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1、电工电子电工电子模块一 直流电路模型建立与分析模块一 直流电路模型建立与分析 电路是电流流通的路径，电流是按照一定的路径（电路）进行传输和运行，电路按电源不同分为直流电路和交流电路，而直流电路是电路的最基本形式，直流电路的分析方法是分析其他电路的基础。知识目标：知识目标：1、了解电路、电路的基本组成、作用及简单电路模型，理解电路的基本物理量。2、了解电阻、电容、电感等基本电路元器件的功能、外观、分类、应用和特性。3、熟悉电压源、电流源的基本特性和联接方法。4、掌握简单电阻串、并、混联电路特点和电路分析计算方法。5、掌握基尔霍夫定律和支路电流法。6、掌握戴维南定理。模块一 直流电路模型建立与分析

2、 技能目标：技能目标：1、观察日常生活中的电路及用电器，会画简单的电路图。2、会标注电压电流方向，会根据电压电流参考方向及数值判断实际方向，会判断元件或电路是产生功率还是消耗功率。3、会选择电压表和电流表量程、会连接电压表和电流表、会进行电压和电流测量。4、会识别电阻、电感、电容，会读取电阻值、电容量、电感量，会判断电阻、电感和电容的好坏。5、会进行串联、并联和混联电路的电压、电流、电阻和电功率等。6、会计算电路不同工作状态下的电压和电流等。7、会结合欧姆定律、基尔霍夫定律分析电路，会利用实际的电压源与电流源等效变换分析电路，会利用戴维南定理分析电路。模块一 直流电路模型建立与分析任务安排：任

3、务安排：序号序号任务名称任务名称任务主要内容任务主要内容1认识直流电路电路概念、分类、组成和电路原理图2熟悉直流电源实际电源与理想电源、类型、特性分析3熟悉直流电路负载电阻、电容、电感元件的类型、特点4进行电路的连接电阻电路的串联、并联、混联连接方式5了解电路的工作状态通路、开路、短路工作状态特点6熟悉直流电路的分析方法基尔霍夫定律、支路电流法、电压源与电流源的等效变换、戴维南定律模块一 直流电路模型建立与分析任务任务1 认识直流电路认识直流电路一、任务导入一、任务导入观察如下现象并记录（1）合上开关S，观测电压表、电流表的指示值和方向及灯泡的亮度；（2）改变电源E的极性，观测电压表、电流表的

4、指示值和方向及灯泡的亮度；（3）改变电阻R的极性，再观测电压表、电流表的指示值和方向及灯泡的亮度。图图1.1.1 照明用直流电路照明用直流电路模块一 直流电路模型建立与分析二、电路作用电路作用电路是由各种元器件为实现某种应用目的、按一定方式连接而成的整体，其特征是提供了电流流动的通道。实际应用的电路种类繁多，形式和结构也不相同，但其作用大体可分为两大类：第一类是用于实现电能的传输、分配和转换。第二类是用来进行信号变换、传递与处理。根据电源提供的电流不同，电路可分为直流电路和交流电路两种。模块一 直流电路模型建立与分析三、电路模型三、电路模型 用于组成电路的电工、电子设备或元器件统称为实际电路元

5、件，用实际元件组成的电路成为实际电路。图图1.1.2 手电筒实际电路手电筒实际电路图图1.1.3 手电筒电路模型手电筒电路模型模块一 直流电路模型建立与分析 某一种实际元件中在一定条件下，常忽略其它现象只考虑起主要作用的电磁现象，也就是用理想元件来替代实际元件的模型，这种模型称之为电路元件，又称理想电路元件。它实际是一种数学模型。电路中常见的理想元件有理想电阻元件、理想电感元件、理想电容元件、理想电压源、理想电流源和理想导线等，这样一个实际电路就可以由多个理想元件的组合来模拟，这样的电路称为电路模型，或电路原理图，即由理想电路元件组成的电路模型与实际电路是等效的，因此又称为等效电路。建立电路模

6、型的意义十分重要。实际电气设备和器件的种类繁多，但理想电路元件只有有限的几种，因此建立电路模型可以使电路的分析大大简化。同时值得注意的是电路模型反映了电路的主要性能，而忽略了它的次要性能，因而电路模型只是实际电路的近似，二者不能等同。模块一 直流电路模型建立与分析关于实际部件的模型概念还需要强调说明几点：1理想电路元件是具有某种确定的电磁性能的元件，是一种理想的模型，实际中并不存在，但其在电路理论分析与研究中充当着重要角色。2不同的实际电路部件，只要具有相同的主要电磁性能，在一定条件下可用同一模型表示。3同一个实际电路部件在不同的应用条件下，它的模型也可以有不同的形式。模块一 直流电路模型建立

