模块一直流电路的分析与测试修改课件

课程介绍及安排和学习要求一、本课程主要内容直流电路分析与测试（模块一，14）交流电路的分析与测试（模块二，14）典型模拟电路的分析与调试（模块五，六，12)典型数字电路分析及应用（模块七，八，九，10）课程介绍及安排和学习要求一、本课程主要内容1二、教材与参考书教材：《实用电工电子技术基础》刘文革主编著人民铁道出版社参考书：

《电路基础》王俊鹍主编，人民邮电出版社

《电工电子技术》（少学时）（第2版）林平勇主编,高等教育出版社《电工技术基础》曾令琴、杜诗超编著，人民邮电出版社二、教材与参考书教材：2三、本课程特点必修的考查课结合专业特点学习相应内容融合少量教学做一体化讲授不一定按教材顺序，但主要以培训大家今后能读取相关电路原理图，完成日常操作为主。三、本课程特点必修的考查课3四、课程考核方式出勤率：10%平时作业：20%课堂回答问题：10%实验完成考核：20%期末考试：40%四、课程考核方式出勤率：10%4五、本课程学习要求学习要求按要求，认真听讲，尽量在课堂上完成相应在规定时间范围内完成操作练习，跟上进度；按时完成作业，不耻下问，作业每两星期收交一次;按要求完成实操练习，填写报告。缺作业达到三分之一及其以上，或随机抽点名缺勤三次以上无考试资格五、本课程学习要求学习要求5六、相关网站1国际电工网2中国电工网3六、相关网站1国际电工网6

模块一直流电路的分析与测试课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试课题1.2电路基本元件及其检测课题1.3电路分析方法及其运用

课题1.4电路定理及其运用模块一直流电路的分析与测试课题1.1电路基本概念、基7课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试知识与技能要点直流照明电路安装；电路模型概念及电路工作状态；电压、电流等电路基本物理量的概念及功率的概念；基尔霍夫定律及运用；直流电压表、电流表和万用表使用。课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试知识81.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电筒实物及实物电路图1.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电91.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电筒实物及实物电路图1.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电10负载：电路

——由实际元器件构成的电流的通路。1.电路的组成电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。

1.1.1电路及电路图负载：电路——由实际元器件构成的电流的通路。1.电路的组成11

电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：

电路可以实现电信号的传递、存储和处理。2.电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子123.电路模型和电路元件电源负载实体电路中间环节

与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+

U–IUS+_R03.电路模型和电路元件电源负实体电路中间环节与实体电路相13白炽灯的电路模型可表示为：

实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果。如iR

R

L消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。

理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特14常用的元、器件及仪表的图形符号名称符号名称符号名称符号直流电压源电池可变电容电感元件电压源理想导线铁心电感电流源互相连接导线电容元件电阻元件交叉但不相连的导线电压表电位器开关功率表可变电阻熔断器接地电灯电流表常用的元、器件及仪表的图形符号名称符号名称符号名称符号直流电15电路的初步认识电路的初步认识16请画出二地控制一盏灯原理示意图，根据实验室条件自行连接实际电路。应用举例请画出二地控制一盏灯原理示意图，根据实验室条件自行连接实际171.电流及其实际方向

电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】等，它们之间的换算关系为：idqdt=……（1-1）1A=103mA=106μA=109nAIQt=……（1-2）

电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，定义式为：大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为：

在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷移动的方向规定为电流的实际方向。1.1.2电路的基本物理量、电路的功率及其测试1.电流及其实际方向电流的国际单位制是安培【A】，较小18直流情况下2.电压及其实际方向

高中物理课对电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为：注意：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。

电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有毫伏[mV]和千伏【KV】等，换算关系为：1V=103mV=10－3KV

电工技术基础问题分析中，通常规定电压的实际方向为电场力移动正电荷的定向移动方向。直流情况下2.电压及其实际方向高中物理课对电压的定义19在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？问题的提出实际电流方向AB？实际电流方向BA？U1ABRU2IR3.电压、电流的正方向在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？问20（2)正方向的表示方法电流：Uab

双下标电压：

（1)正方向

在分析与计算电路时，对电压、电流等电量任意假定的方向。Iab

双下标3.电压、电流的正方向箭标abRI正负极性+–abU箭标（2)正方向的表示方法电流：Uab双下标电压：（1)21实际方向与正方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与正方向相反，电流(或电压)值为负值。（3）实际方向与正方向的关系注意：

