完整版电工基础学习PPT课件

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1、欢迎学习欢迎学习授课教师：李授课教师：李 杨杨任务一任务一 建立电路模型建立电路模型知识目标知识目标1、了解电路、电路的基本组成及各部分的作用，建立简单电路模型；2、理解电路的基本物理量意义，掌握其计算方法。能力目标能力目标1、能够正确使用常用电工仪表。2、会简单电路基本物理量测量。1、通过讲解电工技术的广泛应用以及本课程在今后学习和工作中的重要重要，激发学生的学习兴趣；2、帮助学生建立专业意识，培养认真、严谨、科学的学习态度与职业意识。 情感目标情感目标任务一 建立电路模型知识链接一 电路与电路模型想一想想一想1.1.你能举出哪些用电的例子？它们用的是什么电？你能举出哪些用电的例子？它们用的

2、是什么电？2.2.谈谈你对电路的认识，你认为什么是电路？电路有什谈谈你对电路的认识，你认为什么是电路？电路有什么用？么用？ 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 看一看想一想想一想以上两幅图中电路的作用一样的吗？若不同，你能说以上两幅图中电路的作用一样的吗？若不同，你能说出它们的区别吗？出它们的区别吗？(1) (1) 实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线思思 考考大

3、家都见过用过手电筒吧，那么手电筒电路由哪几部大家都见过用过手电筒吧，那么手电筒电路由哪几部分组成？灯泡的亮与不亮由谁控制？各部分的作用是分组成？灯泡的亮与不亮由谁控制？各部分的作用是什么呢？什么呢？电源电源: :提供电能的装置提供电能的装置中间环节：中间环节：传递、分配和控制电能的作用传递、分配和控制电能的作用2. 电路的组成部分负载负载: :取用取用电能的装置电能的装置2. 电路的组成部分电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电

4、灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息2.电路的组成部分放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。画一画画一画试画出手电筒的电路图。试画出手电筒的电路图。3、电路模型和电路元件负载电源开关连接导线电源负载中间环节电路模型SRL+ UIUS+_R0实体电路白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为： 实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模

5、型化处理可获得有意义的分析效果。iR R L消耗电消耗电消耗电消耗电能能能能的的电电特性可用特性可用电阻电阻电阻电阻元件元件元件元件表征表征产生产生产生产生磁场磁场磁场磁场的电的电特性可用特性可用电感电感电感电感元件元件元件元件表征表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路RC+ US电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件只具耗能的电特性电容元件电容元件电容元件电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源输出电压恒定，输出电流由它

6、和负载共同决定理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L电感元件电感元件电感元件电感元件只具有储存磁能的电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件 有源二端元件 电路的工作状态及电气设备的额定值议一议议一议1.1.结合生活事例，请大家讨论一下电路的结合生活事例，请大家讨论一下电路的有几种工作状态？分别有什么特点？有几种工作状态？分别有什么特点？2.2.一般电器上标注的数字，比如一个灯泡一般电器上标注的数字，比如一个灯泡上标注的上标注的“220V 60W220V 60W”，是什么含义？，是什么含义？1. 1.电路的三种工作状态电路的三种工作状态

7、I = US(RSRL)（1）通路）通路 U RLS USRS（2）开路）开路US USRSRLUI = US/RS（3）短路短路RLS USRSIU=USIRSII = 0U=USU=02. 2. 电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备长期、安全长期、安全长期、安全长期、安全工作条件下的最高限值最高限值最高限值最高限值称为额定值。 电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。1. 额定值反映电气设备的使用安全性；2. 额定值表示电气设备的使用能力。电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态欠载欠载( (轻载轻载)

8、 )： I IN ，P IN ，P PN ( ( ( (设备易损坏设备易损坏设备易损坏设备易损坏) ) ) )额定工作状态：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经济合理安全可靠经济合理安全可靠) ) ) ) 知识链接二 电路的基本物理量及相互关系 你知道的电路的基本物理量有哪些？你知道的电路的基本物理量有哪些？你对它们的认识有多少？谈谈你的认识。你对它们的认识有多少？谈谈你的认识。（1）电流i dqdt=（1-1）I Q t=（1-2） 电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，定义式为：大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电

9、可表示为：议一议议一议 电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【A】等，它们之间的换算关系为：1A=101A=103 3mA=10mA=106 6A=10A=109 9nAnA 在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。RLUS+_R0如果事先不知道电流如果事先不知道电流的实际方向怎么办？的实际方向怎么办？abi方向？abiabi假设一个方向或者电流的参考方向：任意假设的电流的方向。参考方向的表示方法：（1）箭头法（2）双下标法abiIab 或I Iab（ab）参考方向与实际方向的关系：i 0，参考方向与实际方向一致i 0，

