电工直流电路基础知识

电工直流电路基础知识第1页/共127页此电工误操作，全身已高压电被烧焦，腿已只剩下一条！第2页/共127页此人无事爬上电线杆，头部已经被电流烧焦。第3页/共127页安全用电常识技能目标：了解触电的现场处理措施，掌握防止触电的保护措施。能正确选择电气火灾现场处理方法。知识目标：

了解人体触电的类型及常见原因。了解电气火灾的防范及扑救常识。了解电工实训室的电源配置，认识交、直流电源，认识常用电工工具。了解电工实训室安全操作规程。触电与现场处理1

电气火灾与现场处理2第4页/共127页第1节触电与现场处理

一、电流对人体的伤害二、人体触电的类型与原因三、触电的现场处理四、防止触电常识第5页/共127页1.电流对人体的伤害形式：人体触及带电体时，电流通过人体，会对人体造成伤害，其伤害的形式有电击和电伤2种。（1）电击。当人体直接接触带电体时，电流通过人体内部，对内部组织造成的伤害称为电击。（2）电伤。电伤是指电流对人体外部造成的局部伤害。2.电流对人体伤害程度的主要影响因素：（1）电流大小（2）电流通过人体的路径。（3）通电时间。（4）电流频率。（5）电压高低。（6）人体状况。（7）人体电阻。一、电流对人体的伤害第6页/共127页二、人体触电的类型与原因1.人体触电的类型：（1）低压触电。①单相触电。人体的某一部位碰到相线或绝缘性能不好的电气设备外壳时，电流由相线经人体流入大地的触电现象，称为单相触电，也称单线触电。②两相触电。人体的不同部位分别接触到同一电源的两根不同相位的相线，电流由一根相线经人体流到另一根相线的触电现象，称为两相触电，也称双线触电。第7页/共127页（2）高压触电：①高压电弧触电。人靠近高压线（高压带电体），因空气弧光放电造成的触电，称为高压电弧触电。②跨步电压触电。人走近高压线掉落处，前后两脚间电压超过了36V造成的触电，称为跨步电压触电。第8页/共127页2.人体触电的原因（1）电工违规操作（2）用电人员安全意识薄弱（3）电气设备绝缘受损（4）其他原因第9页/共127页三、触电的现场处理触电处理的基本原则是动作迅速、救护得法，不惊慌失措、束手无策。当发现有人触电时，必须使触电者迅速脱离电源，然后根据触电者的具体情况，进行相应的现场急救。1.脱离电源使触电者迅速脱离电源的常用方法如表1.1所示。第10页/共127页2、现场诊断3.现场急救触电的现场急救方法有口对口人工呼吸抢救法和人工胸外挤压抢救法。（1）口对口人工呼吸抢救法。第11页/共127页（2）人工胸外挤压抢救法。第12页/共127页四、防止触电常识防止触电的基本原则是：不接触低压带电体，不靠近高压带电体，接触电线和电器前，要先把总开关断开，不得带电操作；判断电路是否有电，必须用验电笔检测；电工操作时注意绝缘，并尽可能单手操作。常用的触电防护措施如表1.2所示。第13页/共127页第14页/共127页第2节电气火灾与现电气火灾与现场处理一、电气火灾的原因二、电气火灾的现场处理三、电气火灾的防范措施第15页/共127页一、电气火灾的原因（1）短路（2）过载（3）漏电第16页/共127页1.尽快切断电源2.选用合适的灭火机3.保持适当的距离二、电气火灾的现场处理三、电气火灾的防范措施1.防止短路引起的火灾2.防止过载引起的火灾3.防止漏电引起的火灾第17页/共127页课堂练习1、家用电器的外壳应该：

火线零线

地线第18页/共127页2、人接触220V的裸线就会触电，而小鸟却能很悠闲地站在高压线上，为什么小鸟不会触电？

A.小鸟不是导体B.小鸟的身体体积小C.小鸟都是两只脚站在同一根电线上，体内不会有电流通过D.小鸟已经长期适应了第19页/共127页直流电路第20页/共127页知识目标：1、了解电路组成的基本要素，理解电路模型。2、理解电流、电位、电压、电动势、电阻、电能、电功率等电路的基本概念。3、掌握电阻定律、欧姆定律等电路的基本定律。技能目标：1、会识读简单电路图。2、能比较电位与电压、电压与电动势、电能与电功率，具有计算电路基本物理量的能力。3、会应用电阻定律、欧姆定律分析和解决生活生产中的实际问题。第21页/共127页

