電工學(xué)(少學(xué)時(shí)) 唐介主編第一章課件

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1、1.8 1.9 1.10 1 了 解 電 路 的 作 用 和 組 成 。 理 解 電 路 的 三 種 工 作 狀 態(tài) 。2 理 解 電 路 模 型 及 線(xiàn) 性 無(wú) 源 (電 阻 、 電 感 、 電 容 )的 物 理 性質(zhì) ， 理 解 電 壓 、 電 流 參 考 方 向 及 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 的 概 念 和 實(shí)際 應(yīng) 用 的 意 義 。3 理 解 理 想 電 壓 源 和 理 想 電 流 源 的 概 念 。 掌 握 其 特 點(diǎn) 。4 熟 練 掌 握 基 爾 霍 夫 定 律 ， 掌 握 電 路 中 電 位 的 計(jì) 算 方 法 。5 掌 握 用 支 路 電 流 法 、 疊 加 定 理 和 戴 維

2、 寧 定 理 分 析 電 路 的方 法 。6 了 解 非 線(xiàn) 性 電 阻 元 件 的 伏 安 特 性 、 靜 態(tài) 電 阻 和 動(dòng) 態(tài) 電 阻的 概 念 ， 了 解 簡(jiǎn) 單 非 線(xiàn) 性 電 阻 電 路 的 圖 解 分 析 法 。重 點(diǎn) ： 參 考 方 向 及 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 、 基 爾 霍 夫 定 律 、 疊 加 定理 和 戴 維 寧 定 理 。 電 路 是 電 流 流 通 的 路 徑 ， 是 由 某 些 元 、 器 件 為 完 成一 定 功 能 、 按 一 定 方 式 組 合 后 的 總 稱(chēng) 。 電 源 負(fù) 載為 完 成 某 種 預(yù) 期 目 的 而 設(shè) 計(jì) 、 安 裝 、 運(yùn) 行 的

3、， 由 電路 元 器 件 相 互 連 接 而 成 ， 具 有 傳 輸 電 能 、 處 理 信 號(hào) 、 測(cè) 量 、 控制 、 計(jì) 算 等 功 能 。 為 了 便 于 用 數(shù) 學(xué) 方 法 分 析 電 路 ,一 般 要 將 實(shí) 際 電 路 模 型 化 ， 用理 想 電 路 元 件 或 其 組 合 來(lái) 模 擬 實(shí) 際 電 路 中 的 器 件 ， 從 而 構(gòu) 成 與實(shí) 際 電 路 相 對(duì) 應(yīng) 的 。 理 想 電 路 元 件 是 具 有 某 種 確 定 的電 磁 性 質(zhì) 的 假 想 元 件 。 I 放大器 揚(yáng) 聲 器話(huà) 筒發(fā) 電 機(jī) 升 壓變 壓 器 降 壓變 壓 器 電 燈電 動(dòng) 機(jī)電 爐.輸 電 線(xiàn)

4、注 重 信 號(hào) 的 快 速 及 準(zhǔn) 確 性注 重 電 源 效 率 由 電 源 、 中 間 環(huán) 節(jié) （ 連 接 導(dǎo) 線(xiàn) ） 、 負(fù) 載 組 成 。（ 1） 電 源 ： 將 非 電 形 態(tài) 的 能 量 轉(zhuǎn) 換 為 電 能 的 供 電 設(shè) 備 。提 供 電 能 的 裝 置 。 如 ： 發(fā) 電 機(jī) 、 蓄 電 池 等 。（ 2） 中 間 環(huán) 節(jié) ： 連 接 電 源 與 用 電 設(shè) 備 的 金 屬 導(dǎo) 線(xiàn) ， 開(kāi) 關(guān) 、熔 斷 器 、 變 壓 器 等 。 起 溝 通 電 路 、 輸 送 電 能 的 作 用 。（ 3） 負(fù) 載 （ 用 電 設(shè) 備 ） ： 將 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 非 電 形 態(tài) 能 量 的

5、裝 置 。 如 電 燈 、 電 鈴 、 電 動(dòng) 機(jī) 、 電 爐 等 。注 意 ： 電 工 學(xué) 所 指 負(fù) 載 的 大 小 是 指 消 耗 功 率 的 大 小 電 源 : 提 供電 能 的 裝 置 負(fù) 載 : 取 用電 能 的 裝 置中 間 環(huán) 節(jié) ： 傳 遞 、 分配 和 控 制 電 能 的 作 用發(fā) 電 機(jī) 升 壓變 壓 器 降 壓變 壓 器 電 燈電 動(dòng) 機(jī)電 爐.輸 電 線(xiàn) 直 流 電 源 : 提 供 能 源 信 號(hào) 處 理 ：放 大 、 調(diào) 諧 、 檢 波 等負(fù) 載信 號(hào) 源 : 提 供 信 息 放大器 揚(yáng) 聲 器話(huà) 筒 電 源 或 信 號(hào) 源 的 電 壓 或 電 流 稱(chēng) 為 激 勵(lì)

