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1、 电路电子技术 卢艳霞 Please mail me if you have questions: Tel No:51684038电气楼3091主要参考书：主要参考书：电工学电工学(第五版）第五版）高教出版社高教出版社秦曾煌秦曾煌电路基础电路基础西南交大出版社西南交大出版社李益民李益民模拟电子技术模拟电子技术数字电子技术数字电子技术西南交大出版社西南交大出版社孙建孙建2第一章第一章电路的基本概念、定律和分析方法电路的基本概念、定律和分析方法 1.1 电路和电路模型1.2 电路的基本物理量及参考方向1.3 无源元件1.4 有源元件1.5 电压源与电流源的等效变换1.6 基尔霍夫定律1.7 支路电
2、流法1.8 叠加原理1.9 戴维宁定理31 电路的组成2 电路的作用 3 电路模型456 (1)(1)实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换换换换1.1.电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理2.2.电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 电源电源电源电源信号源信号源信号源信号源 中间环节中间环节中间环节中间环节负载负载负载负载7 3 电路模型81 电流及参考方向2 电压及参考方向 3 功率9 1 电流及参考方向 定义 单位国际标准单位词冠
3、国际标准单位词冠10 1 电流及参考方向 参考方向（正方向）在选定参考方向之后，电流的值有了正负之分：在选定参考方向之后，电流的值有了正负之分：值为正，说明参考方向与电流实际方向一致；值为正，说明参考方向与电流实际方向一致；值为负，说明参考方向与电流实际方向不一致；值为负，说明参考方向与电流实际方向不一致；电路图中所标的方向都是参考方向电路图中所标的方向都是参考方向。1112 2 电压参考方向 定义 单位 参考方向在选定参考方向之后，电压的值有了正负之分：在选定参考方向之后，电压的值有了正负之分：值为正，说明参考方向与电压实际方向一致；值为正，说明参考方向与电压实际方向一致；值为负，说明参考方
4、向与电压实际方向不一致。值为负，说明参考方向与电压实际方向不一致。电路图中所标的方向都是参考方向电路图中所标的方向都是参考方向。电流和电压采用关联参考方向电流和电压采用关联参考方向。13 在图示电路中，已知在图示电路中，已知U2=3V，U3=4V，U5=6V，U6=2V，U7=3V用箭头虚线标出各电压的实际方向。用箭头虚线标出各电压的实际方向。例例14 在图示电路中，已知在图示电路中，已知U2=3V，U3=4V，U5=6V，U6=2V，U7=3V用箭头虚线标出各电压的实际方向。用箭头虚线标出各电压的实际方向。求求Uae=?15 假定假定U、I 的参考方向如图所的参考方向如图所示示，若若I=-=
5、-3 3A ，E =2=2V,R=1Uab=？（实际方向与参考方向一致）实际方向与参考方向一致）解解：上页下页返回第1章URE IRabd=-(-(-3）1+2V=5V 例例2216 小结小结1.电压电压电流电流“实际方向实际方向”是客观存在的物理现象，是客观存在的物理现象，“参考方向参考方向”是人为假设的方向。是人为假设的方向。2.方程方程U/I=R只适用于只适用于R 中中U、I参考方向一参考方向一致的情致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号，当况。即欧姆定律表达式含有正负号，当U、I参考方参考方向一致时为正，否则为负。向一致时为正，否则为负。3.在解题前，一定先假定电压电流的在解题前，一定先
