直流电路培训资料

电气工程基础1.1直流电路的基本概念1.2电阻和欧姆定律1.3电功与电功率1.4电阻的串联、并联和混联电路1.5基尔霍夫定律1.6支路电流法1.7戴维南定理第一章直流电路本章学习要点了解电路的基本概念掌握电路中的基本物理量掌握电阻元件及其串并联的分析了解电压源、电流源及其构成的电源模型的等效互换熟悉基尔霍夫定律学会用支路电流法、叠加定理及戴维南定理分析计算电路第一章直流电路1.1电路的基本概念一、电路的组成及作用

电路是电流流过的路径，由电源、负载和中间环节三部分构成。电源开关灯泡导线电源：给电路提供电能或信号的器件或设备。负载：吸收电能或输出信号的器件或设备。中间环节：起引导、控制或测量作用的器件或设备。电路的作用1、实现电能的传输和转换。2、实现信号的传递与处理。各类电力系统的电路。例电子技术中的放大器、整流电路等。例理想电路元件（元件）：一种理想化的模型，具有某种确定的电磁性能和精确的数学定义,足以反映实际器件的主要电磁性能。二、理想电路元件分类：二端元件和多端元件。三、电路模型

电路原理图简称为电路图，是将电路模型中的各种器件用规定的图形符号表示之后画出的图。电源开关灯泡导线GBSAHL

电路模型是用来模拟实际电路的，由一个或若干个理想电路元件经理想导线连接构成。直流电路：

电路中的电流是直流量，各元件或设备上产生的电压也是直流量。四、电路的分类

根据电信号的种类分为两种电路。交流电路：

电路中的电流是交流量，各元件或设备上产生的电压也是交流量。电路的基本物理量一、电流形成：电荷的定向移动。方向：正电荷移动的方向规定为电流的方向。分类直流电流（DC）：方向不变的电流。交流电流（AC）：方向变化的电流。特恒定电流：方向大小都不变的电流。特周期交流电流：周期性变化的电流。正弦交流电流：按正弦规律变化。表示大写字母I：表示不变的电流。小写字母i：表示变化的电流。大小：单位：安培A，毫安mA，微安μA，千安kA，兆安MA电流的参考方向：分析电流之前，事先假设的电流的方向，也称作电流的正方向。实线箭头加字母表示:i双下标表示：Iab表示a到b的电流（1）表示：（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择参考方向尽量与实际方向一致。同正异负：相同时参考方向下的字母为正数，相异时参考方向下的字母为负数。（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。例图示电路中，I1、I2分别等于多少？

解：可以判断出电路中电流的实际方向为逆时针方向。5V5ΩI1I2

电流参考方向I1与实际方向相反，I2与实际方向相同。∴二、电压分类直流电压：方向不变的电压。交流电压：方向变化的电压。特恒定电压：方向大小都不变的电压。特周期交流电压：周期性变化的电压。正弦交流电压：按正弦规律变化。表示大写字母U：表示不变的电压。小写字母u：表示变化的电压。伏特V，毫伏mV，微伏μV，千伏kV，兆伏MV大小：单位正电荷q移动过程中能量的减少量。电压的参考方向：分析电压之前，事先假设的电压的方向，也称作电压的正方向。实线箭头加字母表示:U双下标表示：Uab表示a到b的电压（1）表示：双极性+、－加字母表示：+到－的电压。UabU单位：

电压与电流参考方向相同

电压与电流参考方向相反

关联参考方向

非关联参考方向（2）选择：原则上任意选，实际上尽量与实际方向一致，或者与电流参考方向一致。同正异负：相同时参考方向下的字母为正数，相异时参考方向下的字母为负数。（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。

电压与电流参考方向相同

电压与电流参考方向相反

关联参考方向

非关联参考方向电路中某一点的电位就是该点到参考点的电压。电位：分析电位前，被选作为参考的点。参考点：表示：结论：任意两点间的电压等于这两点的电位的差。三、电位用字母“O”表示，图形符号为⊥选择：连线多的点或接地、接机壳的点。V或者v，则Va=Uao表示：安培A，毫安mA，微安μA，千安kA，兆安MA单位：与电压的关系：Uab=Uao+Uob=Uao-Uob=Va-VbVo=Uoo=0：参考点又叫零电位点。

