电工培训电路的组成

《电工培训电路的组成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工培训电路的组成（86页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、会计学1电工培训电路的组成电工培训电路的组成2负载负载电源电源中间环节中间环节1.1 电路和电路模型1.1.1 实际电路的组成和作用实际电路的组成和作用第1页/共86页3 电路是电流的流通路径电路是电流的流通路径,它由以下三部分组成它由以下三部分组成（1 1）电源：电路中提供电能或信号的器件）电源：电路中提供电能或信号的器件（2 2）负载：电路中吸收电能或输出信号的器件）负载：电路中吸收电能或输出信号的器件（3 3）中间环节）中间环节:起连接电源和负载作用的元器件起连接电源和负载作用的元器件电路的组成电路的组成电路的作用电路的作用 电路的作用可以概括为以下两个方面电路的作用可以概括为以下两个方

2、面（1 1）实现电能的传输和转换）实现电能的传输和转换（2 2）实现信号的传递和处理）实现信号的传递和处理第2页/共86页41.1.2 电路模型电路模型实实际际电电路路电电路路模模型型第3页/共86页5元件名称图型符号元件名称图型符号电阻 R电池电感理想电压源电容 C理想电流源表表1.11.1常用的几种理想电路元件及其图形符号常用的几种理想电路元件及其图形符号第4页/共86页61.2 电路的基本物理量1.2.1 电流及其参考方向电流及其参考方向1.带电粒子（电子、离子等）有规则的定向运动带电粒子（电子、离子等）有规则的定向运动,称为电流。用符号称为电流。用符号i 表示表示,即即 2.2.电流的

3、实际方向为正电荷运动方向电流的实际方向为正电荷运动方向。第5页/共86页73.3.当电流的量值和方向都不随时间变化时当电流的量值和方向都不随时间变化时当电流的量值和方向都不随时间变化时当电流的量值和方向都不随时间变化时,称为直称为直称为直称为直流电流流电流流电流流电流,简称直流。简称直流。简称直流。简称直流。直流电流常用英文大写字母直流电流常用英文大写字母直流电流常用英文大写字母直流电流常用英文大写字母I I表表表表示。示。示。示。量值和方向随着时间按周期性变化的电流量值和方向随着时间按周期性变化的电流量值和方向随着时间按周期性变化的电流量值和方向随着时间按周期性变化的电流,称称称称为交流电流

4、为交流电流为交流电流为交流电流,常用英文小写字母常用英文小写字母常用英文小写字母常用英文小写字母i i i i表示。表示。表示。表示。第6页/共86页85.在分析与计算电路时在分析与计算电路时,常可任意规定某一方向作常可任意规定某一方向作为电流的参考方向或正方向。电流的方向一般用箭为电流的参考方向或正方向。电流的方向一般用箭头表示头表示,也可用双下标表示也可用双下标表示.4.单位是安培单位是安培,符号为符号为A。常用的有千安。常用的有千安（kA）,毫安（毫安（mA）,微安（微安（A）等。）等。第7页/共86页9电路分析中的电路分析中的正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在

5、复杂电路中难于判断元件中物理量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？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR第8页/共86页10(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法(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：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。(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

6、理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；第9页/共86页11式中式中式中式中,q q为由为由为由为由a a点移动到点移动到点移动到点移动到b b点的电荷量点的电荷量点的电荷量点的电荷量,WWabab为移动过程中电荷所减少的电能。为移动过程中电荷所减少的电能。为移动过程中电荷所减少的电能。为移动过程中电荷所减少的电能。2.2.电压的实际方向是使正电荷电能减电压的实际方向是使正电荷电能减电压的实际方向是使正电荷电能减电压的实际方向是使正电荷电能减少的方向少的方向少的方向少的方向,电压的电压的电压的电压的SISI单位是伏特单位是伏特单位是伏特单位是伏特,符号符号符号符号为为为为V V。常用的有