正方向选定后，电流(或电压)才有正负之分，不指定正方向，电流（或电压）的正负则无意义。

若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。实际方向与正方向一致，电流(或电压)值为正值；（3）实际方22注意：（1）

i、u的参考方向可任意假定。但一经选定，分析过程中不应改变。（2）电路中标出的方向一律指参考方向。（3）

同一元件的

u、i

同方向，称为关联参考方向。IRU+–IRU+–或IRU+–IRU+–或关联参考方向非关联参考方向注意：（1）i、u的参考方向可任意假定。但一经选定，分析23电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VA”或“”。（1）电位的概念①电位与参考点关系：各点的电位随参考点的变化而变，在同一电路中，只能选择一个参考点，参考点一旦选定，各点的电位是唯一确定的。和电压一样，电位也是一个代数量，凡比参考点电位高的各点为正电位，比参考点电位低的各点为负电位。②电压与参考点关系：电路中任意两点的电压与参考点的选择无关。即电路参考点不同，但电路中任意两点的电压不变。③电压与电位关系：电路中任意两点的电压等于这两点的电位差

4.电位通常设参考点的电位为零（2）电路中各点电位、电压与参考点的关系电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VA”或（1）电位的24

日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h5.电能、电功率（1）电能

电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为25（2）电功率如果UI方向不一致结果如何？功率有无正负？传递转换电能的速率叫电功率,简称功率,用p或P表示（2）电功率如果UI方向不一致结果如何？功率有无正负？传递26（3）电源与负载的判别U、I参考方向非关联，P=-UI

0,负载；

P=-UI

0,电源。U、I参考方向关联，P=UI0，负载；

P=UI

0，电源。

②根据U、I的实际方向判别①

根据U、I的参考方向计算判别U、I实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率，电源）

U、I实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率，负载）电功率国际单位制：P用瓦特【W】（3）电源与负载的判别U、I参考方向非关联，P=-UI27

通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。

用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。6.电气设备的额定值与电路的工作状态

（1）电气设备的额定值通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功28电气设备的三种运行状态欠载(轻载)：I<IN

，P<PN(不经济)

过载(超载)：

I>IN

，P>PN(设备易损坏)额定工作状态：I=IN

，P=PN

(经济合理安全可靠)

电气设备的三种运行状态欠载(轻载)：I<IN，P<29（2）电路的三种工作状态1）通路RLS＋

US－RS2）开路＋U=US－I＝0S＋

US－RSRL＋U=0－I＝US/RS3）短路RLS＋

US－RS短路通常是一种严重事故，应该尽力预防。（2）电路的三种工作状态1）通路RLS＋RS2）开路＋I30

例：试判断(a)、(b)中元件是吸收功率还是发出功率。I=-1AU=2V+–(a)U=-3V+–(b)I=2A

解：(a)(b)吸收功率，负载。元件电流和电压的参考方向为关联发出功率，电源。元件电流和电压的参考方向为非关联应用举例例：试判断(a)、(b)中元件是吸收功率还是发出功率。311.电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间没有分岔，使各元件上通过的电流相等。（m）结点：三条或三条以上支路的联接点。（n）回路：电路中的任意闭合路径。（l）网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。m=3abl=3n=2112332网孔=2+_R1US1+_US2R2R31.1.3基尔霍夫定律及其验证1.电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间没有分岔，使32例支路：共？条回路：共？个节点：共？个6条4个网孔：？个7个有几个网眼就有几个网孔abcdI3I1I2I5I6I4R3US4US3_+R6+R4R5R1R2_例支路：共？条回路：共？个节点：共？个6条4个网孔：？332.基尔霍夫第一定律（KCL）

基尔霍夫定律包括结点电流定律和回路电压两个定律，是一般电路必须遵循的普遍规律。

(1)内容：基尔霍夫电流定律是将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，它指出：任一时刻，流入任一结点的电流的代数和恒等于零。（2）数学表达式：I1I2I3I4a–I1+I2–

I3–I4=0（3）符号法则：若以指向结点的电流为正，背离结点的电流为负，则根据KCL，对结点a可以写出：2.基尔霍夫第一定律（KCL）基尔霍夫定律包括结点34例：解：求左图示电路中电流i1、i2。i1i4i2i3•整理为：

i1+i3=i2+i4可列出KCL：i1–i2+i3–i4=0例：–i1–i2+10+(–12)=0®

i2=1A

–

4+7+i1=0®

i1=－3A

••7A4Ai110A-12Ai2其中i1得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。例：解：求左图示电路中电流i1、i2。i1i4i2i3•整理35（4）KCL定律的推广I=?I1I2I3例例I1+I2=I3I=0IU2+_U1+_RU3+_RRR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（4）KCL定律的推广I=?I1I2I3例例I1+I2=I3363.基尔霍夫第二定律（KVL）基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系的电压定律。回路电压定律依据“电位的单值性原理”，它指出：

（1）内容：任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。（2）数学表达式为：ΣU=0然后根据：

U=0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0先标绕行方向（3）符号法则：与绕行方向一致电压为正，相反为负。3.基尔霍夫第二定律（KVL）基尔霍夫电压定律是用来确定回路37（4）KVL推广应用于假想的闭合回路或写作对假想回路列KVL：USIUR+_+_ABCUAD+_UAB+_UBD+_UADUBDUAB=0UAB=