夜幕降临，人们回到了温馨的家，亮起电灯，打开电视，城市建筑物也被流光溢彩的灯光笼罩，变得分外美丽。这一切，都离不开“电”。第22页/共127页认识电路1

电路的基本物理量2电阻3欧姆定律4第23页/共127页第一节电路一、电路的基本组成二、电路模型三、电路的工作状态第24页/共127页一、电路的基本组成1．什么是电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来的总体，为电流的流通提供了路径。

2．电路的基本组成

(1)电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。蓄电池干电池锂电池第25页/共127页(2)负载(耗能元件):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

电动机灯泡扬声器第26页/共127页控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。(3)控制器件：普通开关空气开关第27页/共127页将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(4)连接导线：单芯硬导线电缆线第28页/共127页二、电路模型(电路图)由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如手电筒的电路如图所示。

电路是由电特性相当复杂的器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。理想元件手电筒的电路第29页/共127页常用理想元件及符号第30页/共127页

三、电路的工作状态

(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。

(2)开路(断路)：电路断开，中没有电流通过，有称为空载状态。第31页/共127页螺旋式熔断器

圆筒形帽熔断器螺栓连接熔断器

(3)短路(捷路)：电源两端或电路中某些部分被导线直相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。工程应用

熔断器，俗称保险丝，是低压供配电系统和控制系统中最常用的安全保护电器，主要用于短路保护，有时也可用于过载保护。第32页/共127页第二节电路的基本物理量一、电流二、电压三、电位四、电源电动势五、电能和电功率第33页/共127页

一、电流及其参考方向

1.电流产生的条件自由电子的定向移动形成的电子流就称为电流。要形成电流，首先要有可以移动的电荷——自由电子。要获得持续的电流，导体两端必须保持一定的电位差（电压）。2.电流

衡量电流大小或强弱的物理量叫做电流强度，简称电流。电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用的时间的比值

在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）：1A=103mA=106μA电流的方向习惯上规定为正电荷定向移动的方向。第34页/共127页如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(DirectCurrent)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternatingcurrent)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母I或i(t)表示。3.电流的分类第35页/共127页4、电流的参考方向（1）定义参考方向：在解题前任意假定一个方向作为电流的参考方向。※规定：

若参考方向与实际方向一致，则电流取正值；若参考方向与实际方向相反，则电流取负值。

为了计算方便，常常事先假设一个电流方向，称为参考方向，用箭头在电路图中标明。

（2）电流参考方向的表示方法：Iab（表示从a流向b）

双下标箭头+-IR第36页/共127页（3）电流的参考方向与实际方向的关系：i>0i实际方向参考方向i<0i实际方向参考方向例I1=1A10V10I1I1

=-1A10V10I1第37页/共127页

二、电压及其参考方向

1．电压

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与V的换算关系为1

mV=10－3V；1V=10－6V；1kV=103V。第38页/共127页注意：电压表一定要并联400v以下为低压，1000v以上为高压。测电笔只可用于低压，高压不可用。强电指400v以下，36v以上；弱电指36v以下。强电有生命危险，弱电一般无危险。拓展知识第39页/共127页2、电压参考方向的三种表示方式：(2)用箭头表示：箭头方向为电压（降）的参考方向+U(1)用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压

(降低)的参考方向U(3)用双下标表示：如UAB,由A指向B的方向为电压(降)的参考方向。ABUAB第40页/共127页电压(降)的参考方向+实际方向+（参考方向）UU

>0U

<0实际方向+（参考方向）U+U1=10V10V10+U110V10+U1U1=10V例第41页/共127页关联参考方向—电流与电压的参考方向一致非关联参考方向—电流与电压的参考方向相反(2)电阻的电压和电流的参考方向相反（即非关联参考方向）u