7、与分析四、电路的组成四、电路的组成 电路主要由电源、负载和传输环节等三部分组成。电源是提供电能或信号的设备，负载是消耗电能或输出信号的设备，电源与负载之间通过传输环节相连接，为了保证电路按不同的需要完成工作，在电路中还需加入适当的控制元件。模块一 直流电路模型建立与分析五、电路物理量五、电路物理量物理量的名称物理量的名称符号符号单位名称单位名称符号符号电流电流安【培】安【培】电压电压伏【特】伏【特】电位电位伏【特】伏【特】电功率电功率瓦【特】瓦【特】电能量电能量焦【耳】或度焦【耳】或度或或 IUPWAVVWJkWh模块一 直流电路模型建立与分析1.电流电流 电荷有规则的定向运动形成电流。电流的

8、大小用电流强度（简称电流）来衡量，数值上等于单位时间内通过某横截面的电荷量。直流电（DC），是指电流的大小和方向都不随时间变化。交流电（AC），是指电流的大小和方向都有随时间变化。所谓电流的参考方向，是在分析计算电路时，先任意选定某一方向，并在电路中用箭头标出，作为待求电流的方向，称为电流参考方向，然后根据假定的参考方向进行电路计算。若计算电流值为正值，表示电流实际方向与参考方向相同；若计算电流值为负值，表示电流实际方向与参考方向相反。模块一 直流电路模型建立与分析 在电路计算中，一定要先标出参考方向，参考方向任意选定，然后进行计算，否则计算值无意义。图1.1.5表示了电流的参考方向（图中实线

9、所示）与实际方向（图中虚线所示）之间的关系。图图1.1.5 电流参考方向与实际方向电流参考方向与实际方向【例例1-11-1】如图1.1.6所示，电流的参考方向已标出，并已知I1=1A，I2=1A，试指出电流的实际方向。图图1.1.6 例例1-1图图模块一 直流电路模型建立与分析2.电压电压 电荷移动需要力，推动电荷移动的这种力称为电场力。在如图1.1.7所示电源的两个极板 和 上分别带有正、负电荷，这两个极板间就存在一个电场，其方向是由 指向。当用导线和负载将电源的正负极连接成为一个闭合电路时，正电荷在电场力的作用下由正极 经导线和负载流向负极（实际上是自由电子由负极经负载流向正极），从而形成

10、电流。电压是衡量电场力做功能力的物理量。图图1.1.7 1.1.7 电场力对电荷做功电场力对电荷做功模块一 直流电路模型建立与分析电压的实际方向规定从高电位指向低电位，其方向可用箭头表示，也可用“+”“-”极性表示，如图1.1.8所示。若用双下标表示，如 表示a指向b。显然（a）（b）（c）图图1.1.8 1.1.8 电压的参考方向表示法电压的参考方向表示法模块一 直流电路模型建立与分析 与电流相同，电压也需设定其参考方向，若电压计算值为正，则表示电压参考方向与实际方向一致；若计算值为负，表示电压的实际方向与参考方向相反。在分析电路时，一段电路或一个元件上的电压参考方向与电流参考方向可以独立的

11、任意设置。但为了运算方便，电压、电流的参考方向尽量取一致，当电压、电流参考方向一致时，称为关联参考方向，若电压、电流参考方向不一致时，称非关联参考方向。【例例1-2】如图1.1.9所示，电压的参考方向已标出，并已知U1=1V，U2=1V，试指出电压的实际方向。图图1.1.9 1.1.9 例例1-21-2图图模块一 直流电路模型建立与分析3.电位电位 电压是对电路中某两点而言的，有时在电路中选某点作为参考点（如大地、仪器设备的外壳），把其它各点相对于参考点的电压称为该点的电位，用V表示。规定参考点在电路中电位设为零又称为零电位点，在电路图中参考点用符号（或）表示。在电路计算时，参考点可以任意设定

12、，在电力系统中常以大地为参考点，在电子设备中常以外壳为参考点。模块一 直流电路模型建立与分析 电路中各点的电位值与参考点的选择有关，当所选的参考点变动时，各点的电位值将随之变动，因此，参考点一经选定，在电路分析和计算过程中，不能随意更改；在电路中不指定参考点而谈论各点的电位值是没有意义的。【例例1-3】图1.1.11所示的电路中，已知各元件的电压为：U110V，U25V，U38V，U423V。若分别选B点与C点为参考点，试求电路中各点的电位。图图1.1.11 1.1.11 例例1-31-3图图模块一 直流电路模型建立与分析4.电动势电动势 在电路中，正电荷在电场力的作用下，由高电位移到低电位，

