《电工(第1章电路基本理论,电源模型的等效互换》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工(第1章电路基本理论,电源模型的等效互换（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、海南风光 第1章 电路理论 及分析方法 第第1讲讲 1 2 关于这门课 1、主讲：刘瑛岩 电机系高电压专业，博士，副教授 13911120518，insul- 2、学习这门课有什么意义？ 电工与电子技术是实践性很强的技术基础课。学习此课程，将对 你今后的毕业设计、研究生论文及工作都有重要的意义。 3 3、教学内容 （1）电路基本理论 （2）电机与继电器控制 （3）模拟电子技术 （4）数字电子技术 4、教学环节 上课： 作业：课堂上交上一周作业或交到高压馆刘瑛岩信箱中 实验：6次实验，主管教师：刘文武，62794466， Email: 仿真：Pspice, Protel, Multisim
2、关于这门课 4 关于这门课 5、教材 （1）唐庆玉编唐庆玉编. 电工技术与电子技术电工技术与电子技术（上册上册），），清华大学出版社清华大学出版社，2008 （2）唐庆玉编唐庆玉编. 电工技术与电子技术电工技术与电子技术（下册下册），），清华大学出版社清华大学出版社，2007 网络学堂上有：勘误表 参考资料： 1. 唐庆玉编. 电工技术与电子技术习题解答（上册），清华大学出版社，2008 2. 唐庆玉编. 电工技术与电子技术习题解答（下册），清华大学出版社，2008 3. 王鸿明.电工与电子技术(上、下册).高等教育出版社,2005年第一版 4.秦曾煌.电工学(上下册:电子技术).高等教育出版
3、社,1999年第五版. 5.Richard E. Johnson. Introduction to Electric Circuits. 5th Edition, 2001 6.Thomas L. Floyd. Electronic Devices. 5th Edition, 1999 5 关于这门课 6、考核 考试课，闭卷，允许带一张A4纸 总评成绩总评成绩15作业15实验10课堂小测验60期末试卷 7、答疑 四下午2：004：30，高压馆309 6 高压馆位置示意图 第第1章章 电路理论及分析方法电路理论及分析方法 1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.1.1 电路模型电路模型 1.1
4、.2 电路元件电路元件 1.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 1.1.4 电路中电位的概念电路中电位的概念 1.1.5 欧姆定律欧姆定律 1.1.6 电路的功率电路的功率 1.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.2.1基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL） 1.2.2基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL） 本课内容本课内容 1.3 电路的分析方法电路的分析方法 1.3.1 电阻网络的等效变换电阻网络的等效变换 1.3.2 电源模型的等效变换电源模型的等效变换 1.3.3 支路电流法支路电流法 1.3.4 结点电位法结点电位法 1.3.5 叠加原理叠加原理 1.3.6 戴维
5、宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理 1.3.7 最大功率传输原理最大功率传输原理 1.4 受控源电路的分析受控源电路的分析 1.4.1 受控源模型受控源模型 1.4.2 含受控源电路的分析方法含受控源电路的分析方法 7 1.1.11.1.1 电路模型电路模型 电源电源、负载负载、开关开关、连线组成电路模型连线组成电路模型 1.11.1 电路的基本概念电路的基本概念 电池 灯泡 开关 实际电路实际电路 E I R + U S 电路模型电路模型 电源 负载 开关 连线 连线为理想 的，电阻为0 8 1.1.21.1.2 电路元件电路元件 电路元件电路元件 无源元件无源元件 有源元件有源元件 （电
6、源电源） 电阻电阻 电感电感 电容电容 电压源电压源 电流源电流源 9 线性电阻的线性电阻的伏安特性伏安特性 I U 常数 I U R U I 常数 I U R 电阻常用单位电阻常用单位： ，k ，M 无源元件无源元件：电阻电阻 R I U + 线性电阻线性电阻 非线性电阻非线性电阻 非线性电阻的非线性电阻的伏安特性伏安特性 10 1.1.电压源电压源 有源元件有源元件 理想电压源理想电压源 （恒压源恒压源） 伏安特性伏安特性 I U US 恒压源特点恒压源特点： （1）无论负载电阻如何变化无论负载电阻如何变化，输出电输出电 压不变压不变 （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
7、，输出功率可以无穷大输出功率可以无穷大 电压源电压源 电流源电流源 I US + _ U + _ RL 11 电压源模型电压源模型 当当RS= 0 时时，电压源电压源模型就变成模型就变成恒压源恒压源模型模型 由恒压源串联一个电阻组成由恒压源串联一个电阻组成 RS称为电源的内阻或输出电阻称为电源的内阻或输出电阻 U = USIRS 伏安特性曲线方程伏安特性曲线方程： 电压源伏安特性电压源伏安特性 I U US 恒压源特性曲线 RS越小，越接近 恒压源特性曲线 I US + _ U + _ RL RS 12 理想电流源理想电流源 （恒流源恒流源) ) 恒流源特点恒流源特点： （1）输出电流不变输出
8、电流不变，其值恒等于电流源电流其值恒等于电流源电流 IS （2）输出电压由外电路决定输出电压由外电路决定，输出功率可以无穷大输出功率可以无穷大 2.2. 电流源电流源 I IS U + _ RL I U IS 恒流源的伏安特性恒流源的伏安特性 13 电流源模型电流源模型 RS越大，越接 近恒流源特性 由恒流源并联一个电阻组成由恒流源并联一个电阻组成 当当 内阻内阻RS= 时时，电流源电流源模型就变成模型就变成恒流源恒流源模型模型 I IS U + _ RL RS IS U I 电流源的伏安特性电流源的伏安特性 RS称为电源的内阻或输出电阻称为电源的内阻或输出电阻 I = ISU/ RS伏安特性
