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1、1,第1章 直流电路,电压源、电流源及其等效变换,电压源、电流源；电压源及电流源的等效互换；受控源,电路的基本概念 电路和电路模型；电流、电压及其参考方向； 电路的功率,电路定律、定理和基本分析方法,基尔霍夫定律；支路电流法；弥尔曼定理；叠加原理；戴维南定理,一阶电路,一阶电路及换路定律；一阶电路的三要素分析法,2,1.1 电路的基本概念,1.1.1 电路和电路模型,1. 电路,电路是为了实现某种功能，由电工、电子元器件或电气设备按一定方式联接，为电流提供通路的整体。,发电厂,变压器、传输线,工商大学,3,2. 电路模型,用理想的电路元件等效替代实际的电路元件,今后我们所画的电路图其实都是电路
2、模型 !,4,3. 理想电路元件,常用的电路元件有,耗能元件,储能元件,5,1.1.2 电流、电压及其参考方向,1. 电流,习惯上规定正电荷移动的方向（负电荷移动的反方向）为电流的实际方向,但对于比较复杂的电路,参考方向 ：,人为规定的电流流向（任意指定），标注的假设方向。,实际方向：,实际的电流流向。,电流方向？,6,实际方向与参考方向一致：,+,实际方向与参考方向相反：,例1：,1)、,A,B,电流实际,方向：,A,B,（与参考方向一致）,大小：,3A,2)、,A,B,电流实际,方向：,从B,A,大小：,5A,7,3)、,A,B,已知：,电流实际方向从 A,B，大小1A,求：,解：,2.
3、电压,+ ,电压,参考方向：人为规定的电压方向（任意指定）。,实际方向：从高电位指向低电位，即电位降落的方向。,实际方向与参考方向相同：,+,实际方向与参考方向相反：,_,8,例2：,电压实际,方向：,B+、A,大小：,3V,电压实际,方向：,B+、A,大小：,V,注：,以后书上和习题中的方向均为参考方向，若未标明方向，同学可自己标上参考方向,9,3. 关联参考方向,电压和电流参考方向一致，称为关联参考方向,即规定电流的参考方向从电压参考方向的“+”极性的一端流向“-”极性的一端。 否则为非关联参考方向。,关联参考方向：,非关联参考方向：,10,i,U,电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B
4、两部分电路，电压电流参考方向关联否？,答：A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。,例.,11,1.1.3 电路的功率,电路元件在单位时间内吸收或释放的电能称为电功率，简称功率，用P表示，单位为瓦(W)或千瓦(KW)。,关联参考方向：,P = UI,非关联参考方向：,1. 功率,12,P为“+”：,电场力做功,将电荷从高电位推向低电位,电荷的电势能降低,元件吸收电功率,元件为负载,P为“”：,元件吸收“”电功率,释放电功率,元件为电源,当 计算的 P 0 时, 说明此部分电路吸收电功率，为负载。 P 0 时, 说明此部分电路发出电功率，为电源。 从 P 的 + 或 - 可以
5、区分器件的性质，或是负载，或是电源。,13,U,I,吸收功率,U1,发出功率,U2,吸收功率,U2,吸收功率,例.,14,2. 负载大小,负载大小指流过负载的电流的大小，而不是指负载电阻的大小。,3. 电气设备及元件的额定值,额定值是制造厂家为使电气设备及元件在其规定的条件下能正常有效地运行而规定的限额值。,按照额定值使用电器设备及元件可以保证安全可靠，充分发挥其功效，并且保证正常的使用寿命。,通常用IN，UN，PN等表示,各参量 = 其额定值 满载,各参量 其额定值 轻载,各参量 其额定值 过载,15,1.2 电压源、电流源及其等效变换,1.2.1 电压源,1. 理想电压源 （恒压源）: R
6、0= 0 时的电压源,特点：（1）输出电压不变， 即 Uab US；,（2）电源中的电流由外电路决定。,16,注意：恒压源中的电流由外电路决定,I,US,+,_,a,b,Uab,当R1 、R2 同时接入时： I=10A,当R1接入时 ： I=5A,例1.,17,理想电压源特性中不变的是：_,US,理想电压源特性中变化的是：_,I,_ 会引起 I 的变化。,外电路的改变,I 的变化可能是 _ 的变化， 或者是_ 的变化。,大小,方向,+,_,I,US,Uab,a,b,RL,例2.,18,2. 实际电压源,特点：（1）输出端电压随着负载电阻的变化而变化。,（2）输出电压随着输出电流的增大而减小。,
7、（电流由RL和R0共同决定 ）,19,例3.,图示电路，已知开路电压U0=110V，负载电阻为10 时，I=10A。求（1）理想电压源电压US及内阻R0各为多大？（2）负载电阻RL为多大值时负载电流I为5A？,解：,（1）因为开路时 I =0,所以,又,故,（2）,20,1.2.2 电流源,1、理想电流源（恒流源): R0= 时的电流源,特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流 IS；,a,b,I,Uab,Is,（2）输出电压由外电路决定。,21,注意：恒流源两端电压由外电路决定：,设 IS=1 A，则：,例1.,22,理想电流源特性中不变的是：_,Is,理想电流源特性中变化的是：_,U
8、ab,_ 会引起 Uab 的变化。,外电路的改变,Uab的变化可能是 _ 的变化， 或者是 _的变化。,大小,方向,理想电流源两端 可否被开路？,例2.,23,2. 实际电流源,特点：输出电压随着输出电流的减小而增大。,24,图示电路，当电流源输出短路（RL=0）时，短路电流I=5 A；当负载为5时，负载电流I=4A。求（1）理想电流源IS及内阻R0；（2）欲使负载电流I=2A，负载电阻RL等于多少？,解：,（1）当输出端短路时,（2）,又,例3.,25,1.2.3 电压源及电流源的等效互换,举例：现有一理想电压源,一理想电流源,电阻,如用电压源串电阻带一负载,即输出给负载的U与I关系为,如用
