作电源17电源电源电源电源负载负载负载负载中间环节中间环节中间环节中间环节EIU+_2 2、 电路的组成电路的组成18电源（或信号源）：电源（或信号源）：提供电

10、能（或信号）的部分；提供电能（或信号）的部分；负负 载：载：吸收或转换电能的部分；吸收或转换电能的部分；中间环节：中间环节：连接和控制电源和负载的部分；连接和控制电源和负载的部分；电路中各部分在正常工作时，必须工电路中各部分在正常工作时，必须工作在作在额定状态额定状态！即电源、负载、导线！即电源、负载、导线等都有相应的等都有相应的额定值额定值。注意注意！191.1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流和电压的电流和电压的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。电流电流I电动势电动势E电压电压U正方

11、向正方向物理量物理量单位单位正电荷移动的方向正电荷移动的方向电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向电位降落的方向电位降落的方向低电位低电位高电位高电位高电位高电位低电位低电位A, kA, mA, AV, kV, mV, VV, kV, mV, V20物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法IRUabE+_abu_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头uab+-RI12321假设正方向（参考方向）假设正方向（参考方向）在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。在复杂电路中难于判断元件中物理在复杂电路中

12、难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？量的实际方向，电路如何求解？问题的提出问题的提出电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR22(1) 在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向； 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反； 若未标参考方向，则结果的正、负无意义！若未标参考方向，则结果的正、负无意义！(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的

13、代数表达式；系的代数表达式；(3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：假设正方向（参考方向）的应用假设正方向（参考方向）的应用注意注意！23例例1已知已知：E=2V, R=1求求： 当当U 分别为分别为 3V 和和 1V 时时，求求IR的大小和方向的大小和方向?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： EUUR+=REURUIRR-=EUUR-= E RabUIRUR+-(3) 数值数值 计算计算A112-3 3V=RIUA-112-1 1V=RIU（实际方向与参（实际方向与参考方向一致）考方向一致）（

14、实际方向与参（实际方向与参考方向相反）考方向相反）24(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 的方向的方向 按相同方向假设。称为按相同方向假设。称为关联参考方向关联参考方向。(1) 方程式方程式U/I=R 仅适用于仅适用于U, I参考方向一致的情况。参考方向一致的情况。(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“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们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” (即在图中表明物理

15、量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程然后再列方程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的. 归纳归纳25RIURR= IRURab假设假设: 与与 的方向一致的方向一致RIRURIURR-= IRURab例例2假设假设: 与与 的方向相反的方向相反RIRU（关联参考方向）（关联参考方向）261.1.3 能量与功率能量与功率aIRUb设电路任意两点间的电压为设电路任意两点间的电压为 U ,流入此流入此 部分电部分电路的电流为路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:P = U I功率的概念功率的概念单位单位: W

16、, kW, mW负载负载若元件上的电压为若元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向一致实际方向一致 ,则该元件则该元件吸收功率吸收功率,为为负载负载;电源电源若元件上的电压为若元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向相反实际方向相反 ,则该元件则该元件发出功率发出功率,为为电源电源。27在在 U、 I 为关联参考方向的前提下：为关联参考方向的前提下： IRUab或或IRUab则吸收功率则吸收功率为负载为负载若若 P = UI 0若若 P = UI 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P（吸收吸收）= P（发出发出）则发出功率则发出功率为电源为电源28根据根据

17、电压和电流的实际方向电压和电流的实际方向判断器件的性质，或是判断器件的性质，或是电源电源，或是，或是负载负载。当元件上的当元件上的U、I 的实际方向一致，则此元件消耗电功率，的实际方向一致，则此元件消耗电功率，为为负载负载。当元件上的当元件上的U、I 的实际方向相反，则此元件发出电功率，的实际方向相反，则此元件发出电功率，为电源为电源。实际方向根据实际方向根据参考方向和计算结果的正、负参考方向和计算结果的正、负得到。得到。电源与负载的判断电源与负载的判断根据根据 P 的的 + 或或 - 可以可以区分器件的性质，或是区分器件的性质，或是电电源，源，或是或是负载。负载。在进行功率计算时，在进行功率