13、形成电流。要维持电流，还必须要有非电场力把单位正电荷从低电位推到高电位。这非电场力就是电源力（在各类电源内部就存在着这种力。例如干电池中的化学力，发动机内部的电磁力等），电源力把单位正电荷由低电位点B经电源内部移到高电位点A克服电场力所做的功，称为电源的电动势。电动势用E或e表示。模块一 直流电路模型建立与分析5.电功率和电能电功率和电能 电功率和电能是电路中的重要物理量，也是电器元件、电气设备在用电或供电中的重要技术数据。【例例1-4】（1）在图1.1.12(a)中，若电流均为2A，U11V，U21V，求该两元件消耗或产生的功率。（2）在图1.1.12（b）中，若元件产生的功率为4W，求电流

14、I。【例例1-5】有一只，的白炽灯，接在220V电源上，求流过白炽灯的电流。若该白炽灯一天使用4小时，则30天消耗多少电能？图图1.1.12 1.1.12 例例1-41-4图图模块一 直流电路模型建立与分析六、电路基本参数测量六、电路基本参数测量1、电路基本参数的测量、电路基本参数的测量电压、电流和功率是表征电信号能量大小的三个基本参数，它们都可以直接用直读仪表（指针式或数字式）来测量。测量直流量通常采用磁电系仪表，测量交流量主要采用电磁系仪表，比较精密的测量可以使用电动系仪表。直流功率P=UI，即P为电压U和电流I的乘积，所以可采用电压表与电流表间接测量。图图1.1.13 测量电路测量电路模

15、块一 直流电路模型建立与分析2、常用测量仪表的使用（1）500型指针万用表的使用 （2）VC9802数字万用表的使用模块一 直流电路模型建立与分析任务任务2 熟悉直流电源熟悉直流电源 电源是将其它形式的能量(如化学能、机械能、太阳能、风能等)转换成电能后提供给电路的设备，常用的电源有：干电池、太阳能电池、火力发电机组、水力发电机组、核电机组等。电源有交流电源和直流电源之分，并可分为独立电源和受控电源。我们常见的干电池、蓄电池、稳压电源是等能够独立向电路提供电压、电流的器件、设备或装置，属于独立直流电源。模块一 直流电路模型建立与分析一、任务导入一、任务导入对日常生活中的电源进行仔细观察，并查阅

16、相关资料，并进行思考和分析。1、手电筒用的干电池，电子计算器、电子手表使用的纽扣电池2、智能手机、电瓶车、笔记本电脑使用的蓄电池3、电工类实验室用的电源发生器、振荡器4、插座电源、便携式发电机以上这些电源的类型是什么，理想电路元件是什么，是如何进行应用的？模块一 直流电路模型建立与分析二、直流电源基本模型二、直流电源基本模型 发电机，电池等都是实际的电源，它们是具有不变的电动势和较低内阻的电源。在电路分析中常用等效电路来代替实际的元器件。电源的等效电路有两种表示形式一种是电压源，一种是电流源。1.直流电压源直流电压源直流电压源是一种以直流电压形式表示电源的电路模型。它有理想电压源和实际电压源两

17、种形式。图图1.2.1 直流电压源直流电压源 图图1.2.2 直流电压源的伏安特性曲线直流电压源的伏安特性曲线模块一 直流电路模型建立与分析 直流电压源的特点是电压的大小取决于电压源本身的特性，与流过的电流无关。流过电压源的电流大小与电压源外部电路有关，由外部负载决定。因此，它称之为独立电压源。实际运用时，电源并不是我们前面分析的理想的模型，所有的电源都有内阻，实际的电压源的端电压不是一个恒定值；同样，实际的电流源输出的电流也不是一个恒定值。实际电压源可以用一个理想电压源Us与一个理想电阻r串联组合成一个电路来表示，如图1.2.3(a)所示。(a)(a)实际电压源实际电压源 (b)(b)实际电

18、压源的伏安特性曲线实际电压源的伏安特性曲线图图1.2.3 1.2.3 实际电压源模型实际电压源模型模块一 直流电路模型建立与分析 当理想电源与外电路接通时，其端电压 ，端电压不随电流而变化，电源外特性曲线是一条水平线。UE模块一 直流电路模型建立与分析2.直流电流源直流电流源 电流源是用电流的形式表示电源的一种模型。电流源也分为理想电流源和实际电流源两种。图图1.2.5 1.2.5 电流源电流源 图图1.2.6 1.2.6 直流电流源的伏安特性曲线直流电流源的伏安特性曲线模块一 直流电路模型建立与分析实际电流源可看成是由理想电流源 与电阻 并联而成的，如图1.2.7所示。图中 为电源的最大输出

