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1、于月森 第第1 1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法 （上）上） 于月森 第第1 1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法 1.1 1.1 电路模型电路模型 1.21.2 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 1.3 1.3 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路 1.41.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5 1.5 电阻的串联与并联电阻的串联与并联 1.71.7 叠加原理叠加原理 1.81.8 电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换 1.91.9 戴维宁定理戴维宁定理 1.61.6 支路电流法支路电流法 1.101.10 电路中电位的计算电路中电位的计算 1
2、.111.11 电路的暂态分析电路的暂态分析 于月森 一、理解电压与电流参考方向的意义；一、理解电压与电流参考方向的意义； 二、理解电路的基本定律并能正确应用；二、理解电路的基本定律并能正确应用； 三、了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功三、了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功 率和额定值的意义；率和额定值的意义； 四、掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等四、掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等 电路的基本分析方法。电路的基本分析方法。 五、了解实际电源的两种模型及其等效变换。五、了解实际电源的两种模型及其等效变换。 六、会计算电路中各点的电位。六、会计算电路中各点的电位。
3、 第第1 1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法要求要求: : 于月森 引言：电路的引言：电路的组成部分组成部分 电路组成包含三部分，对电路的研究也就是分别研 究这三部分。 电 源 中间 电路 负 载 电路分析与设计？ 分析：已知电路结构及元件参数讨论输入与输 出之间的关系。 设计：反之。 于月森 1. 11. 1 电路模型电路模型 手电筒的电路模型 为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模 型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组 合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相 对应的电路模型。 例：手电筒例：手电筒 R + Ro E S + U I 电池导线 灯泡 开关 手电
4、筒由电池、灯泡 、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有电 阻元件、电感元件、电容 元件和电源元件等。 于月森 手电筒的电路模型手电筒的电路模型 R + Ro E S + U I 电池导线 灯泡 开关 电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro； 灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数电阻R； 筒体用来联接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。 开关用来控制电路的通 断。 今后分析的都是指电今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号 表示。表示。 于月森 1
5、.21.2 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向 一、电路基本物理量的实际方向一、电路基本物理量的实际方向 物理量实 际 方 向 电流 I 正电荷运动的方向 电动势E (电位升高的方向) 电压 U (电位降低的方向) 高电位 低电位 单 位 kA 、A、mA、 A 低电位 高电位 kV 、V、mV、 V kV 、V、mV、 V 于月森 2. 2. 参考方向的表示方法参考方向的表示方法 电流： Uab 双下标 电压： 1. 1. 参考方向参考方向 I E + _ 在分析与计算电路时，对 电量任意假定的方向。 Iab 双下标 一、电路基
6、本物理量的参考方向一、电路基本物理量的参考方向 a R b 箭 标 ab R I 正负号 + a b U U + _ 于月森 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 3. 3. 实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系 注意： 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负 之分。 若 I = 5A，则电流从 a 流向 b； 例： 若 I = 5A，则电流从 b 流向 a 。ab R I ab R U+ 若 U = 5V，则电压的实际方向 从 a 指向 b； 若 U= 5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a 。 于月森
7、4 4、欧姆定律、欧姆定律 U、I 参考方向相同时:U U、I I 参考方向相反时参考方向相反时: : R U + I R U + I 表达式中有两套正负号： 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。 通常取 U、I 参考方向相同。 U = I R U U = = IRIR 于月森 解：对图（a）有， U = IR R U 6V + I 2A R + U 6V I 2A 例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 （a）（b） 对图（b）有， U = IR 于月森 1.3 电源有载工作、开路与短路 开关闭合,接通 电源与负载
8、负载端电压U = IR 特征: 1.3.1 1.3.1 电源有载工作电源有载工作 I Ro R E U I 电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，I U 。 或 U = E IRo 电源的外特性 E U I0 当当 R R o o PN ( (设备易损坏设备易损坏) ) 额定工作状态： I = IN ，P = PN ( (经济合理安全可靠经济合理安全可靠) ) 1. 额定值是电气设备额定的工作条件。 2. 额定值是电气设备的工作能力。 例： 灯泡：UN = 220V ，PN = 60W 电阻： RN = 100 ，PN =1 W 于月森 特征: 开关 断开 1.3.21.3.2 电源开路电源
