第1章电路的基本定律与分析方法课件.ppt

1、12放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，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。或电路元件按一定方式组合而成。 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3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灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线4直流电源直流电源: 提供能源提供能源负载负载信号源信号源: 提供信息提供

2、信息放大放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。作；由激励所产生的电压和电流称为响应。信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等5手电筒的电路模型手电筒的电路模型 为了便于分析电路为了便于分析电路, 将实际电路模型化，用反映其电将实际电路模型化，用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，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。从而构成与实际电路相对应的电路模型。 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯

3、泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有理想电路元件主要有电电阻元件、电感元件、电容元阻元件、电感元件、电容元件和电源元件件和电源元件等。等。+R0R开关开关EI电珠电珠+U干电池干电池 导线导线6 电池电池是电源元件，其参数是电源元件，其参数为电动势为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能的性主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电质，是电阻元件，其参数为电阻阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯泡，用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通断。用来控制电路的通断。+R0

4、R开关开关EI电珠电珠+U干电池干电池 导线导线7物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (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 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V8电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：I 在分析与计算电路时，对电在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。量任意假定的方向。Iab 双下标双下标箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_+R0E3V注意：注意： 参考方向

5、选定后参考方向选定后,电流电流(或电压或电压)值才有正负之分。值才有正负之分。 9实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致， 电流电流(或电压或电压)值为值为正值正值；I = 0.28A 电动势电动势为为E =3V方向由负极方向由负极指向正极指向正极 ；U+R0E3V 电流电流 I 参考方向与参考方向与实际方向相同，实际方向相同， I =0.28A,由由 流向流向。 电压电压 U 的参考方向的参考方向与实际方向相同与实际方向相同, U = 2.8V, 方向由方向由 指向指向；2.8V10I = 0.28A+R0E3VU + 电流电流 I 的参考方向的参考方向与实际方向相反，与实际方向相反，

6、 I = - -0.28A,由由 流向流向 。 电压电压U 的参考方向的参考方向与实际方向相反与实际方向相反, U = 2.8V;即即: U = U 2.8V实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反， 电流电流(或电压或电压)值为值为负值负值。11 电阻元件电阻元件U、I 参考方向相同时参考方向相同时RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：(1) 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向

7、相同。参考方向相同。U = I R 欧姆定律欧姆定律12 解解: 对图对图(a)有有, U = IR 例例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻求电阻R。对图对图(b)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所所以以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反13 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特

8、性线性电阻的伏安特性常常数数即即： IUR 141.3 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合, 接通电源与负载接通电源与负载RREI 0负载端电压负载端电压U = I R 1. 电压电流关系电压电流关系(1) 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 (2) 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E I R0电源的外特性电源的外特性EUI0R0ER+I15RREI 0U = I R或或 U = E I RoU I = E I I2 RoP = PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率 电源输出的功率由负载

9、决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念: 负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。R0ER+I 1. 电压电流关系电压电流关系 2. 功率与功率平衡功率与功率平衡16 U、I 参考方向不同，参考方向不同，P = U I 0，电源电源； P = U I 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P = U I 0，负载负载； P = U I 0，电源电源。 电源：电源： （发出功率）（发出功率） U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出；端流出； 负载：负载： （吸收功率）（吸收功率） U

10、、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“- -”端流出。端流出。17例例: 已知已知:U=220V，I=5A，内阻，内阻R01= R02= 0.6 。求求: (1) 电源的电动势电源的电动势E1和负载的反电动势和负载的反电动势E2 ； (2) 说明功率的平衡关系。说明功率的平衡关系。R01E1UI+R02E2+解：解：(1) U= E1- - U1= E1- -IR01 E1= U +IR01 = 223V U= E2+ U2= E2+IR02 E2= U - -IR01 = 217V (2) E1=E2 +IR01+IR02 等号两边同时乘以等号两边同时乘以 I， 则则 E1 I

11、 =E2 I +I2R01+I2R02代入数据有代入数据有 1115W=1085W+15W+15W。18 额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 反映电气设备的使用安全性；反映电气设备的使用安全性； 2. 表示电气设备的使用能力。表示电气设备的使用能力。 例：例：一只一只220V, 60W的白炽灯的白炽灯, 接在接在220V的电源上，的电源上，试求电灯的电流和电阻。如果每晚工作试求电灯的电流和电阻。如果每晚工作3h(小时小时)，一个，一个月消耗电能月消耗电能? 注意：注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其电气设备工作时的实际值不一定都等于其额

12、定值，要能够加以区别。额定值，要能够加以区别。A0.273A22060 UPI解解: 电流电流 0680.273220IUR电阻电阻19： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 一个月用电一个月用电W = P t = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h20特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 02. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情

13、况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR EU0 21电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01. .短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 02. .短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路IRRo E22支路：支路：电路中的每一个分支。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。一条支路流过一个电流，称为支路电流。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。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路