6、， 它 推 動(dòng) 電 路工 作 ； 由 激 勵(lì) 所 產(chǎn) 生 的 電 壓 和 電 流 稱(chēng) 為 響 應(yīng) 。 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過(guò) 導(dǎo) 體 橫 截 面 的 電 荷 （ 量 ）dttdqti )(=)(如 果 電 流 的 大 小 為 恒 值 ， 且 方 向 不 變 ， 方 向 由 高 電 位 指向 低 電 位 ， 此 時(shí) tQIti =)(注 意 ： 1.電 流 的 方 向 為 正 電 荷 運(yùn) 動(dòng) 的 方 向 。 2.區(qū) 分 大 小 寫(xiě) 字 符 分 別 代 表 的 意 義 。 2.電 位 V（ V） ： 電 路 當(dāng) 中 各 點(diǎn) 與 某 一 固 定 點(diǎn) 之 間 的 電壓 既 是 各 點(diǎn) 的 電 位

7、。 固 定 點(diǎn) 為 電 路 中的 參 考 點(diǎn) 。 通 常 設(shè) 電 位 參 考 點(diǎn) 的 電 位 為 零 。 原 則 上 參 考 點(diǎn) 在 電 路 中 可 以 任 意 選 取 ， 在 工 程上 常 選 大 地 或 元 件 的 匯 集 點(diǎn) 為 參 考 點(diǎn) 。 稱(chēng) 為 “ 地 ” 。符 號(hào) 電 場(chǎng) 力 將 單 位 正 電 荷 從 電 路 的 某 一 點(diǎn) 移 至 參 考點(diǎn) 時(shí) 所 消 耗 的 電 能 ， 即 在 移 動(dòng) 中 轉(zhuǎn) 換 成 非 電 形 態(tài) 能量 的 電 能 稱(chēng) 為 電 位 。 E1+_ E2+_ R1R2 R3 R1R2 R3+E1-E2等 效V18 V245 1015 V18 V245 10

8、15A B電 位 在 電 路 中 的 表 示 法 等 效 電 源 端 電 壓 US=E， 電 壓 也 常 被 稱(chēng) 為 電 位 差 或 電 壓 降 。負(fù) 載 端 電 壓 UL=I RL(V)衡 量 電 源 力 對(duì) 電 荷 做 功 能 力 的 物 理 量 ， 電 動(dòng) 勢(shì) 的 實(shí) 際 方 向 規(guī)定 為 電 位 升 高 的 方 向 ， 即 從 低 電 位 點(diǎn) 指 向 高 電 位 點(diǎn) 。電 位 和 電 壓 的 區(qū) 別 : 電 源 產(chǎn) 生 的 電 功 率 PE=EI 電 源 輸 出 的 電 功 率 PS=USI 負(fù) 載 消 耗 的 電 功 率 PL=ULI單 位 時(shí) 間 內(nèi) 所 轉(zhuǎn) 換 的 電 能 稱(chēng) 為

9、 電 功 率 ， 簡(jiǎn) 稱(chēng) 功 率 。電 能 W=UL I t(J) 功 率 P=W/t=I UL(W)在 時(shí) 間 t內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 的 電 功 率 稱(chēng) 為 電 能 。 W=P t 對(duì) 于 上 圖 中 的 負(fù) 載 物 理 量 的 單 位 與 實(shí) 際 方 向 一 、 通 路 ： 電 路 各 部 分 聯(lián) 接 成 閉 合 回 路 ， 有 電 流 通 過(guò) 。電 氣 設(shè) 備 工 作 時(shí) ， 其 電 壓 、 電 流 和 功 率 均 有 一 定 限 額 ， 這 些限 額 表 示 了 電 氣 設(shè) 備 的 正 常 工 作 條 件 和 工 作 能 力 ， 稱(chēng) 為 電 氣設(shè) 備 的 額 定 值 。 電 源 產(chǎn) 生 的 電

10、 功 率 PE=EI =電 路 各 部 分 消 耗 電 功 率 電 源 輸 出 的 電 功 率 PS=USI =外 電 路 各 部 分 消 耗 電 功 率額 定 工 作 狀 態(tài) ： I = I N ， P = PN I IN ， P PN ： I IN ， P 0， 在 電 路 中 起 電 源 作 用實(shí) 際 方 向 非 關(guān) 聯(lián) ， P=-UI0， 在 電 路 中 起 負(fù) 載 作 用（ a） 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 （ b） 非 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向功 率 有 正 負(fù) 對(duì) 于 電 源 ， 如 果 電 流 的 參 考 方 向 是 由 電 壓 參 考 方 向 所 假 定的 低 電 位 經(jīng) 電 源

11、流 向 高 電 位 ， 則 稱(chēng) 它 們 的 電 壓 和 電 流 參 考 方向 為 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 ， 否 則 稱(chēng) 為 非 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 。功 率 （ 對(duì) 電 源 來(lái) 說(shuō) ） 在 工 程 上 為 了 便 于 對(duì) 實(shí) 際 電 路 進(jìn) 行 分 析 和 進(jìn) 行 數(shù) 學(xué) 描述 ， 將 實(shí) 際 元 件 理 想 化 。一 、 理 想 無(wú) 源 元 件電 阻 ： 表 征 電 路 中 消 耗 能 量 的 理 想 元 件 。 符 號(hào)電 功 （ 能 量 ） :W=PT(J) 時(shí) 間 T內(nèi) 電 流 所 做 的 功 。 根 據(jù) 歐 姆 定 律 : iRu= RIRUUIP 22 = IRU = R通 常