10、参考方向与实际方向一致u 0，参考方向与实际方向相反注意：注意：在求电压、电流之前必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义，并且电路中电流、电压参考方向一旦标定，在整个分析计算过程中就不允许再变更。2、电位什么是电位呀？谁能什么是电位呀？谁能告诉我呢？告诉我呢？Va = +5V a 点电位：ab1 5Aab1 5A例例例例Vb = - 5V b点电位： 在电路中任选一点作为参考点，电路中其它各点到参考点的电压即为该点的电位，用符号“V”表示，单位为伏特（V）。 找一找找一找电位有什么特点？电位的正负说明什么电位有什么特点？电位的正负说明什么？电压与电位有什么区别吗？两者又有什么关系吗电压与电

11、位有什么区别吗？两者又有什么关系吗？ 电路中任意两点间的电压等于该两点电位差。 区别电压：任意两点之间，绝对值， 不随参考点的改变而改变电位：某一点和参考点之间，相对值， 随参考点的改变而变化 联系 引入电位的概念后，电压的方向即由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。想一想想一想 电位参考点的选择 通常假设参考点的电位为零，用接地符号“ ”表示。 参考点的选择是任意的，一般在电子线路中选择很多线路的交汇处，或者常常选择电源的一个极作为参考点；在工程技术中选择大地、机壳作为参考点。例例1 1 求右图中求右图中a a、b b、c c三点的电位。三点的电位。 显然，电路图中O点为参考点。根据电压

12、与电位的关系求各点电位。解解例例2 2 电路如下图所示，分别以电路如下图所示，分别以A A、B B为参考点计算为参考点计算C C和和D D点点的电位及的电位及U UCDCD。10 V2 +5 V+3 B BC CD DIA A以以A A点点为参考电位时为参考电位时I =10 + 53 + 2= 3 AVC = 3 3 = 9 VVD= 3 2= 6 VUCD = VC VD = 15 V以以B B点点为参考电位时为参考电位时VD = 5 VVC = 10 VUCD = VC VD= 15 V* * 电路中某一点的电位等于该电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；点到参考点的电压；*电路中各点

13、的电位随参考点选的不同而改变，但是任意电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。两点间的电压不变。解解练习练习: : P P1515 习题习题1 6.1 6.图图1-321-32 结论结论(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。作用：借助电位的概念可以简化电路作图作用：借助电位的概念可以简化电路作图作用：借助电位的概念可以简化电路作图作用：借助电位的概念可以简化电路作图bca20 4A6 10AU290V U1140V5 6A d+90V20 5 +

14、140V6 cdab下图电路中若选下图电路中若选下图电路中若选下图电路中若选定定定定C C为参考点，当为参考点，当为参考点，当为参考点，当开关断开和闭合开关断开和闭合开关断开和闭合开关断开和闭合时，判断各点的时，判断各点的时，判断各点的时，判断各点的电位值。电位值。电位值。电位值。求下图电路中开求下图电路中开关关S闭合和断开闭合和断开时时B点的电位。点的电位。试述电压和电位的异试述电压和电位的异同，若电路中两点电同，若电路中两点电位都很高，则这两点位都很高，则这两点间电压是否也很高？间电压是否也很高？+ +A24V- -BCDS+ +12VA26K4V- -12VBS4K2K（3）关联方向和非

15、关联方向aI元件元件UbaI元件元件Ub自学什么是关联方向，什么是非关联方向？自学什么是关联方向，什么是非关联方向？学一学学一学 日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度度=1KWh=1KVAh（4）电能电能：在一段时间内，电流通过用电器时电源所做的功，用W表示。式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电能做些什么呢？1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。或算一算算一算一台电暖气的额定电压为一台电暖气的额定电压为220V220V，额定功率为，额定功率为800W800W，每天使用，每天使用3 3小时，电价是小时，电

16、价是0.480.48元元/ /度，度，求每月（以求每月（以3030天计）应付多少电费？天计）应付多少电费？课后拓展课后拓展 家用电表是每家必用的，请大家用电表是每家必用的，请大家查找资料了解电表的面板表面上家查找资料了解电表的面板表面上有哪些信息。有哪些信息。（5）电功率 电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P ”表示：或国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 电功率反映了电路元器件能量转换的本领。 通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，实际功率

17、小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。 额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。功率总是大于零的吗？功率总是大于零的吗？ 功率与电流、电压的关系 下图中，用方框代表某一电路元件，其电压、电流下图中，用方框代表某一电路元件，其电压、电流如图中所示，求图中各元件的功率。如图中所示，求图中各元件的功率。U、I关联时：关联时：p = uiU、I非非关联时：关联时：p = - ui+5V3A+5V3A+-5V3A+-5V3A（1）（2）（3）（4）p0时为吸收功率p 0时为发出功率

