电工学1章直流电路课件

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1、,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,第,1,章 直流电路,1,1.1 电路的作用和组成,1.2 电路的基本物理量,1.3 电路的状态,,1.4 电路中的参考方向,1.5 理想电路元件,1.6 基尔霍夫定律,1.7 支路电流法,,下一章,,上一章,,返回主页,1.8 叠加定理,1.9 等效电源定理,,,1.10 非线性电阻电路,,,,2,,,,1.1,电路的作用和组成,一、什么是电路,,电路就是电流流通的路径。,,,,,,是由某些元、器件为完成一定功能、按一定,,方式组合后的总称。,S,

2、E,,,,3,二、电路的作用,+,mA,,,一是实现能量的输送和转换。,,二是实现信号的传递和处理。,E,,,,,三、电路的组成,,电源：将非电形态的能量,,转换为电能。,,负载：将电能转换为,,非电形态的能量。,,导线等：起沟通电路和,,输送电能的作用。,S,E,,E,S,,,,,4,,从电源来看，电源本身的电流通路称为内电路，,,电源以外的电流通路称为外电路。,,当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，,,这种电路称为直流电路。,,当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交,,流电流时，这种电路称为交流电路。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,无源网络,,有源网络,二端,,网络,二端,,

3、网络,,,5,1.2,电路的基本物理量,I,1.,电流,电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。,E,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,＋,直流电路中：,I,,,=,Q,,t,i,,,=,d,q,,d,t,,,,（,A,）,,,,6,2.,电位,电场力将单位正电荷从电路,,的某一点移至参考点时所消,,耗的电能。,参考点的电位为零。,I,,E,,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,直流电路中电位用,V,,表示，单位为伏,[,特,],（,V,）。,参考点的选择：,①,选,大地为参考点：,②,选元件汇集的公共端或公共线为参考点：,,,,,,7,3.,

4、电压,电场力将单位正电荷从电路,,的某一点移至另一点时所消,,耗的电能。,电压就是电位差。,I,,U,S,＋,,,,－,＋,,E,,－,＋,,,,－,U,L,直流电路中电压用,U,表示，单位为伏,[,特,],（,V,）。,U,S,是电源两端的电压，,U,L,是负载两端的电压。,,,,4.,电动势,电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极,,移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势。,电动势的实际方向：由低电位指向高电位。,符号：,E,或,e,，单位：,V,。,,,8,5.,电功率,定义：单位时间内所转换的电能。,电源产生的功率：,P,E,=,E,,I,符号：,P,（直流电路）。,

5、,单位：,W,。,负载取用的功率：,P,L,=,U,L,,I,I,,E,,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,,,,6.,电能,,定义：在时间,t,内转换的电功率称为电能：,W,=,P,,t,,符号：,W,（直流电路）。,,单位：,J,。,,单位转换：千瓦时（,kW,·,h,）,,,1,千瓦时为,1,度电，,1 kW,·,h,＝,3.6,,10,6,J,。,电源输出的功率：,P,=,U,S,,I,U,S,,,9,当电源与负载接通，电路中有,,了电流及能量的输送和转换。,,电路的这一状态称为通路。,1.3,电路的状态,一、通路,I,E,U,S,,＋,,,,－,＋,,,,

6、－,U,L,,S,,通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称,,为有载或称电源处于负载状态。,各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一,,定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件,,和工作能力的，称为电气设备的额定值。,,,,,,10,二、开路,,S1,,S2,E,EL1,EL2,当某一部分电路与电源断开，,,该部分电路中没有电流，亦无,,能量的输送和转换，这部分电,,路所处的状态称为开路。,有,,源,,电,,路,,,,开路的特点：,开路处的电流等于零,I,＝,0,开路处的电压应视电路情况而定,电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为空载。,U,视电,,路而定,,,,,

