《电工电子技术》课件第1章电路的基本概念与基本定律.ppt

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1、1青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III刘华波刘华波博远楼（西博远楼（西5教）教）5122青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III 就要毕业了。就要毕业了。回头看自己所谓的大学生活，我想哭，不是回头看自己所谓的大学生活，我想哭，不是因为离别，而是因为什么都没学到。因为离别，而是因为什么都没学到。我不知，简历该怎么写，若是以往我会让它我不知，简历该怎么写，若是以往我会让它空白。空白。最大的收获也许是最大的收获也许是对什么都没有的忍耐对什么都没有的忍耐和适应和适应 大学应该学什么？大学应该学什么？3青岛大

2、学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III转载转载李开复给中国学生的第四封信：大学最重李开复给中国学生的第四封信：大学最重要的七项学习要的七项学习.doc标标 题：等你大学毕业之后再读会后悔一辈子的题：等你大学毕业之后再读会后悔一辈子的50条忠告条忠告(转载转载).doc4青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电工电子技术是一门专业技术基础课。电工电子技术是一门专业技术基础课。基础要求：基础要求：2 2、高等数学中的微积分及常系数微分方程。、高等数学中的微积分及常系数微分方程。1 1、大学物理中的电部分；、大

3、学物理中的电部分；5青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III课程概述课程概述 教材包括教材包括5个模块，囊括了电路、模拟电子、个模块，囊括了电路、模拟电子、数字电子、电气控制等诸多内容，其中第数字电子、电气控制等诸多内容，其中第4模块模块 EDA技术将在实验课上进行学习。技术将在实验课上进行学习。课程要求课程要求1.课堂认真听讲课堂认真听讲,掌握要点掌握要点,课后要复习巩固课后要复习巩固;2.关键在课后练习关键在课后练习,举一反三；举一反三；3.作业要求认真独立完成。作业要求认真独立完成。6青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电

4、工电子技术电工电子技术III1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 电路的基本定律电路的基本定律1.3 电路的分析方法电路的分析方法电路的基本定律与分析方法电路的基本定律与分析方法第第1章章7青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIl理解物理量的参考方向的概念。理解物理量的参考方向的概念。l掌握各种理想电路元件的伏安特性。掌握各种理想电路元件的伏安特性。l掌握基尔霍夫定律。掌握基尔霍夫定律。l能够正确使用支路电流法、节点电压法列些电路能够正确使用支路电流法、节点电压法列些电路方程。方程。l掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理。掌握电源等效

5、变换、叠加原理、等效电源定理。l理解电位的概念，掌握电位的计算。理解电位的概念，掌握电位的计算。本章学习目标本章学习目标8青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电源电源电源电源负载负载负载负载中间环节中间环节中间环节中间环节1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.1.1 电路的组成及作用电路的组成及作用EIU+_9青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电源（或信号源）：电源（或信号源）：提供电能（或信号）的部分；提供电能（或信号）的部分；负负 载：载：吸收或转换电能的部分；吸收或转换电能的部分；中间

6、环节：中间环节：连接和控制电源和负载的部分；连接和控制电源和负载的部分；电路中各部分在正常工作时，必须工电路中各部分在正常工作时，必须工作在作在额定状态额定状态！即电源、负载、导线！即电源、负载、导线等都有相应的等都有相应的额定值额定值。注意注意！10青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流和电压的电流和电压的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。电流电流I电动势电动势E电压电压U正方向正方向物理量物理量单

7、位单位正电荷移动的方向正电荷移动的方向电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向电位降落的方向电位降落的方向低电位低电位高电位高电位高电位高电位低电位低电位A,kA,mA,AV,kV,mV,VV,kV,mV,V11青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法IRUabE+_abu_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前，低电位在后低电位在后）双下标双下标箭箭 头头uab+-RI12312青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III假设正方向（参考方向）假设正方

