电工电子技术基础第2章-课件

1、先介绍几个电路分析中常用的术语。支路电路中的每一支。如图2-1中有六条分支。节点三条以上支路的交汇点。如图2-1中 a , b , c , d 点。回路由多条支路所组成的闭合电路。 如图2-1中有回路abca; bcdb; abcda等。图2-1第二章 直流电路分析先介绍几个电路分析中常用的术语。图2-1第二章 直流电路分析1.2.1 基尔霍夫电流定律(KCL)1.定律内容对任何节点，在任一瞬间， I =0或：流入取正号，流出取负号。流入流出I1I2I3I4或：定律的依据：电荷守恒、电流的连续性1.2.1 基尔霍夫电流定律(KCL)1.定律内容对任何节广义结点 I1+I2=I3I = 02.定

2、律推广封闭面I1I2I3IEICIBIE = IB+IC8V9V+_3 4 +_4 6 2 I=？例1例2例3广义结点 I1+I2=I3I = 02.定律推广封闭面I1I二. 基尔霍夫第二定律回路电压定律 (KVL)电压定律用来确定回路中各段电压之间的关系。定律指出：如果从回路中任一点出发，以顺时针方向(或逆时针方向)沿回路循行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降之和。以图2-2为例，就是或改写为:上式表明，若回路中同时包含电动势与电阻，则基尔霍夫电压定律还可表述如下：在任意回路中，电动势的代数和恒等于各电阻上的电压降的代数和。 即:式（2-2）称为回路电压方程。式（2-2）二. 基

3、尔霍夫第二定律回路电压定律 (KVL)电压定律用来以图2-2为例，我们假定沿顺时针方向一周，电位升之和为电位降之和为则如果规定电位升取正号，电位降取负号，则基尔霍夫电压定律又可表述为：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零。 即:图2-2(2-1)以图2-2为例，我们假定沿顺时针方向一周，图2-2(2-1)注意： 列回路方程时，先假定各支路电流方向，再沿某个方向列 回路方程。遵循的原则是：当电动势正方向与所选方向（回路方向） 一致时，电动势取“+”号，反之取“-”号;当电阻上的 电流方向与所选回路方向一致时，电阻上电压降取“+”号， 反之取“-”号

4、。 注意：2.2电阻元件的串联、并联及应用1.串联图2-3特点： 由于 即电阻功耗与阻值成正比 即电压降与电阻值成正比。2.2电阻元件的串联、并联及应用1.串联图2-3特点： 2.并联图2-4特点: 即支路电流与支路电阻成反比。 即支路电阻消耗的功率与支路电阻成反比。2.并联图2-4特点: 3.分流系数与分压系数 分流系数 由于R1的分流作用，使输出电流 I2小于输入电流I，即图2-5这里 称为“分流系数”。 分压系数 由于R1,R2的分压作用，使输出电压 U小于输入电压，即这里 称为“分压系数”。图2-63.分流系数与分压系数图2-5这里 称2.3 电压源与电流源及其等效转换 一个电源可以用

5、两种不同的电路模型来表示，即 电压源与电流源。1.电压源 任何一个电源，例如发电机，电池或其他信号源，都含有电动 势E和内阻R0，如图2-7所示。 电源端电压为 若R0=0，则U = E，这样的电源称为理想电压源或称恒压源。 恒压源的端电压与输出电流I无关。(2-3)图2-72.3 电压源与电流源及其等效转换 一个电源2.电流源电源还可以用电流源表示，如图2-8所示。若R0=，IS=I，这样的电源称为理想电流源或称恒流源。根据克希荷夫定律，图2-83.等效变换 由于是同一电源采用两种电路模型来描述，电压源与电流源 之间必有内在的联系，为此我们将式(2-4)改写成(2-4)(2-5)2.电流源电

6、源还可以用电流源表示，如图2-8所示。若R0=或写成 (2-6)对照公式(2-4)与(2-5)可见 即IS是电源的短路电流。 注意： 1.电压源与电流源的转换关系只对外电路等效，对电源 内部并不等效。 2.实际的电压源(见图2-7)可以看成是理想电压源E与电源 内阻R0的串联；实际的电流源(见图2-8)则可以看成是 理想电流源IS与电源内阻R0的并联。或写成 2.4 直流电路分析电路分析是指已知的结构和参数，根据输入量求输出量。2.4.1支路电流法计算复杂电路时，支路电流法是最基本的分析方法。它是基尔霍夫定律的应用支路电流法分析电路的步骤如下：1）标出各支路假定的电流方向；2）设定回路方向(是