12、 用 電 設(shè) 備 使 用 的 時(shí) 間 很 長(zhǎng) ,電 功 以 焦 耳 為 單 位 太 小 ,所以 實(shí) 用 上 常 以 千 瓦 小 時(shí) (KWH)(俗 稱(chēng) 度 )作 為 電 功 的 單 位 。)(106.3=1=1 6 WSJKWh度 電 1 1、 2環(huán) 代 表 有 效 數(shù) 字2 3環(huán) 代 表 “ 0” 的 個(gè) 數(shù)3 4環(huán) 代 表 誤 差 等 級(jí) 金 色 - 5% 銀 色 - 10% 無(wú) 色 - 20%各 數(shù) 字 代 表 的 顏 色 ： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 棕 紅 橙 黃 綠 蘭 紫 灰 白 黑在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 用 色 環(huán) 表 示 電 阻 值 的 大 小 20K 1.5K

13、 電 容 ： 表 征 電 路 中 電 場(chǎng) 能 儲(chǔ) 存 的 理 想 元 件 。 CR、 L、 C為 恒 定 常 數(shù) ， 稱(chēng) 為 線(xiàn) 性 元 件 。線(xiàn) 性 電 路 ： 由 線(xiàn) 性 元 件 和 電 源 組 成 的 電 路 。符 號(hào) ： 電 感 ： 表 征 電 路 中 磁 場(chǎng) 能 儲(chǔ) 存 的 理 想 元 件 。 L符 號(hào) ： 二 、 理 想 有 源 元 件1、 理 想 電 壓 源1) 特 點(diǎn) ：(a) 電 源 兩 端 電 壓 由 電 源 本 身 決 定 ， 與 外 電 路 無(wú) 關(guān) ；(b) 通 過(guò) 它 的 電 流 是 任 意 的 ， 由 外 電 路 決 定 。電 路 符 號(hào) uS IR5V(忽 略 電

14、 源 本 身 的 功 率 損 耗 R0=0) 又 稱(chēng) 恒 壓 源 AIVUR 5=,5=,1= AIVUR 5.0=,5=,10= 如 ： US +_ i u+ _R0 實(shí) 際 電 壓 源 uS +_ i u+_2) 伏 安 特 性 ：(1) 若 uS = US ， 即 直 流 電 源 ， 則 其 伏 安 特 性 為 平 行 于電 流 軸 的 直 線(xiàn) 。 (3) 若 uS為 變 化 的 電 源 ， 則 某 一 時(shí) 刻 的 伏 安 關(guān) 系 也 是 這 樣 。 USu i0(2) 電 壓 為 零 的 電 壓 源 ， 伏 安 曲 線(xiàn) 與 i 軸 重 合 ， 相 當(dāng) 于 短 路 狀 態(tài) 。 電 壓 與

15、 電 流 的 關(guān) 系 3） 理 想 電 壓 源 的 開(kāi) 路 與 短 路US +_ I u+_ R (1) 開(kāi) 路(2) 短 路 實(shí) 際 電 壓 源 也 不 允 許 短 路 !因 其 內(nèi) 阻 小 ， 若 短 路 電 流 很 大 ， 可 能 燒 毀 電 源 。R， I=0， u=US （ 空 載 ）R=0， I ， 此 時(shí) 理 想電 源 模 型 不 存 在 。理 想 電 壓 源 不 允 許 短 路 ! 4） 功 率 I , US 方 向 關(guān) 聯(lián)US +_ I u+_U S +_ i u+_ I , US 方 向 非 關(guān) 聯(lián) 電 源負(fù) 載P發(fā) = US IP吸 = - US I RUI S恒 壓 源

16、 特 性 中 不 變 的 是 ： _US恒 壓 源 特 性 中 變 化 的 是 : _I_ 會(huì) 引 起 I 的 變 化 。外 電 路 的 改 變+_ I 恒 壓 源 特 性 小 結(jié)US Uabab R結(jié) 論 ： 凡 是 與 理 想 電 壓 源 并 聯(lián) 的 元 件 其 兩 端 的 電 壓 恒 等 于 理 想電 壓 源 的 電 壓 值 。干 電 池 、 蓄 電 池 忽 略 內(nèi) 阻 視 為 理 想 電 壓 源 。 2.理 想 電 流 源1） 特 點(diǎn) ： (a) 電 源 電 流 由 電 源 本 身 決 定 ， 與 外 電 路 無(wú) 關(guān) ；(b) 電 源 兩 端 電 壓 是 由 外 電 路 決 定 。電

17、路 符 號(hào) ISU IR1A VUAIR 1=,1=,1= VUAIR 10=,1=,10= 又 稱(chēng) 恒 流 源 2） 伏 安 特 性 若 i = I S ， 即 直 流 電 源 。 則 其 伏 安 特 性 為 平 行 于 電壓 軸 的 直 線(xiàn) ， 反 映 電 流 與 端 電 壓 無(wú) 關(guān) 。 ISu i0IS i u+_ 恒 流 源 3） 理 想 電 流 源 的 短 路 與 開(kāi) 路(2) 開(kāi) 路 ： R， i= IS， u (1) 短 路 ： R=0， i= IS， u=0 RIS i u+_4） 實(shí) 際 電 流 源 的 產(chǎn) 生 ： 可 由 穩(wěn) 流 電 子 設(shè) 備 產(chǎn) 生 ， 有 些 電 子