UADUBDUSURU

=0U

=US

UR对假想回路列KVL：或写作URD（4）KVL推广应用于假想的闭合回路或写作对假想回路列K38由此可得出求电路中任意两点电压的公式

即电路中任意两点电压，等于从a到b所经过电路路径上所有支路电压的代数和，与路径行进方向一致的电压为正，反之，电压为负。

（直流）或由此可得出求电路中任意两点电压的公式即电路中任意两点电压，39技能训练在面包板上按图所示连接电路，验证基尔霍夫定律回路ABDAE及回路BCDB，被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UAB(V)UBD(V)UBC(V)测量值结论技能训练在面包板上按图所示连接电路，验证基尔霍夫定律回路A40课题1.2电路基本元件及其检测知识与技能要点电阻、电感、电容三种基本元件的参数定义、伏安关系及其功率；欧姆定律及其运用；电阻的联接；电阻、电感与电容的检测；独立源的特性；实际电源两种组合模型及其等效变换。课题1.2电路基本元件及其检测知识与技能要点411.电阻元件R

电阻产品实物图

电阻元件图符号1.2.1电阻元件及其检测（1）实物图与电路符号1.电阻元件R电阻产品实物图电阻元件图符号1.2.142（2）电阻器的色环表示法四环五环倍率10n误差有效数字误差

黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、金、银

01234567890.10.01误差:1%20.50.20.1510有效数字倍率10n（2）电阻器的色环表示法四环五环倍误有效误黑、棕、43伏-安特性iuRiuui电阻R（常用单位：、k、M）线性电阻非线性电阻（3）伏安特性伏-安特性iuRiuui电阻R（常用单位：、k、442.欧姆定律U、I参考方向相同时，U、I参考方向相反时，RU+–IRU+–I

表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I

正方向的关系确定；②U、I

值本身的正负则说明实际方向与正方向之间的关系。

通常取

U、I

正方向相同。U=IR

U=–IR2.欧姆定律U、I参考方向相同时，U、I参考方向相45解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A应用举例解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路46消耗能量吸收功率3.电阻元件的功率（W）单位：P（W），t（s），W（J）

P（kW），t（h），W（kW·h）电阻元件的功率是耗能元件消耗能量吸收功率3.电阻元件的功率（W）单位：P（W），t474.电阻的联接（1）电阻的串联特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中通过同一电流；应用：降压、限流、调节电压等。4.电阻的联接（1）电阻的串联特点:两电阻串联时的分压公48（2）电阻的并联两电阻并联时的分流公式：3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点:1)各电阻联接在两个公共的结点之间；RUI+–I1I2R1UR2I+–2)各电阻两端的电压相同；应用：分流、调节电流等。（2）电阻的并联两电阻并联时的分流公式：3)等效电阻的倒数等49（3）电阻的混联解：

Rab=R1+R6+(R2//R3)+(R4//R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看，R2和R3，R4和R5均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这4个电阻两两并联后，电路中除了a、b两点不再有结点，所以它们的等效电阻与R1和R6相串联。

电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。

分析：电阻的混联计算举例（3）电阻的混联解：Rab=R1+R6+(R2/50等效变换的条件：

对应端流入或流出的电流(Ia、Ib、Ic)一一相等，对应端间的电压(Uab、Ubc、Uca)也一一相等。经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。

等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba（4）电阻的星-三角联接等效变换的条件：经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。51据此可推出两者的关系条件

等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba据此可推出两者的关系条等效变换aCbRcaRbcRab电阻52YYa等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRbYYa等效变换acbRcaRbcRabIaI53将Y形联接等效变换为形联结时若Ra=Rb=Rc=RY时，有Rab=Rbc=Rca=R=3RY；

将形联接等效变换为Y形联结时若Rab=Rbc=Rca=R时，有Ra=Rb=Rc=RY=R/3

等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRba将Y形联接等效变换为形联结时将形联接等效变换为Y形联结时54例：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻I1–+45RaRbRc12Vabcd应用举例例：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584455例：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：I1–+45Ra2Rb1Rc212Vabcd例：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584456

描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。1.物理意义电感:(H、mH)线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数电流通过N匝线圈产生(磁链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。1.2.2电感元件及其检测描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质。1.57自感电压：2.电感元件的伏安关系（1）感电动势的正方向规定:自感电动势的正方向与电流正方向相同,