–Ri(1)电阻的电压和电流的参考方向相同（即关联参考方向）u

Ri+RuiiR+u第42页/共127页

电压是两点间的电位差。在电路中，A、B两点间的电压等于A、B两点间的电位之差，即

UAB=VA

－VB

规定参考点的电位为零。原则上参考点是可以任意选定的，但习惯上通常选择大地为参考点。在实际电路中也选取公共点或机壳作为参考点，一个电路中只能选一个参考点。三、电位计算电路中某点电位的方法是：

(1)确认电位参考点的位置；

(2)确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正、负极性；

(3)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和：电阻元件电压降写成RI形式，当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。电源电动势写成

E形式，当电动势的方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。

第43页/共127页Va=+5V

a

点电位：ab15Aab15AVb=-5V

b

点电位：在电路中任选一结点，设其电位为零（用标记），此点称为参考点。其它各点到参考点的电压，便是该点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。第44页/共127页例：求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd

。解：设a为参考点，即Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca

=4×20=80VVd

=Uda=6×5=30V

设b为参考点，即Vb=0VVa

=Uab=10×6=60VVc

=Ucb=E1=140VVd

=Udb=E2=90V

bac204A610AE290VE1140V56AdUab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

Uab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

第45页/共127页结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd第46页/共127页

思考1：如图

所示电路，已知：E145V，E212V，电源内阻忽略不计；R15

，R24

，R32。求B、C、D三点的电位VB、VC、VD。第47页/共127页2kA+I12kI2–6V(b)思考2:

图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路如图（b）电流I2=0，电位VA=0V

。电流I1=I2=0，电位VA=6V

。2k+6VA2kSI2I1(a)电流在闭合路径中流通第48页/共127页

四、电源电动势

在内电路中，有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位，这种力叫做电源力，也叫非静电力。衡量电源力做功能力大小的物理量叫做电源电动势。在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极）反抗电场力所做的功W与被移动电荷的电荷量q的比值就是电源电动势，简称电动势。

电源内部电源力由负极指向正极，因此电动势的方向规定为由电源的负极（低电位）指向正极（高电位）。第49页/共127页U——电路两端电压，单位为V；I——电路中的电流，单位为A；t——通电的时间，单位为s；W——电能，单位为J；在实际应用中常以千瓦时（kW·h）作为电能的单位，也称为度1、定义：在导体两端加上电压，导体内部就建立了电场。电场力在推动自由电子定向移动中要做功，电场力在t时间内所做的功即电路所消耗的电能。2、表达式及单位：电流在一段电路上所做的电功(即电能)等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即

W=U

I

t当电路为纯电阻电路时

或（一）、电能五、电能与电功率第50页/共127页

1、定义：在一定时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值叫电功率。

2、表达式及单位：电功率用P表示，电功率是表明负载消耗电能快慢程度的物理量，单位是瓦（W）。当电路为纯电阻电路时：或3、单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）电功率是利用功率表进行测量的（二）、电功率第51页/共127页

例：一台21英寸彩色电视机额定功率是120W，若平均每天使用6h，每度电的电费为0.45元，求每月（以30天计）应付电费为多少？解： 每月用电时间为6×30=180h每月消耗的电能为W=Pt=0.12kW×180h=21.6kW·h=21.6度每月应付的电费为0.45元/度×21.6度=9.72元第52页/共127页第三节电阻一、电阻与电阻定律二、电阻器第53页/共127页

1、电阻（1）定义：导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻。（2）文字及图形符号电阻器符号电位器符号（3）单位：欧姆（Ω）常用单位：kΩ（千欧），MΩ(兆欧)一、电阻和电阻定律第54页/共127页二、电阻定律

导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。

为导体的电阻率m（欧米）。它与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件有关（如温度）

l为导体长度（m）S为导体横截面积（m2）三、电阻与温度的关系

温度对导体电阻的影响：(1)温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；(2)温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，常用于制造标准电阻器。第55页/共127页拓展知识

人体电阻包括体内电阻和皮肤电阻。体内电阻基本稳定，约为500欧。一般情况下，人体电阻约为1000～2000欧。若皮肤破损、多汗、潮湿、粘有导电粉尘、接触导体的面积和接触压力大，都会使人体电阻降低。