18、器 件 輸 出 具 備 電流 源 特 性 ， 如 晶 體 管 的 集 電 極 電 流 與 負(fù) 載 無(wú) 關(guān) ； 光 電 池 在一 定 光 線(xiàn) 照 射 下 光 電 池 被 激 發(fā) 產(chǎn) 生 一 定 值 的 電 流 等 。 5） 功 率 p發(fā) = u isp 吸 = -uisiS i u+_iS i u+_ u , iS非 關(guān) 聯(lián) u , iS 關(guān) 聯(lián) 電 源負(fù) 載 恒 流 源 特 性 小 結(jié)恒 流 源 特 性 中 不 變 的 是 ： _Is恒 流 源 特 性 中 變 化 的 是 ： _Uab_ 會(huì) 引 起 U ab 的 變 化 。外 電 路 的 改 變 RIU sab ab IUabIs R結(jié) 論

19、： 凡 是 與 理 想 電 流 源 串 聯(lián) 的 元 件 其 流 過(guò) 電 流 恒 等 于理 想 電 流 源 的 電 流 值 。 理 想 電 源 具 有 兩 種 工 作 狀 態(tài) ： 電 源 實(shí) 際 方 向 關(guān) 聯(lián) 負(fù) 載 實(shí) 際 方 向 非 關(guān) 聯(lián)ab IUabIsI+_ abUab 0P 0P U、 I 參 考 方 向 關(guān) 聯(lián) ， P = UI 0， 電 源 ； P = UI 0， 負(fù) 載 。U、 I 參 考 方 向 非 關(guān) 聯(lián) ， P =UI 0， 負(fù) 載 ； P = UI 0， 電 源 。 電 源 ： U、 I 實(shí) 際 方 向 關(guān) 聯(lián) ， 即 電 流 從 “ +” 端 流 出 ， （ 發(fā) 出

20、 功 率 ） ； 負(fù) 載 ： U、 I 實(shí) 際 方 向 非 關(guān) 聯(lián) ， 即 電 流 從 “ -” 端 流 出 。 （ 吸 收 功 率 ） 。 10V +- 2A 2I討 論 : ?IA32 410 A72210 A5210 III哪個(gè)答案對(duì) ? 恒 壓 源 中 的 電 流如 何 決 定 ？ 恒 流源 兩 端 的 電 壓 等于 多 少 ？例 ： IUS R _+ab Uab=?Is原 則 ： Is不 能 變 ， US 不 能 變 。 Sab UIRU -=恒 壓 源 中 的 電 流 I= IS恒 流 源 兩 端 的 電 壓P12例 題 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 (Kirchhoffs Cu

21、rrent LawKCL )基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 (Kirchhoffs Voltage LawKVL )基 爾 霍 夫 定 律 與 元 件 特 性 是 電 路 分 析 的 基 礎(chǔ) 。 一 .幾 個(gè) 名 詞1. 支 路 (branch)： 電 路 中 通 過(guò) 同 一 電 流 的 每 個(gè) 分 支 。 (b)2. 結(jié) 點(diǎn) (node): 支 路 的 連 接 點(diǎn) 稱(chēng) 為 結(jié) 點(diǎn) 。 ( n )3. 回 路 (loop)： 由 支 路 組 成 的 閉 合 路 徑 。 ( l )b=34. 網(wǎng) 孔 (mesh)： 不 被 任 何 支 路 所 分 割 的 回 路 即 為 網(wǎng)孔 。 網(wǎng) 孔 是 回

22、 路 ， 但 回 路 不 一 定 是 網(wǎng) 孔 。ab+_R1US1 +_US2R2 R3 l=3n=21 23 二 .基 爾 霍 夫 電 流 定 律 (KCL)：物 理 基 礎(chǔ) : 電 荷 守 恒 ， 電 流 連 續(xù) 性 。i1- i2+ i3-i4= 0i1+ i3= i2+ i4i1 i4i2 i 3例 0)(ti 入 出即 i = i任 一 時(shí) 刻 匯 集 到 任 一 結(jié) 點(diǎn) 的 各 支 路 電 流 的 代 數(shù) 和 為 零 。即 應(yīng) 用 于 結(jié) 點(diǎn) 的 定 律 （ 1） 若 規(guī) 定 電 流 流 入 結(jié) 點(diǎn) 的 方 向 為 正 值 ， 則 流 出 結(jié) 點(diǎn) 的 方 向?yàn)?負(fù) 值 。 反 之