18、计算时，如果假设如果假设 U、I 正方向一致。正方向一致。当当P 0 时时, 说明说明 U，I 实际方向一致，电路消耗电功率，实际方向一致，电路消耗电功率，为为负载负载。当当P 0U、I采用关联参考方向：采用关联参考方向：A吸收功率，是负载吸收功率，是负载（2）I=-1A: P=UI=-5w，P0A发出功率，是电源发出功率，是电源例例330AABV+_+若：电压表和电流表均正偏，判断若：电压表和电流表均正偏，判断A、B谁是谁是电源，谁是负载电源，谁是负载IAIBUA：电压和电流的实际方向相反，是电源：电压和电流的实际方向相反，是电源B：电压和电流的实际方向相同，是负载：电压和电流的实际方向相同

19、，是负载例例431负载电阻负载电阻1.1.4 电源的工作状态电源的工作状态1.有载工作状态有载工作状态+-SER0RLIU电源电源电源电动势电源电动势电源内阻电源内阻电路电流电路电流:0LEIRR电源端电压电源端电压:0IREU 电路功率电路功率:02RIEIUI 电源外特性电源外特性:IUE0PPPE 功率平衡功率平衡32伏安特性的斜率与伏安特性的斜率与R0有关有关， R0越小，斜率越小。越小，斜率越小。R0 RL时，时，U 随负载的随负载的变动很小，受负载的影响变动很小，受负载的影响很小，电源带负载能力强很小，电源带负载能力强电源的内阻越小，带负载电源的内阻越小，带负载能力越强。能力越强。

20、（1）满载工作：输出额定的）满载工作：输出额定的I、U、P。（2）轻载工作：输出的）轻载工作：输出的P 低于额定值。低于额定值。（3）超载工作：输出的）超载工作：输出的P 高于额定值。高于额定值。不允许不允许+-SER0RLIUIUE033 额定值：额定值：各种电气设备的电压、电流、功率都有一各种电气设备的电压、电流、功率都有一个额定值。分别用个额定值。分别用UN，IN，PN来表示。来表示。对对负载负载来讲：来讲：额定值指负载正常工作时的额定值指负载正常工作时的条件及消耗的功率限额。条件及消耗的功率限额。 负载必须额定工作负载必须额定工作（例：（例：220v，40w的白炽灯）。的白炽灯）。34

21、对对电源电源来讲：额定值指电源向来讲：额定值指电源向负载提供的负载提供的 电流、电压和功率的限额电流、电压和功率的限额。 通常在铭牌或说明书中标出通常在铭牌或说明书中标出 注意使用时不要超过额定值。注意使用时不要超过额定值。以电压源为例：以电压源为例：R2+_ER0R1R0 0I总总R3负载增加，负载增加， I总总、P总总增加增加电源输出的电流、功率电源输出的电流、功率取决于负载的大小。取决于负载的大小。352. 2.电源开路电源开路+-SER0IU0I = 0U=U0=EP = 03. 3.电源短路电源短路U = 0+-ER0ISU0REIS （空载，（空载，RL=）外电路被短路（外电路被短

22、路（ RL =0）电源短路容电源短路容易烧坏电源易烧坏电源，因此电源，因此电源使用中通常使用中通常接入接入熔断器熔断器P=0（输出功率）（输出功率）PE =I2 R0 （电源消耗的功率）（电源消耗的功率）36理理想想电电压压源源理理想想电电流流源源电电阻阻元元件件 R电电感感元元件件 L电电容容元元件件C理理想想受受控控源源理想电路元件模型理想电路元件模型 对电路中的每个元器件特性建立元件模型；对电路中的每个元器件特性建立元件模型； 把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起来，形成电路的模型；来，形成电路的模型；1.1.5 理想电路元件理想电路元件3

23、7伏伏 - 安安 特性特性iuRiuui1. 电阻电阻 R（常用单位常用单位： 、k 、M ）constiuR 线性线性电阻电阻非线性非线性电阻电阻constiuR iRu 38消耗能量消耗能量吸收功率吸收功率RURIUIP22 电阻元件是耗能元件电阻元件是耗能元件 tuidtW0（W）单位单位：P（W），）， t（s） ，W（J） P（kW），），t（h），）， W（kWh）392.电感电感 L（单位单位：H, mH, H）单位电流产生的磁链单位电流产生的磁链线圈线圈匝数匝数磁通磁通理想电感元件：理想电感元件：ui 即即：L i = N iNL 40lSNL2线圈线圈面积面积线圈线圈长度长度