或与磁通的正方向符合右手螺旋定则。+-eL+-L电感元件的符号S—线圈横截面积（m2）l—线圈长度（m）N—线圈匝数μ—介质的磁导率（H/m）自感电压：2.电感元件的伏安关系（1）感电动势的正方向规定:58（2）自感电动势瞬时极性的判别0<eL与参考方向相反eL具有阻碍电流变化的性质eL实+-eLu+-+-eL实-+0eLu+-+-eL与参考方向相同0>0（2）自感电动势瞬时极性的判别0<eL与参考方向相反59（3）电感元件储能根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上

i

，并积分，则得：

即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。磁场能（3）电感元件储能根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上i60如图所示电路，已知电压US1=10V，US2=5V，电阻R1=5Ω，R2=10Ω，电感L=0.1H，求电压U1、U2及电感元件储存的磁场能。应用举例解：在直流电路中，电感L相当于短路，U1=0，根据KVL得通过电感元件的电流由欧姆定律得电感元件储存的磁场能

应用举例解：在直流电路中，电感L相当于短路，U1=0，通过电61

描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立起电场，并储存电场能量的性质。1.电容量uiC+_电容元件电容器的电容量与极板的尺寸和介质的介电常数有关。S—极板面积（m2）d—板间距离（m）ε—介电常数（F/m）

当电压u变化时，在电路中产生电流:1.2.3电容元件及其检测描述电容两端加电源后，其两个极板上分别聚集622.电容的伏安关系当(直流)时,所以,在直流电路中电容相当于开路。uiCq=cu直流电路中，电容两端的电压是否为0？2.电容的伏安关系当(直流)时,所以,在直流电路中电容相633.电容元件的储能

将上式两边同乘上u，并积分，则得：

即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。电场能根据：3.电容元件的储能将上式两边同乘上u，并积分，则64无源元件小结

LCRu，I关系能量储放iRu=无源元件小结LCRu，I关系能量储放iRu=65R1UR2当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能。UR1R2LCiLuC，，，，应用举例R1UR2当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能66

电源的输出电压与外界电路无关,即电压源输出电压的大小和方向与流经它的电流无关,也就是说无论接什么样的外电路,输出电压总保持为某一给定值或某一给定的时间常数.是由内部损耗很小,以至可以忽略的实际电源得到的理想化二端电路元件1.理想电压源独立电源:是指其外特性由电源本身的参数决定,而不受电源之外的其他参数控制.

特性理想电压源：1.2.4

电压源与电流源及其等效变换电源的输出电压与外界电路无关,即电压源输出电压的大小67理想电压源(交流)（1）电路符号us+-Us+-理想电压源(直流)Us+-或u0i（3）特点：电流及电源的功率由外电路确定，输出电压不随外电路变化。Us（2）伏安特性Us+-IRU理想电压源伏安特性理想电压源(交流)（1）电路符号us+-Us+-理想电压源(682.理想电流源

电源的输出电流与外界电路无关,即电源输出电流的大小和方向与它两端的电压无关,也就是说无论接什么样的外电路,输出电流总保持为某一给定值或某一给定的时间常数。理想电流源(交流)（1）电路符号理想电流源(直流)u+-is+-UIs2.理想电流源电源的输出电流与外界电路无关,即电69u0i（3）特点：电源的端电压及电源的功率由外电路确定，输出电流不随外电路变化。（2）伏安特性IR理想电流源伏安特性+-UIsIsu0i（3）特点：电源的端电压及电源的功率由外电路确定，输70恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化量US+_abIUabUab=US

（常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab

无影响。IabUabIsI=Is

（常数）I

的大小、方向均为恒定，外电路负载对I

无影响。输出电流I

可变-----

I

的大小、方向均由外电路决定端电压Uab

可变-----Uab

的大小、方向均由外电路决定恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化71实际电压源(交流)①电路符号实际电压源(直流)或us+-RSRSUs+-Us+-RS③特点：输出电压随外电路变化②伏安特性IRUu0iUs理想电压源伏安特性U=US–RSIUs+-RS实际电源伏安特性U0

=US3.实际电源的两种组合模型及其等效变换（1）电压源串联模型实际电压源(交流)①电路符号实际电压源(直流)或us+-RS72实际电源电压源串联模型与理想电压源的本质区别在于其内阻RS。注意时，实际电压源就成为理想电压源。当Us+-RS电压源串联模型Us+-理想电压源实际工程中，当负载电阻远远大于电源内阻时，实际电源可用理想电压源表示。IRUUs+-RSUs+-IRU近似实际电源电压源串联模型与理想电压源的本质区别在于其内阻RS。73u0i理想电流源伏安特性Is实际电流源(交流)①电路符号实际电流源(直流)③特点：输出电流随外电路变化②伏安特性实际电源伏安特性RSisu+-RSIsU+-IR+-UIsRSIO（2）电流源并联模型u0i理想电流源伏安特性Is实际电流源(交流)①电路符号实际74实际电源电流源并联模型与理想电流源的本质区别在于其内阻RS。注意时，实际电流源就成为理想电流源。当电流源并联模型理想电流源