23、亦 然 。（ 2） 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 適 用 于 任 一 閉 合 平 面 （ 廣 義 結(jié) 點(diǎn) ） 。（ 3） 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 適 用 于 任 何 變 化 的 電 流 。 311 iii 122 iii 233 iii 對(duì) 于 閉 合 面 （ 可 看成 是 廣 義 結(jié) 點(diǎn) ） 0321 iii廣 義 結(jié) 點(diǎn) KCL的 推 廣 ：A Bi=0A BiiA Bi3i2i1 0321 iii兩 條 支 路 電 流 大 小 相 等 ，一 個(gè) 流 入 ， 一 個(gè) 流 出 。只 有 一 條 支 路 相 連 ， 則 i=0。 R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=

24、0如 0U順 時(shí) 針 方 向 繞 行 :三 、 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 (KVL) S UUR即-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 0uR1 R4 R3R2I1 I4 I3I2_ +US4+US1_ U2 U3U1 U4 任 一 時(shí) 刻 沿 任 一 閉 合 回 路 (按 固 定 繞 行 方 向 )， 各 支 路 電 壓 代 數(shù) 和 為 零 。 若 電 壓 降 的 方 向 與 繞行 方 向 一 致 取 正 值 ， 反 之 取 負(fù) 值 。 應(yīng) 用 于 回 路 電 壓 的 定 律R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4 ABl1 l2UAB (沿 l1)=UAB (沿

25、l2）推 論 1： 電 路 中 任 意 兩 點(diǎn) 間 的 電 壓 等 于 兩 點(diǎn) 間 任 一 條 路徑 經(jīng) 過(guò) 的 各 元 件 電 壓 的 代 數(shù) 和 。 32 UUUAB 4411 UUUUU SSAB A BR1 R4 R3R2I1 I4 I3I2_ +US4+US1_ U2 U3U1 U4 推 論 2： KVL不 僅 適 用 于 任 一 閉 合 回 路 ， 同 樣 適 用 于 假 象 的閉 合 電 路 。 IREU 0=-+ UIRE或 IREU 采 用 此 方 法 簡(jiǎn) 單 1 列 方 程 前 標(biāo) 注 回 路 繞 行 方 向 ； 電 壓 升 = 電 壓 降 E2 =UBE + I2R2 U

26、 = 0 I 2R2 E2 + UBE = 02 應(yīng) 用 U = 0 項(xiàng) 前 符 號(hào) 的 確 定 ： 3. 開(kāi) 口 電 壓 可 按 回 路 處 理 注 意 ： 1對(duì) 回 路 1： E1 UBEE+B+R 1 +E2R2 I2 _ 基 爾 霍 夫 定 律 小 結(jié) ：(1) KCL是 對(duì) 支 路 電 流 的 線(xiàn) 性 約 束 ， KVL是 對(duì) 支 路 電 壓的 線(xiàn) 性 約 束 。(2) KCL、 KVL與 組 成 支 路 的 元 件 性 質(zhì) 及 參 數(shù) 無(wú) 關(guān) 。(3) KCL表 明 在 每 一 結(jié) 點(diǎn) 上 電 荷 是 守 恒 的 ； KVL是 電 位單 值 性 的 具 體 體 現(xiàn) (電 壓 與 路

27、 徑 無(wú) 關(guān) )。 求 ： 圖 示 電 路 中 的 U和 I。1A3A 2A 3V2V3U I例 1: U1 解 ： 0132 IAI 2 VIU 631 1-3-2= UU V5=6+-1=據(jù) KCL得據(jù) KVL得 +E1R1 R4 R3R2_ UcdUef UabUed +E2_a b dcef例 2： 1.6.2 aded efcdab UU VUVUVU VEVE 和試 求已 知 ：: 5,6,4 ,10,20 21 在 圖 示 電 路 中 ， 已 知 US = 2V， IS = 2A。 A、 B 兩 點(diǎn) 間 的 電 壓 UAB 為 ( )。 A B I USS . . 1 1+ I=

28、IS V1+-1V (a)1 V(b) 1 V(c) 2 V例 3 例 4、 在 圖 示 電 路 中 ， 已 知 ： US1 = US2 =5V， IS1 =2A，IS2 =1A， R =2。 求 ： 電 路 中 的 I 和 UAB， 指 出 哪 些元 件 是 電 源 ， 并 求 電 源 發(fā) 出 的 功 率 。 I I U UIU R A B S S 1 A B S 2S 21 . . . .+ + 1、 電 位 ： 電 路 中 某 點(diǎn) 至 參 考 點(diǎn) 的 電 壓 ， 記 為 “ VX” 通 常 設(shè) 參 考 點(diǎn) 的 電 位 為 零 。 電 位 的 計(jì) 算 步 驟 : (1) 任 選 電 路 中

29、 某 一 點(diǎn) 為 參 考 點(diǎn) ， 設(shè) 其 電 位 為 零 ； (2) 標(biāo) 出 各 電 流 參 考 方 向 并 計(jì) 算 ； (3) 計(jì) 算 各 點(diǎn) 至 參 考 點(diǎn) 間 的 電 壓 即 為 各 點(diǎn) 的 電 位 。某 點(diǎn) 電 位 為 正 ， 說(shuō) 明 該 點(diǎn) 電 位 比 參 考 點(diǎn) 高 ；某 點(diǎn) 電 位 為 負(fù) ， 說(shuō) 明 該 點(diǎn) 電 位 比 參 考 點(diǎn) 低 。 Va = 5V a 點(diǎn) 電 位 ：ab1 5A ab1 5AVb = -5V b 點(diǎn) 電 位 ：例 1 參 考 點(diǎn) 參 考 點(diǎn)_+ 圖 示 電 路 ， 計(jì) 算 開(kāi) 關(guān) S 斷 開(kāi) 和 閉 合 時(shí) A點(diǎn) 的 電 位 VA解 : (1)當(dāng) 開(kāi) 關(guān)