超导现象

在极低温（接近于热力学零度）状态下，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。人体电阻第56页/共127页二、电阻器1．定义：电阻器就是对电流有阻碍作用的导体，通常电阻器简称电阻。电阻器的外形（略）2．分类：固定电阻器，可变电阻器，新型电阻器（敏感电阻器）

敏感电阻器对温度，电压，湿度，光照，气体，磁场，压力等作用敏感的电阻器

压敏电阻：阻值随压力变化而变化的电阻器。

湿敏电阻：由感湿层，电极，绝缘体组成，湿敏电阻主要包括氯化锂湿敏电阻，碳湿敏电阻，氧化物湿敏电阻。

光敏电阻：光敏电阻是电导率随着光量力的变化而变化的电子元件。

气敏电阻：利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成，主要成分是金属氧化物。

力敏电阻：电阻值会随着热敏电阻本体温度的变化呈现出阶跃性的变化,具有半导体特性.知识拓展第57页/共127页1.直标法：将电阻器的主要参数直接标注在电阻器的外壳上。三、电阻的标注▲——表示电阻器的商标；

RJ——“R”代表电阻器，“J”表示电阻器由金属材料制作而成；1W——表示电阻器的额定功率为1W；5.1kΩ——表示电阻器的的电阻值为5.1kΩ；±5%——电阻值的允许偏差值为±5%。第58页/共127页2.数标法：用3或4位阿拉伯数字来标注电阻的阻值。不管用3位或4位，最后1位一定表示阻值的倍率，其余的表示阻值的有效数字。例：472表示：47×10Ω（即4.7kΩ）；

104表示：10×104Ω（即100kΩ）

4501表示：450×=4.5kΩ；1123表示：112×=112kΩ第59页/共127页3.色标法：用不同颜色的色环或色点表示电阻的阻值和允许误差，是使用最多的标注方法。常见的有四色环电阻和五色环电阻（精密电阻），其末位是代表允许偏差（阻值误差），倒数第二位代表倍率，前面的2位或3位是有效数字。例：识别某四环电阻电阻：（棕绿红金）阻值。解：第一位有效数字：1；第二位有效数字：5；第三位10的2次方（即100）；第四位允许误差为5%即阻值为：15×100=1500Ω=1.5kΩ第60页/共127页第四节欧姆定律一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律第61页/共127页一、部分电路欧姆定律

1.定理：电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压成正比,与电阻成反比。

2.公式：

例：已知某电阻R=50Ω，两端电压U=100V，求流过电阻的电流为多大？

解：例：已知某电阻R=100Ω,它通过的最大允许电流为5A，求该电阻两端所能承受的最大电压为多少？

解：第62页/共127页二、电阻的伏安特性

特性曲线：以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U－I关系曲线，叫电阻元件的伏安特性曲线。线性电阻：电阻值不随电压、电流的变化而变化，称为线性电阻。即：非线性电阻：电阻值随电压、电流的变化而变化，称为非线性电阻。第63页/共127页三、全电路欧姆定律内电路：电源本身的电流通路，由电动势E和内电阻R0组成。内电阻：内电路的电阻，通常用R0表示。外电路：电源以外的电流通路。全电路：内电路和外电路总称。全电路欧姆定律：在整个闭合电路中，电流与电源的电动势成正比，与电路中的内电阻和外电阻之和成反比。公式：第64页/共127页外电路两端电压，显然，负载电阻R值越大，其两端电压U也越大；当R>>R0时(相当于开路)，则U=E；当R<<R0

时(相当于短路)，则U=0，此时一般情况下的电流(I=E/R0)很大，电源容易烧毁,引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。第65页/共127页

例：如图所示，当单刀双掷开关S合到位置1时，外电路的电阻R1=14，测得电流表读数I1=0.2A；当开关S合到位置2时，外电路的电阻R2=9，测得电流表读数I2=0.3A；试求电源的电动势E及其内阻R0

。

解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组E=R1I1

+

R0I1(当S

合到位置1时)E=R2I2

+

R0I2(当S

合到位置2时)

