电路分析基础课件

第1章电路分析基础1精选课件ppt模块1——电路基础第1章电路分析基础第2章暂态电路分析第3章交流电路2精选课件ppt第1章电路分析基础1.1电路元件1.2基尔霍夫定律1.3叠加定理

1.4等效电源定理1.5含受控源电路的分析3精选课件ppt第1章电路分析基础本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.理解电路的基本定律并能正确应用；3.了解电路的通路、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4.会计算电路中各点的电位。5.了解实际电源的两种模型及其等效变换。6.掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。4精选课件ppt1.1.1电路及电路模型

电路是由若干电路元件或设备组成的，能够传输能量、转换能量；能够采集电信号、传递和处理电信号的有机整体。①电路的组成：电源信号源负载中间环节

1.1电路元件1.电路的组成和作用电路——电流流通的路径。5精选课件ppt手电筒电路·中间环节：连接电源和负载②电路的作用：灯泡电池开关电源负载电源：非电能电能负载：电能非电能电能的输送和转换（如电力工程）信号的传递与处理（如信息工程）6精选课件ppt返回发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉电力系统电路示意图输电线7精选课件ppt中间环节负载放大器话筒扬声器扩音机电路示意图信号源（电源）8精选课件ppt③电路系统的概念

系统是由若干互相关联的单元或设备组成，并具有一定功能的有机整体。激励响应

系统中电源（或信号源）的作用称为激励。

由激励引起的结果（如某个元件的电流、电压）称为响应。9精选课件ppt2理想元件和电路模型将实际电路中的元件用理想元件来表示，构成的电路图——电路模型①常用的理想元件RLE+_Is电阻电感电容恒压源恒流源C+R10精选课件ppt③

电路模型US+_RLSRO电路模型是实际电路的科学抽象手电筒电路模型iuRL日光灯电路的模型②电路元件分类线性元件非线性元件时变元件非时变元件有源元件无源性元件11精选课件pptUsIRU+_E+_1.1.2电流、电压的参考方向1.实际方向物理量单位实际方向

-E

+电流IA,kA,mA,μA正电荷定向移动的方向电压

UV,kV,mV,μV电场力作用,电位降落的方向电动势EV,kV,mV,μV电源力作用,电位升高的方向+I

-+U

-12精选课件ppt分析计算电路时，人为任意设定的电量方向2.参考方向（假设方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入参考方向后，物理量为代数量

若计算结果为正(I>0)，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负(I′<0)，则实际方向与参考方向相反。电流方向a

b？电流方向b

a？13精选课件pptI①参考方向的表示方法参考极性abUab

双下标箭标_+USabR②参考方向的作用.便于列写电路方程③关联参考方向.便于确定实际方向关联参考方向

U与I

的方向一致

+_IUabR_IUabR+非关联参考方向

U与I

的方向相反

U=IRU=-IR14精选课件ppt

+_I=3AU=6VabR例应用欧姆定律求电阻Ra+_I=-3AU=6VbR

+_I=3AU=－6VabR

+_I=-3AU=－6VabR15精选课件ppt（3）应用欧姆定律列写式子时，式中有_____套正负号。列写公式时，根据U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分（1）分析计算电路时，首先要画出

，标出电压、电流的

。（2）参考方向是________设定的。未标参考方向的前提下，讨论电压、电流的正、负值是__________。问题与讨论电路图参考方向两参考方向公式中的正负号正值负值没有意义的人为任意16精选课件ppt例试求：当U分别为3V和1V时的电流IR解：(1)假定电路各电量的参考方向如图所示；(2)列电路方程：IRR=1ΩE=2VURabU+—+—+—(3)数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）17精选课件ppt1.1.3电阻元件

电阻为耗能元件如电阻器、白炽灯、电炉等。实物Riu1.电压与电流的基本关系R

的单位为欧［姆］（Ω）（R常用单位：、k、M）伏安特性18精选课件ppt1.1.3电阻元件

电阻为耗能元件如电阻器、白炽灯、电炉等。返回19精选课件pptoiuuio线性电阻的伏安特性非线性电阻的伏安特性2.电阻的伏安特性注意:欧姆定律仅适用于线性电阻电路。20精选课件ppt3.电阻元件的功率和能量在关联参考方向下，电阻元件的功率为单位为瓦特（W）从t1到t2的时间内，电阻元件吸收的能量为单位为焦耳（J）21精选课件ppt1.理想电压源和理想电流源①理想电压源（恒压源）:RO=0时的电压源.特点：(1）输出电压