24、导磁率导磁率电感和电感和结构结构参数的关系参数的关系线性电感线性电感:L=Const (如如:空心电感空心电感 不变不变)非线性电感非线性电感 : L = Const (如如:铁心电感铁心电感 不为常数不为常数)ui 线圈线圈匝数匝数41电感中的感应电动势电感中的感应电动势eui ee 的方向的方向：与电流方向一致与电流方向一致与磁通符合右螺旋法则与磁通符合右螺旋法则e 的大小的大小：dtdiLdtdNe42电感中电流、电压的关系电感中电流、电压的关系当当 Ii (直流直流) 时时,0dtdi0u所以所以,在直流电路中电感相当于短路在直流电路中电感相当于短路.ueiLdtdiLdtdNe eu

25、 dtdiLu udtLi1直流电直流电路中，路中，电感中电感中的电流的电流是否为是否为0？43电感是一种电感是一种储能元件储能元件, 储存的储存的磁场磁场能量为：能量为：电感的储能电感的储能dtdiLu 20021LiLidiuidtWtiL 221LiWL ？电感中的电流是直流时电感中的电流是直流时, 储储存的磁场能量是否为存的磁场能量是否为0？否！否！221LIWL 443.电容电容 C单位电压下存储的电荷单位电压下存储的电荷（单位单位：F, F, pF）ui电容符号电容符号有极性有极性无极性无极性+q = CuuqC 45云母电容器云母电容器薄膜电容器薄膜电容器瓷片电容器瓷片电容器46

26、电解电容器电解电容器47dsC极板极板面积面积板间板间距离距离介电介电常数常数电容和结构参数的关系电容和结构参数的关系线性电容线性电容:C=Const ( 不变不变)非线性电容非线性电容:C = Const ( 不为常数不为常数)uiC48dtduCdtdqi电容上电流、电压的关系电容上电流、电压的关系当当 Uu (直流直流) 时时,0dtdu0i所以所以,在直流电路中电容相当于开路。在直流电路中电容相当于开路。uiCq = CudtduCi idtCu1直流电直流电路中，路中，电容两电容两端的电端的电压是否压是否为为0？49电容是一种电容是一种储能元件储能元件, 储存的储存的电场电场能量为：

27、能量为：电容的储能电容的储能dtduCi 20021CuCuduuidtWtuC 221CuWC ？电容两端的电压是直流时电容两端的电压是直流时, 储存的电场能量是否为储存的电场能量是否为0？否！否！221CUWC 50无源元件小结无源元件小结 LCRu，i关关 系系能量能量储放储放dtduCi dtdiLu iRu 221CuWC 221LiWL tuidtW051R1UR2当当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能。电流和储能。例例4UR1R2LCiLuC221LLLIW 221CCCUW 21RRUIL ，0 LU，0 CI，212*RRRU

28、UC ，524、理想电压源、理想电压源 :定义：定义：电压总是保持某个给定的时间函数，电压总是保持某个给定的时间函数， 与通过它的电流无关。与通过它的电流无关。特点特点：(1）输出电）输出电 压是固定的，不会因为外电路的压是固定的，不会因为外电路的 不同而不同。不同而不同。（2）电源中的电流由外电路决定。）电源中的电流由外电路决定。53IE+_abUab电路模型电路模型:IE+_abUab或者或者恒压源：恒压源：如果理想电压源的电压如果理想电压源的电压u(t)恒等于常恒等于常数数U（u(t)=U），则称为恒压源。），则称为恒压源。伏安特性伏安特性IUabE伏安特性：伏安特性：U=EI=E/RL

29、54恒压源中的电流由外电路决定恒压源中的电流由外电路决定设设: E=10VIE+_abUab2 R1当当R1 R2 同时接入时：同时接入时： I=10AR22 当当R1接入时接入时 ： I=5A则：则：例例555REI 恒压源特性中不变的是：恒压源特性中不变的是：_E恒压源特性中变化的是：恒压源特性中变化的是：_I_ 会引起会引起 I 的变化。的变化。外电路的改变外电路的改变+_I理想电压源特性小结理想电压源特性小结EUababR56理想电压源的应用理想电压源的应用:（1）如果令一个理想电压源的电压）如果令一个理想电压源的电压E=0，则，则此电压源相当于短路，即：此电压源相当于短路，即：理想电

