《电工电子技术》课件-2直流电路

《电工电子技术》直流电路1基尔霍夫定律注意:1.分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。

2.参考方向选定之后，在计算过程中不能改变。关联参考方向：电压与电流的参考方向相同非关联参考方向：电压与电流的参考方向相反关联非关联复习：

不能用电阻的串并联进行化简

可以用电阻的串并联进行化简（简单电路）（复杂电路）欧姆定律分析工具分析工具R3R1I1R2I2I3US1R3R1I1R2I2I3US1US2基尔霍夫定律

这一难题，早在1847年，就被21岁的基尔霍夫(德国科学家)成功地解决了。当时他刚从大学毕业，第一篇论文就提出后来被称为基尔霍夫第一和第二定律的两个定律，运用这两个定律能正确而迅速地求解任何复杂的电路，立即被各国科学家接受和采用，直到现在，它仍是解决复杂电路问题的重要工具。基尔霍夫四个常用概念&支路：节点：回路：网孔：&&&同一电流流过的分支，一个或几个元件串联而成的无分支电路三个或三个以上支路的汇交点电路中任意一个闭合路径内部不含有支路的回路练习：请问：下列电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔。5条支路3个节点6个回路R2R1R3E1abcdR4R5E23个网孔7

基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。

基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束关系，基尔霍夫电压定律描述电路中各电压的约束关系。8对节点a

而言：

1.基尔霍夫第一定理（KCL）流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。规定：流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。9注意：

在应用此定律时，各支路中的电流方向如果不能预先确定，则可预先假设一个参考方向，并标示在电路之上。

如果电流的计算值为正，则说明电路中电流的实际方向与其参考方向相同；

如果电流的计算值为负，则说明电路中电流的实际方向与其参考方向相反。练习：

图示电路中，已知I1=5mA，I5=3mA，求流过电阻R4的电流I4。

解:假设I4参考方向流进d点I1aER1R2R3R5R4R6I4cdbI5I1aER1R2R3R5R4R6I4cdbI5解:假设I4参考方向流出d点

基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，对任意假定的封闭面也成立。KCL定律的推论1：I1R2R3R6I5I4I1=I4+I5ER1

KCL定律的推论2：

如果两个网络之间只有两条导线（或支路）相连，那么，这两条导线（或支路）中的电流必相等。A电路B电路I1I2

如果只有一条导线（或支路）相连，那么其中的电流必为零。

在一场暴风雨后，小明家里就停电了，但小明拿试电笔测试插座里有一根线是有电的。请大家用KCL定律帮助小明探究原因。相线零线

结论：进入小明家的零线断开了。142.基尔霍夫第二定理（KVL）对回路adba

而言：

沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零。规定：电势升高者为“

+”，电势降低者为“

-”。

电流的方向和回路的绕行方向可任意假设，并标示在图上。15具体按以下规则确定电势增量的正负号：①当电阻R中的电流方向与选定的回路绕行方向相反时，电势增量为+IR，相同时，电势增量为-IR；②如果电动势E从负极到正极的方向与选定的回路绕行方向相同时，则电势增量为+E，相反时，电势增量为-E。R3E1R2R1

E2练习：

如图所示一个单回路，已知E1=10V，E2=36V，R1=R2=5Ω，R3=3Ω试应用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程，并求流过R2的电流？列回路电压方程的方法：

（1）任意选定未知电流的参考方向；（2）任意选定回路的绕行方向（3）确定电阻电压正负（4）确定电源电压正负18例1-1下图所示的电路是由两个直流电源并联给一个负载电阻R3供电的情况，设E1=4.0V，E2=6.0V，R1=1.0Ω，R2=1.5Ω，R3=10Ω，试计算Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3的值。19

如果电路有ｍ个未知数，则需要列出ｍ个独立方程；

如电路有ｎ个节点，则只能列出（ｎ-1）个节点电流方程，其余则列出[ｍ-(ｎ-1)]个独立回路方程；

在所选取的新回路中,至少应含有一条支路是从未选取过的。选择独立回路的方法为:203.基尔霍夫定理的应用——支路电流法步骤：（1）标出各支路电流的参考方向和回路绕行方向；（2）用KCL列出(n-1)个节点电流方程；（3）用KVL列出[m-(n-1)]个独立的回路电压方程；（4）联列方程组求解各支路电流。假定电路有m条支路，n个节点。

如图所示电路，已知：E1=42V，E2=21V，R1=12W，R2=3W，R3=6W，试求：各支路电流I1、I2、I3。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

SRI=SE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)R3I3-R2I2=-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。22

下图所示的电路是由两个直流电源并联给一个负载电阻R3供电的情况，设E1=4.0V，E2=6.0V，R1=1.0Ω，R2=1.5Ω，R3=10Ω，试计算Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3的值。知识点1、基尔霍夫电流定律2、基尔霍夫电压定律技能点基尔霍夫定律的应用——支路电流法课后作业:1、知识巩固：知识点、技能点2、资料搜集：请同学试用KCL定律解释“单线带电操作的安全性”

《电工电子技术》直流电路2电压源与电流源及其等效互换复习：1、基尔霍夫电流定律2、基尔霍夫电压定律3、基尔霍夫定律的应用——支路电路法复习：电力系统操作人员Ｉ=0

请同学试用KCL定律解释“单线带电操作的安全性”：

在接地良好的电力系统中工作时，只要穿好绝缘护具或站在绝缘木梯上，可以对单根导线进行带电操作。复习:30电压源和电流源

电源是维持电路中电流的能源。

常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源等。

常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等。31

常用的干电池和可充电电池32

实验室中使用的直流稳压电源用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。示波器稳压电源33

它们的作用是既能向外电路提供电压、又能提供电流。实际使用的电源可分为：

１、电压源；２、电流源。一、电压源USIU特点:(1)输出电压恒定U=US；

(2)输出电流取决于外电路；

(3)内阻R0=0。

1.理想电压源USUR0IIR0伏安特性:USIU当R0<<R时，R0≈0，U=US——理想电压源0U

=US－IR02.