18、电源与负载的判断p 0，吸收功率，消耗能量，即为负载负载p 0，发出功率，释放能量，即为电源电源 为什么功率会有正有负的呢？功率的正为什么功率会有正有负的呢？功率的正负又说明什么呢？负又说明什么呢？想一想想一想想想想想 练练练练1、某用电器的额定值为“220V，100W”，此电器正常工作1010小时，消耗多少焦耳电能？合多少度电？2、一只标有“220V，60W”的电灯，当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光？正常发光时电灯的电功率是多少？若加在灯两端的电压仅有110伏时，该灯的实际功率为多少瓦？额定功率有变化吗？ 3600000J3600000J，1 1度电度电220V220V，60W60W；1

19、5W15W，不变。，不变。右下图电路，若已知元件吸收功率为20W，电压U=5V，求电流I。+UI元 件 分析：分析：由图可知UI为关联参考方向，因此: 举例2：右下图电路，若已知元件中电流为I=100A，电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源还是负载。+UI元 件 解：解：UI非关联参考，因此:元件吸收功率，说明元件是负载。I为负值，说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。练习练习: : P P1515 习题习题1 1.1 1.图图1-271-27电路由哪几部分电路由哪几部分组成？试述电路组成？试述电路的功能？的功能？为何要引入参考为何要引入参考方向？参考方向方向？参考方向和实际方向有

20、何和实际方向有何联系与区别？联系与区别？何谓电路何谓电路模型？模型？理想电路元件理想电路元件与实际元器件与实际元器件有何不同？有何不同？如何判断元件如何判断元件是电源还是负是电源还是负载？载？ 学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、提前预习、认真听课、及时复习、独立作业。认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个基本关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。听课与笔记、作业与复习、自学与互学。任务二任务二 识别和检测电路元件识别和检测电路元件知识目标知识目标了解电阻、电容、电感等电路元器件的外观、分类、应用、识别、检测和特性。能力目标能力目标会使用万用表，并对电路元件分类和简单测量。

21、1、培养学生具有实事求是，严肃认真的科学态度与工作作风。2、树立学生良好的安全生产意识、质量意识和效益意识。情感目标情感目标任务二 识别和检测电路元件知识链接一 万用表的使用u 基本用途：测量电压、电流、电阻u 分类：指针式、数字式1 1、指针式万用表的基本结构、指针式万用表的基本结构2 2、万用表的使用、万用表的使用DT890型数字万用表的面板图型数字万用表的面板图1-显示器显示器 2开关开关3电容插口电容插口 4电容调零器电容调零器 5插孔插孔6选择开关选择开关 7hFE插口插口1. 电阻元件R线性电阻元件伏安特性线性电阻元件伏安特性线性电阻元件伏安特性线性电阻元件伏安特性0UI（1）伏安

22、关系 如果电阻元件上的电压、电流关系呈线性变化，伏安曲线如图所示，即为线性电阻。线性电阻遵循欧姆定律：该式表示该段电路电压与电流的比值为常数。 电阻产品实物图电阻产品实物图 电阻元件符号电阻元件符号知识链接二 电路元件特性（2）功率若电阻的电压与电流为关联方向，则电阻的功率为：p=uiu=Ri若电阻的电压与电流为非关联方向，则电阻的功率为：p= uiu= Ri综上可得线性电阻的功率计算公式： 由于电阻的功率恒大于零，因此电阻元件主要特性为消耗能量，即通过电流发热。（3）特性【解】对图(a)有, U = IR例：求出下图电路中的电阻R。对图(b)有, U = IRRU6V+2AR+U6V I(a

23、)(b)I2A练习练习: : P P1515 习题习题1 2.1 2.图图1-281-28L 对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为微分(或积分)的动态动态关系，即： 电感产品实物图电感产品实物图 电感元件符号 显然，只有电感元件上的电流发生变化发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称为动态元件。电感元件可以储存磁场能量，其储存的磁能为：（1）电感元件2. 电感元件和电容元件（2） 电容元件 对线性电容元件而言，任一瞬时，其电压、电流的关系也是微分(或积分)的动态动态关系，即：电容元件的工作方式就是充放电。C 电容产品实物图电容产品实物图 电容元件符号 因此，只有电容元

24、件的极间电压发生变化发生变化时，电容支路才有电流通过。电容元件也是动态元件，它可以储存电场能量，其储存的电能为：3. 电源元件 任何电源都可以用两种电源模型来表示，输出电压比较稳定的，如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型(理想电压源和一个电阻元件相串联的形式)表示：柴油机组柴油机组汽油机组汽油机组蓄电池蓄电池 各种形式的电源设备图各种形式的电源设备图 输出电流较稳定的：如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内阻相并联的形式)表示。US+_R0ISR0（1）独立电源2、电流源实际电压源模型实际电流源模型1、电压源理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI理想电压