19、电流，为电源的内阻，为电流源的开路电压。【例例1-6】在图1.2.4中，设Us=20V，Ri=1,外接电阻 RL=4，求电阻RL上的电流I。【例例1-7】在图1.2.7中，设IS=5A，Ri=1,外接电阻 RL=9，求电阻RL上的电压U。SIiRSIiRU (a)(a)实际电流源实际电流源 (b)(b)实际电流源的伏安特性曲线实际电流源的伏安特性曲线图图1.2.7 实际电流源与负载的连接电路实际电流源与负载的连接电路模块一 直流电路模型建立与分析任务任务3 熟悉直流电路中的负载熟悉直流电路中的负载一、任务导入一、任务导入查阅相关资料，了解常用电阻、电容、电感的种类、特点、用途等1、常用电阻举例

20、、常用电阻举例模块一 直流电路模型建立与分析2、常用电容举例、常用电容举例模块一 直流电路模型建立与分析 3、常用电感举例、常用电感举例模块一 直流电路模型建立与分析二、电阻元件二、电阻元件1、认识电阻元件、认识电阻元件 电阻是电路中不可缺少的元件，是反映消耗电能这一物理现象的一个二端电路元件，它是在不考虑其它电磁现象的情况下，仅剩其电阻性质的理想元件。电阻的性质可分线性、非线性。在任何时刻，对于线性电阻元件，它两端的电压与其电流的关系服从欧姆定律，图形符号见图1.3.1。（a）关联参考方向）关联参考方向 （b）非关联参考方向）非关联参考方向图图1.3.1 电压电流参考方向的关系电压电流参考方

21、向的关系模块一 直流电路模型建立与分析当电压与电流为关联参考方向时图（a），（1-3-1）当电压与电流为非关联参考方向时图（b），（1-3-2）根据国际单位制（SI）中，式中R称为电阻，单位为欧姆（）。导体的电阻不仅和导体的材质有关，而且还和导体的尺寸有关。实验证明，同一材料导体的电阻和导体的截面积成反比，而和导体的长度成正比。也就是说，导体的截面积越大，电阻就愈小；导体愈长，电阻就愈大。为了方便计算，我们常常把电阻的倒数用电导G来表示，即 (1-3-3)根据国际单位制（SI）中，电导G的单位为西门子（S）。IRU IRURG1模块一 直流电路模型建立与分析2、电阻元件的伏安特性、电阻元件的伏

22、安特性对于线性电阻元件，其电路模型如图1.3.2所示。(a)(a)u u、i i关联关联 (b)u(b)u、i i不关联不关联 图图1.3.2 1.3.2 线性电阻的电路模型线性电阻的电路模型模块一 直流电路模型建立与分析 如果电阻元件电压的参考方向与电流的参考方向相同，对电阻元件的电导，则式（1-3-1）变成 ，如果电阻元件电压的参考方向与电流的参考方向相反（见图1-3-3b），则式（1-3-2）变为 所以，公式必须与参考方向配套使用。GUI GUI图图1.3.3 线性电阻元件伏安特性线性电阻元件伏安特性图图1.3.4 1.3.4 非线性电阻的伏安特性曲非线性电阻的伏安特性曲模块一 直流电路

23、模型建立与分析3、电阻元件的电功率、电阻元件的电功率在直流电路中，(1-3-5)在直流电路中，(1-3-7)我们日常用的电度表就是测量电能的，电度表每走一个数字，就是消耗了一度电或1千瓦时的电能。【例例1-8】在220V的电源上，接一个电加热器，已知通过电加热器的电流是3.5A，问4小时内，该电加热器的用了多少度电？RURIUIP22PTW 模块一 直流电路模型建立与分析三、电容元件三、电容元件 1、认识电容元件、认识电容元件工程中，电容器应用极为广泛。电容器虽然品种和规格很多，都是由两块金属极板间隔以不同的介质（如云母、绝缘纸、电解质等）所组成。2、电容元件工作原理、电容元件工作原理当电容器

24、两端通上电源后，电容器的两块金属极板上将各自聚集等量的异性电荷，极板间建立起电场并储存了电场能量；当切断电源时，电容器极板上聚集的电荷仍然存在，这就是电容器充电的过程。所以电容器是一种能够储存电场能量的实际电路元件，忽略介质损耗和漏电流的电容器称之为理想电容元件。这样就可以用一个只储存电场能量的理想元件电容元件作为它的模型。图图1.3.5 线性电容元件的图形符号线性电容元件的图形符号Cuq （1-3-8）模块一 直流电路模型建立与分析3、电容元件的电路模型、电容元件的电路模型电容元件作为储能元件能够储存电场能量，其电路模型如图1.3.6所示。(a)u(a)u、i i关联关联 (b)u(b)u、

25、i i不关联不关联图图1.3.6 1.3.6 电容器电路模型电容器电路模型模块一 直流电路模型建立与分析 当电容极板间电压 变化时，极板上电荷 也随着改变，于是电容器电路中出现电流 。如指定电流参考方向为流进正极板，也即与电压 的参考方向一致，如图1.3.6(a)所示，则电流 （设u、i关联）（1-3-9）uqiudtduCdtdqi模块一 直流电路模型建立与分析4、电容元件的电场能量、电容元件的电场能量 从电容的充、放电的过程可知，电容是一个储能元件，在充电过程中吸收能量；在放电过程中，释放能量。在电压和电流的关联参考方向下，线性电容元件吸收的功率为 （1-3-10）dtduCuuip模块一