7、,11,三、短路,当某一部分电路的两端用电,,阻可以忽略不计的导线或开,,关连接起来，使得该部分电,,路中的电流全部被导线或开,,关所旁路，这一部分电路所,,处的状态称为短路或短接。,,S1,,S2,电源短路,,短路的特点：,短路处的电压等于零,U,＝,0,短路处的电流应视电路情况而定,I,视电路而定,有,,源,,电,,路,EL1,EL2,,,,,,12,1.4,电路中的参考方向,,,,I,I,,,,原则上参考方向可任意选择。,在分析某一个电路元件的电压与电流的关系,,时，需要将它们联系起来选择，这样设定的,,参考方向称为关联参考方向。,＋,,,,,,－,U,电源,,,,负载,＋,,,,,,－

8、,U,,,13,1.5,理想电路元件,理想电路元件,理想有源元件,理想无源元件,电,,压,,源,电,,流,,源,电,,阻,,元,,件,电,,容,,元,,件,电,,感,,元,,件,,,,,,14,一、理想有源元件,1.,电压源,,＋,,,,,－,U,S,,,,I,,＋,,,,,－,U,＝,U,S,＝,定值,U,S,U,,O,,I,,,电压源的特点：,输出电流,I,不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。,,,可提供一个固定的电压,U,S,,，称为源电压。,输出电压,U,等于源电压,U,S,,，是由其本身所确定的定值，,,与输出电流和外电路的情况无关。,,,,15,2.,电流源,I,S,,,,,U

9、,,＋,,,,,－,I,＝,I,S,＝定值,I,S,U,,O,,I,,,电流源的特点：,输出电流,I,等于源电流,I,S,,，是由其本身所确定的定值，,,与输出电压和外电路的情况无关。,输出电压,U,不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。,电激流,,,可提供一个固定的电流,I,S,,，称为源电流。,,,,16,,当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，,,它们输出（产生）电功率，起电源作用。,,＋,,,,,－,U,S,,,,I,,U,,＋,,,,－,I,S,,,,,＋,,,,－,U,,I,,,,,,＋,,,,,－,U,S,,,,I,,U,,＋,,,,－,I,S,,,,,＋,,,,－,U

10、,,I,,,当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，,,它们取用（消耗）电功率，起负载作用。,,,17,二、理想无源元件,,电阻元件,当电路的某一部分只存在电,,能的消耗而没有电场能和磁,,场能的储存，这一部分电路,,可用电阻元件来代替。,,,,＋,,,,,,,－,,R,,i,,u,,R,,,=,u,,i,（,,）,,,,,线性电阻与非线性电阻,P = UI = RI,2,,=,U,2,,R,,电阻消耗的功率,,,18,,电阻图片,水泥电阻,线绕电阻,碳膜电阻,可变电阻,压敏电阻,功率电阻,,,,,,19,,［例,1.5.1,］,在图示直流电路中，已知,U,S,＝,3 V,，,I,S,

11、＝,3 A,，,R,＝,1,,。求：,(1),电压源的电流和电流源的电压；,(2),讨论电路的功率平衡关系。,,,＋,,,－,R,,I,,U,S,,,,,I,S,,＋,,,－,U,［解］,(1),由于电压源与电流源串联,I,＝,I,S,＝,3,,A,根据电流的方向可知,U,＝,U,S,＋,RI,S,,,＝,( 3 + 1,,3 ) V = 6 V,,,,(2),功率平衡关系,电压源吸收电功率：,P,L,＝,U,S,,I,＝,( 3,,3 ) W,,= 9 W,,电流源发出电功率：,P,O,＝,U,,I,S,＝,( 6,,3 ) W,,= 18 W,电阻,R,消耗的电功率：,P,R,＝,

12、R,,I,S,＝,( 1,,3,2,) W,,= 9 W,,功率平衡：,P,O,,＝,,P,L,＋,,P,R,,,20,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,1.6,基尔霍夫定律,一、基尔霍夫电流定律（,KCL,）,b,a,,,电路中,3,个或,3,个以,,上电路元件的连接点,,称为结点。,有,a,、,b,两个结点 。,,,,,,21,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,有,acb,、,adb