四、电动势1、电源的电动势电动势：

电源内部有一种电源力，它将正电荷从低电位处经电源内部移向高电位处，从而保持电荷运动的连续性。电源力将单位正电荷q从电源负极移到电源正极所作的功，用E或者e表示，是电源的专用名词。大小及方向：电源EU电源EUE=UE=－U

即电源电动势与电源电压大小相等、方向相反，单位也是伏特。

2、电源的外特性

电源的外特性就是电源处于工作状态时，其端电压U与端子电流I的关系。ER0RUI电源工作电路电源外特性曲线UE0t电源外特性表达式：U=E－UR0=E－

IR01.2

电阻和欧姆定律

一、电阻起电阻作用的二端耗能元件。物体对电流的阻碍作用。电阻电阻作用：电阻元件：R或r表示：欧姆[Ω]单位：R大小：导体的长度[m]导体的横截面积导体的电阻率[Ω·m]与温度的关系：可以用电阻温度系数来表示。温度由T1变到T2

电阻温度系数指温度升高1℃时，电阻所产生的变化量与原电阻的比值，用字母α表示。导体电阻由R1变到R2电阻的倒数叫电导，用G表示，单位是西门子[S]。[1/℃]二、欧姆定律电压电流关联参考时：

在一段电路中，通过电路的电流大小与这段电路两端的电压大小成正比，与这段电路的电阻值成反比。电压电流非关联参考时：电压电流为交流量时，上式中的字母均为小写字母。

1.3电功与电功率

对于计算结果，当P＞0（或p＞0）时，该电路吸收（接受、消耗）功率；当P＜0（或p＜0）时，该电路发出（释放、产生）功率。分析方法

电路传送或转换电能的速率叫做电功率，简称为功率，用P或p表示。习惯上，把发出或吸收电能说成发出或吸收功率。电压电流关联参考时：P=UI或p=ui电压电流非关联参考时：P=－UI或p=－ui例U1U2U3Iab图示电路中：U1=4V，U2=－8V，

U3=6V，I=4A

P1=U1×I

=4×4=16WP2=－U2×I

=－8×4=－32WP3=U3×I

=6×4=24W则：电路总功率：P=P1＋P2＋P3=0

电路的功率是平衡的：吸收电能的各元件功率的总和等于发出电能的各元件功率的总和。吸收16W发出32W吸收24W1.4电路的状态

一、电路的三种工作状态通路：电源与负载构成了闭合路径，电流从电源出发，经过负载后可回到电源的状态。轻载：负载功率低于额定功率。满载：负载功率等于额定功率。过载：负载功率高于额定功率，又叫超载。断路（开路）：电源与负载没有接成闭合通路，负载中没有电流的状态。控制性断路和故障性断路短路：电流不经负载而经导线形成回路的状态。短路电流很大，需加短路保护装置。

1.5电阻的串联、并联和混联电路串联(+)：电阻首尾顺序相连中间无分支R1R3R2U1U2U3UI1I2I3II1=I2=I3=IU=U1+U2+U3R=R1+R2+R3特点：第i个电阻的阻值第i个电阻的电压串联电路的总电阻串联电路的总电压分压公式选择电流、电压参考方向如图分压系数

在图1-23所示的分压器中输入电压U

i=12V，R1=350Ω，R2=550Ω，RW=270Ω，试求输出电压UO的变化范围。·R1R2R3RPUOUi图1-23

分压器

解：由图知，当RP触头调到下端时，输出

为Uomin当触头调到上端时，输出为Uomax

即分压器的输出电压Uo的变化范围是5.6～8.4V之间。例R3R1并联(∥)：电阻首和尾分别相并连接R2U1U2U3UI2I1I3I选择电流、电压参考方向如图U1=U2=U3=UI=I1+I2+I3特点：（G=G1+G2+G3）