30、压源置零相理想电压源置零相当于短路。当于短路。（2）与理想电压源并联的支路电压受理想电）与理想电压源并联的支路电压受理想电压源的约束。压源的约束。（3）电压源中电流的实际方向既可以从电压的）电压源中电流的实际方向既可以从电压的高电位流向低电位，也可以从低电位流向高电高电位流向低电位，也可以从低电位流向高电位，电源在电路中位，电源在电路中 不一定起电源的作用。不一定起电源的作用。57+_10v5v1 +_5v10v的恒压源：电流从低电位流向高电位。的恒压源：电流从低电位流向高电位。 起电源的作用起电源的作用5v的恒压源：电流从高电位流向低电位。的恒压源：电流从高电位流向低电位。 起负载的作用起负

31、载的作用585、理想电流源、理想电流源 :定义：定义：通过的电流与两端的电压大小无关的通过的电流与两端的电压大小无关的 理想元件理想元件。（2）电源两端的电压由外电路决定。）电源两端的电压由外电路决定。特点特点 （1）元件中的电流是固定的，不会因为）元件中的电流是固定的，不会因为外电路的不同而不同。外电路的不同而不同。电路模型：电路模型：abIUabIs59IUabIS伏伏安安特特性性恒流源：恒流源：若理想电流源的电流恒等于常数若理想电流源的电流恒等于常数 则称为恒流源。则称为恒流源。伏安特性：伏安特性：I=ISU=ISRL60恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设设

32、: IS=1 A R=10 时时， U =10 V R=1 时时， U =1 V则则:例例6与理想电流源串联的元件，电流受电流源的约束与理想电流源串联的元件，电流受电流源的约束61+_10v2AR求：求：R= 1 和和R= 10 两两种情况下的种情况下的UIs，并判断，并判断恒流源的电路性质。恒流源的电路性质。取关联参考方向：取关联参考方向：当当R=1 ， UIs =10-2R=8v当当R=10 ，UIs =10-2R=-10v是负载是负载是电源是电源例例762恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量E+_abIUabUab = E

33、（常数常数）Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。IabUabIsI = Is （常数常数）I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定63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？原则原则：Is不能变，不能变，E 不能变。不能变。E-Uab=恒压源

34、中的电流恒压源中的电流 I= IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压IE _+abUab=?Is例例8与理想电压源并联的电路（器件），其两端电压等于理与理想电压源并联的电路（器件），其两端电压等于理想电压源的电压；与理想电流源串联的电路（器件），想电压源的电压；与理想电流源串联的电路（器件），其电流等于理想电流源的电流。其电流等于理想电流源的电流。64+_10v2AR求：求：R= 1 和和R = 10 两种情两种情况下的况下的UIs，并判断恒流源的，并判断恒流源的电路性质，验证功率平衡。电路性质，验证功率平衡。取关联参考方向：取关联参考方向：当当R=1 ， UIs = 10 - 2R = 8 V

35、当当R=10 ，UIs =10 - 2R = - 10 V是负载是负载是电源是电源例例9+ UIS -P发发=2 1020WP吸吸=2 (10)-20W 实际发出实际发出20WP吸吸=22 1040W10v电压源：电压源：2A电流源：电流源：10 R： 功率平衡功率平衡！656、理想受控源、理想受控源在电路中起电源作用，但其电压或在电路中起电源作用，但其电压或电流受电路其他部分控制的电源。电流受电路其他部分控制的电源。受控源受控源电压控制受控源电压控制受控源电流控制受控源电流控制受控源受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源压控电压源：压控电压源：VCVS流控电压源：流控电压源：VCCS压控电

36、流源：压控电流源：CCVS流控电流源：流控电流源：CCCS66理想受控源的分类理想受控源的分类压控电流源压控电流源12 UgI U1I212 UgI 流控电流源流控电流源12 III2I112 II压控电压源压控电压源U1+-U2 U1m=U2+- U1m=U2流控电压源流控电压源I1+-U2 I1r=U2+- I1r=U267独立源和受控源的异同独立源和受控源的异同相同点：相同点：两者性质都属电源，均可向电路两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。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、方向和电路能量提供的，其大小

37、、方向和电路中的电压、电流无关；中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电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、方向由控制能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。量决定。68实际的电路，都可以用电路模型表示。实际的电路，都可以用电路模型表示。例如，实际电源的电路模型为例如，实际电源的电路模型为又如：日光灯的电路模型为又如：日光灯的电路模型为 镇流器镇流器RLRL灯管灯管电流源电流源ROIS电压源电压源ROE+ - - 或或RLRL1.1.6 电路模型电路模型69欧姆定律欧姆定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍

38、夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）1.2 电路的基本定律电路的基本定律70RUI注意注意：用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方向。图中标明正方向。IRU IRUIRURUIRUI1.2.1 欧姆定律欧姆定律711.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律名词解释：名词解释：节点：节点：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：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径网孔：网孔：回路中无支路时称网孔回路中无支路时称网孔描述电路中各部分电压或各部分电流间的描述电

39、路中各部分电压或各部分电流间的关系关系,其中包括电流和电压两个定律。其中包括电流和电压两个定律。72支路支路：ab、ad、 . （共共6条条）回路回路：abda、 bcdb、 . （共共7 个个）节点节点：a、 b、 . (共共4个个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-网孔网孔：abda、 bcdb adca （共共3 个个）731. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为流。或者说，在任一瞬间

40、，一个节点上电流的代数和为 0。 I = 0即即：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1对对a节点：节点：321III 或：或：0321 III设流入节点取设流入节点取“+”，流出节点取，流出节点取“-”。74KCL还适用于电路的任意封闭面。还适用于电路的任意封闭面。I1+I2 + I3=0基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展证明：证明：I1I2I3abcIbcIabIcacaabIII 1a:abbcIII 2b:bccaIII 3c:0321 bccaabbccaabIIIIIIIII75I=0I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例例10例例11计算图示电路中的未知电流计

41、算图示电路中的未知电流 I 。I2A-3A4A解：解：2 - 3 - 4 - I=0I= 2 - 3 - 4=-5A利用扩展的利用扩展的KCL列方程：列方程：762. 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电位对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为升等于电位降。或，电压的代数和为 0。回路回路 a-d-b-c-a电位升电位升电位降电位降即即：0U或：或：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd122211ERIERI 0122211 ERIERI77列写列写KVL方程的步骤：方程的步骤：标出回路中各段

42、电压和电流的参考方向；选定一个标出回路中各段电压和电流的参考方向；选定一个回路方向；回路方向；沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一致，取正；致，取正； 相反，取负；相反，取负；aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd回路回路 a-b-c-a013311 ERIRI回路回路 a-b-d-a023322 ERIRI78RIUEab电位升电位升电位降电位降E+_RabUabIKVL也适合于开口电路。也适合于开口电路。基尔霍夫电压定律的扩展基尔霍夫电压定律的扩展79A11433I求求：I1、I2 、I3 能否很快说出结果能否很快说出结果？A615

43、432IA7321III1 +-3V4V1 1 +-5VI1I2I3例例12801.3 电路的分析方法电路的分析方法电路分析通常是已知电路的结构和参数，电路中电路分析通常是已知电路的结构和参数，电路中的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如E+-RRRRRRRE+-R81对于复杂电路（如下图）仅对于复杂电路（如下图）仅 通过串、并联无法求解，通过串、并联无法求解，必须经过一定的解题方法，才能算出结果。必须经过一定的解题方法，才能算出结果。 E4E3-+R3R6R4R5

44、R1R2I2I5I6I1I4I3+_如如：82未知未知：各支路电流：各支路电流解题思路：解题思路：根据电路的基本定律，列节点根据电路的基本定律，列节点 电流和电流和回路电压方程，然后联立求解。回路电压方程，然后联立求解。1.3.1 支路电流法支路电流法已知已知：电路结构和参数：电路结构和参数83关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论问题问题：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程时，可以列出多少个独立的时，可以列出多少个独立的KCL、KVL方程？方程？aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE13条支路；条支路；2个节点；个节点；3个回路，个回

45、路，2个网孔个网孔KCL方程：方程：节点节点a：0321 III节点节点b：0321 IIIKVL方程：方程：独立方程只有独立方程只有 1 个个#1：13311ERIRI 23322ERIRI #2：#3：212211EERIRI 独立方程只有独立方程只有 2 个个84设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 结结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)个个则：则：（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

46、压方程：个个85用支路电流法解题步骤用支路电流法解题步骤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（I1IB）；）；4. 解联立方程组，得解联立方程组，得 I1IB 。2. 列列N-1个节点电流方程；个节点电流方程；3. 列列 B -（N-1）个回路（取网孔）电压方程；）个回路（取网孔）电压方程；设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路86节点节点a：列列3个独立个独立KCL方程方程节点节点c：节点节点b：节点数节点数 N=4支路数支路数 B=6例例12列列3个独立个独立KVL方程（网孔）方程（网孔）0143 III0261 III0352 IIIbacdE4E3-