13、,、,aeb,三条支路 。,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,c,＋,,,－,,,R,2,,I,2,,U,S2,,,d,,R,3,,I,3,,,R,4,,e,,两结点之间的每一条,,分支电路称为支路。,,,,,,22,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,由于电流的连续性，,,流入任一结点的电流,,之和等于流出该结点,,的电流之和。,对结点,a,I,1,,＋,I,2,,＝,I,3,I,1,,＋,I,2,,－,I,3,,＝,0,流入结点的电流前取正号，,,流出结点的电流前取负

14、号。,,,,,,23,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,在电路的任何一个,,结点上，同一瞬间,,电流的代数和为零。,对任意波形的电流：,,,,i,＝,0,,在直流电路中：,,,,I,,＝,0,,,,,基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中,,任意结点，而且还可以推广应用于,,电路中任何一个假定的闭合面,,,——,,广义结点。,,I,C,,,,I,E,I,B,I,C,I,B,I,E,I,C,＋,I,B,－,I,E,＝,0,,,24,,［解］ 由图中所示电流,,的参考方向，应用基尔霍夫,,电

15、流定律，分别由结点,a,、,,b,、,c,求得,I,6,＝,I,4,－,I,1,,,＝,,(,－,5,－,3 ),,A,＝－,8 A,,［例,1.6.1,］,在图示部分电路中，已知,I,1,＝,3 A,，,I,4,＝－,5 A,，,I,5,＝,8 A,,。试求,I,2,,，,I,3,和,I,6,,。,,a,I,1,,,,,I,3,,I,2,,I,4,,I,5,,I,6,,c,b,I,2,＝,I,5,－,I,4,＝［,8,－,(,－,5 ),,］,A,＝,13 A,I,3,＝,I,6,－,I,5,＝,(,－,8,－,8 ),,A,＝,,－,,16 A,或由广义结点得,I,3,＝,－,I,1,－

16、,I,2,＝,(,－,3,－,13,,),,A,＝－,16 A,,,,,,25,二、基尔霍夫电压定律（,KVL,）,由电路元件组成的闭,,合路径称为回路。,有,adbca,、,aebda,和,aebca,三个回路 。,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,b,a,,,c,d,,,＋,,,－,,,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,d,

17、e,,,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,e,,,,,,未被其他支路分割的单孔回路称为网孔。,,有,adbca,、,aebda,两个网孔 。,,,26,由于电位的单值性，,,从,a,点出发沿回路环,,行一周又回到,a,点，,,电位的变化应为零。,对回路,adbca,U,S2,＋,U,1,＝,U,S1,＋,U,2,,与回路环行方向一致的电压前取正号，,,与回路环行方向相反的电压前取负号。,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,

18、,c,d,e,,,,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,b,a,,,c,d,,,＋,,,－,U,1,,,＋,,,－,U,2,,U,S2,＋,U,1,－,U,S1,－,U,2,＝,0,,,,,,27,在电路的任何一个回,,路中，沿同一方向循,,行，同一瞬间电压的,,代数和为零。,对任意波形的电压,,u,＝,0,在直流电路中：,,U,＝,0,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,,,,,,28,如果回路中理想电

19、压源,,两端的电压改用电动势,,表示，电阻元件两端的,,电压改用电阻与电流的,,乘积来表示，则,,RI,＝ ,E,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,或,U,＝ ,E,,U,＋ ,RI,,＝ ,E,对回路,adbca,R,1,I,1,－,R,2,I,2,,＝,E,1,－,E,2,,与回路环行方向一致的电流、电压和电动势前面取正号，,,不一致的前面取负号。,＋,,,－,,,,R,1,,I,1,,E,1,,＋,,,－,R,2,,I,2,,E,2,,,R,3,,