实际工程中，当负载电阻远远小于电源内阻时，实际电源可用理想电流源表示。近似RSIsU+-IR+-UIsRSIOIR+-UIs+-UIs实际电源电流源并联模型与理想电流源的本质区别在于其内阻RS。75

对外电路而言，如果将同一负载R分别接在两个电源上，R上得到相同的电流、电压，则两个电源对R而言是等效的。IRUUs+-RSIR+-UIsRSIO（3）实际电源的等效变换电压源和电流源的等效变换Us+-RSIsRS对外电路而言，如果将同一负载R分别接在两个电源上，R76（4）有源支路的简化原则：简化前后，端口的电压电流关系不变。①

电压源串联Ia

b+–+–Us1Rs1Us2Rs2+U

–U=(Us1+Us2)

–(Rs1+Rs2)I=Us-RsIUs

=Us1+Us2Rs

=Rs1+Rs2②

电流源并联abIs1IIs2Gs1Gs2GsabIsIs

=Is1+Is2Gs

=Gs1+Gs2abRsUs+U

–I+–（4）有源支路的简化原则：简化前后，端口的电压电流关系不变。77Rab–+Usab–+UsabIsRabIs④电流源与其它元件串联③

电压源与其它元件并联Ra–+Usa–+UsaIsRaIs④电流源与其它元件串联③78用电源等效变换的方法求图示电路中电流I。+_I25V6A351+_25V5A536AI[解]11A3I5解题规则：并联变为电流源；串联变为电压源。例用电源等效变换的方法求图示电路中电流I。+_I25V6A379

求电路的电流I和Is

电阻

。+–412V42146A2AIsI3A4I122416V24V2V+––++–两个并联的4电阻流过的电流相等，都是Is2Is=3–(–2.22)=5.22AIs=2.61A例求电路的电流I和Is电阻。+412V42804.理想受控源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。受控源电压控制受控源电流控制受控源受控电压源受控电流源压控电压源：VCVS流控电压源：VCCS压控电流源：CCVS流控电流源：CCCS4.理想受控源在电路中起电源作用，但其电压或电流受电路其他部81理想受控源的分类压控电流源U1I2流控电流源I2I1压控电压源U1+-U2

U1m=U2+-

U1m=U2流控电压源I1+-U2

I1r=U2+-

I1r=U2理想受控源的分类压控电流源U1I2流控电流源I2I1压控电压82独立源和受控源的异同相同点：两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。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，其大小、方向由控制量决定。独立源和受控源的异同相同点：两者性质都属电源，均可向电路不同83技能训练验证电压源与电流等效变换。图中的内阻RS均为51Ω，负载电阻R均为200Ω。（参照课本P31）

技能训练验证电压源与电流等效变换。84课题1.3电路分析方法及其运用知识与技能要点支路电流求解复杂直流线性电路；节点电压法求解只有两个节点的电路；复杂直流电路的连接与测试。课题1.3电路分析方法及其运用知识与技能要点851.3.1支路电流法及运用1.支路电流法概念：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（KCL、KVL）列方程组求解。对上图电路支路数：b=3结点数：n=212ba+-US2R2+-R3R1US1I1I3I23回路数=3单孔回路（网孔）=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程1.3.1支路电流法及运用1.支路电流法概念：以支路电流为86（1）在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。（2）应用KCL对结点列出

(n－1)个独立的结点电流方程。（3）应用KVL对回路列出

b－(n－1)

个独立的回路电压方程（通常可取网孔列出）

。（4)联立求解b

个方程，求出各支路电流。ba+-US2R2+-R3R1US1I1I3I2对结点a：例1：12I1+I2–I3=0对网孔1：对网孔2：I1R1+I3R3=US1I2R2+I3R3=US22.支路电流法的解题步骤:（1）在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标87(1)应用KCL列(n-1)个结点电流方程

因支路数b=6，所以要列6个方程。(2)应用KVL选网孔列回路电压方程(3)联立解出

IG

支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。adbcUS–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I对结点a：I1–I2–IG=0对网孔abda：IGRG–I3R3+I1R1=0对结点b：I3–I4+IG=0对结点c：I2+I4–I

=0对网孔acba：I2R2–

I4R4–IGRG=0对网孔bcdb：I4R4+I3R3=US

试求检流计中的电流IG。RG例(1)应用KCL列(n-1)个结点电流方程因支路88是否能少列一个方程?N=2B=3支路电流未知数少一个：3.支路中含有恒流源的情况特例6A12VI+-24I1I1+6=I解得：