8、向（参考方向）在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。在复杂电路中难于判断元件中物理在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？量的实际方向，电路如何求解？问题的提出问题的提出电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR13青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III(1)在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向；若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反；若计算

9、结果为负，则实际方向与参考方向相反；若未标参考方向，则结果的正、负无意义！若未标参考方向，则结果的正、负无意义！(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：假设正方向（参考方向）的应用假设正方向（参考方向）的应用注意注意！14青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III例例1已知已知：E=2V,R=1求求：当当U 分别为分别为 3V 和和 1V 时时，求求IR的大小和方向的大小和方向?解解：(1)假定电路中物理量的正方向

10、如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：列电路方程：EUUR+=REURUIRR-=EUUR-=IRURUE Rab+-(3)数值数值 计算计算A112-3 3V=RIUA-112-1 1V=RIU实际方向与参实际方向与参考方向一致考方向一致实际方向与参实际方向与参考方向相反考方向相反15青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III(4)为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方的方向按相同方向假设。称为向按相同方向假设。称为关联参考方向关联参考方向。(1)方程式方程式U/I=R 仅适用于仅适

11、用于U,I参考方向一致的情参考方向一致的情况。况。(2)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正正方向方向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再然后再列方程计算列方程计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的物理量是无意义的。的。归纳归纳16青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIRIURR=IRURab假

12、设假设:与与 的方向一致的方向一致RIRURIURR-=IRURab例例2假设假设:与与 的方向相反的方向相反RIRU（关联参考方向）（关联参考方向）17青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.1.3 能量与能量与 功功 率率aIRUb设电路任意两点间的电压为设电路任意两点间的电压为 U,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I，则这部分电路消则这部分电路消耗的功率为耗的功率为:P=U I功率的概念功率的概念单位单位:W,kW,mW负载负载若元件上的电压为若元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向实际方向一致一致,则该元件

13、则该元件吸收功率吸收功率,为为负载负载;电源电源若元件上的电压为若元件上的电压为 U 和电流为和电流为 I的的实际方向实际方向相反相反,则该元件则该元件发出功率发出功率,为为电源电源。18青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III在在 U、I 为关联参考方向的前提下：为关联参考方向的前提下：IRUab或或IRUab则吸收功率则吸收功率为负载为负载若若 P=UI 0若若 P=UI 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P（吸收吸收）=P（发出发出）则发出功率则发出功率为电源为电源19青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电

14、子技术电工电子技术III根据根据 电压和电流的实际方向电压和电流的实际方向判断器件的性质，判断器件的性质，或是或是电源电源，或是，或是负载负载。当元件上的当元件上的U、I 的实际方向一致，则此元件消耗的实际方向一致，则此元件消耗电功率，电功率，为为负载负载。当元件上的当元件上的U、I 的实际方向相反，则此元件发出的实际方向相反，则此元件发出电功率，电功率，为电源为电源。实际方向根据实际方向根据参考方向和计算结果的正、负参考方向和计算结果的正、负得到。得到。结结 论论20青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III根据根据 P 的的+或或-可以可以区分器

15、件的性质，或是区分器件的性质，或是电源，电源，或是或是负载。负载。在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U、I 正方向一致。正方向一致。当当P 0 时时,说明说明 U，I 实际方向一致，电路消耗电实际方向一致，电路消耗电功率，功率，为为负载负载。21青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III负载电阻负载电阻1.1.4 电源的工作状态电源的工作状态1.有载工作状态有载工作状态+-SER0RLIU电源电源电源电动势电源电动势电源内阻电源内阻电路电流电路电流:电源端电压电源端电压:电路功率电路功率:电源外特性电源外特性:IUE0功率平衡功率

16、平衡22青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2.开路状态开路状态+-SER0IU0I=0U=U0=EP=03.短路状态短路状态U=0+-ER0ISU23青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.理想电压源理想电压源（恒压源）（恒压源）特点特点：(1）输出电输出电 压不变，其值恒等于电动势。压不变，其值恒等于电动势。即即 Uab E；（2）电源中的电流由外电路决定。电源中的电流由外电路决定。IE+_abUab伏安特性伏安特性IUabE1.1.5 电路模型与理想电路元件电路模型与理想电路元件24青岛大