解得：R01，E3V。本例题给出了一种测量直流电源电动势E和内阻R0的方法。第66页/共127页直流电路基本知识第67页/共127页知识目标：

1、掌握电阻串联、并联及混联的连接方式，会计算等效电阻、电压、电流和功率。

2、了解支路、节点、回路和网孔的概念。掌握基尔霍夫电流、电压定律。

3、了解电路的等效变换，了解电流源与电压源的等效变换、戴维宁定理和叠加原理。

4、了解负载获得最大功率的条件及其应用。能力目标：1、会应用电阻串联、并联电路的特点分析和解决实际的简单电路。2、会应用基尔霍夫电流、电压定律列出两个网孔的电路方程。第68页/共127页电阻的连接方式1基尔霍夫定律2

两种电源模型的等效变换

3

戴维南定理4第69页/共127页第一节电阻的连接方式一、电阻的串联二、电阻的并联三、电阻的混联四、电路中的各点电位第70页/共127页一、电阻的串联图示电阻的串联设总电压为U、电流为I、总功率为P。

1.

等效电阻:

RR1R2···

Rn

2.分压关系：第71页/共127页特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R=R1

R2,则有分压公式

3.

功率分配:第72页/共127页解：将电灯(设电阻为R1)与一只分压电R2串联后，接入U

220V电源上，如右图所示。

【例】有一盏额定电压为U1

40V、额定电流为I5A的电灯，应该怎样把它接入电压U220V照明电路中。图示例题应用举例第73页/共127页

解法一：分压电阻R2上的电压U2=U－U1=(22040)V=180V，且U2=R2I，则

解法二：利用两只电阻串联的分压公式可得即将电灯与一只36

分压电阻串联后，接入U=220V电源上即可。第74页/共127页（1）常用的电压表是用微安表或毫安表改装成的。（2）毫安表或微安表的重要参数：

Ig——满偏电流

Rg——表头内阻（3）电流越大，毫安表或微安表指针的偏角就越大。由于U=IR，则毫安表或微安表两端的电压越大，指针偏角也越大。（4）如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可串联一电阻，分担部分电压，就完成了电压表的改装。（5）测量时要与被测电路并联。（6）关键：会计算串联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为U的电压表，求串入的R知识扩展电压表量程的扩大第75页/共127页【例】有一只电压表，内阻Rg1k

，满偏电流为Ig100μA，要把它改成量程为Un3V的电压表，应该串联一只多大的分压电阻R？上例表明，将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un，所需要的分压电阻为R=

(n

1)Rg，其中n=

(Un/Ug)称为电压扩大倍数。Aμ第76页/共127页设总电流为I，总电压为U，总功率为P。

1.等效电导:

G=G1

G2

···

Gn

即

二、电阻并联

2.分流关系：R1I1=R2I2=···=RnIn=RI=U

3.功率分配：

R1P1

=R2P2

=···=RnPn=RP=U2I第77页/共127页特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻则有分流公式第78页/共127页（1）常用的电流表是用微安表或毫安表改装成的。（2）毫安表或微安表的重要参数：

Ig——满偏电流

Rg——表头内阻（3）电流越大，毫安表或微安表指针的偏角就越大，指针偏角也越大。（4）如果在刻度盘上直接标出电压值，就可用来测电压，但这时能测的电压值很小。为了能测较大的电压，可并联一电阻，分担部分电流，就完成了电流表的改装。（5）测量时要与被测电路串联。（6）关键：会计算并联的电阻R的大小。设电流表的满偏电流为Ig，内阻为Rg，要改装成量程为I的电压表，求串入的R知识扩展电流表量程的扩大第79页/共127页