20、I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,,,,,,,,,29,,基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭,,合的回路，而且还可以推广应用于任何一个,,假想闭合的一段电路。,将,a,、,b,两点间的电压,,作为电阻电压降一样考,,虑进去。,R,,I,－,U,＝－,E,＋,,,－,,U,,＋,,,,,,,－,R,,I,,E,或,U,S,b,a,,,,或,R,,I,－,U,＋,U,S,＝,0,,,,,,30,,［解］,,由回路,abcdefa,U,ab,+,U,cd,－,U,ed,+,U,ef,,＝,E,1,－,E,2,,［例,1.6.2,］,在图示回路中，已知,E,1,＝,20 V,，,

21、E,2,＝,10 V,，,U,ab,＝,4 V,,，,U,cd,＝－,6 V,,，,U,ef,＝,5 V,,。试求,U,ed,,,和,U,ad,,。,,,＋,,,－,,R,2,,,E,2,e,a,,,,,R,3,,,R,4,,＋,,,－,U,cd,＋,,,－,R,1,,E,1,,,＋,,,－,U,ef,＋ －,U,ab,U,ed,＋ －,b,d,f,c,＋ －,U,ad,求得,,,U,ed,,＝,,U,ab,+,U,cd,+,,U,ef,－,E,1,+,E,2,,,＝,,[ 4 + (,－,6 ),＋,5,－,20,＋,

22、10 ] V,＝－,7 V,,,,,,,31,,由假想的回路,,,abcda,U,ab,+,U,cd,－,U,ad,,＝－,E,2,,＋,,,－,,R,2,,,E,2,e,a,,,,,R,3,,,R,4,,＋,,,－,U,cd,＋,,,－,R,1,,E,1,,,＋,,,－,U,ef,＋ －,U,ab,U,ed,＋ －,b,d,f,c,＋ －,U,ad,求得,,,U,ad,＝,,U,ab,+,U,cd,+,E,2,,,＝,,[ 4 + (,－,6,,),＋,10 ] V,＝,8 V,,,,,,,32,1.7,支路电流法,,

23、,,,支路电流法解题的一般步骤,,,,,R,1,,E,1,,＋,,,－,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,,R,1,,E,1,,＋,,,－,,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,,(1),确定支路数，选择各,,支路电流的参考方向。,I,1,,I,2,,I,3,,(2,),确定结点数，列出,,独立的结点电流方,,程式。,n,个结点只能列出,n,－,1,个,,独立的结点方程式。,结点,a,,:,I,1,＋,I,2,－,I,3,,＝,0,结点,b,,:,－,I,1,－,I,2,＋,I,3,,＝,0,只有,1,个方程是独立的,,,33,(3),确定余下所需的方程式数， 列出独立,

24、,的回路电压方程式。,,,,,R,1,,E,1,,＋,,,－,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,I,1,,I,2,,I,3,,a,,b,,左网孔,,:,,,R,1,I,1,＋,R,3,I,3,,＝,E,1,,右网孔,,:,,R,2,I,2,＋,R,3,I,3,,＝,E,2,,,,(4,),解联立方程式，求出各支路电流的数值。,R,1,I,1,＋,R,3,I,3,,＝,E,1,I,1,＋,I,2,,－,I,3,,＝,0,R,2,I,2,＋,R,3,I,3,,＝,E,2,,求出：,I,1,、,I,2,,和,I,3,。,,,34,,［解］ 选择各支路电流的,,参考方向和回路方向如图,R,

25、4,,,,,R,3,,,＋,,,－,R,1,,U,S1,,,＋,,,－,R,2,,U,S2,,,［例,1.7.1,］,在图示电路中，已知,U,S1,＝,12 V,,，,U,S2,＝,12 V,,，,R,1,＝,1,,，,R,2,＝,2,,，,R,3,＝,2,,，,R,4,＝,4,,。求各支路电流,。,,I,1,,I,2,,I,3,,I,4,,,上结点,,,I,1,＋,I,2,－,I,3,,－,I,4,,＝,0,,左网孔,,,R,1,I,1,＋,R,3,I,3,－,U,S1,＝,0,,中网孔,,,R,1,I,1,－,,R,2,I,2,－,U,S1,＋,U,S2,＝,0,,右网孔,,,R,