17、学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III恒压源中的电流由外电路决定恒压源中的电流由外电路决定设设:E=10VIE+_abUab2 R1当当R1 R2 同时接入时：同时接入时：I=10AR22 当当R1接入时接入时：I=5A则：则：例例325青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2、理想电流源、理想电流源（恒流源）（恒流源）特点特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电）输出电流不变，其值恒等于电 流源电流流源电流 IS；abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（2）输出电压由外电路决定。）输出电压由外电路决

18、定。26青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设设:IS=1 A R=10 时时，U=10 V R=1 时时，U=1 V则则:例例427青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量E+_abIUabUab=E（常数常数）Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。IabUabIsI=Is （

19、常数常数）I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变-I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变-Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定28青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电压源中的电流电压源中的电流如何决定如何决定？电流电流源两端的电压等源两端的电压等于多少于多少？原则原则：Is不能变，不能变，E 不能变。不能变。E-Uab=恒压源中的电流恒压源中的电流 I=IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压

20、IE _+abUab=?Is例例529青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III伏伏-安安 特性特性iuRiuui3.电阻电阻 R（常用单位常用单位：、k、M ）线性线性电阻电阻非线性非线性电阻电阻30青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III消耗能量消耗能量吸收功率吸收功率电阻元件是耗能元件电阻元件是耗能元件（W）单位单位：P（W），），t（s），W（J）P（kW），），t（h），），W（kWh）31青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III4.电感电感 L（单

21、位单位：H,mH,H）单位电流产生的磁链单位电流产生的磁链线圈线圈匝数匝数磁通磁通理想电感元件：理想电感元件：ui 即即：L i=N 32青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III线圈线圈面积面积线圈线圈长度长度导磁率导磁率电感和电感和结构结构参数的关系参数的关系线性电感线性电感:L=Const (如如:空心电感空心电感 不变不变)非线性电感非线性电感:L=Const (如如:铁心电感铁心电感 不为常数不为常数)ui 线圈线圈匝数匝数33青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电感中的感应电动势电感中的感

22、应电动势eui ee 的方向的方向：与电流方向一致与电流方向一致与磁通符合右螺旋法则与磁通符合右螺旋法则e 的大小的大小：34青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电感中电流、电压的关系电感中电流、电压的关系当当(直流直流)时时,所以所以,在直流电路中电感相当于短路。在直流电路中电感相当于短路。ueiL直流电直流电路中，路中，电感中电感中的电流的电流是否为是否为0？35青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电感是一种电感是一种储能元件储能元件,储存的储存的磁场磁场能量为：能量为：电感的储能电感的储能

23、？电感中的电流是直流时电感中的电流是直流时,储储存的磁场能量是否为存的磁场能量是否为0？否！否！36青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.电容电容 C单位电压下存储的电荷单位电压下存储的电荷（单位单位：F,F,pF）ui电容符号电容符号有极性有极性无极性无极性+q=Cu37青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III极板极板面积面积板间板间距离距离介电介电常数常数电容和结构参数的关系电容和结构参数的关系线性电容线性电容:C=Const (不变不变)非线性电容非线性电容:C=Const (不为常数不为常

24、数)uiC38青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电容上电流、电压的关系电容上电流、电压的关系当当(直流直流)时时,所以所以,在直流电路中电容相当于开路。在直流电路中电容相当于开路。uiCq=Cu直流电直流电路中，路中，电容两电容两端的电端的电压是否压是否为为0？39青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电容是一种电容是一种储能元件储能元件,储存的储存的电场电场能量为：能量为：电容的储能电容的储能？电容两端的电压是直流时电容两端的电压是直流时,储存的电场能量是否为储存的电场能量是否为0？否！否！4