实际电压源IU性质:(1)开路时，U＝US(最大),I＝0;(2)(3)(4)短路时，I＝US／R0（最大），U＝0;工作时，R0愈小，愈接近理想电压源。电压源不能短路!USUR0I37一般地讲，当电源电压稳定在它的工作范围内，就可认为其为恒压源。理想电压源在电路中的符号如下图所示：38

在电子技术中使用的电源，一般要求电源有稳定的输出电压，尽量接近恒压源，故要求其内阻愈小愈好。

Ｕ=Ｅ，表示输出电压Ｕ与输出电流Ｉ无关(即表示电流Ｉ可在无限范围内变化），即表示Ｕ与负载电阻ＲＬ无关。这种性质称为电压源具有无限负载能力。或者说，电压源的内阻愈小，其带负载的能力也就愈大。UIIS0理想电流源伏安特性二、电流源

1.

理想电流源(恒流源)

IISU特点:(1)输出电流恒定I=IS,

与端电压无关。(2)输出端电压取决于外电路。(3)内阻RS=∞2.

实际电流源I=IS－U／RSUIISIURSUIISU/RS0实际电流源伏安特性(1)开路时，U＝IS

RS（最大），I＝0;(2)短路时，I＝IS（最大），U＝0;UI(3)工作时，(4)RS愈大，愈接近理想电流源。性质:电流源不能开路!IISURS42理想电流源在电路中的符号为：43

在实际中，如果电流源的内阻RS远大于负载电阻RL时，可近似看成是恒流源，其输出电流的大小与负载无关。

Ｉ＝ＩS

，与输出电压Ｕ无关，即表示Ｕ可在无限范围内变化。这说明理想电流源具有无限负载能力。

实际电流源的内阻Rs愈大，其带负载的能力就愈强。44

为了使电压源和电流源更接近理想的电压源和电流源，要求电压源的内阻R0应越小越好，而电流源的内阻Rs应越大越好。三、电压源与电流源的等效变换1.电源等效的概念

如果电路的外特性相同，则不论用那种形式的模型表示，计算的结果都是一样的。46

不管怎样变换，对负载RL来说，应当都有相同的输出电流Ｉ和输出电压U，即进行等效变换。由图1-1(a)可得R0ERL+-+-U47RL+-URsIs

即在此情况下，电压源和电流源都能在负载电阻RL上产生相同的电压和电流。由图1-1(a)可得48也就是说，对负载而言，电源的这两种电路模型是等效的，因此，和就是它们的等效转换条件。例如，已知某电压源的内阻R0=2Ω，电动势E=10V，当将它变换成电流源时，其内阻RS=2Ω，电流IS=E/R0=

5A。又如，已知某电流源的电流ＩS=3A，内阻RS=R0=5Ω，将它转换成电压源时，电动势E=ＩSRS=ＩSR0=3×5=15V。49（1）电压源与电流源的等效变换只能对外电路（负载RL）有效，对内电路无效。注意：（2）电压源变为电流源时，电流源中的Ｉs

等于电压源输出端的短路电流，Ｉs

的方向与电压源对外电路输出电流方向相同，电流源中的并联电阻RS与电压源的内阻R0

相等。50（3）电流源变为电压源时，电压源中的电动势E

等于电流源输出端断路时的端电压，E

的方向与电流源对外输出电流的方向相同，电压源中的内阻R0

与电流源的并联电阻Rs

相等。（4）理想电压源与理想电流源之间不能等效变换。复习：复习：理想电压源与理想电流源串联：结果：理想电压源不再起任何作用，原因:理想电流源的内阻无穷大，电压源对电流没有任何影响理想电压源和理想电流源并联:结果：理想电流源对电路几乎没有任何作用；原因：理想电压源的内阻为零，电流源没有电流向外流出阶段复习：【重、难点知识】1、电路中主要物理量2、欧姆定律、基尔霍夫定律3、电压源与电流源及其等效互换4、直流电路分析计算———支路电流法【内容提要】1、电路（1）组成：由电源、用电器（负载）、连接导线、开关及保护装置组成的闭合回路。（2）作用：实现电能的传输和转换。2、电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。（2）电路中有持续电流的条件：①、电路为闭合通路。②、电路两端存在电压，电源的作用就是为电路提供持续的电压。3、电流的大小通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值，即：I单位安培（A）、q单位库仑（C）、t单位秒（S）。阶段复习：4、电阻表示元件或导体对电流呈现阻碍作用大小的物理量，在一定温度下，导体的电阻可用电阻定律计算。（1）电阻定律数学表达式：（2）电阻定律：导体的电阻和它的长度成正比，与它的横截面积成反比。（3）说明：①ρ是反映材料导电性能的物理量，称为“电阻率”。②导体的电阻与温度有关。5、电压电路中电场强弱的度量，它表示单位正电荷从电路中一点移动到另一点,电场力作的功，即在移动过程中单位正电荷所失去的电位能。即：u(U)=dW/dq单位：伏特（V）6、电动势电源内部的电源力通过电源内部运送电荷的能力。即：外力驱动正电荷移动的本领。单位：伏特（V）阶段复习：7、部分电路欧姆定律反映电流、电压、电阻三者间关系，数学表达式为：8、电能、电功率