电工电子技术应用 课件 项目一直流电路分析与应用

电工电子技术应用项目一直流电路分析与应用学习任务一分析与测量电路基本物理量电路：指的是将不同的电子电气器件或设备按一定的方式连接起来，形成的电流通路。由电源、负载、中间环节三部分组成。电路的作用：电路的作用实现电能的传输和转换（如电力电路）实现信号的传递和处理（如扩音机电路）电源种类不同直流电路交流电路学习任务一分析与测量电路基本物理量发电机升压变压器降压变压器电灯电炉话筒扬声器放大器电力电路扩音器学习任务一分析与测量电路基本物理量一、电路的基本物理量（一）电流1.电流：电荷在导体中有规则的定向移动形成电流，亦叫电流强度，简称电流i。3.方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向，可用箭头表示，也可用字母的顺序表示。2.分类：直流电流I、交流电流i。学习任务一分析与测量电路基本物理量（二）电压与电动势1.电压：电场力把单位正电荷从电路中的一点移到另外一点所作的功，为这两点之间的电压。3.电压方向：习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向，可用+、-号表示，也可用字母的双下标表示。2.分类：直流电压U、交流电压u。学习任务一分析与测量电路基本物理量（二）电压与电动势1.电动势：非电场力把单位正电荷在电源内部由低电位ｂ端移到高电位ａ端所作的功，称为电动势，用字母ｅ（）表示。2.实际方向：电动势的实际方向在电源内部从低电位指向高电位。电压与电动势的关系如图所示。学习任务一分析与测量电路基本物理量（三）电流、电压的参考方向1.电流、电压参考方向：在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。实际方向与参考方向一致，电流（或电压）值为正，实际方向与参考方向相反，电流(或电压）值为负。（实际方向）（参考方向）（参考方向）（实际方向）（参考方向）+--+（实际方向）（参考方向）+--+（实际方向）学习任务一分析与测量电路基本物理量（三）电流、电压的参考方向2.电流、电压关联参考方向：当电流的参考方向与电压的参考方向选取的一致，为关联参考方向，；当选取的不一致，则为非关联参考方向。（参考方向）-+（参考方向）（a）电压电流为关联参考方向（参考方向）-+（参考方向）（b）电压电流为非关联参考方向学习任务一分析与测量电路基本物理量一、电路的基本物理量（四）电位1.电位的概念：电位实际上就是电路中某点到参考点的电压，电压常用双下标，而电位则用单下标，电位的单位也是伏特[V]。ab1

5Aab1

5AVa=+5V

a

点电位：Vb=-5V

b点电位：

电位具有相对性，规定参考点的电位为零电位。因此，相对于参考点较高的电位呈正电位，较参考点低的电位呈负电位。2.例题学习任务一分析与测量电路基本物理量一、电路的基本物理量（五）功率和电能1.电能：电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功在国际单位制中，功的单位为焦耳（J）。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度来表示：学习任务一分析与测量电路基本物理量一、电路的基本物理量（五）功率和电能2.电功率：电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“

”表示：电功率在国际单位制中，电功率单位用瓦特（

）

电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如的电灯表明在1秒钟内该灯可将的电能转换成光能和热能；电机表明它在1秒钟内可将的电能转换成机械能。学习任务一分析与测量电路基本物理量一、电路的基本物理量（五）功率和电能3.电源与负载的判别：根据参考方向判别（1）元件两端电压和流过的电流在关联参考方向下时：，元件吸收功率,负载；，元件发出功率,电源；（2）元件两端电压和流过的电流在非关联参考方向下时：，元件吸收功率,负载；，元件发出功率,电源；学习任务一分析与测量电路基本物理量二、电路的三种工作状态RLS＋

US－RSRLS＋

US－RSRLS＋

US－RS有载工作状态空载状态短路状态1.三种工作状态学习任务一分析与测量电路基本物理量二、电路的三种工作状态2.电气设备的额定值（1）定义：电气设备长期、安全工作条件下的最高限值称为额定值。电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。（2）额定值的表示方法：

额定电压、额定电流、额定功率（3）电气设备运行状态：过载轻载额定工作状态学习任务一分析与测量电路基本物理量学习任务二认识两种电源模型一、电压源学习任务二认识两种电源模型2.理想电压源：

IUs+_U+_RL外特性曲线IUEO(2)输出电压是一定值，恒等于电动势。

(3)恒压源中的电流由外电路决定。特点:1.电压源定义：电压源是由电动势Us和内阻R0串联的电源的电路模型。(1)内阻R0

=0一、电压源3.实际电压源：U=

Us–IR0

RLR0+-UsU+–UsIUO电压源特性曲线实际电压源电路模型学习任务二认识两种电源模型二、电流源2.理想电流源：

特点:1.电流源定义：

电流源是由电流IS和内阻R0并联的电源的电路模型。RLIISU+_0IU(2)输出电流是一定值，恒等于电流IS；(3)恒流源两端的电压U由外电路决定。(1)内阻R0