7、千伏（常用的有千伏（常用的有千伏（常用的有千伏（kVkV）、毫伏（）、毫伏（）、毫伏（）、毫伏（mVmV）、）、）、）、微伏（微伏（微伏（微伏（V V）等。）等。）等。）等。第10页/共86页123.3.当电压的量值和方向都不随时间变化时当电压的量值和方向都不随时间变化时当电压的量值和方向都不随时间变化时当电压的量值和方向都不随时间变化时,称为直称为直称为直称为直流电压。流电压。流电压。流电压。直流电压常用英文大写字母直流电压常用英文大写字母直流电压常用英文大写字母直流电压常用英文大写字母表示。表示。表示。表示。量值和方向随着时间按周期性变化的电压量值和方向随着时间按周期性变化的电压量值和方向

8、随着时间按周期性变化的电压量值和方向随着时间按周期性变化的电压,称称称称为交流电压为交流电压为交流电压为交流电压,常用英文小写字母常用英文小写字母常用英文小写字母常用英文小写字母表示。表示。表示。表示。第11页/共86页13.在分析与计算电路时在分析与计算电路时,常可任意规定某一方向作常可任意规定某一方向作为电压的参考方向或正方向。电压的方向一般用为电压的参考方向或正方向。电压的方向一般用“”“”表示，也可用双下标表示或箭头表示表示，也可用双下标表示或箭头表示.当电流与电压的参考方向一致时，称为关联方当电流与电压的参考方向一致时，称为关联方向，否则为非关联方向向，否则为非关联方向第12页/共8

9、6页14有时把电路中任一点与参考点有时把电路中任一点与参考点(规定电位能规定电位能为零的点为零的点)之间的电压，称为该点的电位。也就是之间的电压，称为该点的电位。也就是该点对参考点所具有的电位能。某点的电位用该点对参考点所具有的电位能。某点的电位用V加加下标表示（例如，下标表示（例如，Va表示表示a点的电位），单位与电点的电位），单位与电压相同，用伏特压相同，用伏特(V)表示。参考点的电位为零可用表示。参考点的电位为零可用符号符号“”表示。表示。电路中两点间的电压与参考点的选择无关，电路中两点间的电压与参考点的选择无关，而电位随参考点（零电位点）选择的不同而不同。而电位随参考点（零电位点）选择

10、的不同而不同。第13页/共86页151.2.3 1.2.3 功功 率率aIRUb功率的概念功率的概念：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，则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？功率有无正负？如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？第14页/共86页16 在在 U、I 正正方向选择一致的前提下，方向选择一致的前提下，IRUab或或IRUab“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）“发出功率发出功率”（电源）（电源）若若 P=UI 0若若 P=UI 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡

11、关系P（吸收）（吸收）=P（发出）（发出）第15页/共86页17 当当 计算的计算的 P 0 时时,则说明则说明 U、I 的实际的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，方向一致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。所以，从所以，从 P 的的 +或或 -可以区分器件的性质，可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。或是电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。当计算的当计算的 P 0 时时,则说明则说明 U、I 的实际方的实际方向相反，此部分电路发出电功率，向相反，此部分电路发出电功率，为电源为电源。第16页/共86页18R

12、UI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。RUIRUI第17页/共86页19 图示电路为直流电路图示电路为直流电路图示电路为直流电路图示电路为直流电路,U U1 1=4V,=4V,U U2 2=-8V,=-8V,U U3 3=6V,=6V,I I=4A,=4A,求各元件接受或发出的功率求各元件接受或发出的功率求各元件接受或发出的功率求各元件接受或发出的功率P P1 1、P P2 2和和和和P P3 3,并并并并求整个电路的功率求整个电路的功率求整个电路的功率求整个电路的功率P P。例例1.1第18页/共86页20解解 P1的电压参考

