影像电子学基础直流电路课件

医学电子学基础电路分析基础模拟电子技术基础数字电子技术基础对基础、简单、经典的问题进行讲解医学电子学基础电路分析基础模拟电子技术基础数字电子技术基础对1第一章电路基础第一节直流电路一、电路的基本概念电流:电荷在电场作用下的定向移动电路：电流流过的路径电流形成的条件：1：电路中有自由移动的电荷2：电路两端必须有电压第一章电路基础第一节直流电路一、电路的基本概2电路的组成：1：电源2：负载3：中间环节电路的划分内电路：电源内部的电路外电路：电源外部的电路（开关、负载、导线等）如图所示：电路的组成：1：电源2：负载3：中间环节电3桥式电路：如何来求解？原来的方法？应用串联、并联的性质？桥式电路：如何来求解？4二、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律：支路：通过同一电流的每个分支电路节点：三条或三条以上支路的汇合点支路：acadabbcbdcd节点：abcd二、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律：支路：通过同一电流的每个分5由电流的连续性可知，流入节点的电流之和应等于流出节点电流之和----基尔霍夫第一定律或记为：注意：应用第一定律时，可以首先假定一个电流方向，计算结果，结果为正表示实际方向和假定方向一致，结果为负表示实际方向和假定方向相反独立节点方程n个节点，n-1个独立节点方程由电流的连续性可知，流入节点的电流之和应等于流出节点电流之和6基尔霍夫第二定律：回路：在分支电路中，任一闭合路径基尔霍夫第二定律：回路：在分支电路中，任一闭合路径7沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零应用这个关系可以写列出一组电压方程电流方向和绕行方向是任意选定的。电阻中的电流方向与选定的绕行方向相同取负、相反取正电动势从负极到正极的方向与绕行方向相同取正，相反取负按照绕行方向电势升高为正，电势降低为负列回路电压方程沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零应用这个关系可以写列出8例1列节点方程列回路电压方程回路dcabd(逆时针方向)回路abfea顺时针方向例1列节点方程列回路电压方程回路dcabd9应用基尔霍夫定律解题步骤：1：标定各支路电流方向2：根据节点列出独立节点方程3：按照基尔霍夫第二定律列出独立电压方程4：求解方程组5：确定电流实际方向电路之中M个未知数（支路数），需要列出M个独立方程，N个节点，列出N-1个独立节点方程，其余M-(N-1)个方程应为独立回路方程，所选择的每一个回路至少含有一个其他回路没有包含的未知数应用基尔霍夫定律解题步骤：电路之中M个未知数（支路数），需要10解：1.选定回路的绕行方向：adcba，aeda；标定各支路的电流方向：abcd→I1

da→

I3aed→I2。2.列节点电流方程：I1+I2-I3=0例2：已知E1=6V，r1=0.5Ω，E2=1.5V，r2=1Ω，R1=4.5Ω，R2=9Ω，R3=10Ω，R4=5Ω，求，各支路的电流。解：1.选定回路的绕行方向：adcba，aeda；例2：已113.按选定的绕行方向，列回路电压方程：

adcba：

I3R3+I1R4+I1R1+I1r1-E1=0

aeda：

E2-I2r2-I2R2-I3R3=0

4.组成方程组:

I1+I2-I3=0

10I3+5I1+4.5I1+0.5I1-E1=0

E2-I2-9I2-10I3=0

解得

I1=0.35(A)，I2=-0.1(A)，

I3=0.25(A)

I2为负值，I2标定的方向与实

际电流方向相反。

3.按选定的绕行方向，列回路电压方程：

a12[例3]已知：求（a）各支路的电流;（b）[例3]已知：求（a）各支路的电流;13对于节点a：I1+I2-I5=0对于节点d：I4-I1-I3=0选定顺时针为绕行方向，应用基尔霍夫第二定律，回路abca:E2-I5r2-I5R2+E3-

I2r3=0回路eacde:-E1-I1r1-E3+I2r3

+I3R3-I1R1=0回路dcfd:-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0解：(a)各支路电流及其参考方向如图所示，应用基尔霍夫第一定律，对于节点a：I1+I2-I5=0对于节点d：I4-I1-I314解方程组

I1+I2-I5=0

I4-I1-I3=0

E2-I5r2-I5R2+E3-

I2r3=0

-E1-I1r1-E3+I2r3

+I3R3-I1R1=0

-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0

得，I1=-0.5A，I2=3.0A，I3=0.5A，I4=0，I5=2.5A。I1为负值，说明I1实际方向与标定方向相反。（b）沿右边路径求UbfUbf=I5R2+I4r4-E4=2.5V