30、 S斷 開(kāi) 時(shí)(2) 當(dāng) 開(kāi) 關(guān) 閉 合 時(shí) ,電 路 如 圖 （ b）電 流 I2 = 0，電 位 VA = 0V 。電 流 I1 = I2 = 0，電 位 VA = 6V 。電 流 在 閉 合 路 徑 中 流 通 2K A+ I1 2kI26V (b)2k+6V A2kS I2I1 (a) 例 3 V12 V6K8K6 K16K AB C試 分 析 計(jì) 算 圖 示 電 路 開(kāi) 關(guān) K斷 開(kāi) 和 閉 合 時(shí) A點(diǎn) 的 電 位 。 解 ： K斷 開(kāi) 時(shí)I1 mAI 6.010)1686( 612 31 VVA 6.36166.0 換 路 徑 后 VVA 6.3)86(6.012 K閉 合 時(shí)

31、mAI 25.010)168( 6 32 I2 VVA 261625.0 換 路 徑 后 VVA 2825.0 結(jié) 論 1電 路 參 考 點(diǎn) 一 經(jīng) 選 定 ， 電 路中 任 意 點(diǎn) 的 電 位 為 定 值 ， 與所 選 路 徑 無(wú) 關(guān) 未 知 數(shù) ： 各 支 路 電 流解 題 思 路 ： 根 據(jù) 基 爾 霍 夫 定 律 ， 列 結(jié) 點(diǎn) 電 流 和 回 路 電 壓 方 程 ， 然 后 聯(lián) 立 求 解 。R3US1+_R1 +_R2US2I1 I3 I2 用 支 路 電 流 法 求 解 步 驟 R2U2U1+_R1 R3 +_（ 1） 確 定 支 路 數(shù) ， 選 擇 各 支路 電 流 的 參 考

32、 方 向 ,對(duì) 選 定 的回 路 標(biāo) 出 回 路 繞 行 方 向 。支 路 數(shù) b= 3。 I1 I3 I2（ 2） 確 定 結(jié) 點(diǎn) 數(shù) ， 列 出 獨(dú)立 的 結(jié) 點(diǎn) 電 流 方 程 式 。 ab結(jié) 點(diǎn) a： I1+I2-I3=0結(jié) 點(diǎn) b -I1-I2+I3=0 I1+ I2 - I3= 0結(jié) 點(diǎn) 數(shù) 為 n， 則 可 列 出 n-1 個(gè) 獨(dú) 立 的 結(jié) 點(diǎn) 電 流 方 程 式 。（ 3） 確 定 余 下 所 需 的 方 程 式 數(shù) ， 應(yīng) 用 KVL 對(duì) 回 路 列 出 b( n 1 ) 個(gè) 獨(dú) 立 的 回 路 電 壓 方 程 （ 通 常 可 取 網(wǎng) 孔 列 出 ） 。 左 網(wǎng) 孔 ： R

33、 1 I1+ R3I3= U1 右 網(wǎng) 孔 ： R2 I2+ R3I3= U2（ 4） 解 聯(lián) 立 方 程 式 ， 求 出 各 支 路 電 流 的 數(shù) 值 。 R1U1 R2U2R3 +_ +_ R4例 1.7.1 ab1 2 3I1 I2I3 I4 0=-+ 24422 URIRI 結(jié) 點(diǎn) 數(shù) n=2未 知 支 路 數(shù) b=404321 IIII 0=-+- 122211 UURIRI 0=-+ 13311 URIRI據(jù) KCL據(jù) KVL AIAIAIAI 2,4,2,4 4321 求 ： 各 未 知 支 路 的 電 流 值 是 否 能 少 列一 個(gè) 方 程 ?n=4 b=6 SII 33

34、R6a I3sI3dU +_ b cI1 I2 I4I5 I6R5R4R2R1 Ux例 2 0 1 =- :a 3S2 I+II電 流 方 程支 路 電 流 未 知 數(shù) 少 一 個(gè) ： 支 路 中 含 有 恒 流 源 的 情 況 0 52 =- :b I-II 4 0= :c 3S64 I-I-I n=4 b=6 電 壓 方 程 ： URIRIRIabda 552211 :注 意 ： 列 電 壓 方 程 避 開(kāi) 含 有 恒 流 源 支 路 的 回 路 。0: 556644 RIRIRIbcdbdU +_ b cI1 I2 I4I5 I6R5R4R2R1 Uxa I3s 支 路 電 流 法 的

