电路模型与电路定理PPT讲稿.ppt

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1、电路模型与电路定理第1页，共60页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律1-1 1-1 电电路和路和电电路模型路模型1-2 1-2 电电流和流和电压电压的参考方向的参考方向1-3 1-3 功率和能量功率和能量1-4 1-4 电电路元件及其特性路元件及其特性1-5 1-5 基基尔尔霍夫定律霍夫定律第2页，共60页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律v本章要求本章要求v一、充分理解电流、电压参考方向的概念一、充分理解电流、电压参考方向的概念v二、掌握功率二、掌握功率p p的计算，充分理解功率的计算，充分理解功率p p 0

2、 0和和p p 0 0 的意义的意义v三、熟练掌握电路基本元件端口特性的电压电流关系三、熟练掌握电路基本元件端口特性的电压电流关系v四、熟练掌握基尔霍夫电流定律和电压定律四、熟练掌握基尔霍夫电流定律和电压定律第3页，共60页，编辑于2022年，星期日111 1 电路和电路模型电路和电路模型一：电路一：电路1 1、定义、定义：由若干电气设备或器件组成，由若干电气设备或器件组成，如实际手电筒电路如实际手电筒电路电电池池灯灯泡泡开关开关2 2、组成、组成(三部分三部分)：电源、电源、导线、导线、负载负载(用电设备用电设备)3 3、作用、作用:1):1)实现电能的传输和分配；实现电能的传输和分配；发电

3、机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线维持电流流维持电流流通的通路，称为电路或网络。通的通路，称为电路或网络。第4页，共60页，编辑于2022年，星期日二：电路模型二：电路模型4 4、实际手电筒电路各部分的作用、实际手电筒电路各部分的作用导线导线传输能量传输能量提供能量提供能量电源电源消耗能量消耗能量灯泡灯泡设备的电磁特性主要有以下几种：设备的电磁特性主要有以下几种：(d)(d)电能电能 磁场能磁场能(c)(c)电能电能 电场能电场能放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒2)2)进行电信号的加工与处理。进行电信号的加工与处理。(a)(a)产生电能产

4、生电能 (b)(b)消耗电能消耗电能第5页，共60页，编辑于2022年，星期日1.1.理想电路元件：理想电路元件：假想的只反映一种电磁特性的元件假想的只反映一种电磁特性的元件消耗能量：理想电阻元件消耗能量：理想电阻元件R R电能电能 电场能：理想电容元件电场能：理想电容元件C C产生能量：理想电源元件产生能量：理想电源元件2.2.实际电路元件：实际电路元件：实际的电气设备实际的电气设备电能电能 磁场能：理想电感元件磁场能：理想电感元件L L电阻器、灯、电炉等电阻器、灯、电炉等R R实际电感线圈实际电感线圈L LR R实际电源实际电源E Er r组合反映其电磁特性组合反映其电磁特性可以用理想电路

5、元件及其可以用理想电路元件及其第6页，共60页，编辑于2022年，星期日电路模型电路模型3.3.电路模型电路模型 ：由理想电路元件组合而成的抽象电路，由理想电路元件组合而成的抽象电路，电电池池灯灯泡泡开关开关电源电源负载负载R Rr rE E开关开关导线导线4.4.激励和响应激励和响应激励激励:响应响应:叫做实际电路叫做实际电路的电路模型，简称电路。的电路模型，简称电路。电路中外加的电源称为激励电路中外加的电源称为激励(输入输入)由激励在电路中产生的电压或电流称为响应由激励在电路中产生的电压或电流称为响应(输出输出)第7页，共60页，编辑于2022年，星期日集总参数电路集总参数电路：一个实际电

6、路要能用集总参数电路近似，要满足一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足三、集总参数元件与集总参数电路三、集总参数元件与集总参数电路 集总参数元件集总参数元件：个端钮之间的电压为单值量。个端钮之间的电压为单值量。个端子的电流一定等于从另一个端子流出的电流，两个端子的电流一定等于从另一个端子流出的电流，两在任何时刻，流入二端元件的一在任何时刻，流入二端元件的一频率下的电磁波的波长频率下的电磁波的波长。如下条件：如下条件：即即实际电路的尺寸必须远小于电路工作实际电路的尺寸必须远小于电路工作由集总参数元件构成的电路。由集总参数元件构成的电路。第8页，共60页，编辑于2022年，星期日已知电磁波的传

