资源描述
欢迎学习《电工技术》,1. 掌握电路的基本原理及分析方法,
为学习电子技术打下基础。
2. 学习交流电路的基本原理，掌握正确及
安全用电方法，培养工作技能。
3. 学习电动机的基本原理和控制技术。
4. 通过实验, 学习各种实验室常规电子仪器
的使用方法, 锻炼电工方面的动手能力。,1.1 电路中的物理量
1.2 电路元件,1.3 电压源和电流源的等效互换,1.1 电路中的物理量,,,电路中物理量的正方向,物理量的正方向：,,物理量的实际正方向,物理量正方向的表示方法,,,,+,_,物理量正方向的表示方法,电压的正方向箭头和正负号是等价的,只用其中之一.,电路分析中的假设正方向（参考方向）,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？,电流方向
AB？,电流方向
BA？,U1,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,R,U2,IR,,,,,(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法,(3) 根据计算结果确定实际方向：
若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；
若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。,(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关
系的代数表达式；,规定正方向的情况下欧姆定律的写法,I与U的方向一致,U = IR,,I与U的方向相反,U = – IR,规定正方向的情况下电功率的写法,功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入此
部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:,电压电流正方向一致,规定正方向的情况下电功率的写法,电压电流正方向相反,P = –UI,吸收功率或消耗功率（起负载作用）,若 P 0,输出功率（起电源作用）,若 P 0,电阻消耗功率肯定为正,电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）,功率有正负,电源的功率,P = UI,P = –UI,电压电流正方向不一致,电压电流正方向一致,,含源网络的功率,当 计算的 P > 0 时, 则说明 U、I 的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。,所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质，
或是电源，或是负载。,结 论,在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。,当计算的 P < 0 时, 则说明 U、I 的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。,伏 - 安 特性,线性电阻,非线性电阻,(一) 无源元件,1.2 电路元件,2.电感 L：,（单位：H, mH, H）,单位电流产生的磁链,电感中电流、电压的关系,3.电容 C,单位电压下存储的电荷,（单位：F, F, pF）,,电容符号,有极性,无极性,电容上电流、电压的关系,无源元件小结,理想元件的特性 （u 与 i 的关系）,,,,,,L,C,R,,U为直流电压时,以上电路等效为,注意 L、C 在不同电路中的作用,,1.电压源,(二) 有源元件,主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。,理想电压源 （恒压源）,特点：(1）无论负载电阻如何变化，输出电 压不变
（2）电源中的电流由外电路决定，输出功率
可以无穷大,恒压源中的电流由外电路决定,设: U=10V,当R1 、R2 同时接入时： I=10A,例,RS越大
斜率越大,电压源模型,,伏安特性,U = US – IRS,当RS = 0 时，电压源模型就变成恒压源模型,由理想电压源串联一个电阻组成,RS称为电源的内阻或输出电阻,,理想电流源 （恒流源),特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电
流源电流 IS；,（2）输出电压由外电路决定。,2. 电流源,恒流源两端电压由外电路决定,设: IS=1 A,,电流源模型,I = IS – Uab / RS,由理想电流源并联一个电阻组成,当 内阻RS = 时，电流源模型就变成恒流源模型,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定，
外电路负载对 Uab 无影响。,I 的大小、方向均为恒定，
外电路负载对 I 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Uab 可变 -----
Uab 的大小、方向
均由外电路决定,1.3 两种电源模型的等效互换,等效互换的条件：当接有同样的负载时，
对外的电压电流相等。,I = I '
Uab = Uab',,即：,等效互换公式,,,Uab = U – IRS,U = ISRS´,RS = RS´,,例：电压源与电流源的等效互换举例,5A,10V / 2 = 5A,2,5A 2 = 10V,IS = U / RS,等效变换的注意事项,,IS = US / RS