26、 直流电路模型建立与分析5、电容元件的电容效应、电容元件的电容效应 电容器是为了获得一定大小的电容特意制成了元件。但是，电容的效应在许多别的场合也存在。如一对架空输电线之间就有电容，因为一对输电线可视做电容的两个极板，输电线之间的空气则为电容极板间的介质，这就相当于电容器的作用。又如晶体三极管的发射极、基极和集电极之间也都存在着电容。就是一只电感线圈，各线匝之间也都有电容，不过这种所谓的匝间电容是很小的，若线圈中电流和电压随时间变化不快时，其电容效应可略去不计。模块一 直流电路模型建立与分析四、电感元件四、电感元件1、认识电感元件、认识电感元件 由导线绕制而成的线圈或把导线绕在铁芯或磁芯上就构

27、成一个常用的电感器，电感线圈在空调制冷行业极为广泛，如互感器、变压器等。2、电感元件的磁场效应、电感元件的磁场效应电感元件作为储能元件能够储存磁场能量，其电路模型如图1.3.7。(a)(a)u u、i i关联关联 (b)u(b)u、i i不关联不关联 图图1.3.7 1.3.7 电感器电路模型电感器电路模型模块一 直流电路模型建立与分析 （a）电感器）电感器 （b）图形符号）图形符号 图图1.3.8 线性电感元件的图形符号线性电感元件的图形符号模块一 直流电路模型建立与分析图图1.3.9 1.3.9 电感线圈电感线圈当电感元件为线性电感元件时，电感元件的特性方程为当电感元件为线性电感元件时，电

28、感元件的特性方程为 LiN (1-3-13)模块一 直流电路模型建立与分析3、电感元件的磁场能量、电感元件的磁场能量 电感是一个储能元件，是因为当电感中电流增加时，电感吸收能量，并全部转换成磁场能量储存在电感中；当电流减少时，电感又将磁场能量释放。在此过程中电感元件没有消耗能量，只是储存能量。（1-3-7）(1-3-8)从上式中可以看出，电感元件在某一时的储能仅与当时的电流值有关。)(21)(2tLitWLL221LiWL模块一 直流电路模型建立与分析五、电路元件的实际模型五、电路元件的实际模型1、实际的电阻器是一个耗能元件，在电路中作分配电压、电流，用作负载电阻和阻抗匹配等。由于实际的电阻器

29、种类很多，有金属膜电阻器、绕线电阻、碳膜电阻等；又有实验用的可调式电阻器，也有电动机启动用的降压电阻器等。2、实际的电感器具有使直流电导通、使交流电阻挡的能力。它在电路中可完成滤波、耦合、匹配、振荡、补偿、调谐、均衡、延迟等功能。电感器实际用的电流互感器、电压互感器、变压器线圈等。3、实际的电容器具有使直流隔断、使交流导通的能力。它在电路中可完成滤波旁路、耦合和振荡等功能。电容器通常由绝缘介质隔开的金属极板组成。其种类也很多，有云母电容器、纸介电容器、瓷介电器、电解电容器等。值得注意的是，电解电容器只能用在直流电路中，使用时要注意其正、负极性，不能接反。4、电阻、电容、电感这三个名词，有时指元

30、件本身，有时指电路参数，因此在实际应用时，请注意其应用场合，并判断其实际意义。模块一 直流电路模型建立与分析任务任务4 进行电阻电路的连接进行电阻电路的连接一、任务导入一、任务导入 电路中电阻元件可按各种不同要求作各种不同方式的连接，其中最简单的是串联和并联，以下给出了直流电路中电阻元件的典型连接方式，通过资料查阅、分析和任务学习，掌握电阻电路的基本连接方式。本任务以电阻串联、并联、混联、Y-方式进行直流电路模型搭建和电路分析。模块一 直流电路模型建立与分析二、电阻的串联电路二、电阻的串联电路1、电阻串联的电路模型、电阻串联的电路模型在电路中，若干个电阻元件依次相联，在各联接点都无分支，这种联

31、接方式称为串联。图1.4.1给出了三个电阻的串联电路。(a)电阻的串联电阻的串联 (b)等效电路等效电路 图图1.4.1 电阻的串联电阻的串联模块一 直流电路模型建立与分析2、电阻串联的电路特点、电阻串联的电路特点电流相等：通过各电阻的电流相等，即=分压作用：总电压等于各电阻上电压之和，即 等效电阻：等效电阻（总电阻，是指如果用一个电阻R代替串联的所有电阻接到同一电源上，电路中的电流是相同的，如图1.31（b）等效电路。），即 分压系数：在直流电路中，常用电阻的串联来达到分压的目的。各串联电阻两端的电压与总电压间的关系为 （1-4-1）IIII321321UUUU321RRRRURRIRUUR