47、+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_4446611ERIRIRI 0665522 RIRIRI43554433EERIRIRI 电压、电流方程联立求得电压、电流方程联立求得：I1I687是否能少列是否能少列一个方程一个方程?N=2 B=3支路电流未知数少一个：支路电流未知数少一个：支路中含有恒流源的情支路中含有恒流源的情况况例例136A12VI+-2 4 I1I1+6=I解得解得： I = 4A I1 = -2A2I1+4 I =12KCLKVL88支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点优点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据

48、方法之一。只要根据KCL、KVL、 欧姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，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。手算时，适用于支路数较少的电路。手算时，适用于支路数较少的电路。89理想电路元件理想电路元件电阻电阻R： iRu UIP 电感电感L： dtdiLu 2LLi21W 在直流电路中，电感元件相当于短路在直流电路中，电感元件相当于短路电容电容C： dtduCi 2CCu21W 在直流电路中，电容元件相当于断路在直流电路中，电容元件相当于断路复习复习理想电压源：理想电压源：U=E I取决于外电

49、路取决于外电路理想电压源的置零相当于短路理想电压源的置零相当于短路理想电流源：理想电流源：I=IS U取决于外电路取决于外电路理想电流源的置零相当于断路理想电流源的置零相当于断路90电路基本定律电路基本定律欧姆定律：欧姆定律：U=IR基尔霍夫定律：基尔霍夫定律：KCL: I=0（应用于结点或封闭面）应用于结点或封闭面）KVL: U=0（应用于回路或部分回路）应用于回路或部分回路）91复习支路电流法复习支路电流法已知已知：电路结构和参数（：电路结构和参数（N个节点，个节点，B个支路个支路）未知未知：各支路电流：各支路电流（I1IB）解题步骤解题步骤：（1 1）假设各支路电流的参考方向；假设各支路

50、电流的参考方向；（2 2）列列N-1个节点电流方程；个节点电流方程；（3 3）列列 B -（N-1）个回路（取网孔）电压方程；）个回路（取网孔）电压方程；（4 4）解联立方程组，得解联立方程组，得 I1IB 。注意注意： 支路中含有恒流源的情况，列回路电压方程时支路中含有恒流源的情况，列回路电压方程时 避开含恒流源的支路，或增加恒流源上的电压避开含恒流源的支路，或增加恒流源上的电压 变量。变量。92未知：未知：各节点电压各节点电压已知：已知：电路结构和参数电路结构和参数节点电压：节点电压：任意选择电路中的某个任意选择电路中的某个节点为参考节点，节点为参考节点，其他节点与此参其他节点与此参考节点

51、之间的电压考节点之间的电压称为节点电压。称为节点电压。1.3.2 1.3.2 节点电压法节点电压法93解题思路：解题思路：（1 1）指定支路电流的参考方向）指定支路电流的参考方向（2 2）除参考节点外，对其余节点列）除参考节点外，对其余节点列 KCLKCL方程。方程。 （3 3）用节点电压来表示支路电流，）用节点电压来表示支路电流， 代入代入KCLKCL方程中，求解。方程中，求解。 （4 4）根据节点电压求解电路中其他）根据节点电压求解电路中其他 参数。参数。 94例例 用节点电压法求解用节点电压法求解Uab+_E1E2R1R2R3I1I2I3ab以以b点为参考节点，对点为参考节点，对a点列点

52、列KCLI1+I2+I3 =0用节点电压用节点电压Uab表示支路电流：表示支路电流：I1= (E1Uab)/R1 I2= (E2Uab)/R2 I3=-Uab/R3 代入代入KCL方程中：方程中：0RUREUREU3ab22ab11ab 节点电压：节点电压：3212211abR1R1R1REREU 95+_E1E2R1R2R3节点电压：节点电压：3212211abR1R1R1REREU ab结论：结论：（1）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支 路的电阻的倒数和。路的电阻的倒数和。（2）分子各项可为正，也可为负。当与该节点相连）分子各项可为正，也可为负