两电阻并联等效电阻：两电阻并联分流公式：

有一表头，满刻度电流I

g=100µA（即允许通过的最大电流），内阻R

g=1kΩ。现需扩展其量程，如图1-25所示。若要改变成量程（即测量范围）为10mA，50mA的电流表，应并联多大的电阻R

a、R

b

？Rg图1-25

扩大电流表量程RaRbIgI···Uab例解：先求表头允许的最大电压U

g=

I

gR

g=0.1V再求分流电阻分流的数值量程10mA时：Ia=I-

Ig=

9.9mA量程50mA时：Ib=I-

Ig=

49.9mA再求分流电阻的阻值既有串联又有并联构成的电阻连接方式。利用串并联电路的特点及分压、分流公式分析。混联：难点关键电路总电阻的求解等效电路图的画法用字母将各电阻连接点标出，相同的点用同一字母将各字母依次排开端点字母在两端将各字母间的电阻补上得到等效电路例b···abbbbc·cd·de·ef·fR1R2R3R4R5R6R7R8R9b求下图1中a、b间的等效电阻。····ab····R1R2R3R4R5R6R7R8R9图1图2a、b间等效电路如图2，则等效电阻是：Rab=[（R4∥R6+R3）∥R5+R2]∥（R8+R7∥R9）+R1根据画等效电路的方法，解:1.6

基尔霍夫定律

一、电路的有关术语节点：支路的交点

a，b支路：无分支的一段路

acb，ab，adb回路：由支路组成的闭合路径

adba，abca，adbcaUS1US2R1R2R3··abcd网孔：内部不含支

路的回路

adba，abcaa123管道3中的水流方向？？？

二、基尔霍夫定律KCL：电路任一节点，在任一时刻，流入该节点全部电流的总和等于流出该节点全部电流的总和。节点电流方程（KCL）方程：∑i

i（t）

=∑i

o（t）也可写成：∑i(t)

=0·ai1（t）i2（t）i3（t）i1（t）+i2（t）

=

i3（t）如果电流是直流量，则各电流都用大写字母。基尔霍夫电流定律（基尔霍夫第一定律，KCL）基尔霍夫电压定律（基尔霍夫第二定律，KVL）US1US2R1R2R3··abcdU3U2U1Uad+Udb+Ubc+Uca=0U2+US2-US1+U1=0Uab=Uad+Udb=Uac+UcbUad+Udb-Ucb-Uac=0KVL：电路任一回路，在任一时刻，组成该回路的各支路的电压代数和为零。回路电压方程（KVL）方程：∑U

=0如果电压是交流量，则都用小写字母。1.7支路电流法构建支路电流法方程找出电路中的节点（n个)、支路（b条）、网孔（m个）在电路中标出各支路的电流（b个）用支路电流表示各电阻电压，

列出m个网孔的KVL方程列出n-1个KCL方程

联立（n-1）+m=b个方程，组成方程组（求解方程组，可以得到各支路电流）例列出图示电路的支路电流法方程。US1US2US3····R1R2R3R5R4R6a节点：a、b、c、d1支路：ab、ad、ac、bc、bd、cdbcd网孔：abda、bcdb、acba①②③2标出各支路电流选择参考方向KCL方程：3a：I1+I2-I4=0I4I1I2I6I5I3b：I3+I4-I6=0c：I1+I5-I6=0KVL方程：4①：I4R4+US3-I3R3+I2R2-US2=0②：I6R6+I5R5+I3R3-US3=0③：US1-I1R1-I6R6-I4R4=0联立六个方程组成方程组，求解后可以得到各支路电流

任何具有两个引出端的电路叫做二端网络。若在这部分电路中含有电源，就叫有缘二端网络，反之叫无源二端网络。1.8戴维南定理有源网络ab电源abUSR0abUS：等于网络a、b间开路时的开路电压，即US=Uaboc。Ri：网络除源后（成为无源二端网络）的等效电阻Rab。戴维南定理：任意有源二端网络都可以等效为一电压源US串一电阻Ri；其中电压源的电压US等于网络的开路电压UOC，电阻Ri等于网络除源后端口的等效电阻。注意：除源是指网络中所有的电源作用为零。