9、电流源并电阻带同一负载,则,即输出给负载的 U与I关系为,26,电压源,记住：,27,“等效”是指“对外”等效（等效前后对外伏-安特性一致)， 对内不等效。,注意,28,（2）注意转换前后US与IS的方向:两种电源模型中，电流源的电流流出端应与电压源的正极性端相对应，等效变换前后对外电路的电压和电流的大小及方向都不变。,29,(3) 恒压源和恒流源不能等效互换,（不存在）,（4） 该等效变换可推广到含源支路。即恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。Ro 不一定是电源内阻。,30,例.,已知：,求 ：,解：,31,10V,+,-,2A,2,I,32,受控电源,受控电压源,受控电流源,
10、压控压源,（见图a）,流控压源,（见图b）,压控流源,（见图c）,流控流源,（见图d）,voltage,control,voltage,source,current,1.2.4 受控电源,33,34,受控电压源串电阻和受控电流源并电阻也可以进行等效互换,35,1.3 电路定律、定理和基本分析方法,1.3.1 基尔霍夫定律,名词注释,基尔霍夫,电流定律（KCLKirehhoff s current law）,电压定律（KVLKirehhoff s voltage law）,36,电压、电流取关联参考方向,回路表示法：,支路（1,5,6）（7,1,2,3）,(4,5,6,2),(4,2,6,5),
11、(1,6,3,4),结点序列,（1,4,2,1）,（1,3,2,4,1）,（3,4,1,2,3）,37,1. 基尔霍夫电流定律,对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出节点的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。,KCL的依据：电流的连续性,如.,或：,流入取正、流出取负。,38,1,3,2,如:,三式相加得：,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,基尔霍夫电流定律的扩展:,注意：KCL方程是按电流参考方向列写， 与电流实际方向无关。,39,I = 0,I=?,如:,40,例.,图示电路中，已知 ， ， ，求其余各支路电流。,解：,由KCL可得,提问： 说明什么？,4
12、1,2. 基尔霍夫电压定律,对电路中的任一回路，沿任意绕行方向转一周，其电位升等于电位降，或电压的代数和为 0。,元件电压降方向与绕行方向一致：,+,元件电压降方向与绕行方向相反：,写,(KVL方程),如：支路(2,3,5,1),支路(1,5,3,2),支路(4,3,6,1),支路(7,6,2,4),支路(6,7,1),42,节点序列 (a,d,c,a),基尔霍夫电压定律也适合开口电路。,如.,如.,43,例.,解：,对结点序列（a,b,d,a）回路，KVL：,对结点序列（b,c,d,b）回路，KVL：,故,对结点b，列写KCL：,故,故,44,1.3.2 支路电流法,1独立方程与非独立方程,
13、1）、什么叫独立方程：,2）、例：,3）、提问：用（1）、（2）、（3）式能求出,4）、答：不能！,吗？,独立方程是相对的,45,2KCL独立方程数,例：,对 N个结点的电路列KCL 方程时,独立方程数为(N-1)个。,46,3KVL独立方程数,网孔：,平面图的一个网孔是它的一个自然的“孔”，它限定的区域内不再有支路,对有m个网孔的平面电路，KVL独立方程数有m个。,提问：在这个电路中有多少个回路？,回答：7个！,提问：在7个KVL方程中有多 少个是独立的？ 回答：,？,47,4 支路电流法,1）、以支路电流作为电路变量； 2）、任取N-1个结点，列KCL方程； 3）、把支路电压用支路电流来表
14、示，列KVL方程； 4）、联立方程求解：,48,结点a：,列电流方程：,结点b：,结点c：,选电流参考方向如图所示：,例.,节点数 N=4，网孔数m=3,49,adca：,列网孔电压方程,abda：,bcdb：,节点数 N=4，网孔数m=3,电压、电流方程联立求得：,50,1.3.3 弥尔曼定理 (自学),对结点a列KCL有,51,+,1.3.4 叠加原理,在有多个电源共同作用的线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于各个电源分别作用时在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。,52,用叠加原理求：I= ?,I=2A,I“= -1A,I = I+ I“= 1 A,解：,+,例.,53,1. 叠
15、加原理只适用于线性电路;,2. 叠加时应将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。 电压源不作用应短路，即令US=0； 电流源不作用应开路，即令IS=0。,注意标明的方向：原电路中各电压、电流是各电源 作用时相应量的代数和，方向相同时取正，反之取负。,=,+,注 意,54,4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率。,5. 运用叠加原理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。,55,1.3.5 戴维南定理,如果用B替代A后,电路中其他各部分的电压和电流均不变(如图中u、i不变),则我们就称电路A和电路B可以等效变换(或叫等效互换),电路的等效变换,1. 基本概念,56,无源二端网络： 二端网络中没有电源,有源二端网络： 二端网络中含有电源,二端网络 若一个电路只通过两个输出端与外电路相联，则该电路称为“二端网络”。,57,无源二端网络：二端网络中没有电源,58,有源二端网络： 二端网络中含有电源,有源二端网络用