35、優(yōu) 缺 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 支 路 電 流 法 是 電 路 分 析 中 最 基 本 的 方 法 之 一 。 只 要 根 據(jù) 基 爾 霍 夫 定 律 、 歐 姆 定 律 列 方 程 ， 就 能 得 出 結(jié) 果 。缺 點(diǎn) ： 電 路 中 支 路 數(shù) 多 時(shí) ， 所 需 方 程 的 個(gè) 數(shù) 較 多 ， 求 解 不 方 便 。支 路 數(shù) b=4須 列 4個(gè) 方 程 式ab 在 多 個(gè) 電 源 同 時(shí) 作 用 的 線(xiàn) 性 電 路 (電 路 參 數(shù) 不 隨電 壓 、 電 流 的 變 化 而 改 變 )中 ， 任 何 支 路 的 電 流 或 任 意 兩 點(diǎn) 間 的電 壓 ， 都 是 各 個(gè) 電 源 單 獨(dú) 作 用

36、 時(shí) 所 得 結(jié) 果 的 代 數(shù) 和 。 即 總 量 等于 分 量 之 代 數(shù) 和 。 這 樣 將 復(fù) 雜 電 路 就 分 解 成 若 干 個(gè) 簡(jiǎn) 單 電 路 。 2211 2S1 RIRIU III S S21 2211 IRRRRRUI S S21 1212 IRRRRRUI S +- R1I1US I2 ISR2 +- R1I1US R2I2= R1 I2 ISR2+I1U1 U2a 方 向 與 總 量 相 反 1U 1U 21 S21 RRU II S21 21 IRR RI S21 12 IRR RI S21 221 S 111 IRRR RRU III S21 121 S 222

37、IRRR RRU III 例 +-10I4A 20V10 10 用 疊 加 定 理 求 ：I= ?I=2A I= -1AI = I+ I= 1A+10I4A10 10 +-10I 20V10 10解 ： 例 ： 圖 示 電 路 中 ， 已 知 ： US =10 V， IS = 4 A， 則 A 點(diǎn) 的 電 位 VA 是 ( )。(a) 0.8 V (b) 0.8 V (c) 8.8 V A S 1U Is SS . .+ a 1. 疊 加 定 理 只 適 用 于 線(xiàn) 性 電 路 （ 電 路 參 數(shù) 不 隨 電 壓 、 電 流 的 變 化 而 改 變 ） 。 2. 疊 加 時(shí) 只 將 電 源 分

38、 別 考 慮 ， 電 路 的 結(jié) 構(gòu) 和 參 數(shù) 不 變 。 暫 時(shí) 不 予 考 慮 的 恒 壓 源 應(yīng) 予 以 短 路 ， 即 令 US=0； 暫 時(shí) 不 予 考 慮 的 恒 流 源 應(yīng) 予 以 開(kāi) 路 ， 即 令 Is=0。3. 解 題 時(shí) 要 標(biāo) 明 各 支 路 電 流 、 電 壓 的 正 方 向 。 原 電 路 中 各電 壓 、 電 流 的 最 后 結(jié) 果 是 各 分 電 壓 、 分 電 流 的 代 數(shù) 和 。 分 量與 總 量 正 方 向 一 致 取 正 ， 反 之 取 負(fù) 。= +除 源 原 則 4. 疊 加 定 理 只 能 用 于 電 壓 或 電 流 的 計(jì) 算 ， 不 能 用

39、來(lái) 求 功 率 。如 ：5. 運(yùn) 用 疊 加 定 理 時(shí) 也 可 以 把 電 源 分 組 求 解 ， 每 個(gè) 分 電 路 的 電 源 個(gè) 數(shù) 可 能 不 止 一 個(gè) 。 333 III 設(shè) ： 32333233 )( RIIRIP 則 ：I3R3 = + ?323323 )()( RIRI 名 詞 解 釋 ：無(wú) 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 中 沒(méi) 有 電 源 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 中 含 有 電 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 若 一 個(gè) 電 路 只 通 過(guò) 兩 個(gè) 輸 出 端 與 外 電 路 相 連 ， 則 該 電 路 稱(chēng) 為 “ 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ” 。 ABAB a

40、b有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 對(duì) 于 外 電 路 而 言 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 本 身 既 產(chǎn) 生 電 能 ， 同時(shí) 也 消 耗 電 能 。 那 么 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 對(duì) 于 外 電 路 相 當(dāng) 于 一個(gè) 電 源 。 外 電 路+-UI 在 保 證 端 口 電 壓 、 電 流 不 變 的 條 件 下 ， 將 有 源 二端 網(wǎng) 絡(luò) 用 一 個(gè) 等 效 電 源 代 替 。 等 效 電 源 定 理 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 用 電 源 模 型 替 代 ， 便 為 等效 電 源 定 理 。有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 用 電 壓 源 模 型 替 代 - 戴 維 寧 定 理有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 用 電 流

41、 源 模 型 替 代 - 諾 頓 定 理 (一 ) 戴 維 寧 定 理有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò)（ N） R UeSR0 +_ R注 意 ： “ 等 效 ” 是 指 對(duì) 端 口 外 等 效 對(duì) 于 外 電 路 來(lái) 說(shuō) ， 任 一 個(gè) 線(xiàn) 性 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) （ N） ， 可以 用 電 壓 源 模 型 等 效 替 代 。 該 模 型 即 理 想 電 壓 源 Ues與 內(nèi)阻 R0的 串 聯(lián) 。 等 效 US+- R1 IS +-UOC ISC 等 效 UeSR0 +_ +-UOC ISC（ a） （ b）1RIUUa SSOC 圖 1RUII SSSC esOC UUb 圖 0RUI esSC