26、2,I,2,＋,R,4,I,4,－,U,S2,＝,0,,,,,,35,,代入数据,R,4,,,,,R,3,,,＋,,,－,R,1,,U,S1,,,＋,,,－,R,2,,U,S2,,I,1,,I,2,,I,3,,I,4,,,I,1,＋,I,2,－,I,3,,－,I,4,,＝,0,I,1,＋,2,I,3,－,12,＝,0,I,1,－,,2,I,2,－,12,＋,12,,＝,0,2,I,2,＋,4,I,4,－,12,＝,0,,,,I,1,＝,4 A,，,I,2,＝,2 A,，,I,3,＝,4 A,，,I,4,＝,2 A,,,,,,36,1.8,叠加定理,,叠加定理是分析线性电路最基本的方,,法之一。

27、,在含有多个有源元件的线性电路中，任,,一支路的电流和电压等于电路中各个有,,源元件分别单独作用时在该支路产生的,,电流和电压的代数和。,,,,,,37,,,,R,1,,,R,2,,,,,,R,1,,,R,2,,,,,,,R,1,,I,1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,,I,S,,U,S,,,＋,,,－,U,S,,＋,,,－,U,S,由支路电流法可得,I,1,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,R,2,I,S,,R,1,＋,R,2,I,S,,,I,S,,,,,,I,1,,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,,,＋,,,－,U,S,I,S,,,I,S,,,,＋,,,－,U,S,I,1,,

28、=,R,2,I,S,,R,1,＋,R,2,,=,I,1,,I,1,,I,1,,,I,2,,,I,1,,,I,2,,,,,,,,38,,,,R,1,,,R,2,,,,,,R,1,,,R,2,,,,,,,R,1,,I,1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,,I,S,,U,S,,,＋,,,－,U,S,,＋,,,－,U,S,由支路电流法可得,I,S,,,I,S,,,,,,I,2,,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,,,＋,,,－,U,S,I,S,,,I,S,,,,＋,,,－,U,S,I,1,,,I,2,,,I,1,,,I,2,,,I,2,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,

29、R,1,I,S,,R,1,＋,R,2,I,2,,=,R,1,I,S,,R,1,＋,R,2,,=,I,2,,I,2,,,,,,,39,,（,1,）在考虑某一有源元件单独作用时，应令,,其他有源元件中的,U,S,= 0,，,I,S,= 0,。即应将其他电,,压源代之以短路 ，将其他电流源代之以开路。,,应用叠加定理时要注意：,,（,2,）最后叠加时，一定要注意各个有源元件,,单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与,,总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正,,号，不一致时前面取负号。,,（,3,）叠加定理只适用于线性电路。,,（,4,）叠加定理只能用来分析和计算电流,,和电压，不能用来

30、计算功率。,,,,,,40,,［例,1.8.1,］,在图示电路中，已知,U,S,＝,10 V,,，,I,S,＝,2 A,,，,R,1,＝,4,,，,R,2,＝,1,,，,R,3,＝,5,,，,R,4,＝,3,,。试用叠加定理求通过电压源的电流,I,5,,和电流源两端的电压,U,6,,。,,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,,,41,,［解］电压源单独作用时,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,,6,,R,1,,,R,4,,I,

31、4,,,R,3,,I,5,,',',',,,=,I,2,,I,4,＋,I,5,,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,＋,U,S,,R,3,＋,R,4,=,10,,4,＋,1,＋,10,,5,＋,3,(,),A = 3.25 A,=,I,2,,I,4,－,U,6,,,R,2,R,4,=,－,1.75 V,=,10,,4,＋,1,－,10,,5,＋,3,(,),1,,3,,V,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,,,42,电流源单独作用时,=,I,2,,