13、方向与电流参考方向相关联的电压参考方向与电流参考方向相关联,故故P1=U1I=44=16W(接受接受16W)P2和和P3的电压参考方向与电流参考方向的电压参考方向与电流参考方向非关联非关联,故故P2=U2I=(-8)4=-32W(接受接受32W)P3=U3I=64=24W(发出发出24W)整个电路的功率整个电路的功率P,设接受功率为正设接受功率为正,发出发出功率为负功率为负,故故P=16+32-24=24W第19页/共86页211.3.1 1.3.1 电阻元件电阻元件 R（常用单位：（常用单位：、k、M ）1.3 1.3 电阻元件、电感元件和电容元件电阻元件、电感元件和电容元件1.电阻电阻 电

14、流通过导体时要受到阻碍作用，反映这种阻电流通过导体时要受到阻碍作用，反映这种阻碍作用的物理量称为电阻，用碍作用的物理量称为电阻，用R表示。在电路图中表示。在电路图中常用理想电阻元件来反映物质对电流的这种阻碍常用理想电阻元件来反映物质对电流的这种阻碍作用。电阻元件的图形符号如图所示。作用。电阻元件的图形符号如图所示。第20页/共86页22iuRiuui线线性性电电阻阻非非线线性性电电阻阻2.电阻元件的电压、电流关系电阻元件的电压、电流关系第21页/共86页23 电阻元件上电流和电压的实际方向总是一电阻元件上电流和电压的实际方向总是一致的，因此，只有电压与电流为关联方向欧致的，因此，只有电压与电流

15、为关联方向欧姆定律才成立。如图姆定律才成立。如图(a)所示。所示。电压与电流为非关联方向时，则欧姆定律电压与电流为非关联方向时，则欧姆定律应用下式表示：如图（应用下式表示：如图（b）所示）所示第22页/共86页243.电阻的串联与并联电阻的串联与并联（1）电阻的串联）电阻的串联电流：流过各电阻的电流相同，电流：流过各电阻的电流相同，即即 I1=I2=I3=In=I电压：电路两端的总电压等于各电压：电路两端的总电压等于各个电阻两端电压之和，即个电阻两端电压之和，即 U=U1+U2+U3+Un 等效电阻：电路的等效电阻等于等效电阻：电路的等效电阻等于各串联电阻之和，即各串联电阻之和，即 R=R1+

16、R2+R3+Rn 功率：电路中消耗的总功率等于功率：电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和，即各个电阻消耗的功率之和，即 P=P1+P2+P3+Pn=(R1+R2+R3+Rn)I2=RI2 第23页/共86页25 如图所示的分压器中，已知输入电压如图所示的分压器中，已知输入电压U=120V，d是共公接点，是共公接点，R1=R2=R3=20K，求输出电，求输出电压压Ucd和和Ubd。解：解：电路中的总电阻和总电流为 R=R1+R2+R3=60k Ucd=R3I=201032103=40V Ubd=（R2+R3）I=401032103=80V 例例1.2第24页/共86页26(2)电阻的并联

17、电阻的并联电流：电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即电流：电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即 I=I1+I2+I3+In电压：各个电阻两端的电压相同，即电压：各个电阻两端的电压相同，即 U1=U2=U3=Un=U等效电阻：电路等效电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，等效电阻：电路等效电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，即即 功率：电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和，即功率：电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和，即 第25页/共86页27并联电阻中，各电阻流过的电流与电阻值成反比，即并联电阻中，各电阻流过的电流与电阻值成反比，即 两个电阻的并联，如图所示，两个电阻的并联，

18、如图所示，有关系有关系 等效电阻等效电阻 支路电流支路电流上式为两个电阻并联的分流公式，经常使用上式为两个电阻并联的分流公式，经常使用。第26页/共86页28（3）电阻的混联）电阻的混联电路中电阻元件既有串联，又有并联的连接方式，电路中电阻元件既有串联，又有并联的连接方式，称为混联，如图所示。称为混联，如图所示。对于混联电路的计算，只要按串、并联的计算对于混联电路的计算，只要按串、并联的计算方法，一步步将电路化简，最后就可求出总的等效方法，一步步将电路化简，最后就可求出总的等效电阻。电阻。第27页/共86页29求图求图1.17(a)所示电路所示电路ab间的等效电阻间的等效电阻Rab，其中其中R