9、曲线方程伏安特性曲线方程： 14 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 US的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 US无影响。 IS的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 IS无影响。 输出电流 I 可变 - - - - - I 的大 小、方向均由外电路决定 端电压U可变 - - - - - U的大 小、方向均由外电路决定 US + _ I R IS + _ I R U 15 1.1.31.1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 物理量的物理量的正方向正方向 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
10、） 假设正方向假设正方向（又称又称参考方向参考方向） 电路中的物理量电路中的物理量：电动势电动势，电压电压，电流电流 物理量物理量单位单位实际正方向实际正方向 电流电流IkA,A,mA, A正电荷移动的方向正电荷移动的方向 电动势电动势E kV,V,mV, V电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向 低电位低电位高电位高电位 电压电压UkV,V,mV, V电位降低的方向电位降低的方向 高电位高电位低电位低电位 物理量的实际物理量的实际正方向正方向 16 电压电压、电流实际正方向的表示方法电流实际正方向的表示方法 Uab（高电位在前高电位在前，低电位在后低电位在后）用双下标表示用双下标表示 用箭
11、头表示用箭头表示 (由高电位指向低电位由高电位指向低电位) U ab 电压正方向的表示方法电压正方向的表示方法 + I R 电流正方向的表示电流正方向的表示 方法方法：用箭头表示用箭头表示 + _ E I R + UUR 从高电位指向低从高电位指向低 电位电位 用正负号表示用正负号表示：高电位高电位， 低电位低电位 （最常用最常用） 17 电路分析时电路分析时，电压电流的假设正方向电压电流的假设正方向（参考参考方向方向） 问题的提出问题的提出：在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 的实际方向的实际方向，电路如何求解电路如何求解？ 电流IR方向 AB？ 电流IR方向
12、BA？ U1 AB R U2 IR 因此因此，不妨先假设一个正方向不妨先假设一个正方向，AB，或者或者AB 18 (1) 在解题前先设定一个正方向在解题前先设定一个正方向，作为参考方向作为参考方向； 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： 若计算结果为正若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反则实际方向与假设方向相反。 (2) 根据电路的定律根据电路的定律、定理定理，列出物理量间相互关列出物理量间相互关 系的代数表达式系的代数表达式； 下面介绍电路的定律下面介绍电路的定律、定
13、理及分析方法定理及分析方法 19 1.1.51.1.5 欧姆定律欧姆定律 U与与I的的正正方向一致方向一致 U = IR U与与I的的正正方向方向不一致不一致（相反相反） U = IR I R U I R U 20 1.1.61.1.6 电路的电功率电路的电功率 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 ，流入此部流入此部 分电路的电流为分电路的电流为 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: U与与I的的正方向一致时正方向一致时 I R U U与与I的的正正方向方向不一致时不一致时 P = UI I R U P = UI 21 含源网络的功率
14、含源网络的功率 P = UI P = UI 电压电流正方向一致电压电流正方向一致 I U 含源含源 网络网络 电压电流正方向不一致电压电流正方向不一致 I U 含源含源 网络网络 22 当计算的当计算的 P 0 时时, , 则说明则说明 U、I 的实际方向一致的实际方向一致，此部分此部分 电路消耗电路消耗（或吸收或吸收）电功率电功率，起起负载负载的作用的作用 所以所以，从从 P 的的 + + 或或 - - 可以区分元件的性质可以区分元件的性质， 或是电源或是电源，或是负载或是负载。 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
15、的 P 0 时时, , 则说明则说明 U、I 的实际方向相反的实际方向相反，此部此部 分电路分电路输输出电功率出电功率，起起电源电源的作用的作用 23 10V + 2A 2 I ?I A3 2 2210 A72 2 10 A5 2 10 I I I哪哪 个个 答答 案案 对对 ? 恒压源恒压源、恒流源哪一个是电源恒流源哪一个是电源？哪一个相当于负载哪一个相当于负载？ 讨论题讨论题 恒压源功率恒压源功率：W303AV10 U P输出功率输出功率 ？ 恒流源功率恒流源功率：W202AV10 I P 输出功率输出功率 如果恒流源改为如果恒流源改为7A，方方 向不变向不变，I=? 恒压源恒压源、恒流源哪一个是恒流源哪一个是 电源电源？哪一个是负载哪一个是负载？ 3A 24 1.3.21.3.2 电源模型的等效变换电源模型的等效变换 等效变换的条件等效变换的条件： 当接有同样的负载时当接有同样的负载时，对外的电压电流相等对外的电压电流相等。 I = I U= U 即即： 1.31.3 电路的分析