25、源和实际电压源模型的区别理想电压源和实际电压源模型的区别实际电压源模型输出端电压I 理想电压源内阻为零，因此输出电压恒定； 实际电源总是存在内阻的，因此实际电压源模型电路中的负载电流增大时，内阻上必定增加消耗，从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。因此，实际电压源的外特性稍微向下倾斜。 US USR0URL 理想电流源的内阻 R0I(相当于开路)，因此内部不能分流，输出的电流值恒定。理想电流源的外特性0I IU电流源模型的外特性0I IUU+_RLR0ISI实际电流源模型 实际电流源的内阻总是有限值，因此当负载增大时，内阻上分配的电流必定增加，从而造成输出电流随负载的增大而减小。即实际电流源

26、的外特性也是一条稍微向下倾斜的直线。理想电流源和实际电流源模型的区别理想电流源和实际电流源模型的区别（2）受控源定义：源电压或源电流受电路中另一处的电压或电流控制，这类电源称为受控电源。若源电压(流)与控制电压(流)成正比关系。则此类受控源称为线性受控源。基本要求：掌握受控电源的概念、种类和它们的特性。（a）VCVS（b）CCVS（c）VCCS（d）CCCS+U1U2U1I1=0I2I1=0U2=U1+U1=0U2I1I1I2U1=0U2=I1+U2gU1I1=0I2U1I1=0I2=U1U1=0+U2I1I1I2U1=0I2=I1注：各个控制系数都是常量，具有不同的量纲；同时，受控源属于有源

27、元件，它有两个端口，又属二端元件。+Li=0uL=0C1. uL=0时，时，WL是是否为否为0？ic=0时，时，WC是否为是否为0？2.画出图中电感线画出图中电感线圈在直流情况下的圈在直流情况下的等效电路模型？等效电路模型？3. 电感元件在直电感元件在直流时相当于短路，流时相当于短路， L 是否为零是否为零？电电容元件在直流时容元件在直流时相当于开路，相当于开路，C是是否为零？否为零？4. 理想电源和实际理想电源和实际电源有何区别？理电源有何区别？理想电源之间能否等想电源之间能否等效互换？实际电源效互换？实际电源模型的互换如何？模型的互换如何？10V+2A2 II = ?哪个答哪个答哪个答哪个

28、答案对？案对？案对？案对？问题与讨论问题与讨论1、有时欧姆定律可以写成 ，说明此时电阻是负的，对吗？2、下图所示电路，求电压U或电流I。abR=2I= 2A+UabR=2I+U=6V不对，符号只是代表方向，有负号不对，符号只是代表方向，有负号说明说明U U、I I为非关联参考方向为非关联参考方向U U、I I为关联参考方向为关联参考方向U=IR=( 2)2= 4VU=IR=( 2)2= 4VU U、I I为关联参考方向为关联参考方向U=IR6= 2I I=3AU=IR6= 2I I=3A3、下图所示电路，求各电源的功率，并说明是吸收功率还是发出功率。2A+5V2A+5V2A+5V2A+5V4、

29、有一只额定值为5W、500的线绕式电阻，求其额定电流IN和UN；如果将它接到10V电源上，求其实际消耗的功率。10W10W吸收功率吸收功率10W10W发出功率发出功率10W10W吸收功率吸收功率10W10W发出功率发出功率I IN N =0.1A =0.1A，U UN N=50V=50V实际消耗功率为实际消耗功率为0.2W0.2W任务三任务三 分析电路分析电路知识目标知识目标 掌握欧姆定律、基尔霍夫定律等电路基本定律；熟练掌握简单电阻电路的计算；掌握支路电流分析法；理解并掌握电源等效变换；掌握戴维宁定理及其等效变换。能力目标能力目标 会分析复杂直流电路。1、培养学生探究学习的兴趣和能力。2、使

30、学生初步形成分析问题、解决问题的能力，为学习后续课程，提高全面素质，形成综合职业能力打下基础。情感目标情感目标任务三 分析电路 请大家仔细观察自己实验四记录的数据，请大家仔细观察自己实验四记录的数据，发现有何规律？发现有何规律？E1/VE2/VI1/mAI2/mAI3/mAUAB/VUBC/VUAC/V12129121210总结规总结规律律+_100200300E1E2I1I2I3ABCDEFI1=I2+I3 (KCL)UAB+UBC=UAC(KVL)?支路（Branch）：一个或几个二端元件首尾相接中间没一个或几个二端元件首尾相接中间没有分岔，使各元件上通过的电流相等。支路中各处电流有分岔，