电压源除源相当于短路，可用短路线替代。

电流源除源相当于开路，可用开路替代。用戴维南定理求图示电路中R上的电流I。例IS（a）·USR1·baI′（1）去掉待求支路，构建有源二端网络,如图（a）abUocRi（b）·USISR1RI·（2）求戴维南等效电路，如图（b）：Uoc=Uab=Us+R1I′=Us+R1IsRi=Rab=R1除源后电路如图（c）所示·（c）R1·baUoc（d）RiRI（3）将待求支路接于戴维南等效电路，如图（d）所示，求待求量。应用戴维南定理的解题步骤1、去掉待求支路，构建有源二端网络。2、求有源二端网络的开路电压Uoc。3、对有源二端网络除源，得到无源二端网络。4、求无源二端网络的等效电阻Ri。5、画出戴维南等效电路。6、将待求支路接于戴维南等效电路，求出待求量。知识链接1.色环电阻的识别2.实际电源的模型3.电容器一、电阻

1、电阻的分类2、电阻的识别与测量3、电阻的选择4、电位器1.色环电阻的识别1、电阻的分类

电阻器简称电阻，它是电子电路中应用最多的元件之一。电阻器在电路中的主要作用是稳定和调节电路中的电压和电流，作为分流器、分压器和消耗电能的负载电阻使用。电阻器用符号R表示。电阻值的基本单位为欧姆，简称欧(Ω)。

电阻器的种类很多：常用的电阻器按照导电体的结构特征分为实芯电阻器、薄膜电阻器和线绕电阻器；按电阻器的材料、结构又分为碳膜电阻器、金属氧化膜电阻器、线绕电阻器、热敏电阻器、压敏电阻器等。另外，按照各种电阻器的特性，还可分为高精度、高稳定、高阻、大功率、高频以及超小型等各种专用类型的电阻器。碳膜电阻器的金属膜电阻器线绕电阻器外形与结构图的外形与结构图的外形与结构图直热式热敏电阻器的外形图

2.电阻的识别与测量电阻器的阻值范围很宽，一般通用电阻的阻值可从10Ω～10MΩ。电阻的阻值和误差有两种表示方法，它们分别为：数值表示法：用文字、数字或符号直接打印在电阻上的表示法。色码表示法：用三到四个色环或色点在电阻器表面标出电阻的标称阻值或允许误差。色环、色点所代表的意义表色环颜色第一色环(A)第一位数第二色环(B)第二位数第三色环(C)第三位数第四色环黑—0×100±1%棕11×101±2%红22×102±3%橙33×103±4%黄44×104—绿55×105±0.5%蓝66×106±0.2%紫77×107±0.1%灰88×108—白99×109—金——×10-1±5%银——×10-2±10%本身颜色———±20%3.电阻的测量测量实际电阻值a.将万用表的功能选择开关旋转到适当量程的电阻挡，先调整“0”点，然后再进行测量。并且在测量中每次变换量程，都必须重新调零后再使用。b.将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。测量操作注意事项a．测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分。b．被检测的电阻必须从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差。c．色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。4.电阻的选择①型号的选取对于一般的电子线路和电子设备，可以使用普通的碳膜或碳质电阻器；对于高品质的扩音机、录音机、电视机等，应选用金属膜电阻或线绕电阻；对于测量电路或仪表、仪器电路，应选用精密电阻器，以满足高精度的需要。在高频电路中，应选用表面型电阻或无感电阻。②阻值和精度的选取电阻值应根据电路实际需要的计算值选择系列表中近似的标称值。若有高精度要求的，则应选择精密电阻器。③额定功率的选择电阻器的额定功率应选得比计算的耗散功率大，一般功率选择耗散功率的两倍以上。