6、假定电压电流的“参考方向参考方向”，然然后再列方程求解。即后再列方程求解。即U、I为代数量，也有正负之分。为代数量，也有正负之分。当参考方向与实际方向一致时为正，否则为负。当参考方向与实际方向一致时为正，否则为负。4.为方便列电路方程，习惯假设为方便列电路方程，习惯假设I与与U 的参考方向的参考方向一致（关联参考方向）。一致（关联参考方向）。17 3 功率 定义 单位 计算18 功率的计算功率的计算AabUIBabui对于元件对于元件A中电压与电流的参考中电压与电流的参考方向（关联参考方向）：方向（关联参考方向）：P=UI对于元件对于元件B中电压与电流的参考中电压与电流的参考方向（非关联参考方
7、向）：方向（非关联参考方向）：P=-UI判断元件是电源还是负载的方法：判断元件是电源还是负载的方法：P0，值为正，说明该元件是负载；值为正，说明该元件是负载；P0，值为负，说明该元件是电源。值为负，说明该元件是电源。19（1）试计算各元件的功率，说明它们是发出功率（是电）试计算各元件的功率，说明它们是发出功率（是电源）还是吸收功率（是负载）。源）还是吸收功率（是负载）。20（2）在下列电路）在下列电路(a)中，中，Iab=1A，求该元件的求该元件的功率。在下列电路（功率。在下列电路（b）中，如元件发出功率为中，如元件发出功率为5W，试求电流试求电流Iab=?211 电阻元件2 电容元件 3 电
8、感元件22上页下页第1章返回1 1 1 1 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件电阻（电阻（R）：）：具有消耗电能特具有消耗电能特 性的元件。性的元件。Riu23iu当电压与当电压与电流之间电流之间不是线性函数关系时，不是线性函数关系时，称为非线性电阻。称为非线性电阻。当当 恒定不变时，称为线性电阻恒定不变时，称为线性电阻。iu-第1章上页下页返回Riu 伏伏-安安特性曲线特性曲线iu 伏伏-安安特性曲线特性曲线第1章上页下页返回几种常见的几种常见的电阻元件电阻元件普通金属普通金属膜电阻膜电阻绕线绕线电阻电阻电阻排电阻排热敏热敏电阻电阻252 2 2 2 电感元件电感元件电感元件电感元件 单位单位
9、：H,mH,H 电感：能够存储磁场能量的元件。电感：能够存储磁场能量的元件。上页下页第1章返回L L符号符号i26电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式电感元件的基本关系式第1章上页下页返回uiL L+-eL+-i电感是一种储能元件，电感是一种储能元件，储存的磁场能量为储存的磁场能量为27第1章上页下页返回 式中式中即为线圈附近介质的磁导率（即为线圈附近介质的磁导率（H/m)H/m)，S 为线圈的横截面积（为线圈的横截面积（m m2 2)，l 是线圈的长度是线圈的长度（m m）。）。28第1章上页下页返回几种常见的电感元件几种常见的电感元件带有磁心的电感带有磁心的电感陶瓷
10、电感陶瓷电感铁氧体电感铁氧体电感29 3 3 3 3 电容元件电容元件电容元件电容元件电容：具有存储电场能量特性的元件电容：具有存储电场能量特性的元件。第1章上页下页返回uiCi=Cd ud ti=d ud tCd qd t=电容是一种储能元件，电容是一种储能元件，储存的电场能量为：储存的电场能量为：30第1章上页下页返回式中式中即为其间介质的介电常数（即为其间介质的介电常数（F/m)F/m)，S 为极板的面积（为极板的面积（m m2 2)，d 是极板的距离（是极板的距离（m m）。）。31第1章上页下页返回几种常见的几种常见的电容器电容器普通电容器普通电容器电力电容器电力电容器电解电容器电解
11、电容器321 电压源2 电流源33图形符号图形符号外特性曲线外特性曲线特点特点:恒压源的端电压是恒定值，与通过它的电流无关；恒压源的端电压是恒定值，与通过它的电流无关；恒压源的电流可以是任意值；恒压源的电流可以是任意值；与恒压源并联的元件对外电路不起作用，等效变换与恒压源并联的元件对外电路不起作用，等效变换时可以去掉。时可以去掉。1 电压源34图形符号图形符号外特性曲线外特性曲线特点特点:恒流源的输出电流是恒定值，与其端电压无关；恒流源的输出电流是恒定值，与其端电压无关；恒流源的端电压可以是任意值；恒流源的端电压可以是任意值；与恒流源串联的元件对外电路不起作用，等效变换与恒流源串联的元件对外电