25、0青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III无源元件小结无源元件小结 LCRu，I关关 系系能量能量储放储放iRu=41青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIR1UR2当当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能。电流和储能。例例6UR1R2LCiLuC，42青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III实际元件实际元件的特性可以用若干理想元件来表示的特性可以用若干理想元件来表示例：例：电感电感线圈线圈L：电感量电感量R

26、：导线电阻导线电阻C：线间分布电容线间分布电容参数的影响和电路的工作条件有关。在一定条件参数的影响和电路的工作条件有关。在一定条件下可忽略次要参数的影响。下可忽略次要参数的影响。43青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III6、理想受控源、理想受控源在电路中起电源作用，但其电压或在电路中起电源作用，但其电压或电流受电路其他部分控制的电源。电流受电路其他部分控制的电源。受控源受控源电压控制受控源电压控制受控源电流控制受控源电流控制受控源受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源压控电压源：压控电压源：VCVS流控电压源：流控电压源：CCVS压控电流源：压

27、控电流源：VCCS流控电流源：流控电流源：CCCS44青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III理想受控源的分类理想受控源的分类压控电流源压控电流源U1I2流控电流源流控电流源I2I1压控电压源压控电压源U1+-U2 U1m=U2+-U1m=U2流控电压源流控电压源I1+-U2 I1r=U2+-I1r=U245青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III独立源和受控源的异同独立源和受控源的异同相同点：相同点：两者性质都属电源，均可向电路两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。提供电压或电流。不同点：不同

28、点：独立电源的电动势或电流是由非电独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；中的电压、电流无关；受控源的电动势或输出电流，受电受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。量决定。46青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III欧姆定律欧姆定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）1.2 电路的

29、基本定律电路的基本定律47青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIRUI注意注意：用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方向。图中标明正方向。RUIRUI1.2.1 欧姆定律欧姆定律48青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律名词解释：名词解释：节点：节点：三个或三个以上支路的联节点三个或三个以上支路的联节点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径网孔：网孔：回路中无支路时称网孔回路中无

30、支路时称网孔描述电路中各部分电压或各部分电流间的描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系关系,其中包括电流和电压两个定律。其中包括电流和电压两个定律。49青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III支路支路：ab、ad、.（共共6条条）回路回路：abda、bcdb、.（共共7 个个）节点节点：a、b、.(共共4个个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-网孔网孔：abda、bcdb adca （共共3 个个）50青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.基尔霍夫电流定律基

31、尔霍夫电流定律(KCL)对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。I=0即即：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1对对a节点：节点：或：或：设流入节点取设流入节点取“+”，流出节点取，流出节点取“-”。51青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIKCL还适用于电路的任意封闭面。还适用于电路的任意封闭面。I1+I2+I3=0基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展证明：

32、证明：I1I2I3abcIbcIabIcaa:b:c:52青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIII=0I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例例7例例8计算图示电路中的未知电流计算图示电路中的未知电流 I。I2A-3A4A解：解：2-3-4-I=0I=2-3-4=-5A利用扩展的利用扩展的KCL列方程：列方程：53青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周，其电位升等于电位降

33、。或，电压的代数和为位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。回路回路 a-d-b-c-a电位升电位升电位降电位降即即：或：或：aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd54青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III列写列写KVL方程的步骤：方程的步骤：标出回路中各段电压和电流的参考方向；选定一标出回路中各段电压和电流的参考方向；选定一个回路方向；个回路方向；沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一沿回路巡行一周，若电压（电流）与回路方向一致，取正；致，取正；相反，取负；相反，取负；aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1cd回路回路 a-

34、b-c-a回路回路 a-b-d-a55青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电位升电位升电位降电位降E+_RabUabIKVL也适合于开口电路。也适合于开口电路。基尔霍夫电压定律的扩展基尔霍夫电压定律的扩展56青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III求求：I1、I2、I3？1+-3V4V1 1+-5VI1I2I3例例957青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.3 电路的分析方法电路的分析方法电路分析通常是已知电路的结构和参数，电路中电路分析通常是已知