7、顺时针还是逆时针方向)；3）运用基尔霍夫第一定律列出节点电流方程；4）运用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程5）代入已知数，求解联立方程，确定各支路电流及其方向。2.4 直流电路分析电路分析是指已知的结构和参数，根据输入例2-1 图2-9有三个支路，两个节点，三个电流是未知数， 为此我们应用基尔霍夫定律列出三个方程：代入已知数得图2-9解方程，求得例2-1 图2-9有三个支路，两个节点，三个电流由于为I2负值，故实际电流方向与假定方向相反，如图2-10所示。图2-10注意：本例有a、b两个节点，可以列出两个节点电流方程，但只有一个是独立的，另一个则是非独立的。同样，因为有三个支路，可以构成三个回

8、路(又称网孔)，列出三个回路电压方程，但只有两个是独立的。因此，在例中有三个独立方程，正好可以求出三个未知数。由于为I2负值，故实际电流方向与假定方向相反，如图2-10所2.4.2 电路等效变换法利用电源等效变换，将图2-11（a)电路中的电压源E1与电阻R1的串联等效为电流源与R1的并联；将电压源E2与电阻R2的串联等效为电流源与R2的并联，则可变为图2-11（b）。（a）电流源电路（b）等效图 图2-11电路变换2.4.2 电路等效变换法利用电源等效变换，将图2-11（a2.4.3 其他分析方法 叠加原理指出，对于线性电路，任何一条支路中的电流， 都可以看成是由电路中各个电源(电压源或电流

9、源)分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。在考虑各个电源单独作用时，应令其余电源为零(电压源短路，电流源开路)。我们仍以图2-7电路为例，证明如下：例如对于支路I1,由支路电流法，图2-12解方程得 (2-7)1.叠加定理2.4.3 其他分析方法 图2-12解方程得 (2-7式(2-7)中，第一项是E1单独作用时在第一支路产生的电流，而第二项E2是单独作用时在第一支路产生的电流。第二项电流其方向与I1的假定方向相反，故取负号。由E1单独作用时在第一支路产生的电流，可由图2-13求得 由E2单独作用时在第一支路产生的电流可由图2-14求得图2-13图2-14式(2-7)中，第一项是E1单独

10、作用时在第一支路产生的电流，于是同样可以证明注意：从数学上看，叠加原理就是线性方程的可加性，因为 由克希荷夫定律列出的电流电压方程均为线性方程。 但是功率的计算不能应用叠加原理，这是由于(以R3功 率消耗为例）： R3的实际功率消为 而E1与E2分别作用时R3消耗的功率 与 显然 于是同样可以证明注意：从数学上看，叠加原理就是线性方程的可2. 戴维南定理在电路分析中，有时只需要确定某一支路的电流。若利用克希荷夫定律求解显得复杂、繁琐，这时运用戴维南定理将使求解大为简化。戴维南定理指出：任何一个有源二端网络可以用一个具有恒定电动势E 和内阻R0的等效电源电路来代替。此恒定电动势在数值上等于有源二

11、端网络的开路电压U0而内阻R0则等于该网络内所有电源都不起作用时(电压源短路，电流源开路)的无源二端网络的等效内阻。运用戴维南定理求解某一支路电流的步骤：(1)把复杂电路分成待求支路和有源二端网络两部分；(2)把待求支路断开，求出有源二端网络的开路电压U0；2. 戴维南定理在电路分析中，有时只需要确定某一支路的电流。(3)将有源二端网络内各电压源短路(电流源开路),求出无源 二端网络的等效电阻R0； (4)画出等效电源电路及该支路，用欧姆定律求解支路电流。例2-4 仍以图2-7电路为例，当我们只需求出某一支路(如欲 求R3支路)的电流，运用戴维南定理求解过程如下：首先改画图2-7成图2-15(a)形式，把欲求支路分离开来。断开R3 ,求出ab两端的开路电压U0(如图2-13(b)所示),图2-15(3)将有源二端网络内各电压源短路(电流源开路),求出无源首再求出无