U不变，即Uab

US

；（2）电源中的电流

I由外电路决定。外特性U=f(I)oIUUS1.1.4独立电源元件IUS+_abURL22精选课件ppt设:

E=10VIE+_abUab2

R1当R1

R2

同时接入时：I=10AR22

例

当R1接入时：

I=5A则：（3）恒压源中的电压US为零时，恒压源视为短路。US=0+_（4）与恒压源并联的元件对外电路而言为可视为开路。E+_abR2E+_abR1R2Is23精选课件ppt恒压源特性中不变的是：_____________US恒压源特性中变化的是：_____________I_________________会引起

I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向恒压源两端可否短路？

a+_IUSUabbR问题与讨论否因为R=0时24精选课件ppt②理想电流源（恒流源):

RO=

时的电流源.特点：（1）输出电流

I不变，即

I

IS

外特性（2）输出电压U由外电路决定。abIUIsRLIUabISo25精选课件pptIUIsR设:IS=1AR=10

时，U=10

VR=1

时，U=1

V则:例E+_abR1R2Is（3）恒流源的电流IS为零时，恒流源视为开路。（4）与恒流源串联的元件对外电路而言为可视为短路。IS=0abR1Is26精选课件ppt恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab

的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向恒流源两端可否开路？

abIUabIsR问题与讨论否因为R=∞时27精选课件ppt恒压源中的电流如何决定？恒流源两端的电压等于多少？例∵串联电流相同。∴电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压取决外电路IUs

R_+abUab=?Is解：28精选课件ppt恒压源中的电流如何决定？恒流源两端的电压等于多少？例∵并联电压相同。电压源中的电流取决外电路∴恒流源两端的电压解：aIUs

R_+bUab=?IsIR29精选课件ppt③电功率的正负(1)概念：(2)公式：关联时：IU+—P=UI非关联时：IU+—P=-UI负载消耗（吸收）的功率；电源产生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件为负载发出（产生）功率，元件为电源若P

0若P

0(3)功率的正负：30精选课件ppt根据能量守恒定律电路中的功率平衡∑P=0

例+—+——+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，试求电流I和各元件的功率。解：31精选课件ppt

已知：U1=20V，

I1=2A，U2=10V，I2=-1A，

U3=-10V，I3=-3A，试求元件的功率，并说明性质。I3

I2I1U3U2U11423例元件1功率

元件2功率

元件3功率

元件4功率

解：

元件1、2发出功率是电源，元件3、4吸收功率是负载。上述计算满足ΣP=0

。32精选课件ppt2.实际电压源的两种电路模型①电压源模型及外特性IURo越小斜率越小UIRO+-USRLUSO恒压RO=0时，U=US外特性33精选课件pptRO越大特性越陡②电流源模型及外特性外特性ISROabIURLIUISROO恒流ISRO=∞时，I=IS34精选课件ppt3.电源(电路)的三种状态

(1).通路：电路中有电流和功率的转换①电流：②电压：③功率：RLIUabE+_abRo+_RO

↓→IRO↓→Uab↑通路、开路、短路35精选课件ppt④电气设备的额定值额定值:

电气设备在正常运行时的规定使用值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)

⑴额定值反映电气设备的使用安全性；⑵额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V

，PN=60W电阻：RN=100

，PN=1W

额定电压UN、额定电流IN和额定功率PN36精选课件ppt（2）额定电流为100A的发电机，只接60A的照明负载，还有电流40A流到哪里去了？问题与讨论（1）一个100Ω、1W的电阻器，在使用时允许流过的电流和允许加的电压不得超过多少？答:不存在40A.电源的输出功率和输出电流取决于负载.答:37精选课件ppt2.开路：开路电压：特点：Uo=

EIE+_RoUoabRL+_输出功率P=0

输出电流I=0有源二端网络ab无源二端网络abUo+_Roab38精选课件ppt3.短路：IsUabE+_abRoRLFU特点：输出功率P=0

输出电压U=0短路电流：短路保护:

熔断器FU工作短接:ASR1R239精选课件ppt4.两种电源的等效变换

等效互换的条件：对外的电压电流相等。I=I'Uab=U'ab即：IRO+-USbaUabU'abISabI'R'O40精选课件pptaUS+-bIUabRO电压源电流源U'abR‘oIsabI'①等效互换公式41精选课件ppt+－②等效变换的注意事项(1)两电路对外等效，外特性一致。(2)两内阻相等（Ro=R‘o），所接位置不同。(3)IS流出端对应US的正极“+”