19、1=R2=R3=2，R4=R5=4。例例1.3第28页/共86页30 解解 将图将图1.17(a)根据电流的流向进行整理。总电流根据电流的流向进行整理。总电流分成三路，一支路经分成三路，一支路经R4到到b点另两支路分别经过点另两支路分别经过R5、R1和和R2到达到达c点，电流汇合后经点，电流汇合后经R3到到b点，故画出点，故画出等效电路图等效电路图1.16(b)。由等效电路可求出。由等效电路可求出ab间的等效间的等效电阻，即电阻，即 R12=R1+R2=2+2=4 R125=R5R12=R1253=R125+R3=2+2=4 Rab=R1253R4=第29页/共86页31线线圈圈面面积积线线圈

20、圈长长度度导磁导磁率率3 电感和结构参数的关系电感和结构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)ue ei第30页/共86页321 .电容元件的基本概念电容元件的基本概念 (1).电容元件是一个理想的二端元件电容元件是一个理想的二端元件(2).电容的电容的SI单位为法拉单位为法拉,符号为符号为F;1 F=1 CV。常采用微法（。常采用微法（F）和皮法（）和皮法（pF）作为其单位。）作为其单位。第31页/共86页33极板极板面积面积板间板间距离距离介电介电常数常数2 电容和结

21、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 (不为常数不为常数)uiC第32页/共86页34R R、L L、C C 元件小结元件小结 理想元件的特性理想元件的特性（u 与与 i 的关系）的关系）LCR注意注意:以上关系均为电流和电压为关联方向以上关系均为电流和电压为关联方向第33页/共86页35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：电感线圈电感线圈L：电感量：电感量R：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。参数的影响和电路的工作条件有关

22、。第34页/共86页36UR1R2LCR1UR2U为直流电压时为直流电压时,以上电路等效为以上电路等效为注意注意 L、C 在不同电路中的作用在不同电路中的作用第35页/共86页371.4.1电压源电压源1.电压源是一个理想二端元件。电压源具有电压源是一个理想二端元件。电压源具有两个特两个特点点:(1)电压源对外提供的电压电压源对外提供的电压u(t)是某种确定的时间函是某种确定的时间函数数,不会因所接的外电路不同而改变不会因所接的外电路不同而改变,即即u(t)=us(t)。(2)通过电压源的电流通过电压源的电流i（t）随外接电路不同而不同。）随外接电路不同而不同。常见的电压源有直流电压源和正弦交

23、流电压源。常见的电压源有直流电压源和正弦交流电压源。1.1.电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换第36页/共86页38电压源电压波形电压源电压波形2.电压为零的电压源相当于短路。电压为零的电压源相当于短路。3.由图由图1.10(a)知知,电压源发出的功率为电压源发出的功率为p0时时,电压源实际上是发出功率；电压源实际上是发出功率；p0时时,电压源实际上是接受功率。电压源实际上是接受功率。第37页/共86页39 1.1.电流源也是一个理想二端元件电流源也是一个理想二端元件电流源也是一个理想二端元件电流源也是一个理想二端元件,电流源有以下电流源有以下电流源有以下电流源有以下两个特点

24、两个特点两个特点两个特点:(1)(1)电流源向外电路提供的电流电流源向外电路提供的电流电流源向外电路提供的电流电流源向外电路提供的电流i i(t t)是某种确定的时间函是某种确定的时间函是某种确定的时间函是某种确定的时间函数数数数,不会因外电路不同而改变不会因外电路不同而改变不会因外电路不同而改变不会因外电路不同而改变,即即即即i i(t t)=)=i is s,i is s是电流源的电流。是电流源的电流。是电流源的电流。是电流源的电流。(2)(2)电流源的端电压电流源的端电压电流源的端电压电流源的端电压u u(t t)随外接的电路不同而不同。随外接的电路不同而不同。随外接的电路不同而不同。随