32、I,4,+,U,6,,,R,2,R,4,,,R,2,,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,5,,",,",,",,",,=,I,2,I,4,－,I,5,,,,=,R,1,,R,1,＋,R,2,I,S,－,R,3,,R,3,＋,R,4,I,S,=,4,,4,＋,1,－,(,),A = ( 1.6,－,1.25 ) A= 0.35 A,,2,5,,5,＋,3,,2,= ( 1,,1.6 + 3,,1.25 ) V = 5.35 V,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,

33、I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,最后求得,=,I,5,I,5,＋,I,5,,,= ( 3.25,＋,0.35 ) A = 3.6 A,=,U,6,,U,6,+,U,6,,= (,－,1.75 + 5.35 ) V = 3.6 V,,,43,1.9,等效电源定理,,等效电源定理是将有源二端网络用一个等效,,电源代替的定理。,有源二端网络,,,,R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,对,R,2,而言，有源二端网络相当于其电源。在对外部,,等效的条件下可用一个等效电源来代替。,,R,0,,＋,,,－,U,eS,,,,,戴维宁等效电源,

34、R,0,,I,eS,,,,,,诺顿等效电源,,,,,,44,一、戴维宁定理,,,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端网络,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,(b),戴维宁等效电源,输出端开路时，二者的开路电压,U,OC,应相等。,输出端短路时，二者的短路电流,I,SC,应相等。,U,eS,＝,U,OC,由图,(b),R,0,,=,U,eS,,I,SC,=,U,OC,,I,SC,由图,(b),,,45,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋

35、,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端网络,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,(b),戴维宁等效电源,因此,U,OC,＝,U,S,+,R,1,I,S,对于图,(a),I,SC,,=,U,S,,R,1,+,I,S,R,0,,=,U,OC,,I,SC,=,U,S,+,R,1,I,S,U,S,,R,1,+,I,S,=,R,1,,,,,,46,二、诺顿定理,,,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端网络,(b),诺顿等效电源,R,0,,,,I,eS,,,,输出端短路时，二者的短路电

36、流,I,SC,,应相等。,输出端开路时，二者的开路电压,U,OC,应相等。,I,eS,＝,I,SC,由图,(b),R,0,,=,U,OC,,I,eS,=,U,OC,,I,SC,由图,(b),R,0,求法与戴维宁,,定理中相同,,,47,,诺顿等效电源,R,0,,,,I,eS,,,,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,,戴维宁等效电源,戴维宁等效电源和诺顿等效电源既然都可以用,,来等效代替同一个有源二端网络，因而在对外,,等效的条件下，相互之间可以等效变换。,等效变换的公式为,I,eS,,=,U,eS,,R,0,,变换时内电阻,R,0,不变，,,I,eS,方向应由,U,eS,的负极流向正极。

37、,,,,,,48,,［例,1.9.1,］,图示电路中，已知,U,S,＝,6 V,,，,I,S,＝,3 A,,，,R,1,＝,1,,，,R,2,＝,2,,。试用等效电源定理求通过,R,2,的电流,。,,,,,R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,［解］ 利用等效电源定理,,解题的一般步骤如下：,,（,1,） 将待求支路提出，使,,剩下的电路成为有源二端网络。,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,,有源二端网络,,,,,,49,,（,2,） 求出有源二端网络的,,开路电压,U,OC,和短路电流,I,SC,,。,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,

38、,有源二端网络,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,根据,KVL,求得,U,OC,＝,U,S,+,R,1,I,S,＝（,6+1, 3,）,V,＝,9 V,根据,KCL,求得,I,SC,=,U,S,,R,1,+,I,S,=,6,,1,+3,,A = 9 A,(,),,,,,,50,,（,3,）用戴维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端,,网络,,,简化原电路。,,,,R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,R,0,,I,eS,,,,I,2,,R,2,,,用诺顿定理,,简化的电路,用戴维宁定理,,简化的电路,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,I,2,,R,2,,,,,,,,51