若要求功率较大，应选用线绕电阻器。

一、电压源和电流源（1）电压源：具有较低内阻的电源。分为直流电压源和交流电压源。理想电压源：内阻为零的电压源—

US或us。US或usUS理想电压源的符号USR0电压源电路是一种理想的情况，实际电源不可能如此。

实际电源可以表示为Us=E的理想电压源

和电阻Ro串联电路干电池、铅蓄电池及一般直流发电机都可视为直流电压源。2、实际电源的模型（2）电流源：具有很大内阻的电源。分为直流电流源和交流电流源。理想电流源：内阻为无限大的电流源—

IS或is。理想电流源符号电流源电路是一种理想的情况，实际电源不可能如此。

实际电源也可以用电流为IS的理想电流源和电阻R0串联表示晶体管工作于放大状态时就接近于理想直流电流源。IS或isISR0二、两种电源的等效变换

实际电源可表示为电压源电路和电流源电路，

所以两种电源电路可以等效互换。实际电源abUSRiab(1)·ISRi′·ab(2)

由（1）得：Rab=Ri，Uab=Us

由（2）得：Rab=Ri′，Uab=IsRi′Ri=Ri′；Us=IsRi等效互换条件

等效互换时，Is的方向总是指向Us正极的一端。注意３、电容器

1、电容元件的分类

2、电容的标识与测试方法

1.电容元件的分类电容器是由两个中间隔以绝缘材料(介质)的电极组成的，具有存储电荷功能的电子元件。在电路中，它有阻止直流电流通过，允许交流电流通过的性能。在电路中可起到旁路、耦合、滤波、隔直流、储存电能、振荡和调谐等作用。电容器用符号C表示。电容的基本单位为法拉，简称法(F)。电容元件的分类按电介质分

a.有机介质(包括复合介质)电容器，如：纸介电容器、塑料薄膜电容器、纸膜复合介质及薄膜复合介质电容器等。

b.无机介质电容器，如：云母电容器、玻璃釉电容器、陶瓷电容器等。

c.气体介属电容器，如：空气电容器、真空电容器、冲气式电容器等。

d.电解电容器，如：铝电解电容器，电解电容器、铌电解电容器等。电容元件的分类

根据电容器的容量是否可调分

a.固定电容器(包括电解电容器)

b.可变电容器

c.微调电容器2.电容的标识与测量电解电容器的检测方法

a．万用表电阻挡的正确选择因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。一般情况下，1～47µF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47µF的电容可用R×100挡测量。

b．测量漏电阻将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极。在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大幅度，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻。此值越大，说明漏电流越小，电容性能越好。然后，将红、黑表笔对调，万用表指针将重复上述摆动现象。但此时所测阻值为电解电容的反向漏电阻，此值略小于正向漏电阻。即反向漏电流比正向漏电流要大。实际使用经验表明，电解电容的一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏。

c．极性判断对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判断。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。电容器的容量和允许误差有两种表示方法：①数值表示法即用文字、数字或符号直接打印在电容器上的表示方法。

例如：CJ3-400-0.01—Ⅱ，表示密封金属化纸介电容器，额定直流工作电压400V，电容量0.0lμF，允许误差±10%。②色环表示法用三到四个色环在产品表面上标出电容器的容量和允许误差。各颜色所代表的意义如表7-9所示。知识拓展1.万用表的基本使用方法

一、磁电式万用表用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等1.直流电流的测量测量直流电流的原理电路RA1RRA2RA3RA4RA5500mA50mA5mA0.5mA50

A

A+-+-

RA1~RA5是分流器电阻，改变转换开关的位置，就改变了分流器的电阻，从而改变了电流的量程。量程愈大，分流器电阻愈小。１、万用表的基本使用方法直流调整电位器2.直流电压的测量RV1~RV3构成倍压器电阻，改变转换开关的位置，就改变了倍压器的电阻，从而改变了电压的量程。量程愈大，倍压器电阻愈大。测量直流电压的原理电路RARRV2RV1RV325V5V1V

A+-+-3.交流电压的测量磁电式仪表只能测量直流，如果要测量交流，需加整流元件，如图中D1和D2。测量交流电压的原理电路R100V

A+-+-10VD1D2R

V1R

V2600

正半周时，电流流经D1和部分电流流经微安表流出。负半周时，电流直接流经D2从“+”端流出。可见，通过微安表的