7、播速度与光速相同，即已知电磁波的传播速度与光速相同，即v=3105 km/s(千米千米/秒秒)(1)(1)若电路的工作频率为若电路的工作频率为f f=50 Hz=50 Hz，则，则一般电路尺寸远小于一般电路尺寸远小于 。(2)(2)若电路的工作频率为若电路的工作频率为f f=50 MHz=50 MHz，则，则此此时时一一般般电电路路尺尺寸寸均均与与 可可比比，所所以以电电路路在在高高频频情况下不能视为集总参数电路。情况下不能视为集总参数电路。周期周期T=1/f=1/50=0.02 s波长波长 =3105 0.02=6000 km周期周期T=1/f =0.02 106 s=0.02 ns波长波长

8、 =3105 0.02 106=6 m第9页，共60页，编辑于2022年，星期日112 2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向一：一：电流、电压的实际方向电流、电压的实际方向电流：正电荷运动的方向电流：正电荷运动的方向低电位低电位二：电流、电压的参考方向二：电流、电压的参考方向 (1)(1)为了便于分析计算电路，为了便于分析计算电路，(2)(2)参考方向与电流、电压的数值，参考方向与电流、电压的数值，电压：高电位电压：高电位电路图中，称参考方向电路图中，称参考方向(正方向正方向)任意假设的方向，任意假设的方向，标在标在电压的实际方向。电压的实际方向。共同说明共同说明电流、电流、为什么要引入

9、参考方向为什么要引入参考方向？第10页，共60页，编辑于2022年，星期日 i 0 0实际方实际方向向i 参考方向参考方向A AB B实际方向实际方向i 参考方参考方向向A AB B第11页，共60页，编辑于2022年，星期日例例1 1：图示电路，求流过电阻图示电路，求流过电阻R R的电流的电流。I II IR R11U U1 110V10VU U2 25V5V 为了便于分析复杂电路，为了便于分析复杂电路，需假设需假设I I的方向的方向(参考方向参考方向)，并标在图中并标在图中解：解：上述两种参考方向的选择均可，其结果都同样正确说上述两种参考方向的选择均可，其结果都同样正确说明了电流的大小和方

10、向，所以明了电流的大小和方向，所以参考方向是任意选择的。参考方向是任意选择的。说明实际方向与参考方向相反说明实际方向与参考方向相反说明实际方向与参考方向相同说明实际方向与参考方向相同第12页，共60页，编辑于2022年，星期日结论结论 1.1.在解题前先设定一个参考方向，然后再列方程在解题前先设定一个参考方向，然后再列方程 计算，计算，否则计算没有依据。否则计算没有依据。2.2.电流、电压的正负值，只有相对于参考方向才有意义。电流、电压的正负值，只有相对于参考方向才有意义。5.5.作业要求作业要求:1)1)已知、求、解已知、求、解 2)2)必须画电路图，并在图中标出必须画电路图，并在图中标出U

11、 U、I I参考方向参考方向4.4.参考方向一经选定，在整个解题过程中不得中途改变参考方向一经选定，在整个解题过程中不得中途改变若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。第13页，共60页，编辑于2022年，星期日R Ra ab b三：参考方向的表示三：参考方向的表示四：关联参考方向四：关联参考方向+-Uab 双下标双下标电压电压:a ab b箭箭 头头U U电流：电流：I I U U、I I在某一元件上的参考方向一致，则称在某一元件上的参考方向一致，则称U U、I I

12、关联。关联。+-I IU U双下标双下标Iab箭头表示箭头表示a ab bU U正负号正负号否则，非关联否则，非关联第14页，共60页，编辑于2022年，星期日一一 功率功率:元件产生或消耗能量的速率。元件产生或消耗能量的速率。2 2.功率的计算功率的计算:+元件元件U UI I功率的大小元件的端电压功率的大小元件的端电压 流过元件的电流流过元件的电流即即:P :P U U I I 3 3.如何判断元件是吸收还是发出功率如何判断元件是吸收还是发出功率:(1)(1)(简单电路简单电路)直接观察直接观察:113 3 功功 率率 和和 能能 量量1.1.定义定义:第15页，共60页，编辑于2022年