【例】有一只微安表，满偏电流为Ig=100μA、内阻Rg=1k，

要改装成量程为In=1A的电流表，试求所需分流电阻R。

解：如图2-12所示，设

n=In/Ig(称为电流量程扩大倍数)，根据分流公式可得In，则

本题中n=In/Ig=1000，

上例表明，将一只量程为Ig、内阻为Rg的表头扩大到量程为In，所需要的分流电阻为R=Rg/(n

1)，其中n=

(In/Ig)称为电流扩大倍数。第80页/共127页三、电阻的混联1、电阻混联电路分析步骤

在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：

1）．首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；

2）．利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；

3）．利用已知条件进行计算，确定电路的端电压与总电流；

4）．根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或各部分的电压。第81页/共127页第82页/共127页求图所示电路中的Uab和第83页/共127页第二节基尔霍夫定律一、支路、节点、回路和网孔二、基尔霍夫电流定律三、基尔霍夫电压定律四、支路电流法第84页/共127页图-1图-2有且仅有一条有源支路，可以用电阻的串、并联关系进行化简，是简单电路。有两条有源支路，不能用电阻的串并联关系进行化简，是复杂电路。第85页/共127页一、几个常用电路名词

1、支路

由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。

2、节点3、回路4、网孔三条或三条以上支路的连接点。电路中任何一个闭合路径。(问1：流过同一支路的电流有何特点？）想想中间无任何支路穿过的回路。（网孔是最简单的回路，或是不可再分的回路。）第86页/共127页

请问下列电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔？【动动脑】第87页/共127页二、基尔霍夫电流定律(节点电流定律)

1.电流定律(KCL)内容

图

电流定律的举例说明

电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即I流入

I流出例如图3-2中，在节点A上：I1＋I3

I2＋I4＋I5第88页/共127页电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即

I

0。一般可在流入节点的电流前面取“”号，在流出节点的电流前面取“”号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A上：I1I2

I3I4I5

0图电流定律的举例说明

第89页/共127页在使用电流定律时，必须注意：

(1)

对于含有n个节点的电路，只能列出(n

1)

个独立的电流方程。

(2)

列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“→”号表示。电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当I>0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当I<0时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。第90页/共127页

(1)对于电路中任意假设的封闭面来说,电流定律仍然成立。如图3-3中，对于封闭面S来说，有I1+I2=I3。

电流定律的应用举例(2)电流定律的应用举例(1)

(2)对于网络

(电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。如图中，流入电路B中的电流必等于从该电路中流出的电流。

2.

KCL的应用举例

第91页/共127页

(3)若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。

(4)若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。

【例】如图所示电桥电路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12mA，试求其余电阻中的电流I2、I5、I6。例题第92页/共127页解：说明：电流I2与I5均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，I6为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。在节点a上：I1=I2+I3，则I2=I1

I3=(25

16)mA=9mA在节点d上：I1=I4+I5，则I5=I1

I4=(25

12)mA

=13mA在节点b上：I2=I6+I5，则I6=I2

I5=(9

13)mA=4mA第93页/共127页练一练：1)、第94页/共127页三、基尔霍夫电压定律(回路电压定律)

1.

电压定律(KVL)内容

在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即

如图电路说明基夫尔霍电压定律。图电压定律的举例说明

第95页/共127页沿着回路abcdea绕行方向，有Uac=Uab+Ubc=R1I1+E1，

Uce=Ucd+Ude=R2I2

E2，

Uea=R3I3，

则

Uac+Uce+Uea=0即

R1I1+E1

R2I2

E2+R3I3=0上式也可写成R1I1

R2I2+R3I3=

E1+E2对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即第96页/共127页

(1)

标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向(既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着逆时针方向绕行)；

(2)

电阻元件的端电压为±RI，当电流I的参考方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号；反之，选取“”号；

(3)

电源电动势为E，当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号，反之应选取“”号。

2．利用RI=E

列回路电压方程的原则

第97页/共127页四、支路电流法

以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路(或各元件)的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出(n1)个独立的电流方程和b(n1)个独立的电压方程。第98页/共127页想一想：US1R1R2R3I1US2I2I3++--abR1R2+-USII=US/(R1+R2)

I1、I2、I3如何计算呢?第99页/共127页首先，用基尔霍夫电流定律列写节点KCL方程

对节点b列出KCL方程I2+I3

=I1

可见，对具有两个节点的电路，应用基尔霍夫电流定律只能列出2-1＝1个独立方程。

对节点a列出KCL方程I1=I2+I3

推广:一般来说，对具有n个节点的电路用基尔霍夫电流定律只能得到(n—1)个独立节点KCL方程。(一)、支路电流法的推导US1R1R2R3I1US2I2I3++--ab第100页/共127页其次，用基尔霍夫电压定律列出独立的KVL方程。对网孔L2可列出-R2I2+R3I3+US2=0可见,对有2个节点3条支路的电路,用基尔霍夫电压定律可列出3-1个独立的KVL方程。