25、外接的电路不同而不同。2.2.如果电流源的电流如果电流源的电流如果电流源的电流如果电流源的电流i is s=I Is s(I Is s是常数是常数是常数是常数),),则为直流电流源则为直流电流源则为直流电流源则为直流电流源。3.3.电流为零的电流源相当与开路电流为零的电流源相当与开路电流为零的电流源相当与开路电流为零的电流源相当与开路。1.4.2 电流源电流源第38页/共86页40电流源及直流电流源的伏安特性4.电流源发出的功率为电流源发出的功率为p0,电流源实际是发出功率;p0,电流源实际是接受功率。第39页/共86页41理想电压源与理想电流源特性比较理想电压源与理想电流源特性比较理想电压源

26、理想电压源理想电流源理想电流源不不 变变 量量变变 化化 量量Us+_abIUabUab=Us（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 （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第40页/共86页42例例1.4 计算图计算图 1.13 所示电路中电流源的

27、端电压所示电路中电流源的端电压U1,5电电阻两端的电压阻两端的电压U2和电流源、电阻、电压源的功率和电流源、电阻、电压源的功率P1,P2,P3。第41页/共86页43电流源的电流、电压选择为非关联参考方向电流源的电流、电压选择为非关联参考方向电流源的电流、电压选择为非关联参考方向电流源的电流、电压选择为非关联参考方向,所以所以所以所以P P1 1=U U1 1I Is s=132=26W=132=26W(发出发出发出发出)电阻的电流、电压选择为关联参考方向电阻的电流、电压选择为关联参考方向电阻的电流、电压选择为关联参考方向电阻的电流、电压选择为关联参考方向,所以所以所以所以P P2 2=102

28、=20W=102=20W(接受接受接受接受)电压源的电流、电压源的电流、电压源的电流、电压源的电流、电压选择为关联参考方向电压选择为关联参考方向电压选择为关联参考方向电压选择为关联参考方向,所以所以所以所以P P3 3=23=6W=23=6W(接受接受接受接受)解解第42页/共86页44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即即IRO+-UsbaUabISabUabI RO1.4.3 实际电源两种模型的等效变换实际电源两种模型的等效变换第43页/共86页45等效互换公式等效互换公式IRO+-UsbaUabISabUabIRO则则 I=I

29、Uab=Uab若若第44页/共86页46aE+-bIUabRO电压源电压源电流源电流源UabROIsabI 第45页/共86页47等效变换的注意事项等效变换的注意事项“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外伏等效（等效互换前后对外伏-安安特性一致），特性一致），对内不等效。对内不等效。(1)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时时例如：例如：第46页/共86页48注意转换前后注意转换前后 U Us s与与 I Is s 的方向的方向(2)aUs+-bIROUs+-bIROa

30、IsaRObIaIsRObI第47页/共86页49(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（不存在不存在）(4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。者之间均可等效变换。RO和和 RO不一定是电源内阻。不一定是电源内阻。第48页/共86页50R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1Us1+-R3R2R5R4IUs3I=?例例1.5如图所示电路如图所示电路,求电流求电流I.第49页/共86页51(接上页接上页)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R

31、4I3I1I第50页/共86页52+RdUsd+R4Us4R5I-(接上页接上页)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3第51页/共86页531.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.5.1 述语述语第52页/共86页54 1 支路：支路：电路中至少有一个电路元件且通过同一电路中至少有一个电路元件且通过同一电流的路径称为支路，图中共有电流的路径称为支路，图中共有5条支路，分别是条支路，分别是ab、bd、cd、ac、ad。bc之间没有元件，不是支路。之间没有元件，不是支路。2节点：节点：电路中三条或三条以上支路的连接点称电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。图中共有为节点。图中共有3个节点，分别