=；学习任务二认识两种电源模型二、电流源3.实际电流源：

RL电流源模型R0UR0UIS+－电流源特性曲线0IUIS

学习任务二认识两种电源模型U=Us－IR0

U=ISR0–IR0等效变换条件:（参数大小）Us=ISR0方向：电压源的电位升和电流源的流向相同。等效变换过程中内阻R0不变IR0U+_Us+_IS

R0U

IR0U+_内阻改并联内阻改串联三、两种实际电源模型之间的等效变换学习任务二认识两种电源模型拓展知识：受控源1.定义：一个受控源有两个支路组成，一个支路是短路（或是开路）；另一个支路如同电流源（或电压源），而其电流（或电压）受短路支路的电流（或开路支路的电压）控制。

2.四种类型：（1）电流控制电流源（2）电压控制电流源（3）电流控制电压源（4）电压控制电压源

学习任务二认识两种电源模型2.受控源四种类型：学习任务二认识两种电源模型学习任务三直流电路分析方法及其应用（一）欧姆定律及其应用学习任务三直流电路分析方法及其应用1.部分电路欧姆定律：2.全电路欧姆定律：学习任务三直流电路分析方法及其应用3.电阻的串联与并联二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用1.基尔霍夫电流定律：（1）相关定义1）支路：电路中每一个含有电路元件的分支称为支路，同一支路上各元件上通过的电流相等。（m）2）结点：三条或三条以上支路的联接点。（n）123+_R1US1+_US2R2R3m=3n=21.基尔霍夫电流定律：（2）电流定律（KCL）表述1：任一瞬时，流入任一节点的电流之和必等于流出该节点的电流之和。表述2：若流入结点的电流为正，流出节点的电流为负，则表述为：在任一瞬时，电路中流入任一节点的所有电流的代数和等于零。二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用1.基尔霍夫电流定律：（2）电流定律（KCL）例：如题所示电路，写出节点电流方程。I1I2I3I4表述1：表述2：二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用2.基尔霍夫电压定律：（1）相关定义1）回路：电路中由支路所组成的闭合路经称为回路。2）网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。112332+_R1US1+_US2R2R3回路：3网孔：2二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用2.基尔霍夫电压定律：（2）电压定律表述1：在任一瞬时，沿任一闭合回路绕行一周，回路中各部分电压的代数和恒等于零。若规定电位升取正号，则电位降就取负号。表述2：在任一闭合回路的绕行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用2.基尔霍夫电压定律：例：I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4表述1：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0表述2：∑IR=∑US二、基尔霍夫定律与支路电流法学习任务三直流电路分析方法及其应用以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（KCL、KVL）列方程组求解。求解步骤：（1）判断电路的支路数ｂ和节点数ｎ；在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路绕行方向；（2）应用KCL对结点列出

(n－1)个独立的结点电流方程；（3）应用KVL对回路列出

b－(n－1)

个独立的回路电压方程(通常可取网孔列出)；（4）联立求解b个方程，求出各支路电流。二、基尔霍夫定律与支路电流法3.支路电流法：学习任务三直流电路分析方法及其应用例题：ba+-E2R2+

-R3R1E1I1I3I212对结点a：I1+I2–I3=0对网孔1：对网孔2：I1R1+I3R3=E1I2R2+I3R3=E2二、基尔霍夫定律与支路电流法3.支路电流法：学习任务三直流电路分析方法及其应用三、叠加原理及其应用

在有多个电源共同作用的线性电路中任一支路的电流（或电压），等于各个电源分别单独作用时在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。I=I

I+

=IR1+–R2ISUS*当恒流源不作用时应视为开路I'R1+–R2US+I"R1R2IS*当恒压源不作用时应视为短路*计算功率时不能应用叠加原理学习任务三直流电路分析方法及其应用

例题：用叠加定理求：I=?+-I

4A

20V10

10

10

I′4A10

10

10

+-I″20V10

10

10

I=I′+I″=2+（－1）

=1A

三、叠加原理及其应用学习任务三直流电路分析方法及其应用

应用叠加原理要注意的问题：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）。2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。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。三、叠加原理及其应用学习任务三直流电路分析方法及其应用四、戴维南定理及其应用

1.戴维南定理内容：对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来等效代替，其电压源US等于线性有源二端网络的开路电压UOC，电阻元件的阻值R0等于线性有源二端网络除源后两个外引端子间的等效电阻Rab。线性有源二端网络

ababR0US+-适用范围：只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。学习任务三直流电路分析方法及其应用

例题：用戴维南定理求图示电路R3中的电流I3。四、戴维南定理及其应用学习任务三直流电路分析方法及其应用

解：（