31、使各元件上通过的电流相等。支路中各处电流相等，称为支路电流。（相等，称为支路电流。（mm）结点 (Node）：三条或三条以上支路的联接点。（三条或三条以上支路的联接点。（n n）回路 (Loop）：电路中的任意闭合路径。（电路中的任意闭合路径。（l l）网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。其中不包含其它支路的单一闭合路径。m=3abl=3n=2112332网孔网孔=2+_R1US1+_US2R2R3知识链接一知识链接一 基尔霍夫定律及其应用基尔霍夫定律及其应用例例支路：共 ？条回路：共 ？个节点：共 ？个6条条4个个网孔：？个7个个有几个独立回路有几个独立回路就有就有几个网孔几个网孔a a

32、b bc cd dI3I1I2I5I6I4R3US4US3_+R6+R4R5R1R2_独立回路数独立回路数= =网孔数。网孔数。2、基尔霍夫第一定律（KCL） 基尔霍夫定律包括结点电流定律和回路电压两个定律，是一般电路必须遵循的普遍规律。 基尔霍夫电流定律是将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，它指出：任一时刻，任一时刻，流入任一结点的电流的代数和恒等于零流入任一结点的电流的代数和恒等于零。数学表达式：I1I2I3I4a I I1 1 + + I I2 2 I I3 3 I I4 4 = 0= 0 若以指向指向结点的电流为正正，背背离离结点的电流为负负，则根据KCL，对

33、结点 a 可以写出：整理为：I2= I1+ I3+ I4解：解：求左图示电路中电流I1、I2。例：例：I1I2+10 +(12)=0 I2=1A 4+7+I1= 0 I1= 3A 7A4AI110A- -12AI2其中其中I I1 1得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。212V+_16V+_155结点？支结点？支路？路？I=？基尔霍夫电流定律的推广I=?I1I2I3例例例例I1+I2=I3I=0IU2+_U1+_RU3+_RRR广义节点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。广义节点3、基尔霍夫第二定律（KVL）

34、基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系的电压定律。关系的电压定律。 回路电压定律依据回路电压定律依据“ “电位的单值性原理电位的单值性原理” ”，它指出：，它指出： 任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回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。数学表达式为数学表达式为： U U=0=0然后根据：然后根据： U U = 0 = 0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+U

35、S4=0R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4电阻压降电阻压降可得可得可得可得KVLKVL另一形式：另一形式：另一形式：另一形式：IR=IR=U US S电源压升电源压升先标绕行方向根据根据 U U=0=0对回路对回路#1#1列列KVLKVL方程方程电阻压降电阻压降#1#2例例电源压升电源压升#3即电阻压降等于电源压升即电阻压降等于电源压升即电阻压降等于电源压升即电阻压降等于电源压升此方程式不独立此方程式不独立省略！省略！省略！省略！对回路对回路#2#2列列KVLKVL常用形式常用形式对回路对回路#3#3列列KVLKVL方程方程I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2#1#1

36、方程式也可用常用形式方程式也可用常用形式 KVL方程式的常用形式，是把变量和已知量区分放在方程式两边，显然给解题带来一定方便。图示电路图示电路KVLKVL独立独立方程为方程为KVL KVL 推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路或写作或写作或写作或写作对假想回路列对假想回路列 KVLKVL：USI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_U UA A U UB B U UAB AB = 0= 0U UAB AB = = U UA A U UB B U US S IR IR U U = 0= 0U U = = U US S IR IR对假想回路列对假想回路列 KVLKVL：或写作

37、或写作或写作或写作知识链接二知识链接二 支路电流法、结点电位法支路电流法、结点电位法一、支路电流法例：图示电路，已知R1=4，R2=20 ，R3=3 ，R4=3 ，求电阻R4中的电流I4。【解】电路含有4个结点、6条支路，根据图中各支路电流、电压的参考方向，列写结点a、b、c的KCL方程：结点a：结点b：结点c：+-5V1AR1R2R3R4I4I2I3I1IE+-UA+-5VR1R234I4I2I3I1abcdIE+-UA以支路电流为变量列写6-4+1=3个回路KVL方程：回路abca：回路adba：回路bdcb：解上述方程组，得工程上要必须给出一定精度数值，不允许只给出分数结果求最后结果。+

38、5V1AR1R2R3R4I4I2I3I1IE+-UA+-5VR1R234I4I2I3I1abcdIE+-UA 支路电流法是一种基本的电路分析方法，直接从两类约束(元件特性约束和基尔霍夫定律)出发，以支路电流为分析的基本变量，通过两类约束列写关于支路电流的代数方程组，求解得到支路电流后通过元件特性，再确定各支路电压。I1I2I3363+_12V+_9V课堂练习：右图所示电路，用支路电流法求各支路电流。支路电流分析法虽然可以用于任意电路的分析，但从我们分析的实例可见，对于一个并不很复杂的电路，用支路电流法列出的方程数也是相当多，解方程组的工作量太大。支路电流法的另一个存在问题是，我们可以方便地列出