RS ´ = RS,注意转换前后 US 与 Is 的方向,(2),,,,(4),进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RS和 RS'不一定是电源内阻。,,应
用
举
例,,(接上页),,,,,,,R1,,,,,,,,,,R3,,,,,,,,,,,,Is,,,,R2,R5,R4,,,,,I3,,,,,,,,I1,,,,,,I,,,,,,,,,,,,,(接上页),,,,,,,,,,,,,,,,,,IS,,,,R5,R4,,,,,,,,,I,R1//R2//R3,I1+I3,,,,,,代入数值计算,已知：U1=12V， U3=16V， R1=2， R2=4，
R3=4， R4=4， R5=5， IS=3A
解得：I= – 0.2A
(负号表示实际方向与假设方向相反),,I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8A,UR4 = I4 R4 =2.8×4=11.2V,P = I UR4 =(-0.2) × 11.2= - 2.24W
负号表示输出功率,R4=4
IS=3A
I= – 0.2A,PIS= - 33.6W,,,,,,,,,,,直流电路分析方法,第2讲,,1.6 节点电位法
1.7 迭加定理
1.8 等效电源定理
（1）戴维南定理
（2）诺顿定理
1.9 电阻网络的Y-转换
（星-三角转换）,1.4基尔霍夫定律
1.5 支路电流法,1.4 基尔霍夫定律
（电流定律，电压定律）,用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括电流定律和电压定律两个定律。,名词注释：,,支路：共3条,回路：共3个,节点：a、 b
(共2个）,例,,,,,例,支路：共 ？条,回路：共 ？个,节点：共 ？个,6条,4个,独立回路：？个,3个,有几个网眼就有几个独立回路,(一) 电流定律,对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。,克氏电流定律的依据：电流的连续性,例,或：,流入为正
流出为负,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I3,,I=0,电流定律的扩展,I=?,,广义节点,(二) 电压定律,对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降等于电位升。或，电压的代数和为 0。,例如： 回路#1,即：,,对回路#2：,对回路#3：,第3个方程不独立,电位降为正
电位升为负,,,关于独立方程式的讨论,问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？,分析以下电路中应列几个电流方程？几个
电压方程？,克氏电流方程：,节点a：,节点b：,独立方程只有 1 个,克氏电压方程：,独立方程只有 2 个,,设：电路中有N个节点，B个支路,N=2、B=3,小 结,,未知数：各支路电流,解题思路：根据克氏定律，列节点电流
和回路电压方程，然后联立求解。,解题步骤：,1. 对每一支路假设一未
知电流（I1--I6）,4. 解联立方程组,例1,节点a：,列电流方程,节点c：,节点b：,节点d：,b,a,c,d,（取其中三个方程）,列电压方程,b,a,c,d,,,结果可能有正负,是否能少列
一个方程?,N=4 B=6,,,R6,a,I3s,I3,例2,电流方程,支路电流未知数共5个，I3为已知：,支路中含有恒流源的情况,,电压方程：,,此方程不要,支路电流法小结,,,,,,,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设
一未知电流,1. 假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个节点有,1. 未知数=B，,4,解联立方程组,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2. 原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2. 独立回路的选择：,已有(N-1)个节点方程，,需补足 B -（N -1）个方程。,,一般按网孔选择,例: U1=140V， U2=90V
R1=20， R2=5， R3=6
求： 各支路电流。,解法1：支路电流法,A节点： I1-I2-I3=0,回路1： I1 R1 +I3 R3 -U1 =0,回路2： I2R2 -I3 R3 +U2 =0,I1 - I2 - I3=0
20 I1 +6 I3 =140
5 I2 - 6 I3 = -90,I1 = 4A
I2 = - 6A
I3= 10A,负号表示与
设定方向相反,节点电位的概念：,,1.6 节点电位法,电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；
电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。,注意：电位和电压的区别,节点电位方程的推导过程,设：,,则：各支路电流分别用VA
表示为 ：,,VA,将各支路电流代入A节点电流方程，
然后整理得：,将VA代入各电流方程，求出I1~I4,找出列节点电位方程的规律性,+IS1– IS2,串联在恒流源中的电阻不起作用,如果并联有恒流源支路，节点电位方程应如何写？,节点电位方程有何规律性？,A点节点电流方程：
I1+I2-I3-I4+IS1-IS2=0,设VC=0
未知数有2个：VA和VB
需列2个独立的电位方程,例,步骤：
1. 列出A节点和B节点2个节点电流方程;
2. 列出5个支路的电流方程, 用VA和VB表示;