32、是节点个节点，分别是节点a、节点、节点b和和节点节点d。因为。因为bc不是一条支路，所以不是一条支路，所以b、c实际上是一实际上是一个节点。个节点。3.回路：回路：电路中的任一闭合路径称为回路。图中电路中的任一闭合路径称为回路。图中共有共有7条回路，分别是条回路，分别是abda、bcdb、abca、abcda、acbda、acdba、acda。4.网孔：网孔：电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。图中共有图中共有3个网孔，分别是个网孔，分别是abda、bcdb、abca。第53页/共86页551.5.2 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律KCL 基尔霍夫电流定律

33、（基尔霍夫电流定律（KCL）指出：对于电路中的）指出：对于电路中的任一节点，任一瞬时流入（或流出）该节点电流的代任一节点，任一瞬时流入（或流出）该节点电流的代数和为零。数和为零。我们可以选择电流流入时为正，流出时为负；或我们可以选择电流流入时为正，流出时为负；或流出时为正，流入时为负。电流的这一性质也称为电流出时为正，流入时为负。电流的这一性质也称为电流连续性原理，是电荷守恒的体现。流连续性原理，是电荷守恒的体现。KCL用公式表示为用公式表示为 由此也可将由此也可将KCL理解为流入某节点的电流之和理解为流入某节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。等于流出该节点的电流之和。第54页/共86页5

34、6假设电流流入为正，流出为负，列出节点的电流方程假设电流流入为正，流出为负，列出节点的电流方程。对于节点对于节点a有有 I1+I2-I4=0 或或 I1+I2=I4对于节点对于节点b有有 I4+I5-I2-I3=0 或或 I4+I5=I2+I3 第55页/共86页57电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。I1+I2=I3例例I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R第56页/共86页581.5.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律KVL 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)指出：对于电路中的任一回指出：对于电路中的任一回路，任一瞬时沿

35、该回路绕行一周，则组成该回路元件的各段路，任一瞬时沿该回路绕行一周，则组成该回路元件的各段电压的代数和恒等于零。电压的代数和恒等于零。可任意选择顺时针或逆时针的回路绕行方向，各段电压可任意选择顺时针或逆时针的回路绕行方向，各段电压的正、负与绕行方向有关。一般规定当元件电压的方向与所的正、负与绕行方向有关。一般规定当元件电压的方向与所选的回路绕行方向一致时为正，反之为负。选的回路绕行方向一致时为正，反之为负。KVL用公式表示为用公式表示为第57页/共86页59对于回路对于回路1，电压数值方程，电压数值方程20I1+10I3-20=0对于回路对于回路2，电压数值方程为，电压数值方程为 25I2+1

36、0I3-40=0上式也可写成上式也可写成 25I2+10I3=40KVL不仅适用于闭合电路，不仅适用于闭合电路，也可推广到开口电路也可推广到开口电路 左侧开口电路的电压数值方程为 U=-4I+10 右侧开口电路的电压数值方程为 U=2I+4第58页/共86页60如图所示如图所示,求：求：I1、I2、I3 1+-3V4V1 1+-5VI1I2I3例例1.6解解第59页/共86页61acbd5A10A12345+-10V-+5V+-2V试计算如图试计算如图 所示电路中各元件的功率所示电路中各元件的功率例例1.7第60页/共86页62解解解解 为计算功率为计算功率为计算功率为计算功率,先计算电流、电

37、压。先计算电流、电压。先计算电流、电压。先计算电流、电压。元件元件元件元件 1 1 与元件与元件与元件与元件 2 2 串联串联串联串联,i idbdb=i ibaba=10A,=10A,元件元件元件元件 1 1 发出功率。发出功率。发出功率。发出功率。元件元件 2 接受功率接受功率元件元件 3 与元件与元件 4 串联串联,idc=ica=-5A,元件元件 3 发出功率发出功率:P3=5(-5）=-25W,即接受即接受25W。取回路取回路cabdc,应用应用KVL,有有 uca2+105=0得得uca=-3V第61页/共86页63元件元件 4 接受功率接受功率P4=（-3）（-5）=15W取节点