13、，星期日例例1 1：求图示电路元件的功率。：求图示电路元件的功率。I IR R11U U1 110V10VU U2 25V5VU UR R+解：解：I I5A05A0U UR R=5V=5VP PR RU UR R I I5 5 5 525W25WU U1 1作为电源：作为电源：P PU U1 1U U1 1 I I50W50WU U2 2作为电源：作为电源：P PU U2 2U U2 2 I I25W25W (2)(2)根据电流、电压的参考方向与功率的正、负值判断根据电流、电压的参考方向与功率的正、负值判断:(吸收吸收)(发出发出)(吸收吸收)第16页，共60页，编辑于2022年，星期日计算

14、功率表达式计算功率表达式U、I 关联(求吸收功率）U、I 非关联时（求发出功率）+IU+IU-I第17页，共60页，编辑于2022年，星期日I IR R11U U1 110V10VU U2 25V5V+U UR R解：解：例例2 2：例：例1 1中选参考方向如图示，再求各元件功率。中选参考方向如图示，再求各元件功率。第18页，共60页，编辑于2022年，星期日练习：计算下列元件的功率。练习：计算下列元件的功率。U U10V10VI I5A5A1.1.解：解：1.1.第19页，共60页，编辑于2022年，星期日2.2.3.3.I20mAU10V2.2.I10mAU5V3.3.解：解：第20页，共

15、60页，编辑于2022年，星期日二二.能量能量从从t t0 0到到t t的时间内，元件吸收的电能可根据电压的时间内，元件吸收的电能可根据电压的定义求得为的定义求得为电能量的单位：电能量的单位：J(焦焦)()(Joule，焦耳，焦耳)由于由于所以所以作作业业:P P 2 2 5 5页页1 1-1 1(1 1)(3 3)，1 1 3 3 第21页，共60页，编辑于2022年，星期日1.1.电位电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某一点电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。为参考点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。参参考考点点的的电电位位一一般

16、般选选为为零零，所所以以，参参考考点点也也称称为为零零电电位点。位点。电位用电位用 表示，单位与电压相同，也是表示，单位与电压相同，也是V V(伏伏)。a ab bc cd d设设c c点为电位参考点，则点为电位参考点，则 c c=0=0 a=Uac，b=Ubc，d=Udc补充：补充：第22页，共60页，编辑于2022年，星期日两点间电压与电位的关系：两点间电压与电位的关系：abcd仍设仍设c c点为电位参考点，点为电位参考点，c c=0=0Uac=a，Udc=dUad=Uac Udc=a d前例前例结结论论：电电路路中中任任意意两两点点间间的的电电压压等等于于该该两两点点间间的的电位之差。电

17、位之差。第23页，共60页，编辑于2022年，星期日例例.abc1.5 V1.5 V已知已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V。求。求 a；b；c；Uac(1)以以a a点为参考点点为参考点，a=0Uab=a b b=a Uab=1.5 VUbc=b c c=b Ubc=1.51.5=3 VUac=a c =0(3)=3 V(2)以以b b点为参考点点为参考点，b=0Uab=a b a=b+Uab=1.5 VUbc=b c c=b Ubc=1.5 VUac=a c =1.5(1.5)=3 V结结论论：电电路路中中电电位位参参考考点点可可任任意意选选择择；当当选选择择不不同同的的电电位位参

18、参考考时时，电电路路中中各各点点电电位位均均不不同同，但但任意两点间电压保持不变。任意两点间电压保持不变。第24页，共60页，编辑于2022年，星期日2.2.电电动动势势(eletromotive eletromotive forceforce)：局局外外力力克克服服电电场场力力把把单单位位正正电电荷荷从从负负极极经经电电源源内内部部移移到到正正极极所所作作的的功功称称为为电电源的电动势。源的电动势。e e 的单位与电压相同，也是的单位与电压相同，也是 V(V(伏伏)根据能量守恒：根据能量守恒：U UABAB=e eBABA。电压表示电位降，电。电压表示电位降，电动势表示电位升，即从动势表示电