32、RIRUURRIRU333222111式中 、称为分压系数，由分压系数可直接求得各串联电阻两端的电压。电压电阻：由式（1-35）还可知，电阻串联时，各电阻两端的电压与电阻的大小成正比，即 功率电阻：各电阻消耗的功率与电阻成正比，即 RR1RR2RR3321321:RRRUUU321321:RRRPPP模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-9】现有一表头，满刻度电流 ，表头的电阻 ，若要改装成量程为10V的电压表，如图1.4.2所示，试问应串联一个多大的电阻？AIQ50kRG3RA图 1.10图1.4.2 例1-9图模块一 直流电路模型建立与分析三、电阻的并联电路三、电阻的并联电路1、电阻并联

33、的电路模型、电阻并联的电路模型在电路中，若干个电阻一端联在一起，另一端也联在一起，使电阻所承受的电压相同，这种联接方式称为电阻的并联。图1.4.3（a）所示为三个电阻的并联电路。(a)电阻的并联电阻的并联 (b)等效电路等效电路图图1.4.3 电路的并联电路的并联模块一 直流电路模型建立与分析2、电阻并联的电路特点、电阻并联的电路特点电压相等：各并联电阻两端的电压相等，即 限流作用：总电流等于各电阻支路的电流之和，即 等效电阻：等效电阻R的倒数等于各并联电阻倒数之和，即 ，或者并联电路的电导等于各支路电导之和，即 对于只有两个电阻 及 并联，则等效电阻为321UUUU321IIII321111

34、1RRRR321GGGG1R2R2121RRRRR模块一 直流电路模型建立与分析分流系数：在电路中，常用电阻的并联来达到分流的目的。各并联电阻支路的电流与总电流的关系为 （1-4-2）式中 、称为分流系数，由分流系数可直接求得各并联电阻支路的电流。由式（1-4-2）还可知即电阻并联时，各电阻支路的电流与电导的大小成正比。也就是说电阻越大，分流作用就越小。当两个电阻并联时IGGUGIIGGUGIIGGUGI333222111GG1GG2GG3321321:GGGIIIIRRRI2121IRRRI2112模块一 直流电路模型建立与分析各电阻消耗的功率与电导成正比，即利用电阻并联的分流作用，可扩大电

35、流表的量程。在实际应用中，用电器在电路中通常都是并联运行的，属于相同电压等级的用电器必须并联在同一电路中，这样，才能保证它们都在规定的电压下正常工作。【例例1-10】有三盏电灯接在110V电源上，其额定值分别为110V、100W,110V、60W,110V、40W，求总功率P、总电流I以及通过各灯泡的电流及等效电阻。321321:GGGPPP模块一 直流电路模型建立与分析四、电阻的混联四、电阻的混联 求解电阻的混联电路时，首先应从电路结构，根据电阻串并联的特征，分清哪些电阻是串联的，哪些电阻是并联的，然后应用欧姆定律、分压和分流的关系求解。图图1.4.4 电阻的混联电阻的混联模块一 直流电路模

36、型建立与分析五、电阻的五、电阻的-连接连接 在电路中，有时电阻的联接既非串联又非并联，如图1.4.5所示电路，等效电阻经过电阻的串并联运算不能直接求出，须经过电阻的星形联接和三角形联接等效变换才能分析与计算。图图1.4.5 电阻的星形联结和三角形联结电阻的星形联结和三角形联结模块一 直流电路模型建立与分析1、电阻的星形联接方式、电阻的星形联接方式（a）（b）图图 1.4.6 电阻的（电阻的（Y）或（）或（T）联结）联结模块一 直流电路模型建立与分析2、电阻的三角形联接方式、电阻的三角形联接方式（a）（b）图图1.4.7 电阻的（）或（电阻的（）或（）联结）联结模块一 直流电路模型建立与分析3、

37、电阻的、电阻的Y-联接的等效变换联接的等效变换 星形联接和三角形联接都是通过三个端钮与外部相联。它们之间的等效互换是要求外部性能相同，亦即当它们对应端钮间的电压相同时，流入对应端钮的电流也必须分别相等。图1.4.8（a）、（b）分别示出了接到端钮1、2、3的星形联接和三角形联接的三个电阻。这两个网络是与电路的其他部分联接的，图中未画出其他部分。设在它们对应端钮间的电压为 ，流入对应端钮的电流为 ，如果它们彼此等效，则必须分别相等，在此条件下推导出如下等效变换公式，且等效化简简图如图1.4.9所示。312312UUU和、321III、（a）（b）图图1.4.8 电阻的电阻的Y-等效变换等效变换模