I=4A

I1=-2A2I1+4I=12KCLKVL是否能少列N=2B=3支路电流未知数少一个：3.支路中894.支路电流法的优缺点优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据KCL、KVL、欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求解不方便。手算时，适用于支路数较少的电路。4.支路电流法的优缺点优点：支路电流法是电路分析中最基本的缺90【例】设图中电路中E1=80V，E2=70V，R1=5Ω，R2=3Ω，R3=5Ω，R4=2Ω

，试求各支路电流I1、I2、I3。【解

】应用KCL和KVL列方程：

I1+I2+I3=080=5I1+5I370=2I2+5I3+3I2求得：I1=6AI2=4AI3=10A【例】设图中电路中E1=80V，E2=70V，R1=5Ω，91例】电路如图所示，E1=6V，E2=16V，IS=2A，R1=2Ω

，R2=2Ω，R3=2Ω

，试求各支路电流I1

、I2、I3、

I4、

I5。【解

】应用KCL和KVL列结点电流方程式和回路电压方程式，组成方程组。IS+I1+I2=0E1=I3R2+I2R1I2=I3+I4

I4+I5=IS

E2–I5R3+I2R1=0

I1=－6AI2=－1AI3=4AI4=－5AI5=7A例】电路如图所示，E1=6V，E2=16V，IS=2A，921.3.2节点电压法及运用如图所示，电路只有两个节点a和b，各支路电流参考方向如图中所示，各支路电流与节点电压的关系为

节点电压法用图

结点电压法简介：是以结点电压为电路变量,应用基尔霍夫电流定律（KCL）列出结点电压方程式，求解结点电压和各支路电流的方法。1.3.2节点电压法及运用如图所示，电路只有两个节点a和b，93代入节点a的KCL方程:得到关于节点电压方程即可求出各支路电流。2.节点电压方程通常节点电压法所求得的电压可写成下面的一般式

1.3.2节点电压法及运用代入节点a的KCL方程:1.3.2节点电压法及运用94

表示联接节点a所有有源支路的电源电流代数和，指向节点a为正，背离为负（指向与背离看电源参考方向，与该支路电流参考方向无关）；表示联接节点ab所有支路（有源支路电压源短路，电流源开路，保留内阻）电导之和。3.应注意符号法则3.应注意符号法则95图示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V，IS=3A。求I1解：节点电压法例IsR1Us2+-R2R3I1I2I3ab图示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V，IS=3A96【例】设图所示电路中，E1=10V，E2=20V，E4=40V，IS=2A，R1=1Ω，R2=2Ω，R3=4Ω

R4=4Ω，试求各支路电流I1

、I2、I3、I4。【解

】应用式节点电压列方程式，求解A点电位。验证结果【例】设图所示电路中，E1=10V，E2=20V，E4=4097模块一直流电路的分析与测试修改课件98课题1.4电路定理及其运用知识与技能要点叠加定理及其运用；戴维南定理及其运用；等效电源参数的测量。课题1.4电路定理及其运用知识与技能要点991.4.1叠加定理及其运用1.叠加定理内容：对于线性电路，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。原电路+–USR1R2(a)ISI1I2IS单独作用R1R2(c)I1''I2''+ISUS单独作用=+–USR1R2(b)I1'I2'

叠加原理1.4.1叠加定理及其运用1.叠加定理内容：对于线100由图(c)，当IS单独作用时同理：I2=I2'+I2''由图(b)，当E

单独作用时原电路+–USR1R2(a)ISI1I2IS单独作用R1R2(c)I1''I2''+ISUS单独作用=+–USR1R2(b)I1'

I2'

根据叠加原理由图(c)，当IS单独作用时同理：I2=I2'101①叠加原理只适用于线性电路。③不作用电源的处理：

US=0，即将US

短路；Is=0，即将Is

开路

。②线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但功率P不能用叠加原理计算。例：2.注意事项：⑤应用叠加原理时可把电源分组求解，即每个分电路中的电源个数可以多于一个。④解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。

若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相反时，叠加时相应项前要带负号。①叠加原理只适用于线性电路。③不作用电源的处理：②1023.解题步骤（1）分解电路：注意不作用的电源“零处理”，即电压源短路，电流源开路，保留内阻不变。（2）单独求解：求独立源作用的每个分电路作用结果。（3）叠加：将原图中待求量进行代数和叠加。3.解题步骤（1）分解电路：注意不作用的电源“零处理”，即电103

电路如图，已知US=10V、IS=1A，R1=10

R2=R3=5，试用叠加原理求流过R2的电流I2和理想电流源IS两端的电压US。

(b)US单独作用将IS

断开(c)IS单独作用

将US

短接解：由图(b)(a)+–USR3R2R1ISI2+–US+–USR3R2R1I2'+–US'R3R2R1ISI2+–US例电路如图，已知US=10V、IS=1A，R1=10104