38、取节点a,应用应用KCL,有有 iad10(-5)=0得得 iad=5A取回路取回路adba,应用应用KVL,有有 uad10得得 uad元件接受功率元件接受功率W根据功率平衡根据功率平衡:100=20+25+15+40,证明计算无误。证明计算无误。第62页/共86页641.6 复杂电路的分析与计算复杂电路的分析与计算1.6.1 支路电流法支路电流法（1）在电路图中选定各支路（在电路图中选定各支路（m个）电流的参考个）电流的参考方向方向,设出各支路电流。设出各支路电流。（2）对对n独立节点列出独立节点列出(n-1)个个KCL方程。方程。（3）通常取网孔列写通常取网孔列写KVL方程方程,设定各网

39、孔绕行设定各网孔绕行方向方向,列出列出m-(n-1)个个KVL方程。方程。（4）联立求解上述联立求解上述m个独立方程个独立方程,便得出待求的便得出待求的各支路电流各支路电流支路电流法的解题步骤：支路电流法的解题步骤：第63页/共86页65如图所示电路，用支路电流法计算各支如图所示电路，用支路电流法计算各支路电流。路电流。例例1.8第64页/共86页66解解 （1）假定每一条支路电流的参考方向，并用箭头标在电路）假定每一条支路电流的参考方向，并用箭头标在电路图上，如图中的图上，如图中的I1、I2、I3。电路中有三条支路（即。电路中有三条支路（即m=3），两），两个节点（即个节点（即n=2）。）。

40、（2）电路中有两个节点，独立的节点电流方程个数为）电路中有两个节点，独立的节点电流方程个数为n-1=2-1=1个，任选一个节点，列出电流方程个，任选一个节点，列出电流方程 I1I2I3 （1）（3）前面已按）前面已按KCL列出了一个独立方程，因此只需选列出了一个独立方程，因此只需选m-1=3-1=2个回路，应用个回路，应用KVL列出两个独立的方程式求解。这列出两个独立的方程式求解。这里选择回路里选择回路1和回路和回路2，绕行方向如图中所示，可列出以下，绕行方向如图中所示，可列出以下两个方程两个方程 10I130+5I2-10=0 （2）15I3355I2+30=0 （3）求解上述三个联立方程式

41、，得求解上述三个联立方程式，得 I1=3A，I2=2A，I3=1A第65页/共86页67关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论问题问题：用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程：用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程 时，究竟可以列出多少个独立的方程？时，究竟可以列出多少个独立的方程？讨论讨论aI1I2Us2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bUs1分析以下电路中应列几个电流方程？几个分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？电压方程？讨论讨论第66页/共86页68基尔霍夫电流方程基尔霍夫电流方程：节点节点a：节点节点b：独立方程只有独立方程只有 1 个个基尔霍夫电压方程基尔霍夫电压方程：#1#

42、2#3独立方程只有独立方程只有 2 个个aI1I2Us2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bUs1第67页/共86页69设：电路中有设：电路中有n个结点，个结点，m个支路个支路n=2、m=3bR1R2Us2Us1+-R3+_a结论结论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(m n1)个个则：则：（一般为网孔个数）（一般为网孔个数）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：个个第68页/共86页70 如图所示电路中如图所示电路中,Us1=130V、R1=1为直流发电机为直流发电机的模型的模型,电阻负载电阻负载R3=24

43、,Us2=117V、R2=0.6为蓄电池组为蓄电池组的模型。的模型。试求各支路电流和各元试求各支路电流和各元件的功率。件的功率。例例1.9第69页/共86页71代入数数可解得代入数数可解得I1=10A,I2=-5A,I3=5A。解解解解以支路电流为变量以支路电流为变量以支路电流为变量以支路电流为变量,并假定各支路电流的参考方向。并假定各支路电流的参考方向。并假定各支路电流的参考方向。并假定各支路电流的参考方向。对节点对节点a列写列写KCL方程方程按顺时针方向绕行按顺时针方向绕行,对左面的网孔列写对左面的网孔列写KVL方程方程:按顺时针方向绕行对右面的网孔列写按顺时针方向绕行对右面的网孔列写KV