。+－aUSbIRo(Ro、R‘o不一定必须是电源的内阻。)ISaR‘obI'42精选课件ppt（4）两电路的内部不等效，其内阻的压降和内阻的损耗一般不相等。（5）恒压源和恒流源不能等效互换abI'U'abIsaUS+－bI43精选课件ppt③应用举例例10V－+2A3

1

2

I10V－+3

1

I2

4V－+I=?44精选课件ppt1A6

2V－+2

3

4A2

2

I－+1A3

12V－+6

2

2

2

I6VI=?例45精选课件ppt(接上页)1A6

2V－+2

3

4A2

2

I3A1

2V-+2

2

I+1

3V+2

2V2

I－-46精选课件ppt10V+－2A2

I讨论题哪个答案对???+－10V+－4V2

47精选课件ppt1.1.5电路中电位的概念和计算电位：参考点：1.电位的概念电路中某点的是对参考点的电压零电位点、O点、“地”电力工程中以大地为参考点电子线路以输入、输出的公共线为参考点放大器48精选课件pptbR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd设b点为参考点:c点的电位为:

Uc=E1d点的电位为:

Ud=-E2电子电路的习惯画法49精选课件pptR1R2+15V-15V

参考电位在哪里？R1R215V+-正电源负电源电子电路的习惯画法：电源电压用电位值给出正电位值表示正电源，电源的负极接地。负电位值表示负电源，电源的正极接地。15V+-50精选课件pptS断开时各电阻为同一电流其中：UD=+12V；UC=－12V

S闭合上时：例试求开关S断开和闭合时电路中各点的电位解：2.电位计算AB4kΩ6kΩC20kΩS－12V+12VDUA=－4VUB=－7.2VUD=+12V；UC=－12VUA=2VUB=051精选课件pptUa=5V

a

点电位：ab1

5AUb

－5V

b

点电位：例试求图示电路中各点的电位及电压UabUb=0V

b点电位：Ua=0V

a

点电位：ab1

5A可见:电位与参考点的选择有关；电压与参考点的选择无关.Uab=Ua-UbUab=5VUab=5V52精选课件ppt①电位与参考点的选择有关；电压与参考点的选择无关例试分别以电路中的a、b、c点为参考点求电位和电压。注意：②电压等于电位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc参考点电位和电压UaUbUcUabUbcUcaa为参考点0V-3V-9V3V6V-9Vb为参考点3V0V-6V3V6V-9Vc为参考点9V6V0V3V6V-9V53精选课件ppt

1.2基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律(KCL)应用于结点基尔霍夫电压定律(KVL)应用于回路名词注释：结点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径网孔：单孔回路54精选课件ppt支路：ab、ad、bc、

…;I1I2…I6

（共6条）回路：abda、bcdb、

…...

（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-确定电路中的支路、结点、回路、网孔数目。网孔：abda、bcdb、

adca

（共3个）55精选课件ppt1.2.1

基尔霍夫电流定律(KCL)I1I2I3I4定律的依据：电荷守恒、电流的连续性或：1.定律内容对任何结点，在任一瞬间，

I=0或：流入取正号，流出取负号。例流入流出56精选课件ppt广义结点

I1+I2=I3I=0I=?2.定律推广封闭面例例I1I2I3例IEICIBIE=

IB+IC8V9V+_3

4

+_4

6

2

I57精选课件ppt1.2.2基尔霍夫电压定律(KVL)

在任一瞬间，沿任意闭合回路循行方向绕行一周，例如：回路a-d-c-a电位升电位降或：或：1.定律内容I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-升取正号降取负号58精选课件ppt电位升电位降2.定律推广开口电路假想的闭合回路例例一段有源电路的欧姆定律IUS+_RabUab+_US+_RabUabI+_59精选课件pptR2R1USI+—U2U1例分压公式