38、块一 直流电路模型建立与分析（a）（b）图图1.4.9 等效化简示意图等效化简示意图模块一 直流电路模型建立与分析从已知三角形网络的电阻来确定等效星形网络的各电阻的关系式31231231121RRRRRR31231212232RRRRRR31231223313RRRRRR（1-4-3）模块一 直流电路模型建立与分析从已知的星星网络的电阻来确定等效三角形网络的各电阻的关系式32121313322112RRRRRRRRRRRRR13232113322123RRRRRRRRRRRRR21313213322131RRRRRRRRRRRRR（1-4-4）模块一 直流电路模型建立与分析 若星形网络的三个电

39、阻相等，即，则等效的三角形网络的电阻亦相等，它们等于反之，则YRRRRR3312312（1-4-6）（1-4-5）模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-11】图1.4.10(a)所示电路中,已知 ，求 VUS100 250R501R 202R103R364R 405R21,II（a）（b）图图1.4.10 例例1-11图图模块一 直流电路模型建立与分析 任务任务5 了解电路的工作状态了解电路的工作状态一、任务导入一、任务导入浏览新闻、查阅资料，了解由于电路发生短路、断路状态下的故障危害，思考电路在通路、短路与断路下的电路特征。1、电线短路引起室内液化气爆炸事故2、汽车线路短路引起自燃事故3、

40、变压器短路引起电网事故4、电线短路引起可燃物自燃事故5、断路频繁引起设备故障 模块一 直流电路模型建立与分析二、电路的工作状态二、电路的工作状态 电路的工作状态有三种：开路状态、负载状态（通路状态）和短路状态。这里以灯泡电路为案例进行讲解。图图1.5.1 手电筒灯泡电路手电筒灯泡电路 图图1.5.2 灯泡负载工作状态灯泡负载工作状态模块一 直流电路模型建立与分析1、通路状态（负载状态）、通路状态（负载状态）灯泡点亮灯泡点亮图图1.5.3 通路状态通路状态模块一 直流电路模型建立与分析2、开路状态（空载状态）、开路状态（空载状态）灯泡熄灭灯泡熄灭图图1.5.4 1.5.4 开路状态开路状态模块一

41、 直流电路模型建立与分析3、短路状态、短路状态灯泡损坏灯泡损坏图图1.5.5 短路状态短路状态模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-12】新交通法规于2013年1月1日施行，驾驶员不系安全带记3分，罚款100元。汽车上设置了“安全带指示灯”，提醒驾驶员系好安全带。当安全带系好时，相当于闭合开关，安全带指示灯不亮；安全带未系好时，相当于断开开关，安全带指示灯发光。图中符合上述要求的电路图是（）模块一 直流电路模型建立与分析三、电器设备的额定值（扩展）三、电器设备的额定值（扩展）1、额定工作状态、额定工作状态任何电气设备在使用时，若电流过大，温升过高就会导致绝缘的损坏，甚至烧坏设备或元器件。为了

42、保证正常工作，制造厂对产品的电压、电流和功率都规定其使用限额，称为额定值，通常标在产品的名牌或说明书上，以此作为使用依据，使用时必须遵守。电气设备的额定值通常有如下几项：（1）额定电流（）。（2）额定电压（）。（3）额定功率（）。（4）额定容量 。NINUNPNNNIUS模块一 直流电路模型建立与分析2、超载、满载、轻载、超载、满载、轻载 电气设备工作在额定值情况下的状态称为额定工作状态（又称“满载”）。这时电气设备的使用是最经济合理和安全可靠的，不仅能充分发挥设备的作用，而且能够保证电气设备的设计寿命。若电气设备超过额定值工作，则称为“过载”。由于温度升高需要一定时间，因此电气设备短时过载不

43、会立即损坏。但过载时间较长，就会大大缩短电气设备的使用寿命，甚至会使电气设备损坏。若电气设备低于额定值工作，则称为“欠载”。在严重的欠载下，电气设备就不能正常合理地工作或者不能充分发挥其工作能力。过载和严重欠载都是在实际工作中应避免的。模块一 直流电路模型建立与分析任务任务6 熟悉直流电路的分析方法熟悉直流电路的分析方法一、任务导入一、任务导入 通过前述任务的学习，对直流电路的电阻、电容、电感、电源元件组成的电路模型、电路特点、元件连接方式、电路工作状态等都有了整体的把握和认识，直流电路的应用非常广泛，面对众多复杂的电路如何进行分析，需要对直流电路的分析方法进行系统性学习。电路有简单电路和复杂