35、电路的结构和参数，电路中的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律。对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如E+-RRRRRRRE+-R58青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解，对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解，必须经过一定的解题方法，才能算出结果。必须经过一定的解题方法，才能算出结果。E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如如：59青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验

36、教学中心电工电子技术电工电子技术III未知未知：各支路电流：各支路电流解题思路：解题思路：根据电路的基本定律，列节点根据电路的基本定律，列节点 电流和电流和回路电压方程，然后联立求解。回路电压方程，然后联立求解。1.3.1 支路电流法支路电流法已知已知：电路结构和参数：电路结构和参数60青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论问题问题：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程时，可以列出多少个独立的时，可以列出多少个独立的KCL、KVL方程？方程？aI1I2E2+-R1R3R

37、2+_I3#1#2#3bE13条支路；条支路；2个节点；个节点；3个回路，个回路，2个网孔个网孔KCL方程：方程：节点节点a：节点节点b：KVL方程：方程：独立方程只有独立方程只有 1 个个#1：#2：#3：独立方程只有独立方程只有 2 个个61青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 结结独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N-1)个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有(B-N+1)个个则：则：（一般为网孔个数）（一般为网孔个数

38、）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个62青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III用支路电流法解题步骤用支路电流法解题步骤1.对每一支路假设一未知电流对每一支路假设一未知电流（I1IB）；）；4.解联立方程组，得解联立方程组，得 I1IB。2.列列N-1个节点电流方程；个节点电流方程；3.列列 B-（N-1）个回路（取网孔）电压方程；）个回路（取网孔）电压方程；设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路63青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III节点节点a：列列

39、3个独立个独立KCL方程方程节点节点c：节点节点b：节点数节点数 N=4支路数支路数 B=6例例10列列3个独立个独立KVL方程（网孔）方程（网孔）bacdE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_电压、电流方程联立求得电压、电流方程联立求得：I1I664青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III是否能少列是否能少列一个方程一个方程?N=2 B=3支路电流未知数少一个：支路电流未知数少一个：支路中含有恒流源的情况支路中含有恒流源的情况例例116A12VI+-2 4 I1I1+6=I解得解得：I=4A I1=-2A2I1+4 I=

40、12KCLKVL65青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点优点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据方法之一。只要根据KCL、KVL、欧姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。手算时，适用于支路数较少的电路。手算时，适用于支路数较少的电路。66青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III未知

41、：未知：各节点电压各节点电压已知：已知：电路结构和参数电路结构和参数节点电压：节点电压：任意选择电路中的某个任意选择电路中的某个节点为参考节点，节点为参考节点，其他节点与此参其他节点与此参考节点之间的电压考节点之间的电压称为节点电压。称为节点电压。1.3.2 1.3.2 节点电压法节点电压法67青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III解题思路：解题思路：（1 1）指定支路电流的参考方向）指定支路电流的参考方向（2 2）除参考节点外，对其余节点列）除参考节点外，对其余节点列 KCL KCL方程。方程。（3 3）用节点电压来表示支路电流，）用节点电压来

42、表示支路电流，代入代入KCLKCL方程中，求解。方程中，求解。（4 4）根据节点电压求解电路中其他）根据节点电压求解电路中其他 的参数。的参数。68青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III例例 用节点电压法求解用节点电压法求解Uab+_E1E2R1R2R3I1I2I3ab以以b点为参考节点，对点为参考节点，对a点列点列KCLI1+I2+I3=0用节点电压用节点电压Uab表示支路电流：表示支路电流：I1=(UabE1)/R1 I2=(UabE2)/R2 I3=Uab/R3 代入代入KCL方程中：方程中：节点电压：节点电压：69青岛大学电工电子实验教学