19、位升，即从A A到到B B的电压，数值上等的电压，数值上等于从于从B B 到到A A 的电动势。的电动势。电电场场力力把把单单位位正正电电荷荷从从A A移移到到B B所所做做的的功功(U UAB AB)，与与外外力力克克服服电电场场力力把把相相同同的的单单位位正正电电荷荷从从B B经经电电源源内内部部移移向向A A所所做做的的功功(e eBA BA)是相同的，所以是相同的，所以U UABAB=e eBABA。BA第25页，共60页，编辑于2022年，星期日练习：练习：方块表示电路元件，方块表示电路元件，(1)(1)已知元件已知元件A A吸收的功率为吸收的功率为5W5W，确定，确定I IA A值

20、；值；(2)(2)已知元件已知元件B B产生的功率为产生的功率为6W6W，确定，确定U UB B值。值。A A1V1VI IA A(1)(1)U UB BB B1A1A(2)(2)解：解：(1)(1)(2)(2)第26页，共60页，编辑于2022年，星期日114 4 电路元件及其特性电路元件及其特性一：电阻元件一：电阻元件 1.1.定义定义:任何一个二端元件任何一个二端元件,在任意时刻端口电压在任意时刻端口电压u u与与流过元件的电流流过元件的电流i i之间的关系之间的关系,可以由可以由u u、i i平面上过原点平面上过原点的一条直线所决定，该元件叫电阻元件。的一条直线所决定，该元件叫电阻元件

21、。+元元 件件uiui0 元件端口的电压、电流关系称元件端口的电压、电流关系称为伏安特性为伏安特性此曲线称伏安特性曲线此曲线称伏安特性曲线2.2.模型模型(1)(1)物理模型物理模型(符号符号)R R第27页，共60页，编辑于2022年，星期日(2)(2)端口电压、电流关系端口电压、电流关系(数学模型数学模型)R Ru uR Ri iR Ru uR RR Ri iR R伏安特性伏安特性常用的两套单位：常用的两套单位：(3)(3)功率功率R Ru uR Ri iR Ru uR R和和i iR R关联关联u uR Ri iR RRRu uR R和和i iR R非关联非关联u uR R-i-iR R

22、RRu uR R和和i iR R关联关联第28页，共60页，编辑于2022年，星期日u uR RR Ri iR R电阻元件是耗能元件电阻元件是耗能元件(4)(4)两种特例两种特例ou u短路短路i i0开路开路u ui iu uR R和和i iR R非关联非关联第29页，共60页，编辑于2022年，星期日二：电压源二：电压源1.1.理想电压源理想电压源 (1)(1)定义：如果一个二端元件，接到任一电路后，该元件两端定义：如果一个二端元件，接到任一电路后，该元件两端的电压始终保持为规定值的电压始终保持为规定值u us s(t)(t)u us s(t)(t)是一个给定的时间函数是一个给定的时间函数

23、，则此电压源为理想电压源，简称电压源。则此电压源为理想电压源，简称电压源。说明：如说明：如u us s(t)(t)U US S定值，则此电压源称直流电压源定值，则此电压源称直流电压源(2)(2)模型模型(电路符号电路符号)+u ui iu uS S(t)(t)+U US S特点特点:(a)(a)电压源两端电压电压源两端电压u u由电压源电压由电压源电压u uS S决定，与外电路无关决定，与外电路无关(b)(b)通过电压源中的电流是任意的，由外电路决定。通过电压源中的电流是任意的，由外电路决定。直流：直流：u uS S为常数为常数交流：交流：u uS S是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如

24、u uS S=U Um msinsin t tu=uu=uS S 第30页，共60页，编辑于2022年，星期日(3)(3)端口伏安特性端口伏安特性(1)(1)若若u uS S=U US S ，即即直直流流电电源源，则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。(2)(2)若若u uS S为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样。这样。u uS S+_ _i iu u+_ _U US Su ui iO Oi i0u uS S(t t1 1)u uS S(t t2 2)u u第3

25、1页，共60页，编辑于2022年，星期日思考：思考：U US SI I0 0I IR R0 0R R1 1R R2 2问：求问：求I I0 0时，时，R R0 0对其有没有影响？对其有没有影响？解：求通过解：求通过R R1 1、R R2 2的电流的电流I I0 0时，时，R R0 0没有没有影响，但对总电流影响，但对总电流I I有影响，故不能去有影响，故不能去掉。掉。2.2.实际电压源实际电压源结论：跟理想电压源并联的元件对外电路不起作用结论：跟理想电压源并联的元件对外电路不起作用(1)(1)模型模型 (2)(2)端口伏安特性端口伏安特性+u ui iU US S+R RS SU US Si