39、独立的结点KCL方程，但要找出B-N+1个独立的回路来列写独立的回路KVL方程却相对困难。因此，我们必须寻找更加方便实用的电路分析方法。小小 结结二、结点电位法一种更为方便实用的电路分析方法结点电位法：利用元件特性将支路电压和电流联系起来，支路电流可以用支路电压来表示。每条支路都接在两个结点之间，因此，支路电压可以表示为结点电位的差。参考结点结点电压（各结点对参考结点的电压）支路电压支路电流R1R2R3R4R5US1US2US3US5R6abcd+结点电位方程具有如下规律：结点电位方程具有如下规律：结点a结点b结点c1. Gjj 称为结点j的自电导，它是所有连接到该结点j的支路电导之和。2.

40、Gjn(nj) 称为结点j与结点n n之间的互电导，它是连接在结点j与n间的支路电导之负值，如果两个非参考结点之间没有支路相联或只有纯电源(理想、受控)支路相连，则互电导为0。一般情况有Gik= Gki。3. IjS 为电路中流进结点j 的电源支路电流(包括受控电源)之和。对于电压源形式的电源模型，应转变为电流源形式的电源模型，以便于列写结点电压方程。每个结点的方程具有统一的结构 (对结点j j )：结点电位法分析过程：结点电位法分析过程：1.选取参考结点；其它结点标号1N-1；将含源支路转化为电流源与电导并联的形式(熟练后可不转化)。2.对参考结点以外的其它各个结点列写结点电压方程：Gj1V

41、1+Gj2V2+GjjVj+GjN-1VN-1=Ijs j=1, 2, , N-13.联立求解上面的N-1个结点电压方程，求出结点电位V1，V2，, VN-14.根据各个支路的联接位置，利用结点电压求出所需的支路电压；根据支路的特性确定支路电流。 图示电路含有5个结点，8条支路。如果用支路电流法求解要解8个联立方程。试用结点电位法求解电源功率。结点1：(1+0.1+0.1)V1-V2- 0.1V4=1结点2：-V1+(1+1+0.5)V2-0.5V3=-0.5结点3：-0.5V2+(0.5+0.5+0.25)V3-0.25V4=0.5结点4：-0.1V1-0.25V3+(0.1+0.25+0.

42、25)V4=0V1=1.2267V , V2=0.4239V , V3=0.6659V , V4=0.4819V10101124240.5A1A12345例例解解计算电源功率：P1A= -1U1= -1.2267W，P0.5A=0.5U23= 0.5 (V2-V3) = -0.121W练练 习习用结点电压法求图示电路中电阻R3的功率。已知电路元件参数为R1R2R3R4USIS1IS21. 设定参考结点，对非参考结点标号2. 列结点方程组：结点1:结点2:3. 解方程4. 计算功率分析分析知识链接三知识链接三 等效变换法等效变换法+UI内内电电路路 二端网络的概念 具有两个端钮与外电路相联的网络

43、（电路），也称单口网络。 根据网络内部是否包含电源，分为有源二端网络和无源二端网络。端口端口电压电压端口端口电流电流外外电电路路 等效电路的概念 当两个二端电路的端口电压、电流关系完全相同时，则对外部电路来说，这两个二端电路互为等效电路。 等效电路的内部结构虽然不同，但对外电路而言，它们的作用完全相同，也就是说，“等效”只是针对二端电路以外的电路而言的，是对外等效，对于互相等效的两个电路部分内部的工作一般是不等效的。灵活运用等效电路关系，往往可以大大减轻电路分析的工作量。1、电阻的串并联等效电阻的串联等效串联连接：在电路中，如果两个二端元件首尾相连（且联接处无其它元件端点联接，即中间无分叉），

44、流过同一个电流，称这两个元件串联。R1R2IUU1U2R等效等效UI电阻串联等效可推广到N个电阻串联，N个电阻串联等效为一个电阻，等效电阻值为各串联电阻值的总和。串联各电阻中通过的电流相同。电阻串联分压公式：电阻的并联等效 并联：电路中，两元件同接在两个相同结点之间，具有相同的 电压，称为并联。R等效等效UI电阻并联等效可推广到N个电阻并联，N个电阻并联等效为一个电阻，等效电阻值的倒数为各并联电阻值的倒数之和，即等效电导值为各并联电导值的总和。R2R1UII1I2并联各电阻两端的电压相同。电阻并联分流公式：电阻的混联分析举例电阻的混联分析举例解：解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R

45、4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这4个电阻两两并联后，电路中除了a、b两点不再有结点，所以它们的等效电阻与R1和R6相串联。 电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。 分析：分析： 电阻星形联接和三角形联接的等效变换电阻星形联接和三角形联接的等效变换电阻星形联接和三角形联接的等效变换电阻星形联接和三角形联接的等效变换R1R2R3Y形联接R12R31R23形联接等等 效效求下图所示各电阻单口网络的等效电阻R