44、L方程方程:（1）（2）（3）第70页/共86页72I I2 2为负值为负值为负值为负值,表明它的实际方向与所选参考方向相反表明它的实际方向与所选参考方向相反表明它的实际方向与所选参考方向相反表明它的实际方向与所选参考方向相反,这个电池组在充电时是负载。这个电池组在充电时是负载。这个电池组在充电时是负载。这个电池组在充电时是负载。U Us1s1发出的功率为发出的功率为发出的功率为发出的功率为P Ps1s1=13010=1300W=13010=1300WU Us2s2发出的功率为发出的功率为发出的功率为发出的功率为P Ps2s2=117=117（-5-5）=-585W=-585W即即即即U Us

45、2s2接受功率接受功率接受功率接受功率585W585W。各电阻接受的功率为。各电阻接受的功率为。各电阻接受的功率为。各电阻接受的功率为功率平衡功率平衡,表明计算正确。表明计算正确。第71页/共86页731.6.2 戴维宁定理戴维宁定理 戴维南定理指出戴维南定理指出:含独立源的线性二端电阻网络含独立源的线性二端电阻网络,对其对其外部外部而言而言,都可以用电压源和电阻串联组合等都可以用电压源和电阻串联组合等效代替效代替;(1)该电压源的电压等于网络的开路电压该电压源的电压等于网络的开路电压,(2)该电阻等于网络内部所有独立源作用为零情该电阻等于网络内部所有独立源作用为零情况下的网络的等效电阻。况下

46、的网络的等效电阻。有源有源二端网络二端网络RUocR0+_R第72页/共86页74等效电压源的内阻等于有源等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络二端网络相应无源二端网络的输入电阻。（有源网络变的输入电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）短路，电流源断路）等效电压源的电压等效电压源的电压（Uoc）等于有源二端）等于有源二端网络的开端电压；网络的开端电压；有源有源二端网络二端网络R有源有源二端网络二端网络ab相应的相应的无源无源二端网络二端网络abABUocR0+_RAB第73页/共86页75已知：已知：R1=20 、R2=30 R3=30

47、、R4=20 Us=10V求：当求：当 R5=10 时，时，I5=?R1R3+_R2R4R5UsI5R5I5R1R3+_R2R4Us等效电路等效电路有源二有源二端网络端网络例例1.11第74页/共86页76第一步：求开端电压第一步：求开端电压Uoc第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻 RoUocR1R3+_R2R4EABCDCRoR1R3R2R4ABD=2030+3020=24第75页/共86页77+_UocRoR5I5等效电路等效电路R5I5R1R3+_R2R4E第76页/共86页78第三步：求未知电流第三步：求未知电流 I5+_UocRoR5I5Uoc=2VRo=24 时时第77页/共86

48、页79求：求：U=?4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU例例1.12第78页/共86页80第一步：求开端电压第一步：求开端电压Uoc。_+4 4 50 AB+_8V10VCDEUoc1A5 此值是所求此值是所求结果吗？结果吗？第79页/共86页81第二步：第二步：求输入电阻求输入电阻 Ro。Ro4 4 50 5 AB1A+_8V_+10VCDEUoc4 4 50 5 第80页/共86页82+_UocRo57 9V33 等效电路等效电路4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V+10VCDEU第81页/共86页83第三步：求解未知电压第三步：求解未知电压。+_UocRo57 9V33 第82页/共86页84ab+-Uoc5mA0.2k1.8k0.4k+-2.5Vl1l2求图示电路的戴维南等效电路求图示电路的戴维南等效电路.例例1.13第83页/共86页85解解ab+-Uoc5mA0.2k1.8k0.4k+-2.5Vl1l2ab+-UocRo第84页/共86页86然后求等效电阻然后求等效电阻Ro其中其中先求开路电压先求开路电压Uoc(如上图所示如上图所示)第85页/共86页