39、,或用除源等效法求得,R,0,,I,eS,,,,I,2,,R,2,,,用诺顿定理,,简化的电路,用戴维宁定理,,简化的电路,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,I,2,,R,2,,,U,eS,＝,,U,OC,＝,9 V,I,eS,＝,,I,SC,＝,9 A,R,0,=,U,OC,,I,SC,=,9,,9,,,= 1,,R,0,,＝,,R,1,＝,1,,①,若用戴维宁定理,I,2,=,U,eS,,R,0,+,R,2,=,9,,1,＋,2,,A,= 3,A,(4),求待求电流,②,若用诺顿定理,I,2,=,R,0,,R,0,+,R,2,,I,eS,=,1,,1,＋,2,, 9 A,= 3,

40、A,,,,,,52,1.10,非线性电阻电路,,线性电阻的电阻值,,是一常数，线性电,,阻两端的电压和通,,过它的电流成正比。,I,U,O,,非线性电阻的电阻,,值不是常数，随电,,压或电流值的变化,,而变化，电压与电,,流不成正比。,I,U,O,,,,,,53,,非线性电阻,,的图形符号,,,,,非线性电阻,,的伏安特性,I,U,Q,,,I,U,O,,工作点,工作点处的电压电流之,,比称为静态电阻。,R,,=,U,,I,= tan,,Q,点附近的电压的微小,,增量与电流的微小增量,,之比称为动态电阻。,r,,=,d,U,,d,I,= tan,,,,,,,54,,求解含有非线性电阻的电

41、路时，常采用,,图解分析法。,当电路中只含有一个非线性电阻时，可将它单独从电,,路中提出，剩下的电路为一个线性有源二端网络。利,,用戴维宁定理，用一个戴维宁等效电源来代替这个线,,性有源二端网络，由此可化简电路。,,R,0,,＋,,,－,I,,U,S,,,,R,,＋,,,,,,－,U,I,U,O,,Q,U,I,,(0, ),,N,,U,S,R,0,M,(,U,S,,,,0),,U,,＝,U,S,－,R,0,I,负载线,非线性电阻的伏安特性,从图中查得,U,和,I,,,,,,55,,［例,1.10.1,］图（,a,）电路中，已知,U,S,＝,6 V,,，,R,1,＝,R,2,＝,2

42、k,,，,R,3,,的伏安特性如图（,b,）所示,。求非线性电阻,R,3,上的电压和电流及在工作点处的静态电阻和动态电阻,。,,,,,R,1,,＋,,,－,,R,3,,U,S,,R,2,,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,(a),(b),,,,,,56,,,,R,1,,＋,,,－,,R,3,,U,S,,R,2,,,,,R,0,,＋,,,－,,R,3,,U,eS,＋,,,,－,U,I,,(a),(c),U,eS,=,U,OC,=,R,1,,R,1,+,R,2,,U,S,=,2,10,3,,(2,＋,2),10,3,, 6 V,= 3,V,R,0,=,R,1,R,2,,R,

43、1,+,R,2,=,(2,,,2),10,6,,(2,＋,2),10,3,,= 1,10,3,,,= 1 k,,［解］利用戴维宁定理将电路（,a,）化简为电路（,c,）,,,,,,57,,根据图（,c,）作出负载线,N,M,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,,,,R,0,,＋,,,－,,R,3,,U,eS,＋,,,,－,U,I,,(c),I,＝,0,时,U,,＝,U,eS,＝,3 V,I,,=,U,eS,,R,0,=,3,,1,10,3,A,= 3,mA,U,＝,0,时,,,,,,58,,由负载线和伏安特性的交点,Q,N,M,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,U,＝,1 V ,,I,＝,2 mA,R,,=,U,,I,=,1,,2,10,－,3,,Q,,静态电阻,= 0.5,10,3,,,= 0.5 k,,动态电阻,r,,=,d,U,,d,I,=,1,,1,10,－,3,,= 1 k,,=,,U,,,,I,,I,,U,,,,,第,1,章 结 束,,下一章,,上一章,,返回主页,2024/11/29,,59,