(b)US单独作用(c)IS单独作用(a)+–USR3R2R1ISI2+–US+–USR3R2R1I2'+–US'R3R2R1ISI2+–US解：由图(c)(b)US单独作用(c)IS单独作用(a)+USR3R105【例

】设图1.2.31（a）所示电路中，E1=28VE2=14V，R1=4Ω,R2=12Ω，R=4Ω，试求各支路电流I1

、I2、I并计算电阻R上的消耗功率P

。【解

】图a所示电路可化简为图b和图c的叠加【例】设图1.2.31（a）所示电路中，E1=28VE2106【例】试求图1.2.32（a）所示的电路中支路电流I。已知E1=12V,IS=6A,R1=1Ω,R2=2Ω,R3=1Ω,R4=2Ω。

【解

】【例】试求图1.2.32（a）所示的电路中支路电流I。已知E1071.名词解释无源二端网络：二端网络中没有电源有源二端网络：二端网络中含有电源二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路相联，则该电路称为“二端网络”。 （Two-terminals=Oneport）ABAB1.4.2戴维南定理及其运用1.名词解释无源二端网络：有源二端网络：二端网络：若一个电路108abRab无源二端网络+_USRSab

电压源（戴维南定理）

电流源（诺顿定理）ab有源二端网络abISRS′无源二端网络可化简为一个电阻有源二端网络可化简为一个电源abRab无源二端网络+USRSab电压源1092.戴维南定理有源二端网络RUSRS+_R注意：“等效”是指对端口外等效。（1）等效电路线性有源二端网络用电压源模型等效。2.戴维南定理有源RUSRS+_R注意：“等效”是指对端口110等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的输入电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）等效电压源的电压（US

）等于有源二端网络的开端电压；有源二端网络R有源二端网络AB相应的无源二端网络ABABUSRS+_RAB（2）等效参数等效电压源的内阻等于有源等效电压源的电压有源R有源AB相应的111

等效电阻的计算方法有以下三种： （1）设网络内所有电源为零(网络内不含受控源),用电阻串并联或三角形与星形网络变换加以化简,计算端口ab的等效电阻。 （2）设网络内所有独立电源为零(受控源必须保留),在端口a、b处施加一电压U,计算或测量输入端口的电流I,则等效电阻Ri=U/I。（外施电源法） （3）用实验方法测量,或用计算方法求得该有源二端网络开路电压Uoc和短路电流Isc,则等效电阻Ri=Uoc/Isc。（开路电压短路电流法） 等效电阻的计算方法有以下三种：112求开端电压UOC

与

短路电流ISO开路、短路法有源网络UOC有源网络Is+-RSUSISC=USRSUOC=US+-RSUSSOOCSIUR=等效内阻UOCISC=RS求开端电压UOC开路、短路法有源UOC有源Is+-RS113（3）应用戴维南定理分析电路的步骤：1将待求支路画出，其余部分就是一个有源二端网络；2求有源二端网络的开路电压；3求有源二端网络的等效内阻；4画出有源二端网络的等效电路；5将（1）中画出的支路接入有源二端网络，由此电路计算待求量；（3）应用戴维南定理分析电路的步骤：1将待求支路画出，其余部114已知：R1=20、R2=30

R3=30、R4=20

U=10V求：当R5=16时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路有源二端网络例已知：R1=20、R2=30R1R3+_R2R4115US=UOC先求等效电源US及R0I520Ω+_AB30Ω30Ω20Ω10V16ΩUSRS+_AB

求戴维南等效电路解RS=RABUOC20Ω+_A+_30Ω30Ω20Ω10VBCDUS=UOC先求等效电源US及R0I520Ω+_AB30Ω116再求输入电阻RAB

恒压源被短接后，C、D成为一点，电阻R1和

R2

、R3

和

R4

分别并联后相串联。即：

RS=RAB=20//30＋30//20

=12+12=24Ω

得原电路的戴维南等效电路CRS20ΩA30Ω30Ω20ΩBDA2V24Ω+_16ΩI5B由全电路欧姆定律可得：再求输入电阻RAB恒压源被短接后，C、D成为一点，电阻R1117【例】利用戴维宁定理试求图1.2.33（a）所示电路中I和Uab,已知E1=10V,E2=90V,R1=4Ω,R2=12Ω，RL=7Ω。【解

】其中,E

=30V由电路可得:【例】利用戴维宁定理试求图1.2.33（a）所示电路中I和U118【例】利用戴维宁定理试求图1.2.34（a）所示电路中I和Uab

,已知IS

=30A，R1=2Ω,R2=12Ω

R3=6Ω，R4=4Ω，R=5.5Ω。【例】利用戴维宁定理试求图1.2.34（a）所示电路中I和119模块一直流电路的分析与测试修改课件120技能训练参考课本验证叠加定理与戴维南定理（P36、P41）技能训练参考课本验证叠加定理与戴维南定理121本模块学习结束。Goodbye!本模块学习结束。Goodbye!122课程介绍及安排和学习要求一、本课程主要内容直流电路分析与测试（模块一，14）交流电路的分析与测试（模块二，14）典型模拟电路的分析与调试（模块五，六，12)典型数字电路分析及应用（模块七，八，九，10）课程介绍及安排和学习要求一、本课程主要内容123二、教材与参考书教材：《实用电工电子技术基础》刘文革主编著人民铁道出版社参考书：