46、ab 。 由a、b端向里看， 这几个电阻很难判别出是串联还是并联的关系，但是可以上方的三个电阻是形联接，考虑可以将其等效变换为Y形联接来化简电路。ab23522abR1R222R3等效电路课本53页习题2 9、10（b）理想电压源串联等效理想电压源串联等效2、理想电源的串并联等效+US1US2ab+USabISab理想电流源并联等效理想电流源并联等效等效等效IS1abIS2IS等效电压源电压：注：串联电压源与等效电压源参考方向一致为“+”，不一致为“”。等效电流源电压：注：并联电流源与等效电流源参考方向一致为“+”，不一致为“”。电压源可以并联吗？电压源可以并联，不过有条件：必须极性相同，电压

47、值相等。电流源可以串联吗？电流源可以串联，不过有条件：必须极性相同，电流值相等。+USRUI或或+USISUI等效为+USUI外外电电路路内内电电路路内内电电路路内内电电路路IS+US+U或或ISR+U内内电电路路内内电电路路等效为+UIS外外电电路路内内电电路路理想电压源并联等效理想电压源并联等效理想电流源串联等效理想电流源串联等效Us = Is R0内阻改并联Is = UsR0 两种电源模型之间等效变换时，电压源的电压值和电流源的电流值遵循欧姆定律的数值关系，但注意变换过程中内阻不变内阻不变。bI IR0Uab+_US+_aIS R0US bI IR0Uab+_a 等效互换的原则：等效互换

48、的原则：当外接负载相同时，两种电源模型对外部电路的电压、电流相等。内阻改串联3、两种实际电源模型的等效变换课堂练习：课本53页习题7 在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。内容：内容：计算功率时计算功率时不能不能应用叠加原理！应用叠加原理！I =I I+= =IR1+ + R2ISUS* *当恒流源不作用时应视为当恒流源不作用时应视为开路开路IR1+ + R2US+ +IR1R2IS* *当恒压源不作用时应视为当恒压源不作用时应视为短路短路知识链接四知识链接四 叠加定理叠加定理12V+_7.2V7.2V电源单独作用时：电源单独

49、作用时：用叠加原理求下图所示电路中的用叠加原理求下图所示电路中的I I2 2。根据叠加原理根据叠加原理: : I I2 2 = = I I2 2 + + I I2 2 =1+(=1+(1)=01)=0例例BAI237.2V+_212V+_612V12V电源单独作用时：电源单独作用时： 解解BA37.2V+_26I2I2用叠加定理求：用叠加定理求：I= I= ? ?I = II = I + I+ I = = 2+2+（1 1）=1A=1A“恒流源不起作用恒流源不起作用”或或“令其等令其等于于0 0”，即是将此恒流源去掉，即是将此恒流源去掉，使原恒流源处开路。使原恒流源处开路。例例+-I4A20V

50、10 10 10 I4A10 10 10 +-I20V10 10 10 20V20V电压源单独作用时：电压源单独作用时：4A4A电流源单独作用时：电流源单独作用时：应用叠加定理要注意的问题应用叠加定理要注意的问题1. 1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。 2. 叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。4. 叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功 率，即功率不

51、能叠加。如：5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个 分支电路的电源个数可能不止一个。 设：设：设：设：则：则：则：则：R3I3=+说明说明说明说明叠加定理的适叠加定理的适叠加定理的适叠加定理的适用范围，它是否仅用范围，它是否仅用范围，它是否仅用范围，它是否仅适用于直流电路而适用于直流电路而适用于直流电路而适用于直流电路而不适用于交流电路不适用于交流电路不适用于交流电路不适用于交流电路的分析和计算？的分析和计算？的分析和计算？的分析和计算？从叠加定理的学从叠加定理的学习中，可以掌握习中，可以掌握哪些基本分析方哪些基本分析方法？法？电流和电压可以应用电流和电压可以应用叠加定理进行分析和叠加

52、定理进行分析和计算，功率为什么不计算，功率为什么不行？行？想一想想一想RL()1002003005106201KU(V)-2-2.8-3.2-3.8-4-4.2I(mA)-19-14-10-7-6-4表表6-26-2RL()1002003005106201KU(V)-1.9-2.8-3.2-3.8-4-4.2I(mA)-18-13-10-7-6-4表表6-36-3技能训练六技能训练六 有源二端网络的测量与探析有源二端网络的测量与探析比较表6-2与表6-3两次测得的数据，有何发现？内容：对外电路来说，任何一个对外电路来说，任何一个线性有源二端网络线性有源二端网络，均可，均可以用一个理想电压源和一