3. 将5个支路电流方程代入2个节点电流方程,
得到2个关于VA和VB的电位方程;
4. 解电位方程组, 得VA和VB;
5. 将VA和VB代入支路电流方程,得各支路电流.,用节点电位法求各支路电流,2个独立的电位方程如右,电位在电路中的表示法,,A,A,A点电位方程:,=2V,I1 =5A
I2 =- 14/3A
I3 =1/3A,例：,小结：,1.7 叠加原理,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。,概念:,,+,叠加原理,“恒压源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒压源去掉，代之以导线连接。,例：用叠加原理求I2,B,已知：U1=12V， U2=7.2V， R1=2， R2=6， R3=3,解： I2´=
I2"=
I2 = I2´ + I2 =,根据叠加原理，I2 = I2´ + I2,1A,–1A,0A,例,用迭加原理求：I= ?,I'=2A,I"= -1A,I = I'+ I"= 1A,“恒流源不起作用”或“令其等于0”，即是将此恒流源去掉，使电路开路。,应用叠加定理要注意的问题,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）。,4. 迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来
求功率，即功率不能叠加。如：,,,,,,,,,,,I3,R3,,,,名词解释：,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,1.8 等效电源定理,,等效电源定理的概念,有源二端网络用电源模型替代，称为等效
电源定理。,(一) 戴维南定理,,注意：“等效”是指对端口外等效，即R两端
的电压和流过R电流不变,有源二端网络可以用电压源模型等效,该等效
电压源的电压等于有源二端网络的开端电压；等效
电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络
的输入电阻。,等效电压源的内阻等于有源
二端网络相应无源二端网络
的输入电阻。（有源网络变
无源网络的原则是：电压源
短路，电流源断路）,等效电压源的电压
（US ）等于有源二端
网络的开端电压U ABO,有源
二端网络,,,,,R,,,,A,B,,,=RS,戴维南定理应用举例（之一）,已知：R1=20 、 R2=30
R3=30 、 R4=20
U=10V
求：当 R5=10 时，I5=?,,等效电路,,第一步：求开端电压UABO,第二步：求输入电阻 RAB,,,戴维南定理应用举例（之二）,求：UL=?,第一步：求开端电压UABO, UL=UABO
=9V
对吗？,第二步：
求输入电阻 RAB,,等效电路,,第三步：求解未知电压Ｕ。,戴维南定理的证明,设Ux为A、B二点的开路电压,,,,根据叠加原理：,(二) 诺顿定理,等效电流源 Is 为有源二端网络输出端的短路电流,诺顿定理应用举例,,等效电路,已知：R1=20 、 R2=30
R3=30 、 R4=20
U=10V
求：当 R5=10 时，I5=?,第一步：求输入电阻RS。,,,R5,,I5,,,,R1,R3,+,_,,,,,,,,,,,,,,R2,R4,U,R1 // R3=20//30=12
R2 // R4=30//20=12
令VD=0，则VC=10V
VA=VB=5V,,第三步：求解未知电流 I5。,1.9 电阻网络的Y-转换（星-三角转换）,,求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法即可求出。如前例：,求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法则不行。如下图：,如何求RAB？,,,,电阻网络的Y-转换（星-三角转换）,,三角形
形,星形
Y形,互相转换,据此可推出两者的关系,,0.4 ,2,0.5 ,RAB,RAB =2+(0.4+1.6)//(0.5+2.5)
=2+2//3
=3.2 ,例: Y- 等效变换,当 r1 = r2 = r3 =r , R12 = R23 =R31 =R 时：,三电阻相等,电路分析方法小结,电路分析方法共讲了以下几种：,1.支路电流法
2.两种电源等效互换
3.节点电位法
4.迭加原理
5.等效电源定理,戴维南定理
诺顿定理,,,例: U1=140V， U2=90V
R1=20， R2=5， R3=6
求： 电流I3 。,解法2：电压源电流源的等效互换,直流电路习题课,例1：,如图所示有源二端网络，用内阻为50k的电压表测出开路电压值是30V，换用内阻为100k 的电压表测得开路电压为50V，求该网络的戴维南等效电路。,解：
US =（30/50） RS +30
US =（50/100） RS +50,,RS =200 k
US =150V,以下电路用什么方法求解最方便,？,I4=(18-6)/3=4A,I5=(6-0)/3=2A,+6V,+18V,I6=（0-18）/3= -6A,I1=（8-18）/2= -5A,I2=（-5）+（-6）-4= -15A,I3=（-15）+4 -2= -13A,例2：,,（1）和（ 2）联立求解得：,用叠加原理,例3：,例4：求I1 、 I2之值。,采用叠加原理,,,使所有恒流源不起作用,,I1 ´ = I2 ´=,0 A,采用叠加原理,使所有恒压源不起作用,A，D,B，C,I1=1A,I2= – 1A,
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