26、iu uiRiRS S电压源外特性电压源外特性第32页，共60页，编辑于2022年，星期日3.3.理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(1)(1)开路：开路：R，i=0，u=uS。(2)(2)短短路路：R=0，i ，因因此此理理想想电电压源不允许短路。压源不允许短路。*实实际际电电压压源源也也不不允允许许短短路路。因因其其内内阻阻小小，若若短短路路，电电流流很很大大，可可能烧毁电源。能烧毁电源。iUS+_u+_RS对实际电压源对实际电压源第33页，共60页，编辑于2022年，星期日三：电流源三：电流源1.1.理想电流源理想电流源 (1)(1)定义：如果一个二端元件定义

27、：如果一个二端元件,接到任一电路后，该元件提接到任一电路后，该元件提供给电路的电流始终等于规定值供给电路的电流始终等于规定值i is s(t)(t)i is s(t)(t)是是t t的给定函数的给定函数，则此电流源为理想电压流，简称电流源。则此电流源为理想电压流，简称电流源。说明：如说明：如i is s(t)(t)I IS S定值，则此电流源称直流电流源定值，则此电流源称直流电流源(2(2)模型模型 +u ui iI IS S特点：特点：(a)(a)电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；(b)(b)电流源两端电压是任意的，由外电路决定。电流源两端电

28、压是任意的，由外电路决定。直流：直流：i iS S为常数为常数交流：交流：i iS S是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 i iS S=I Im msinsin t ti ii iS S 第34页，共60页，编辑于2022年，星期日(3)(3)端口伏安特性端口伏安特性(外特性外特性)(1)(1)若若i iS S=I IS S ，即即直直流流电电流流源源，则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。电压轴的直线，反映电流与端电压无关。(2)(2)若若i iS S为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样I IS Su

29、 ui iO Oi ii iS Su u+_ _i is s(t t1 1)0i iu ui is s(t t2 2)第35页，共60页，编辑于2022年，星期日2.2.实际电流源实际电流源(实际电源有能量损耗实际电源有能量损耗)(1)(1)模型模型 +u ui iI IS SR Ri iI IS S 电源电流电源电流R Ri i 电源内阻电源内阻(分流作用，反分流作用，反映能量损耗映能量损耗)(2)(2)端口伏安特性端口伏安特性R Ri i越大越大,i,i越接近理想越接近理想结论：与理想电流源串联的元件对外电路不起作用结论：与理想电流源串联的元件对外电路不起作用i iu uI IS S0 0

30、u uR Ri i第36页，共60页，编辑于2022年，星期日元件伏安特性小结元件伏安特性小结 R Ru uR Ri iR Ru uR R和和i iR R关联关联u uR Ri iR RRR一、电阻元件一、电阻元件二、电压源二、电压源1.1.理想电压源理想电压源+u ui iu uS S(t)(t)+2.2.实际电压源实际电压源+u ui iU US S+R RS S三：电流源三：电流源1.1.理想电流源理想电流源+u ui iI IS S2.2.实际电流源实际电流源+u ui iI IS SR Ri i第37页，共60页，编辑于2022年，星期日四四:受控源受控源(非独立源非独立源)电路符号

31、电路符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源1.1.定定义义：受受控控电电压压源源的的电电压压或或受受控控电电流流源源的的电电流流不不是是给给定定的的时时间间函函数数，而而是是受受电电路路中中某某个个支支路路的电压的电压(或电流或电流)的控制。的控制。第38页，共60页，编辑于2022年，星期日例例:ic=b b ib三极管用以前讲过的元件无法表三极管用以前讲过的元件无法表示它电流关系示它电流关系,为此引出新的电路模为此引出新的电路模型型电流控制的电流源。电流控制的电流源。左图用电流控制的电流源（即左图用电流控制的电流源（即CCCSCCCS模型）来表示一个三极管。模型）来表示一个三极管。

32、RcibRbic受控源是一个四端元件受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输入端口是控制支路，输出端口是受控支路。输出端口是受控支路。ib ib控制部分控制部分受控部分受控部分入入口口出出口口ic第39页，共60页，编辑于2022年，星期日2.2.分类分类(2)(2)电流控制电压源电流控制电压源(CCVS)(CCVS)受控源有四种形式受控源有四种形式+u u1 1 u u1 1u u1 1：控制量控制量 ：控制系数：控制系数(1)(1)电压控制电压源电压控制电压源(VCVS)(VCVS)+i i1 1riri1 1r r：控制系数：控制系数单位：单位：(3)(3)电压控制电流源电压控制电流