53、个电阻元件串联的有源支路来以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来等效等效代替代替，其电压源，其电压源U US S等于线性有源二端网络的开路电压等于线性有源二端网络的开路电压U UOCOC，电阻元件的阻值电阻元件的阻值R R0 0等于线性有源二端网络等于线性有源二端网络除源后除源后两个外引端两个外引端子间的等效电阻子间的等效电阻R Rabab。适用范围：适用范围：只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。线性线性有源有源二端二端网络网络 ababR0US+- -知识链接五 戴维宁定理及其应用无源二端网络无源二端网络： 二端网络中二端网络中没有没

54、有电源电源ABAB有源二端网络有源二端网络： 二端网络中二端网络中含有含有电源电源 戴维南定理中的戴维南定理中的“ “等效代替等效代替” ”，是指对，是指对端口以外的端口以外的部分部分“ “等效等效” ”，即对相同外接负载而言，端口电压和流，即对相同外接负载而言，端口电压和流出端口的电流在出端口的电流在等效前后保持不变等效前后保持不变。注意：已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V求：当 R5=16 时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路有源二端网络例例U US S = =U UOCOC先求等效电源先求等效电源U US

55、S及及R R0 0I520+_AB30302010V16USR0+_AB 求求戴维南等效电路戴维南等效电路R R0 0 = =R RABABU UOCOC20+_A A+_30302010VB BC CD D再求输入电阻再求输入电阻R RABAB 恒压源被短接后，恒压源被短接后，C C、D D成为一点，电阻成为一点，电阻R R1 1和和 R R2 2 、R R3 3 和和 R R4 4 分别并联后相串联。分别并联后相串联。即：即： R0=RAB=20/3030/20 =12+12=24 得原电路的得原电路的戴维南等效电路戴维南等效电路C CR R0 020A A303020B BD DA2V2

56、4+_16I5B由全电路欧姆定律可得：戴维南定理应用举例US =(30/50) RS +30 US =(50/100) RS +50R R0 0 =200 k =200 k U US S =150V =150V1. 1. 如图所示有源二端网络，用内阻为如图所示有源二端网络，用内阻为50k50k的电压表测的电压表测出开路电压值是出开路电压值是30V30V，换用内阻为，换用内阻为100k 100k 的电压表测的电压表测得开路电压为得开路电压为50V50V，求该网络的戴维南等效电路。，求该网络的戴维南等效电路。解解有源VU0二端网络U0150V200KR根据测量值列出方程式：根据测量值列出方程式：什

57、么是二端网什么是二端网什么是二端网什么是二端网络、有源二端络、有源二端络、有源二端络、有源二端网络？无源二网络？无源二网络？无源二网络？无源二端网络端网络端网络端网络？戴维南定理适用于戴维南定理适用于哪些电路的分析和哪些电路的分析和计算？是否对所有计算？是否对所有的电路都适用？的电路都适用？应用戴维南定理求应用戴维南定理求解电路的过程中，解电路的过程中，电压源、电流源如电压源、电流源如何处理？何处理？如何求解戴维南如何求解戴维南等效电路的电压等效电路的电压源及内阻？定理源及内阻？定理的实质是什么？的实质是什么？知识拓展 负载获得最大功率的条件 一个实际电源产生的功率通常分为两部分，一部分消一个

58、实际电源产生的功率通常分为两部分，一部分消耗在电源及线路的内阻上，另一部分输出给负载。耗在电源及线路的内阻上，另一部分输出给负载。如何使负载如何使负载如何使负载如何使负载上获得最大上获得最大上获得最大上获得最大功率呢？功率呢？功率呢？功率呢？RLSUSIR0 用左图所示的闭合电路来分析。用左图所示的闭合电路来分析。 电工技术中一般考虑的是电工技术中一般考虑的是如何提高电源的利用率问题如何提高电源的利用率问题，而电子技术中则希望负载，而电子技术中则希望负载上得到的功率越大越好。上得到的功率越大越好。电路中通过的电流为：电路中通过的电流为：负载上获得的功率为：负载上获得的功率为：由此式能看出负由此式能看出负由此式能看出负由此式能看出负载上获得最大功载上获得最大功载上获得最大功载上获得最大功率的条件吗？率的条件吗？率的条件吗？率的条件吗？*R0=RL 把上式加以整理可得：把上式加以整理可得：电源内阻与负载电阻相等称为电源内阻与负载电阻相等称为阻抗匹配阻抗匹配。晶体管收音机的。晶体管收音机的输出变压器就是利用这一原理使喇叭上获得最大功率的。输出变压器就是利用这一原理使喇叭上获得最大功率的。RLSUSIR0负载上的最大功率为：负载上的最大功率为：本章学习结束。本章学习结束。Goodbye!