例分流公式

R2R1UISI2I160精选课件ppt1.3.3基尔霍夫定律的应用(1)特点：以支路电流为未知量，应用KCL和KVL列方程，然后联立求解。(2)解题步骤：①确定支路数目（b），结点数目（n），网孔数目（m）。②由KCL列（n-1）个结点的电流方程。③由KVL列m个网孔回路的电压方程。④代入数据，解联立方程，求出各个支路电流。1.支路电流法61精选课件ppt例试用支路电流法求各支路电流。解：①图示电路，b=3，n=2，m=2。②由KCL列a点:③由KVL列回路1:回路2:④代入数据，解联求解，可得I1=4A，I2=-1A，I3=3A。baI1I2US220V+－R12

R38

R24

+_I312US132V62精选课件ppt例试用支路电流法求各支路电流。解：①图中含恒流源的支路，I1=IS=5A只需列两个方程。②由KCL列a点③由KVL列回路1④代入数据，解联求解，可得I2=2A，I3=-3A。R34ΩR18ΩR21ΩbaIS5AI2I3US10VI1+-1注意：①图中含恒流源的支路时，

可减少列方程数。②列回路方程时，要避开含恒流源的支路。63精选课件ppt讨论题你能否很快说I1、I2

、I3

、I4、I5

出结果？1

++－－3V4V1

1

+－5VI1I2I3I4I564精选课件ppt支路电流法小结优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据基尔霍夫定律列方程，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，求解显得十分繁琐。支路数B=4须列4个方程式ab65精选课件ppt(1)特点

在只有两个结点的电路中，先用公式求结点电压，再求各支路电流。2.结点电压法(弥尔曼定理)支路数b=3，结点n=2支路电流法须列3个方程式

若能先求出a、b两点的电压Uab

，再求出各个支路电流就容易多了。R2R1+-I1-+UabbaR3US2US1I2I366精选课件ppt(2)公式+－I1－+R2UabbaR3R1US2US1I2I3设结点电压为Uab，则:结点a:67精选课件ppt代入结点a的电流方程，经整理后可得两结点的结点电压公式:68精选课件ppt分母为两结点之间各支路的电阻的倒数和

分子为各支路US与本支路R相除后的代数和。当US与Uab的参考方向一致时取正号，相反时则取负号。（或各支路恒流源IS的代数和，一致取负号，相反取正号。）结点电压公式:注意：等效恒流源的电流69精选课件ppt+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3例试用结点电压法求各支路电流。已知US1=54V，US2=72V，R1=3ΩR2=6Ω，R3=2Ω。解：70精选课件ppt+-I1-+R2UabbaR3R1US2US1I2I3结点电压法应用举例（接上页）71精选课件pptI1U1U3R1R4R3R2I4I3I2AB试求A点的电位及各支路电流。设UB=0V解：则：例72精选课件pptRS与恒流源串联对外可视为短路则：BR1I2I1E1IsR2ARS?试求A点的电位。例设解：73精选课件ppt作业：1-8、1-9、1-11、1-16、1-1774精选课件ppt1.3叠加定理1.3.1定理内容：

含有多个电源的线性电路中的电压或电流，等于各电源单独作用时，对应的电压或电流的代数和。线性电路：R=常数去源方法：恒压源短接，恒流源开路代数和：以原电路的电压或电流方向为准，一致取正号，相反取负号。注意：75精选课件ppt=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原电路R2R3R1ISUS=0(b)IS单独作用电路R2R3R1IS=0US+-(c)US单独作用电路解：（1）画出原电路及各个电源单独作用的电路，并标出各支路电流的参考方向。1.3.2应用举例例如图示,已知US=9V，IS=6A，R1=6Ω，R2=4Ω，R3=3Ω。试用叠加原理求各支路中的电流。76精选课件ppt②US单独作用：R2R3R1IS=0US+-

US单独作用电路①IS单独作用：R2R3R1ISUS=0IS单独作用电路（2）计算各电源单独作用时的，各支路的电流。77精选课件ppt（3）叠加求出原电路中各支路电流。

=+I2I3I1R2R3R1ISUS+-(a)原电路R2R3R1ISUS=0(b)IS单独作用电路R2R3R1IS=0US+-(c)US单独作用电路78精选课件ppt例+-10

I4A20V10

10

用叠加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10

I´4A10

10

+-10

I"20V10

10

解：79精选课件ppt1.3.3.几点注意1.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。去电源时，恒压源短接，恒流源开路，电路的结构和其它参数不变。3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。=+80精选课件ppt4.叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率。如：5.运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。