33、源(VCCS)(VCCS)+u u1 1gugu1 1g g：控制系数：控制系数单位：单位：S(S(西门子西门子)(4)(4)电流控制电流源电流控制电流源(CCCS)(CCCS)i i1 1 i i1 1：控制系数：控制系数无单位无单位第40页，共60页，编辑于2022年，星期日3.3.受控源与独立源的区别受控源与独立源的区别(1)(1)独独立立源源电电压压(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电电流流无无关关，而而受受控控源源电电压压(或或电电流流)直接由控制量决定。直接由控制量决定。(2)(2)独独立立源源作作为为电电路路中中“激激励励”，由由它它

34、在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映出出口口端端与与入入口口端端的的关关系，在电路中不能作为系，在电路中不能作为“激励激励”。第41页，共60页，编辑于2022年，星期日 用来描述电路中各元件电压或各支路电流间的关系用来描述电路中各元件电压或各支路电流间的关系,其中其中包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。115 5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：两个节点间的直接通路支路：两个节点间的直接通路回路：电路中任一闭合路径回路：电路中任一闭合路径名词注释：名词注释：网孔：内部不含支路的回路网孔：内部不含支路的回路+u

35、uS1S1u uS2S2R R1 1R R2 2R R3 3a ab b节点：三个或三个以上元件的联结点节点：三个或三个以上元件的联结点(如如a a、b)b)(3(3条条)(3(3个个)(2(2个个)一：基尔霍夫电流定律一：基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL)(说明节点处各支路电流说明节点处各支路电流间的关系间的关系)第42页，共60页，编辑于2022年，星期日 1.KCL:1.KCL:对任何节点，在任一瞬间，流入节点的对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由该节点流出的电流。电流等于由该节点流出的电流。i i1 1i i2 2i i3 3i i4 4基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性基

36、尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性例例或：或：或者说，在任一瞬间，流入一个节点上电流的代数或者说，在任一瞬间，流入一个节点上电流的代数和为零和为零。i i入入 =i i出出 即：即：i i=0 =0 即：即：第43页，共60页，编辑于2022年，星期日2.KCL2.KCL的推广式的推广式:流入任一流入任一封闭面封闭面的电流代数和为零。的电流代数和为零。广义节点广义节点如图如图i i1 1i i2 2i i3 3i i1 1+i+i2 2=i=i3 3例例U U2 2U U3 3U U1 1+_ _R RR R1 1R R+_ _+_ _R RI I=?=?I=I=0 0第44页，共60页，编辑

37、于2022年，星期日二：基尔霍夫电压定律二：基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)(说明电路任一回路说明电路任一回路中各元件电压间的关系中各元件电压间的关系)1.KVL1.KVL：沿任一回路，绕行一周，各元件上电压代数和恒为零。：沿任一回路，绕行一周，各元件上电压代数和恒为零。u u=0=0 即即：例例c c+u uS1S1u uS2S2R R1 1R R2 2R R3 3a ab bd d首先确定回路首先确定回路abcdaabcda，绕行方向如图，绕行方向如图由由KVLKVL得：得：证明：证明：实质：电位的单值性实质：电位的单值性第45页，共60页，编辑于2022年，星期日AB l1l2UAB

38、(沿沿l1)=UAB(沿沿l2）电位的单值性电位的单值性基尔霍夫电压定律实质上是电压与路径无关这一性质的反映。基尔霍夫电压定律实质上是电压与路径无关这一性质的反映。如果考虑各元件的电压如果考虑各元件的电压 u u和电流和电流 i i 的约束关系，的约束关系，可将基尔霍夫电压定律可将基尔霍夫电压定律(KVLKVL)表达式换成用电流、电阻、表达式换成用电流、电阻、电压源的电压来表示的另一种形式。电压源的电压来表示的另一种形式。即即:第46页，共60页，编辑于2022年，星期日2.KVL2.KVL的另一种形式的另一种形式由元件的伏安特性由元件的伏安特性+u uS1S1u uS2S2R R1 1R R