53、。当与该节点相连的支路包含电压源，的支路包含电压源，电压源的电压与节点电压一致电压源的电压与节点电压一致时，为正时，为正，反之，为负。若该支路包含电流源，反之，为负。若该支路包含电流源，电电流源的电流流入节点给正流源的电流流入节点给正，相反为负。，相反为负。96ISR1R2R3+_Eab例例以以b为参考结点：为参考结点：3213sabR1R1R1REIU 例例2 AO3 4 4 -4v+6v-8vAO3 4 4 2 _+4v_+8v+_6v4/14/13/12/14/83/62/4UAO 971.电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换伏安特性伏安特性实际电压源模型实际电压源模型oIR

54、EUIUEUIRO+-E1.3.3 电源等效变换法电源等效变换法内阻内阻串！串！E/RO开路点开路点短路点短路点I U 98实际电流源模型实际电流源模型ISROUIoSRUII-=并！并！伏安特性伏安特性IUIS ISRO开路点开路点短路点短路点I U 内阻内阻99两种电源的等效互换两种电源的等效互换 等效互换的条件：对外的电压电流相等。等效互换的条件：对外的电压电流相等。I = I Uab = Uab即：外特性一致即：外特性一致IRO+-EbaUabISabUabI RO100ooosRRREIRRRIEooosaE+-bIUabRO电压源电压源电流源电流源UabROIsabI 101等效变

55、换的注意事项等效变换的注意事项（1 1）“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互等效（等效互换前后对外伏换前后对外伏-安特性一致），对内不等安特性一致），对内不等效。效。例如例如： 时时LRIsaRObUabI RLaE+-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102(2) 注意转换前后注意转换前后 E 与与 Is 的方向的方向aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObIE与与IS方方向一致向一致！103(3)(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abIUabI

56、saE+-bI恒压源和恒流源伏安特性不同！恒压源和恒流源伏安特性不同！(4)(4) 在进行等效变换时，与恒压源串联的电阻在进行等效变换时，与恒压源串联的电阻和与恒流源并联的电阻可以作为其内阻处理。和与恒流源并联的电阻可以作为其内阻处理。 104(5) 串联的恒压源可以合并，并联的恒串联的恒压源可以合并，并联的恒流源可以合并。流源可以合并。8V6V4V6V4A2A1A3A105利用电源的等效变换分析电路利用电源的等效变换分析电路变变换换合合并并简化简化电路电路1、所求支路所求支路不得参与变换；不得参与变换；2、与恒压源并联的元件、与恒流、与恒压源并联的元件、与恒流源串联的元件对源串联的元件对外电

57、路外电路不起作用。不起作用。106111REI 333REI R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?例例12求求 I=？107IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I108454RRREEIdd+RdEd+R4E4R5I-ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3 4432132131/RIERRRRRRRIIESdd10910V+-2A2 I?IA32410A72210A5210III哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2 例例131101.3.4 1.3.4 叠加定理叠加定理在多个电源同时作用的在多个电源同时作

58、用的线性电路线性电路中，任何支路的电流或中，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任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。的代数和。概念概念线性电路：线性电路：电路中不含有任何非线性元件电路中不含有任何非线性元件 电源的单独作用：电源的单独作用：电路中每次只保留一个电源作用，其余电源均置零。电路中每次只保留一个电源作用，其余电源均置零。电压源置零指把理想电压源短路，电流源置零指把电压源置零指把理想电压源短路，电流源置零指把理想电流源断路，但是要保留各自的内阻理想电流源断路，但是要保留各自的内阻。111+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原电

59、路原电路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2单独作用单独作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1单独作用单独作用IIIIII III333222111 112IIIIII III333222111 +I2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_I2I1AE1+_R1R2I3R3I1 =E1R1 +R2 R3R2 + R3R2 + R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E1=I1 =- E2R2 +R1 R3R1 + R3R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 -E2=I2R1I1R2AE2I3R3+_113 III111 I1 =R2 + R3R1 R2 + R2 R3

60、 + R1 R3 E1-R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E2114证明证明：利用支路电流法求解利用支路电流法求解 I1 + I2 = I3I1 R1 + I3 I3 = E1I2R2 + I3 I3 = E2解得解得：I1 =R2 + R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E1-R3R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 E2BR1E1R2AE2I3R3+_+_（以以I1为例为例）I1I2115+-10 I4A20V10 10 I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10 I 4A10 10 +-10 I 20V10 10 解解：例例14电路如图所电路如图所