解方程组

I1+I2-I5=0

15三、电压源和电流源电压源：实际的电压源可以看成是电动势和内阻串联组合如图虚线框内部分假设负载电阻两端的电势差为U，输出电流为I，则三、电压源和电流源电压源：实际的电压源可以看成是电动势和内阻16内阻为零时，不论电源的输出电流如何变化，其输出电压将等于电动势，这样的电压源称为理想电压源或恒压源内阻为零时，不论电源的输出电流如何变化，其输出电压将等于电动17电流源：实际的电流源可以看成是恒值电流与内阻的并联如图所示加于负载的电压为U，则流过内阻Rs的电流为U/Rs，则电流源：实际的电流源可以看成是恒值电流与内阻的并联如图所示加18电流源内阻无限大的情况下，输出电流将恒等于电流源电流，而不随负载电阻的变化而变化，这种电流源称为理想电流源或恒流源实际中，电流源的内阻远远小于负载电阻时，可以近似看成恒流源电流源内阻无限大的情况下，输出电流将恒等于电流源电流，而不随19总结：电压源的内阻越小越好，电流源的内阻越大越好电压源与电流源的等效变换不管电压源也好，电流源也好，对于负载，都有相同的电流和输出电压比较上两式对应项，当：则对于负载来说，得到的电压和电流是相同的总结：电压源的内阻越小越好，电流源的内阻越大越好电压源与电流20上式我们就称为电路的等效转换条件由电压源可以改为电流源由电流源可以改为电压源四、叠加定理对于线性电路而言，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或者电流源）分别作用时，在此支路中产生的电流的代数和，这个规律称之为叠加定理上式我们就称为电路的等效转换条件四、叠加定理对于线性电路而言21要使电路中只有一个电源单独作用，应假设其他电源不存在（各个理想电压源短路，令其电动势为零，各个理想电流源开路，令其电流为零），但内阻不能忽略要使电路中只有一个电源单独作用，应假设其他电源不存在（各个理22因为：所以：同理：因为：所以：同理：23五：戴维南定理和诺顿定理如果用等效电源替代那部分电路中含有电源，且有两个出线端，则称它为有源二端网络，又称为含源二端网络。如果二端网络中不含有电源，则称为无源二端网络五：戴维南定理和诺顿定理如果用等效电源替代那部分电路中含有电24戴维南定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电压源和内阻串联的电源，等效电源的电动势等于该含源二端网络的开路电压（即该二端网络与外电路断开时其两端点之间的电压），而内阻则等于此二端网络内部所有电源都为零时（即各个理想电压源短路，理想电流源开路）的两个输出断电之间的等效电阻戴维南定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电25例题：4例题：426求解开路电压：求解等效电阻：则流过负载的电流为：求解开路电压：求解等效电阻：则流过负载的电流为：27诺顿定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电流源和内阻并联的电源。等效电源的电流等于该含源二端网络的短路电流（即该二端网络两端点短路后其中的电流），而内阻则等于此二端网络中所有电源都为零时（即各个理想电压源短路，理想电流源开路）的两个输出断点之间的等效电阻诺顿定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电流28二端有源网络可以用戴维南定理和诺顿定理分别转化，则戴维南定理和诺顿定理之间肯定有一定的关系关系式为：二端有源网络可以用戴维南定理和诺顿定理分别转化，关系式为：29医学电子学基础电路分析基础模拟电子技术基础数字电子技术基础对基础、简单、经典的问题进行讲解医学电子学基础电路分析基础模拟电子技术基础数字电子技术基础对30第一章电路基础第一节直流电路一、电路的基本概念电流:电荷在电场作用下的定向移动电路：电流流过的路径电流形成的条件：1：电路中有自由移动的电荷2：电路两端必须有电压第一章电路基础第一节直流电路一、电路的基本概31电路的组成：1：电源2：负载3：中间环节电路的划分内电路：电源内部的电路外电路：电源外部的电路（开关、负载、导线等）如图所示：电路的组成：1：电源2：负载3：中间环节电32桥式电路：如何来求解？原来的方法？应用串联、并联的性质？桥式电路：如何来求解？33二、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律：支路：通过同一电流的每个分支电路节点：三条或三条以上支路的汇合点支路：acadabbcbdcd节点：abcd二、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律：支路：通过同一电流的每个分34由电流的连续性可知，流入节点的电流之和应等于流出节点电流之和----基尔霍夫第一定律或记为：注意：应用第一定律时，可以首先假定一个电流方向，计算结果，结果为正表示实际方向和假定方向一致，结果为负表示实际方向和假定方向相反独立节点方程n个节点，n-1个独立节点方程由电流的连续性可知，流入节点的电流之和应等于流出节点电流之和35基尔霍夫第二定律：回路：在分支电路中，任一闭合路径基尔霍夫第二定律：回路：在分支电路中，任一闭合路径36沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零应用这个关系可以写列出一组电压方程电流方向和绕行方向是任意选定的。电阻中的电流方向与选定的绕行方向相同取负、相反取正电动势从负极到正极的方向与绕行方向相同取正，相反取负按照绕行方向电势升高为正，电势降低为负列回路电压方程沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零应用这个关系可以写列出37例1列节点方程列回路电压方程回路dcabd(逆时针方向)回路abfea顺时针方向例1列节点方程列回路电压方程回路dcabd38应用基尔霍夫定律解题步骤：1：标定各支路电流方向2：根据节点列出独立节点方程3：按照基尔霍夫第二定律列出独立电压方程4：求解方程组5：确定电流实际方向电路之中M个未知数（支路数），需要列出M个独立方程，N个节点，列出N-1个独立节点方程，其余M-(N-1)个方程应为独立回路方程，所选择的每一个回路至少含有一个其他回路没有包含的未知数应用基尔霍夫定律解题步骤：电路之中M个未知数（支路数），需要39解：1.选定回路的绕行方向：adcba，aeda；标定各支路的电流方向：abcd→I1