39、2 2R R3 3a ab bc cd di i1 1i i2 2得得:整理得整理得:电阻电压降电阻电压降电源电压升电源电压升即：即：RiRi u uS S沿回路绕行方向，电阻电压降等于电源电压升沿回路绕行方向，电阻电压降等于电源电压升在式在式中中第47页，共60页，编辑于2022年，星期日KCLKCL、KVLKVL小结小结(1)(1)KCLKCL是是对对支支路路电电流流的的线线性性约约束束，KVLKVL是是对对支支路路电电压压的线性约束。的线性约束。(2)(2)KCLKCL、KVLKVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。(3)(3)KCLKCL表表明明在在每每一

40、一节节点点上上电电荷荷是是守守恒恒的的；KVLKVL是是电电位位单值性的具体体现单值性的具体体现(电压与路径无关电压与路径无关)。(4)(4)KCLKCL、KVLKVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。第48页，共60页，编辑于2022年，星期日例例1 1：电路如图所示。已知电路如图所示。已知u uabab=6V,=6V,u uS1S1(t t)=4V,)=4V,u uS2S2(t t)=10V,)=10V,R R1 1=2=2 和和R R2 2=8=8。求电流。求电流i和各电压源发出的和各电压源发出的功率。功率。第49页，共60页，编辑于2022年，星期日两个电压源的吸收功率分

41、别为两个电压源的吸收功率分别为 解：解：第50页，共60页，编辑于2022年，星期日例例2 2：电电 路路 如如 图图 所所 示示。已已 知知u uS1S1(t t)=24V,=24V,u uS2S2(t t)=4V,)=4V,u uS3S3(t t)=6V,)=6V,R R1 1=1=1,R R2 2=2=2 和和R R3 3=4=4。求电流求电流i(t)和电压和电压uab(t)。第51页，共60页，编辑于2022年，星期日沿右边路径求电压沿右边路径求电压u uabab得到得到 也可由左边路径求电压也可由左边路径求电压u uabab得到得到 解：解：第52页，共60页，编辑于2022年，星期

42、日例例3 3：电路如图所示。试求开关电路如图所示。试求开关 S S 断开后，电流断开后，电流i i 和和b b点的电位。点的电位。解解:图图(a)(a)是电子电路的习惯画法，不画出电压源的符号，只是电子电路的习惯画法，不画出电压源的符号，只标出极性和对参考点的电压值，即电位值。标出极性和对参考点的电压值，即电位值。第53页，共60页，编辑于2022年，星期日再根据再根据KVLKVL求得求得 b b点的电位。点的电位。我们可以用相应电压源来代替电位，画出图我们可以用相应电压源来代替电位，画出图(b)(b)电路，电路，由此求得开关由此求得开关 S S断开时的电流断开时的电流I第54页，共60页，编

43、辑于2022年，星期日例例4 4：电路如图所示。已知电路如图所示。已知u uS1S1=10V,=10V,iS1=1A,=1A,iS2=3A,=3A,R R1 1=2=2,R R2 2=1=1。求电压源和各电流源发出的功率。求电压源和各电流源发出的功率。第55页，共60页，编辑于2022年，星期日 电压源的吸收功率为电压源的吸收功率为 电流源电流源i iS1S1和和i iS2S2吸收的功率分别为：吸收的功率分别为：解：解：根据根据KCLKCL求得求得 根据根据 KVLKVL和和VCRVCR求得：求得：第56页，共60页，编辑于2022年，星期日课堂练习课堂练习+u uS Su u1 14u4u1

44、 1u u2 2+u ui i2 2i i1 1R R1 1R R2 2R R图示电路，图示电路，已知：已知：R R1 1=R=R2 2=2=2 ，i i1 1=3A=3A，u u2 2=4V=4V，求：求：u uS S，i i2 2，R R，u u。第57页，共60页，编辑于2022年，星期日解：解：+u uS Su u1 14 4u u1 1u u2 2+u ui i2 2i i1 1R R1 1R R2 2R R1 12 2回路回路1 1，由，由KVLKVL得：得：回路回路2 2 ，由，由KVLKVL得：得：第58页，共60页，编辑于2022年，星期日作业：作业：1 11212，1 11414，1 119(19(列列3 3个网孔方程个网孔方程)第59页，共60页，编辑于2022年，星期日第一章结 束第60页，共60页，编辑于2022年，星期日