设：则：I3R3=+81精选课件ppt例已知：

US=1V、IS=1A时Uo=0V；US=10V、IS=0A时，Uo=1V求：US=0V、IS=10A时

Uo=?US线性无源网络UOIS设解：（1）和（2）联立求解得：82精选课件ppt1.4等效电源定理有源二端网络RABU+-IABRU+-I等效电源定理用于化简复杂电路有源二端网络将有源二端网络等效为等效电压源或等效电流源有源二端网络用电压源替代的方法称戴维宁定理有源二端网络用电流源替代的方法称诺顿定理83精选课件ppt1.4.1戴维宁定理1.定理内容

任意一个线性有源二端网络对外都可等效为等效电压源。UoRo+_RL戴维宁等效电路ABU+-IRL有源二端网络ABU+-I有源二端网络84精选课件ppt

有源二端网络去源后端口的等效电阻Ro等于等效电压源的内阻（去源方法：恒压源短接，恒流源开路。）

有源二端网络端口的开路电压Uo

等于等效电压源的电动势有源二端网络AB开路求电压Uo无源二端网络AB去源求内阻Ro85精选课件ppt求:I

=?例2.应用举例3

6

4

2

2AIS+_18VbaIUSR1R2R3R解:(1)求开路电压Uo3

6

2

2AIS+_18VbaUoUSR1R2R386精选课件ppt(2)求等效内阻Ro3

6

2

baRoUS=0R1R2R3IS=0(3)求未知电流I+_UoRoRI戴维宁等效电路ba4

4

8V87精选课件ppt已知：R1=20

、R2=30

R3=30、R4=20

E=10V求：当R5=10时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效电路有源二端网络例88精选课件ppt(1)求开端电压Uo(2)求等效内电阻RoUoR1R3+_R2R4EABCDCRoR1R3R2R4ABD=2030+3020=24

89精选课件ppt+_UoRoR5I5戴维宁等效电路R5I5R1R3+_R2R4E原电路(3)求未知电流I5时90精选课件ppt求：U=?_+4

4

50

5

33

AB1ARL+_8V10VCDEU例91精选课件ppt(1)求开端电压Uo此值是所求结果U吗？_A+4

4

50

B+_8V10VCDEUo1A5

92精选课件ppt(2)求等效内阻RoRo4

4

50

5

AB1A+_8V_+10VCDEUo4

4

50

5

93精选课件ppt+_UoRo57

9V33

Ｕ戴维宁等效电路4

4

50

5

33

AB1ARL+_8V+10VCDEU(2)求解未知电压Ｕ94精选课件ppt1.4.2诺顿定理=

任意一个线性有源二端网络对外都可等效为等效电流源。有源二端网络AB短路求电压IS无源二端网络AB去源求内阻RoABISRo诺顿等效电路U+-IRL有源二端网络AB有源二端网络U+-IRL95精选课件ppt方法（1）:求开端电压Uo

与短路电流IS开路、短路法有源网络Uo有源网络IS+-ROEIS=EROUo=E+-ROE等效内阻UoEIS==ROERO1.4.3等效电阻Ro的求解方法96精选课件ppt

负载电阻法加负载电阻RL测负载电压UL方法（2）:RLUL有源网络Uo有源网络测开路电压Uo97精选课件ppt

加压求流法方法（3）:无源网络IU有源网络求电流I步骤：有源网络无源网络外加电压U则：98精选课件pptUIR1R2Ro+-R1R2+-E1E2加压求流加压求流法举例99精选课件ppt

求简单二端网络的等效内阻时，用电阻串、并联的方法即可求出。如前例：CRdR1R3R2R4ABD100精选课件ppt串/并联方法?不能用简单串/并联方法求解，怎么办？

求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法则不行。如下图：ARdCR1R3R2R4BDR5101精选课件ppt方法（4）电阻星形连接和三角形连接的等效变换R11R2R323星形(Y)连接三角形(Δ)连接R12R23R31123等效条件:

对应的三端电位相等,流入电流相等102精选课件pptR12R23R31123R1R2R3(1)三角形(Δ)连接变换星形(Y)连接分母相同,分子要啥有啥103精选课件pptR12R23R31123R1R2R3(2)星形(Y)连接变换三角形(Δ)连接分子相同,分母没啥有啥104精选课件ppt特例:1Ω11Ω1Ω233Ω3Ω3Ω123105精选课件ppt电路分析方法小结电路分析方法共讲了以下几种：两种电源等效互换支路电流法结点电位法叠加原理戴维宁定理（诺顿定理）