da→

I3aed→I2。2.列节点电流方程：I1+I2-I3=0例2：已知E1=6V，r1=0.5Ω，E2=1.5V，r2=1Ω，R1=4.5Ω，R2=9Ω，R3=10Ω，R4=5Ω，求，各支路的电流。解：1.选定回路的绕行方向：adcba，aeda；例2：已403.按选定的绕行方向，列回路电压方程：

adcba：

I3R3+I1R4+I1R1+I1r1-E1=0

aeda：

E2-I2r2-I2R2-I3R3=0

4.组成方程组:

I1+I2-I3=0

10I3+5I1+4.5I1+0.5I1-E1=0

E2-I2-9I2-10I3=0

解得

I1=0.35(A)，I2=-0.1(A)，

I3=0.25(A)

I2为负值，I2标定的方向与实

际电流方向相反。

3.按选定的绕行方向，列回路电压方程：

a41[例3]已知：求（a）各支路的电流;（b）[例3]已知：求（a）各支路的电流;42对于节点a：I1+I2-I5=0对于节点d：I4-I1-I3=0选定顺时针为绕行方向，应用基尔霍夫第二定律，回路abca:E2-I5r2-I5R2+E3-

I2r3=0回路eacde:-E1-I1r1-E3+I2r3

+I3R3-I1R1=0回路dcfd:-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0解：(a)各支路电流及其参考方向如图所示，应用基尔霍夫第一定律，对于节点a：I1+I2-I5=0对于节点d：I4-I1-I343解方程组

I1+I2-I5=0

I4-I1-I3=0

E2-I5r2-I5R2+E3-

I2r3=0

-E1-I1r1-E3+I2r3

+I3R3-I1R1=0

-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0

得，I1=-0.5A，I2=3.0A，I3=0.5A，I4=0，I5=2.5A。I1为负值，说明I1实际方向与标定方向相反。（b）沿右边路径求UbfUbf=I5R2+I4r4-E4=2.5V

解方程组

I1+I2-I5=0

44三、电压源和电流源电压源：实际的电压源可以看成是电动势和内阻串联组合如图虚线框内部分假设负载电阻两端的电势差为U，输出电流为I，则三、电压源和电流源电压源：实际的电压源可以看成是电动势和内阻45内阻为零时，不论电源的输出电流如何变化，其输出电压将等于电动势，这样的电压源称为理想电压源或恒压源内阻为零时，不论电源的输出电流如何变化，其输出电压将等于电动46电流源：实际的电流源可以看成是恒值电流与内阻的并联如图所示加于负载的电压为U，则流过内阻Rs的电流为U/Rs，则电流源：实际的电流源可以看成是恒值电流与内阻的并联如图所示加47电流源内阻无限大的情况下，输出电流将恒等于电流源电流，而不随负载电阻的变化而变化，这种电流源称为理想电流源或恒流源实际中，电流源的内阻远远小于负载电阻时，可以近似看成恒流源电流源内阻无限大的情况下，输出电流将恒等于电流源电流，而不随48总结：电压源的内阻越小越好，电流源的内阻越大越好电压源与电流源的等效变换不管电压源也好，电流源也好，对于负载，都有相同的电流和输出电压比较上两式对应项，当：则对于负载来说，得到的电压和电流是相同的总结：电压源的内阻越小越好，电流源的内阻越大越好电压源与电流49上式我们就称为电路的等效转换条件由电压源可以改为电流源由电流源可以改为电压源四、叠加定理