42、1RIUU SSes 10 RUIRU SSes 10 RR 整 理 后 得 說(shuō) 明 R0 SCOC0 IU=R 等 效 電 壓 源 的 內(nèi) 阻 等 于 有源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 開(kāi) 路 電 壓 與 短 路 電流 之 比 。 理 想 電 壓 源 （ Ues）等 于 原 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 的開(kāi) 路 電 壓 ；有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) R OCes UU 有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) OCU AB AB UesR0 +_ RAB SCI SCOCIUR 0 R0 R0等 于 原 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 除 源后 從 端 口 看 進(jìn) 去 的 等 效 電 阻 。 例 1 A8.0 250 50 V120100

43、ab+- UeSR0 +-UOCabUOC解 ： OCes UU V70 75100300 1003000R求 圖 示 電 路 的 戴 維 寧 等 效 電 路 1008.010050250 250120 已 知 ： R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V求 ： 當(dāng) R5=10 時(shí) ， I5=?R1R3+ _ R2R4R5UI5 R5I5R1R3 + _ R2R4U等 效 變 形 電 路有 源 二 端網(wǎng) 絡(luò)例 2 斷開(kāi) 第 一 步 ： 求 開(kāi) 路 電 壓 UOC DBADOC UUU 第 二 步 ： 求 輸 入 電 阻 R0UOCR1R3 + _ R2R4U=10VA

44、BC D C R0R1R3 R2R4AB D 43210 / RRRRR =20 30 +30 20=2443 421 2 RRRURRRU V2 +_UesR0 R5I5等 效 電 源 電 路 = 24 0R 2VUU oces = R5I5R1R3 + _ R2R4U 105 R 時(shí)A059.0 10242 505 RRUI OC R1R3+ _ R2R4R5UI5此 種 電 路 稱(chēng) 為 “ 電 橋 ” 電 橋 的 特 殊 情 況 ：當(dāng) R1=R2=R3=R4時(shí) ，R5上 無(wú) 電 流 通 過(guò) ；或 若 R1/R3=R2/R4時(shí) ，R5上 亦 無(wú) 電 流 通 過(guò) 。 求 ： U=?4 4 5

45、0 5 33 AB1A RL+_8V _ +10VCDE U例 3 斷 開(kāi) 第 一 步 ： 求 開(kāi) 端 電 壓 UOC EBDECDACOC UUUUU _ +4 4 50 AB+_8V 10VCDE UOC1A5 V9 54010 第 二 步 ：求 輸 入 電 阻 R0 R 0 57 54/4500R4 4 505 AB1A+_8V _ +10VCDE UOC4 4 505 +_UOCR0 579V 33 等 效 電 路4 4 505 33 AB1A RL+_8V +10VCDE UV3.33333579 U 例 4 已 知 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) N， 當(dāng) 開(kāi) 關(guān) S斷 開(kāi) 時(shí) ， 電 壓

46、 U=10V，當(dāng) 開(kāi) 關(guān) S閉 合 后 ， 電 流 I=1A， 則 該 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) N的 等效 電 壓 源 的 內(nèi) 阻 R0為 多 少 ？I S US=5V+-U+- 解 ： S斷 開(kāi) 時(shí) VU 10 VUU es 10 S閉 合 時(shí)據(jù) KVL 0IRUU Ses 51 5100 I UUR Ses+-NUesR0 例R1 R3 R4 R2+_US1 +a b _US2IS 已 知 ： 8,5 2,3 58 42 31 21 RR RRAI VUVUS SS ，試 用 戴 維 寧 定 理 求通 過(guò) R4的 電 流 。 求 開(kāi) 路 電 壓 UOC + _UOC 22131 3 SSS

47、OC URIURR RU 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò)+_ +_ V14 求 等 效 電 阻 R0解 ： （ 畫(huà) 出 等 效 圖 ） 6522 22231 310 RRR RRR + _UOC R0R4 畫(huà) 出 等 效 電 路 IARRUI OC 18614 40 I a b (二 ) 諾 頓 定 理 （ 了 解 ）有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò)（ N） R注 意 ： “ 等 效 ” 是 指 對(duì) 端 口 外 等 效 對(duì) 于 外 電 路 來(lái) 說(shuō) ， 任 一 個(gè) 線(xiàn) 性 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) （ N） ，可 以 用 電 流 源 模 型 等 效 替 代 。 即 理 想 電 流 源 Ies與 內(nèi) 阻 R0的 并 聯(lián) 。 IeS R0+_ R 等 效 電 流 源 的 內(nèi) 阻 等 于 有源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 開(kāi) 路 電 壓 與 短 路 電流 之 比 。 理 想 電 流 源 （ Ies）等 于 原 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 的短 路 電 流 ；有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) R SCes II 有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) OCU ABAB SCI SCOCIUR 0IeS R0+_ R IUR IUIUr t ddlim0 tan tan 111- RUURI S或I+_R1 R +_US U1-+ 1RUS 1RUS SURR SU SSS UUU 1 RRR