结论：对于n个节点,b条支路组成的电路，应用KCL和KVL，一共列出(n一1)个节点电流方程和b一(n一1)个回路电压方程，共b个方程，故可解出b个支路电流。对网孔L1可列出R1I1+R3I3-US1=0L1L2US1R1R2R3I1US2I2I3++--ab新星中等专业学校

推广:对于n个节点,b条支路组成的电路中,可列出b-(n-1)个回路电压方程。第101页/共127页(二）、应用支路电流法的步骤1、首先分析电路,确定电路中的节点数和支路数;2、假定各支路电流参考方向和网孔绕行方向；3、利用基尔霍夫电流定律，列出节点电流方程；4、选定回路，列出回路电压方程；5、联立方程组,代入参数求解;6、确定电流的实际方向新星中等专业学校第102页/共127页例：图中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20Ω，R2=5Ω，R3=6Ω。求：各支路电流R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2解：节点a：

I1+I2=I3

2、假定各支路电流的参考方向和网孔的绕行方向；3、利用基尔霍夫电流定律，列出节点电流方程；4、选定回路，列出回路电压方程；网孔L1：R1I1+R3I3-US1=0

网孔L2：R2I2+R3I3-US2=01、分析电路,确定电路中有2个节点,3条支路;第103页/共127页5、联立方程组，代入参数求解。

R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2解：I1+I2=I3(1)20I1+6I3-140=0(2)5I2+6I3-90=0(3)

I1+I2=I3(1)R1I1+R3I3-US1=0(2)R2I2+R3I3-US2=0(3)例：图中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20Ω，R2=5Ω，R3=6Ω。求：各支路电流第104页/共127页解：电流I1、I2、I3均为正值,说明各电流实际方向与假定电流参考相同.I1=4AI2=6AI3=10A解之得:例：图中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20Ω，R2=5Ω，R3=6Ω。求：各支路电流R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2第105页/共127页思考R3I1I2I3abUS2++--US1R1R2改变电流的参考方向和网孔的绕行方向后，电路的方程该怎么列，结果会有什么样的变化：图中：若已知

US1=140V，US2=90V， R1=20Ω，R2=5Ω， R3=6Ω。求：各支路电流第106页/共127页练习：如图所示电路，已知：E1=42V，E2=21V，R1=12，R2=3，R3=6，试求：各支路电流I1、I2、I3。第107页/共127页解：该电路支路数b=3、节点数n=2，所以应列出1个节点电流方程和2个回路电压方程，并按照

RI=E

列回路电压方程的方法：

(1)

I1=I2+I3

(

任一节点)

(2)

R1I1+R2I2=E1+E2

(网孔1)

(3)

R3I3R2I2=E2

(网孔2)代入已知数据，解得：I1=4A，I2=5A，I3=1A。电流I1

与I2

均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，I3

为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。第108页/共127页第三节两种电源模型的等效变换一、电压源二、电流源三、两种实际电源模型之间的等效变换第109页/共127页一、电压源通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势(或两端电压)

US保持固定不变或是一定的时间函数e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。实际电压源是含有一定内阻R0的电压源。图3-18电压源模型

第110页/共127页二、电流源通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(Is)或是一定的时间函数is(t)，但电流源的两端电压却与外电路有关。实际电流源是含有一定内阻Rs

的电流源。图电流源模型

第111页/共127页三、两种实际电源模型之间的等效变换实际电源可用一个理想电压源US和一个电阻R0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=US

R0I实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻RS并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=RSIS

RSI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是R0=RS

，

US=RSIS

或

IS=US/R0第112页/共127页

【例3-6】如图3-18所示的电路，已知电源电动势US=6V，内阻R0=0.2，当接上R=5.8

负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。图3-18例题3-6

第113页/共