《电路基础》王俊鹍主编，人民邮电出版社

《电工电子技术》（少学时）（第2版）林平勇主编,高等教育出版社《电工技术基础》曾令琴、杜诗超编著，人民邮电出版社二、教材与参考书教材：124三、本课程特点必修的考查课结合专业特点学习相应内容融合少量教学做一体化讲授不一定按教材顺序，但主要以培训大家今后能读取相关电路原理图，完成日常操作为主。三、本课程特点必修的考查课125四、课程考核方式出勤率：10%平时作业：20%课堂回答问题：10%实验完成考核：20%期末考试：40%四、课程考核方式出勤率：10%126五、本课程学习要求学习要求按要求，认真听讲，尽量在课堂上完成相应在规定时间范围内完成操作练习，跟上进度；按时完成作业，不耻下问，作业每两星期收交一次;按要求完成实操练习，填写报告。缺作业达到三分之一及其以上，或随机抽点名缺勤三次以上无考试资格五、本课程学习要求学习要求127六、相关网站1国际电工网2中国电工网3六、相关网站1国际电工网128

模块一直流电路的分析与测试课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试课题1.2电路基本元件及其检测课题1.3电路分析方法及其运用

课题1.4电路定理及其运用模块一直流电路的分析与测试课题1.1电路基本概念、基129课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试知识与技能要点直流照明电路安装；电路模型概念及电路工作状态；电压、电流等电路基本物理量的概念及功率的概念；基尔霍夫定律及运用；直流电压表、电流表和万用表使用。课题1.1电路基本概念、基本定律及直流电压、电流的测试知识1301.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电筒实物及实物电路图1.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电1311.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电筒实物及实物电路图1.电路的组成

1.1.1电路及电路图实物展示---导手电132负载：电路

——由实际元器件构成的电流的通路。1.电路的组成电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。

1.1.1电路及电路图负载：电路——由实际元器件构成的电流的通路。1.电路的组成133

电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：

电路可以实现电信号的传递、存储和处理。2.电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子1343.电路模型和电路元件电源负载实体电路中间环节

与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+

U–IUS+_R03.电路模型和电路元件电源负实体电路中间环节与实体电路相135白炽灯的电路模型可表示为：

实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果。如iR

R

L消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。

理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特136常用的元、器件及仪表的图形符号名称符号名称符号名称符号直流电压源电池可变电容电感元件电压源理想导线铁心电感电流源互相连接导线电容元件电阻元件交叉但不相连的导线电压表电位器开关功率表可变电阻熔断器接地电灯电流表常用的元、器件及仪表的图形符号名称符号名称符号名称符号直流电137电路的初步认识电路的初步认识138请画出二地控制一盏灯原理示意图，根据实验室条件自行连接实际电路。应用举例请画出二地控制一盏灯原理示意图，根据实验室条件自行连接实际1391.电流及其实际方向

电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】等，它们之间的换算关系为：idqdt=……（1-1）1A=103mA=106μA=109nAIQt=……（1-2）

电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，定义式为：大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为：

在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷移动的方向规定为电流的实际方向。1.1.2电路的基本物理量、电路的功率及其测试1.电流及其实际方向电流的国际单位制是安培【A】，较小140直流情况下2.电压及其实际方向

高中物理课对电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为：注意：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。

电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有毫伏[mV]和千伏【KV】等，换算关系为：1V=103mV=10－3KV

电工技术基础问题分析中，通常规定电压的实际方向为电场力移动正电荷的定向移动方向。直流情况下2.电压及其实际方向高中物理课对电压的定义141在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？问题的提出实际电流方向AB？实际电流方向BA？U1ABRU2IR3.电压、电流的正方向在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？问142（2)正方向的表示方法电流：Uab

双下标电压：

（1)正方向

在分析与计算电路时，对电压、电流等电量任意假定的方向。Iab

双下标3.电压、电流的正方向箭标abRI正负极性+–abU箭标（2)正方向的表示方法电流：Uab双下标电压：（1)143实际方向与正方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与正方向相反，电流(或电压)值为负值。（3）实际方向与正方向的关系注意：

正方向选定后，电流(或电压)才有正负之分，不指定正方向，电流（或电压）的正负则无意义。

若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。实际方向与正方向一致，电流(或电压)值为正值；（3）实际方144注意：（1）

i、u的参考方向可