44、电路之分。简单电路可用欧姆定律和元件串并联特点进行电路分析，而复杂电路则要应用基尔霍夫定律、电压源电流源等效变化、节点等方法进行分析。图图1.6.1 1.6.1 复杂电路复杂电路模块一 直流电路模型建立与分析二、基尔霍夫定律二、基尔霍夫定律 基尔霍夫定律既适用于简单电路，又适宜于复杂电路，是电路分析、计算最常用的一个定律,是求解复杂电路的基本方法。基尔霍夫定律反映的是任何电路（直流或交流）、任何元件（线性或非线性）之间的电压和电流关系，是反映电路中电压和电流的普遍规律，是就算任意电路（简单或复杂）的基本依据。基尔霍夫定律分为电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律（KCL）应用于节点，基尔霍夫电压

45、定律（KVL）应用于回路。模块一 直流电路模型建立与分析1、基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律简称KCL，是用来确定电路中连接在同一个节点上的各条支路电流间的关系的。基本内容是：任何时刻，对于电路中的任一节点，流进流出节点所有支路电流的代数和恒等于零。其数学表达式 （1-6-1）【例例1-13】如图1.6.3所示电路，电流的参考方向已标明。若已知I1=2A，I2=4A，I3=8A，试求I4。0I模块一 直流电路模型建立与分析2、基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电流定律是对电路中任意节点而言的，而基尔霍夫电压定律是对电路中任意回路而言的。基尔霍夫电压定律简称 ，是用来

46、确定回路中各部分电压之间的关系的。基本内容是：任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零。即 （1-6-4）KVL0U模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-14】图示电路，已知 ，求 和 。VU51VU33AI22122,RRIUSU图图1.6.6 例例1-14电路图电路图模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-15】图1.6.7示电路，已知 ，求 。VUS121VUS32 31R 92R103RabU图图1.6.7 例例1-15电路图电路图模块一 直流电路模型建立与分析三、基尔霍夫定律的应用三、基尔霍夫定律的应用支路电流法支路电流法支路电流法求解电路的步骤为：标出支路电流参考

47、方向和回路绕行方向；根据KCL列写（n1）个节点电流方程式；根据KVL列写m（n1）独立回路电压方程式；解联列方程组，求取未知量。模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-16】如图1.6.8所示，为两台发电机并联运行共同向负载 供电。已知 ，求各支路的电流及发电机两端的电压。LRV1301EV1172E11R.602R24LR 图图1.6.8 1.6.8 例例1-161-16图图模块一 直流电路模型建立与分析四、电压源与电流源的等效变换四、电压源与电流源的等效变换表1.6.1 电压源模型和电流源模型的参数对比由以上比较可知，当满足下列关系时，两种电源模型可以互换:、电压源模型电压源模型电流源模

48、型电流源模型0E-IRU()=SiSiiUII RI RIR000EUEUIRRRiSRUII0RRiiSRIE iSREI模块一 直流电路模型建立与分析电压源与电流源的等效变换电路如图1.6.9所示。图图1.6.9 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换模块一 直流电路模型建立与分析关于两者的等效变换，有如下的结论：（1）电压源与电流源的等效变换只对外电路等效，对内电路不等效。（2）把电压源变换为电流源时，电流源中的 等于电压源输出端短路电流，方向与电压源对外电路输出电流方向相同，电流源中的并联电阻 与电压源的内阻 相等。（3）把电流源变换成为电压源时，电压源中的电动势 等于电流源

49、输出端断路时的端电压，的方向与电流源对外输出电流的方向相同，电压源中的内阻 与电流源的并联电阻 相等。（4）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。模块一 直流电路模型建立与分析【例例1-17】求图1.6.10（a）所示电路中 支路的电流。已知 ，。VUS101VUS6211R 32R 6R（a）（b）（C）图图1.6.10 例例1-17图图 模块一 直流电路模型建立与分析 五、戴维南定理五、戴维南定理在复杂电路中，有时只需计算出某一支路的电流，此时再采用支路电流法将要把所有的支路中的未知电路都求出，既麻烦也没有必要。简便的做法是：把电路划分为两部分，一部分为待求支路，另一部分看成是一个有

50、源两端网络（具有两个端的网络称为两端网络）。有源两端网络部分用戴维南定理化简为一个等效电压源，则电路就变成一个等效电压源和待求支路相串联的简单电路，如图1.6.11所示。负载 中的电流就可以由下式求出：R0RREI模块一 直流电路模型建立与分析图图1.6.11有源电路等效变换有源电路等效变换戴维南定理指出：任何一个有源两端线性网络都可以用一个等效的电压源来代替，这个等效电压源的电动势 就是有源两端网络开路电压 ，它的内阻 等于从有源两端网络看进去的电阻 （网络中电压源的电动势短路，电流源断路）。EABU0RABR模块一 直流电路模型建立与分析用戴维南定理求解复杂电路中某一条支路电流的一般步骤是