43、中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III+_E1E2R1R2R3节点电压：节点电压：ab结论：结论：（1）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支）分母各项总为正，等于与该节点相连的各支 路的电阻的倒数和。路的电阻的倒数和。（2）分子各项可为正，也可为负。当与该节点相）分子各项可为正，也可为负。当与该节点相连的支路包含电压源，连的支路包含电压源，电压源的电压与节点电压一电压源的电压与节点电压一致时，为正致时，为正，反之，为负。若该支路包含电流源，反之，为负。若该支路包含电流源，电流源的电流流入节点给正电流源的电流流入节点给正，相反为负。，相反为负。70青岛大学电工电子实验教

44、学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIISR1R2R3+_Eab例例以以b为参考节点：为参考节点：例例2 AO3 4 4-4v+6v-8vAO3 4 4 2 _+4v_+8v+_6v71青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIabcR1R2R3R4R5+_E1+_E2例例2.5.472青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1.电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换伏安特性伏安特性实际电压源模型实际电压源模型IUEUIRO+-E1.3.3 电源等效变换法电源等效变换法

45、内阻内阻串！串！E/RO开路点开路点短路点短路点I U 73青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III实际电流源模型实际电流源模型ISROUIoSRUII-=并！并！伏安特性伏安特性IUIS ISRO开路点开路点短路点短路点I U 内阻内阻74青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III两种电源的等效互换两种电源的等效互换 等效互换的条件：对外的电压电流相等。等效互换的条件：对外的电压电流相等。I=I Uab=Uab即：外特性一致即：外特性一致IRO+-EbaUabISabUabI RO75青岛大学电工电子实

46、验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIaE+-bIUabRO电压源电压源电流源电流源UabROIsabI 76青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III等效变换的注意事项等效变换的注意事项（1 1）“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互等效（等效互换前后对外伏换前后对外伏-安特性一致），对内不等安特性一致），对内不等效。效。例如例如：时时IsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量中不消耗能量RO中则消耗能量中则消耗能量对内不等效对内不等效对外等效对外等效77青岛大学电工电子实验教学中心青岛

47、大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III(2)注意转换前后注意转换前后 E 与与 Is 的方向的方向aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObIE与与IS方方向一致向一致！78青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III(3)(3)恒压源和恒流源不能等效互换恒压源和恒流源不能等效互换abIUabIsaE+-bI恒压源和恒流源伏安特性不同！恒压源和恒流源伏安特性不同！(4)(4)在进行等效变换时，与恒压源串联的电在进行等效变换时，与恒压源串联的电阻和与恒流源并联的电阻可以作为其内阻处阻和与恒流源并联的电阻可以作为其内阻处理。

48、理。79青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III(5)串联的恒压源可以合并，并联的恒流源串联的恒压源可以合并，并联的恒流源可以合并。可以合并。8V6V4V6V4A2A1A3A80青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III利用电源的等效变换分析电路利用电源的等效变换分析电路变变换换合合并并简化简化电路电路1、所求支路所求支路不得参与变换；不得参与变换；2、与恒压源并联的元件、与恒流源、与恒压源并联的元件、与恒流源串联的元件对串联的元件对外电路外电路不起作用。不起作用。81青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学

49、电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIR1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?例例12求求 I=？82青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIIsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I83青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III+RdEd+R4E4R5I-ISR5R4IR1/R2/R3I1+I384青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III10V+-2A2 I哪哪个个答答案案

50、对对?+-10V+-4V2 例例1385青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III+-+-I120V10 2 5AUs8 I10 试求试求I，I1，Us；并判断；并判断20V的的理想电压源和理想电压源和5A的理想电流源的理想电流源是电源还是负载？是电源还是负载？解：解：先求先求I,将将8 的电阻看作外电路，两个的电阻看作外电路，两个10的电阻对求的电阻对求I 没有影响，先将没有影响，先将其除去，简化电路图。其除去，简化电路图。+-20V2 5A8 I+-20V2 8 I+-10V而后将电流源（而后将电流源（5A，2)等效为等效为电压源（电压源（10V