14、径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E123adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR124 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。的电流。 实质实质: 或或: = 0对结点对结点 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0ba E2R2 R3R1E1I1I2I325I =?例例:I = 0IA + IB + IC = 02 +_+_I5 1 1 5 6V12VIAIBICAIBCIABACBIC广义结点广义结点26即：即： U = 0 在任一瞬间，从回路中

15、任一点出发，沿回路循行一周，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。则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 1 12 2I1I2I3ba E2R2 R3R1E1271列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：

16、项前符号的确定： 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_28对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0 列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0ad

17、bcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I29302. 举例举例 求图示电路中各求图示电路中各点的电位点的电位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点， 即即Va=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d31+90V20 5 +140V6 cdbca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d322k A+I I1 12k I I2 26V(b)图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2)

18、 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2 = 0，电位电位 VA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 VA = 6V 。2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通33URRRU2111 URRRU2122 34IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 35RRR= 43U1= 41 = 11V R2+R U2 = U1 = 3VR 2+RU = U2 = 1V2+11得得R = 1511+41V2 2 2 1 1 1 U2U1+U36 0SREI 电压源电压源37380SRU

19、II 电流源电流源39设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL IUISOIISU+_400SREI 41 注意事项：注意事项：42解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ (c)a+-2V5VU+-b2 + (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 43A1A22228 I44 解：解：例例3：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A45A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A

20、4 2AI2 1 3A46aIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)47A10A110111 RUIA6A22102S1 III1S2A6A4ARIIIaIRISbI1R1(c)(2)由图由图(a)可得：可得：A2A510313 RUIRIR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)48理想电压源中的电流理想电压源中的电流A6A)4(A2131 RRUIII理想电流源两端的电压理想电流源两端的电压V10V22V61S2S2S IRRIIRUUIIR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_

21、U1ab(a)(3)由计算可知，理想电压源与理想电流源都是电源，由计算可知，理想电压源与理想电流源都是电源，发出功率。发出功率。49各个电阻所消耗的功率分别是：各个电阻所消耗的功率分别是：W36=61=22RIPRW16=41=22111）（RRIRPW8=22=22S22IRPRW20=25=22333RRIRP两者平衡：两者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80WW60=610=111UUIUPW20=210=SSSIUPII505152adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR153baI2I342V+I112 6 7A3 cd1254baI2I342V+

22、I112 6 7A3 cd55 支路数支路数b =4, 且且恒流源支路恒流源支路 的电的电流已知。流已知。I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 例例3：试求各支路电流。试求各支路电流。对结点对结点 a： I1 + I2 I3 = 7对回路对回路1：12I1 6I2 = 42对回路对回路2：6I2 + UX = 0123+UX对回路对回路3：UX + 3I3 = 0baI2I342V+I112 6 7Acd3 5657111RIEU 因因为为111RUEI 所所以以222RUEI 333RUEI 44RUI 1. 对结点对结点 a 列列 KCL方程方程 I1 + I2 I3 I4 = 0b

23、aE2+I2I4E1+I1R1R2R4+UE3+R3I3580433211RURUERUERUE243213322111111RRRRREREREU RREU1 59321Sab111RRRIREU V18V316112171242ab UA2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI 有一条理想电流源支路，有一条理想电流源支路，故公式改为故公式改为60515A1VI 5A2VI 10AB3VVI 10B4VI 1565B5VI 61R2(c)R3E2+R1I 1I 2I 36211332213232111ERRRRRRRRR/RREI R2

24、(c)R3E2+R1I 1I 2I 32133221331223131/ERRRRRRRRRRERRRI 63R2(c)R3E1+R1I 1I 2I 3213322131133221321)()(ERRRRRRRERRRRRRRRI 同理同理: 222III 333III 6412112112111211 ) (RIRIRIIRIP 65A1A5510322 RREIV5V5122S RIU66.222 1A0 5A0 5AIII所以A5 .01555S3232 IRRRIV5 .2V55 .022S RIUV5 .72.5V5VSSS UUU6768若若 E1 增加增加 n 倍，各电流也会增

25、加倍，各电流也会增加 n 倍。倍。 可见：可见：R2+ E1I2I3R1I1R36970717273A5 . 2A4420402121 RREEI74 221210RRRRR，所所以以R0=U0/ISC75A2A13230303 RREI7677A2 . 1A5512211 RREIA8 . 0A51012432 RREII1I278 8 . 5434321210RRRRRRRRR，所所以以R079A126. 0A108 . 52G0G RREI精品课件精品课件！精品课件精品课件！82例例3: 求图示电路中的电流求图示电路中的电流 I。(1)求求UOC=14VUOC=I3R3 E2+ISR2 解：解：E1 I3 =R1 + R3=2A(2)求求 R0(3) 求求 IR0 + R4E = 0.5AI=R0 = (R1/R3)+R5+R2=20 E2E1R3R4R1+R2ISIR5+3A2 2 5 8 14 8V5VE2E1R3R1+R2ISR5+3A2 2 5 14 8V5VA+U0CI3R3R1R2R52 2 5 14 AR0R4R0+IUOC=E