12、路不起作用，等效变换时可以去掉。时可以去掉。2 电流源35要求要求Us1=Us2不要求不要求Us1=Us2电压源联接注意事项电压源联接注意事项电流源联接注意事项电流源联接注意事项要求要求is1=is2不要求不要求is1=is2理想化元件模型理想化元件模型361 等效电路的定义2 电源的等效变换3 含源支路的化简372 电源的等效变换注意：（注意：（1）方向：恒流源箭头方向为恒压源）方向：恒流源箭头方向为恒压源正极；正极；（2）RS未必是内阻，未必是内阻，（3）等效时，端钮上电流、电压一致，）等效时，端钮上电流、电压一致，即对外电路等效，对内电路并非即对外电路等效，对内电路并非等效。等效。38例
13、题：试求以下电压源模型的等效电流源模型及电流源模型例题：试求以下电压源模型的等效电流源模型及电流源模型的等效电压源模型。的等效电压源模型。39例题：试求以下电路的等效电流源模型和等效电压源模型。例题：试求以下电路的等效电流源模型和等效电压源模型。40注意：注意：（4）与电压源并联的元件对电压源的电压没）与电压源并联的元件对电压源的电压没有影响，而与电流源串联的元件不会影有影响，而与电流源串联的元件不会影响电流源的电流。等效时可以去掉。响电流源的电流。等效时可以去掉。（5）等效变换后，两个端点位置不变）等效变换后，两个端点位置不变。(6)受控源同样也可以等效代换，只是控制量受控源同样也可以等效代
14、换，只是控制量要保留。要保留。413 含源支路的化简一、串联一、串联42若几个电压源、电阻串联时，则等效电路中若几个电压源、电阻串联时，则等效电路中二、并联二、并联43若多个含电压源支路并联时，则：若多个含电压源支路并联时，则：三、混联：既有含源支路的串联，也有含源支路的并联电路。三、混联：既有含源支路的串联，也有含源支路的并联电路。44结论：若干含源支路作串联、并联和混联时，就其两端来说结论：若干含源支路作串联、并联和混联时，就其两端来说总可以化简为一个恒压源、电阻串联（电压源模型）或一个总可以化简为一个恒压源、电阻串联（电压源模型）或一个恒流源、电阻并联（电路源模型）。恒流源、电阻并联（电
15、路源模型）。例题：化简电路为一个电流源模型的等效电路。例题：化简电路为一个电流源模型的等效电路。454647一般地说，电源模型等效变换时从网络端口向网络内一般地说，电源模型等效变换时从网络端口向网络内部变换，即网络端口向左时，自左向右变换。部变换，即网络端口向左时，自左向右变换。应用：应用：在求复杂含源电路中某一支路的电流时，在求复杂含源电路中某一支路的电流时，可以将该支路从电路中移出，而将其余电路可以将该支路从电路中移出，而将其余电路视为二端口含源网络。视为二端口含源网络。使之等效为电压源模型或电流源模型。使之等效为电压源模型或电流源模型。将移出的待求支路还原，电路成为最简单的将移出的待求支
16、路还原，电路成为最简单的直流电路，应用欧姆定律可求出待求支路的直流电路，应用欧姆定律可求出待求支路的电流。电流。48例：求9支路电流491 支路、结点和回路2 基尔霍夫电流定律 3 基尔霍夫电压定律50第一章电路模型和基本定律 51第一章电路模型和基本定律 结论：结论：无论一个电路有多复杂，它都是由一些结点，支路无论一个电路有多复杂，它都是由一些结点，支路和闭合回路组成。基尔霍夫定律规定了电路中任一结点电和闭合回路组成。基尔霍夫定律规定了电路中任一结点电流和任一闭合回路各段电压所必须服从的约束关系，是电流和任一闭合回路各段电压所必须服从的约束关系，是电路分析的基本理论依据。路分析的基本理论依据
17、。52第一章电路模型和基本定律 2.KCL定律定律（1）.文字描述及方程式文字描述及方程式电路中任一瞬间，流出任一结点电流之和恒等于流电路中任一瞬间，流出任一结点电流之和恒等于流入结点的电流之和。入结点的电流之和。流入、流出指参考方向是指向、还是背向结点。流入、流出指参考方向是指向、还是背向结点。指向为流入，背向为流出。指向为流入，背向为流出。电路中任一瞬间，任意结点上电流代数和恒等于零。电路中任一瞬间，任意结点上电流代数和恒等于零。正、负由参考方向决定，流入为正，流出为负。正、负由参考方向决定，流入为正，流出为负。（2）.应用应用KCL列方程式的步骤列方程式的步骤选定结点。选定结点。标出各支