9、开路 I = 0 电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率 U = UO = E P = 0 1. 开路处的电流等于零； I = 0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。 电路中某处断开时的特征: I + U 有 源 电 路 I Ro R E UO 于月森 特征: 电源外部端子被短接 1.3.31.3.3 电源短路电源短路 I Ro R E U 电源端电压电源端电压 负载功率负载功率 电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉 短路电流（很大）短路电流（很大） U = 0 PE = P = IRO P = 0 1. 短路处的电压等于零； U = 0 2. 短路处的电流 I 视电
10、路情况而定。 电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征: : I + U 有 源 电 路 于月森 1. 41. 4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 支路：电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。 结点：结点：三条或三条以上支路的联接点。 回路：回路：由支路组成的闭合路径。 网孔：网孔：内部不含支路的回路。 I1I2 I3 b a E2 R2 R3 R1 E1 1 2 3 于月森 例例1 1： 支路：支路：abab、bcbc、caca、 （ 共共6 6条）条） 回路：回路：abdabd、abcabc、 adbcadbc （共（共7 7 个）个） 结点结点：a a、 b b、c c
11、、d d ( (共共4 4个）个） 网孔：网孔：abdabd、 abcabc、bcdbcd （共（共3 3 个）个） a a d d b b c c E E + + GG R R3 3 R R4 4 R R1 1 R R2 2 I I2 2 I I4 4 I I GG I I1 1 I I3 3 I I 于月森 1.4.1 1.4.1 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL定律）定律） 1 1定律定律 即：即： 入 入 = = 出 出 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结 点的电流。 实质：电流连续性体现。电流连续性体现。 或: = 0 I1I2 I3 b a E2 R2 R3
12、 R1 E1 对结点 a： I1+I2 = I3 或：I1+I2I3= 0 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任一反映了电路中任一 结点处各支路电流间相互制约的关系。结点处各支路电流间相互制约的关系。 于月森 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一 假设的闭合面。假设的闭合面。 2 2推广推广 I =? 例: 广义结点 I = 0 A B C IA IB IC IA + IB + IC = 0 2 + _ + _ I 5 11 5 6V 12V 于月森 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回
13、路中各 段电压的代数和恒等于零。段电压的代数和恒等于零。 1.4.21.4.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL定律定律) ) 1 1定律定律 即： U = 0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行 一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和 。 对回路1： 对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3 I2 R2+I3 R3=E2 或：I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或：I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2 I3 b a E2 R2 R3 R1 E1 12 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVLKVL） 反映了电路中任一反映了电路中任一 回路中各
14、段电压间相互制约的关系。回路中各段电压间相互制约的关系。 于月森 1列方程前标注回路循行方向； 电位升 = 电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 0 E1 UBE E + B + R1 + E2 R2 I2 _ 2应用 U = 0列方程时，列方程时，项前符号的确定： 如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。 3. 开口电压可按回路处理 注意： 1 对回路1： 于月森 例：例： 对网孔abda： 对网孔acba： 对网孔bcdb： R6 I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0 I2 R2 I4 R4 I6
15、R6 = 0 I4 R4 + I3 R3 E = 0 对回路 adbca，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0 应用 U = 0列方程 对回路 cadc，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0 a d b c E + R3 R4 R1 R2 I2 I4 I6 I1 I3 I 于月森 1.51.5 电阻串联与并联电阻串联与并联 1.5.11.5.1 电阻的串联电阻的串联 特点特点: : 1)1)各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联； 两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式： R R = =R R 1 1 + +R R 2 2 3)3)等效电阻等于各电阻之和。等效电阻等于各电阻之和。 4)4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比。 R R1 1 U U1 1 U U R R2 2 U U2 2 I I + + + + + + R R U U I I + + 2)2)各电阻中通过同一电流；各电阻中通过同一电流； 应用：应用： 降压、限流、调节电压等。降压、限流、调节电压等。 于月森 1.5.2 1.5.2 电阻的并联电