18、路电流参考方向。标出各支路电流参考方向。针对结点应用针对结点应用KCL定律列方程。定律列方程。53第一章电路模型和基本定律（3）KCL定律的扩展应用定律的扩展应用54第一章电路模型和基本定律 55第一章电路模型和基本定律 3.KVL定律定律（1）.文字描述及方程式文字描述及方程式电路中任一回路，在任一时刻，沿回路循行方向电电路中任一回路，在任一时刻，沿回路循行方向电压将之和等于电压升之和。压将之和等于电压升之和。电路中任一回路，在任一时刻，沿回路循行方向电电路中任一回路，在任一时刻，沿回路循行方向电压的代数和等于零。压的代数和等于零。（2）.应用应用KVL列方程式的步骤列方程式的步骤选定回路选
19、定回路。标出回路循行方向。标出回路循行方向。针对回路，应用针对回路，应用KVL定律列方程。定律列方程。56第一章电路模型和基本定律 1ua ab b回路1回路2回路3c cd d2u3u6u4u5u57第一章电路模型和基本定律 例例1UN=220V;PN=100W及及PN=40W白炽灯白炽灯2盏串盏串接于电压为接于电压为220V电路中电路中,则则()(a)PN=100W灯较亮灯较亮(b)PN=40W灯较亮灯较亮(b)(c)同样亮同样亮 解解:R100=UN/P100R40=UN/P40IR100IR4058第一章电路模型和基本定律 例例当当Us=2V;R=0.5;Is=2A;4A;6A时时,分
20、别指分别指出电阻消耗的功率由出电阻消耗的功率由(?)供给。供给。UsIsRIUIR591.几个重要概念几个重要概念:(1)电路由电源、负载、中间环节三个主要部分组成；其电路由电源、负载、中间环节三个主要部分组成；其作用主要是进行电能的传输与转换和信息的传递与处理。作用主要是进行电能的传输与转换和信息的传递与处理。电路模型由理想电路元件组成，是电路分析、计算的主要电路模型由理想电路元件组成，是电路分析、计算的主要对象。对象。(2)理想电路元件是实际电器元件的理想化电路模型，分理想电路元件是实际电器元件的理想化电路模型，分无源元件和有源元件两大类：无源元件和有源元件两大类：无源元件有电阻、电容、电
21、感无源元件有电阻、电容、电感有源元件有源元件独立电源元件：独立电源元件：电压源、电流源电压源、电流源601.几个重要概念几个重要概念:(3)电路分析中常用的物理量电流、电压、电动势、都电路分析中常用的物理量电流、电压、电动势、都是既有大小又有方向的物理量。在确定其参考方向后，是既有大小又有方向的物理量。在确定其参考方向后，可用代数量同时表示他们的大小和方向。可用代数量同时表示他们的大小和方向。(4)各支路中的功率等于其电压与电流的乘积。各支路中的功率等于其电压与电流的乘积。2.电路的工作状态电路的工作状态:有三种工作状态，这三种工作状态下，电路中有三种工作状态，这三种工作状态下，电路中I、U、
22、P 的表达式说明了电路的特点。的表达式说明了电路的特点。3.电路中各支路、结点、闭合回路的电流与电压关系，总结电路中各支路、结点、闭合回路的电流与电压关系，总结为两个重要的基本定律：欧姆定律和基尔霍夫定律。这两为两个重要的基本定律：欧姆定律和基尔霍夫定律。这两个定律的应用贯穿电工技术的全课程，是重点内容。个定律的应用贯穿电工技术的全课程，是重点内容。61例题例题：讨论各元件功率S1-3-1162解：对节点解：对节点b应用应用KCL：i3=0例例求：开路电压求：开路电压uab=?对节点对节点c应用应用KCL：i2-i1-i3=0i2=i1=i对回路对回路acda应用应用KVL：2i+4i+6=0i=-1(A)对闭合路径对闭合路径abca应用应用KVL：uab4-(-1*2)=0uab=2(V)i2i1i3abcdi63