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1、学习单元二学习单元一 电压源和电流源电路的分析与计算模块导读 本模块在基本直流电路概念的基础上介绍了电路分析和计算的基本方法，包括电路的等效变换、支路电流法、网孔电流法、节点电压法、叠加定理、戴维南定理等运算定律。这些方法常用在分析计算结构较复杂的电路中，使学生对直流电路的知识有一个全面的了解。本学习单元主要介绍了电路中的电压源与电流源的主要特性和电源的等效变换，等效变换是电工技术中常用的分析方法，要重点掌握。学习单元一电压源和电流源 引 言一、电压源1.电压源的概念 电源在产生电能的同时,也有能量的消耗,人为地把电源消耗的电能视为一个称作内阻 的电阻所消耗的电能，那么任何一个实际的电源都可以
2、用一个理想电压源E和内阻 R0 相串联的电路模型来表示，这种电路模型称为电压源模型，简称电压源。学习单元一电压源和电流源一、电压源2.电压源的伏安特性实际电压源和理想电压源的伏安特性曲线学习单元一电压源和电流源二、电流源学习单元一电压源和电流源1.电流源的概念 一个实际电源除可以用电压源模型来表示外，还可以用电流源模型来表示，任何一个实际的电源都可以用一个理想电流源 IS 和内阻 R0 相并联的电路模型的组合来 表示，这种电路模型称为 电流源模型，简称电流源。二、电流源1.电流源的概念实际电流源和理想电流源的伏安特性曲线学习单元一电压源和电流源三、电源的等效变换1.电路等效的一般概念 如果有两
3、个内部结构和元件参数完全不同的电路B和C,如图（a）、（b）所示。若B与C有完全相同的电压、电流关系（即给B加电压u,产生电流i,给C加相同的电压u,产生的电流i与B的电流i相等）,则称B与C是互为等效的。这就是电路等效的一般定义。电路的等效学习单元一电压源和电流源三、电源的等效变换2.电压源与电流源的等效变换 实际电源既可以用电压源模型表示,也可以用电流源模型表示，即只要满足前述的等效条件,二者就可以等效互换。学习单元一电压源和电流源三、电源的等效变换 注意（1）电压源与电流源的等效变换关系只是对电源的外电路而言的,对电源内部则是不等效的。（2）理想电压源与理想电流源不能相互等效变换。（3）
4、任何与电压源并联的元件不影响电压源电压的大小，在分析计算其外部电路时可以舍去，以简化其余电路的分析，但在计算电压源内部电路时不可以舍去。学习单元一电压源和电流源三、电源的等效变换（4）任何与电流源串联的元件不影响电流源电流的大小，在分析计算其外部电路时可以舍去，以简化其余电路的分析，但在计算电流源内部电路时不可以舍去。（5）变换前后要注意两种电路模型的极性必须一致，即电流源流出电流的一端与电压源的正极性端相对应。学习单元一电压源和电流源 电压源与任何线性元件并联时，都可等效成电压源；电流源与任何线性元件串联时，都可等效成电流源。学习单元一电压源和电流源 引例 解析请看下面的案例学习单元一电压源
5、和电流源 在下图所示的两个电路中，US=20 V,IS=2 A,R=4，求负载 R 中的电流 I 及其端电压 U，并分析功率平衡关系。例题学习单元一电压源和电流源学习单元一电压源和电流源 本学习单元着重介绍了复杂直流电路的基本分析和计算方法，其中以支路电流法最为基本，这些分析方法不仅适用于直流电路，也同样适用于交流电路，必须牢固掌握并会熟练应用。学习单元二电路的分析与计算 引 言学习单元二电路的分析与计算1.基尔霍夫定律一、电路的基本定律和定理1）名词解释（1）二端元件：具有两个端钮可与外部电路相连接的元件称为二端元件。（2）支路：电路中由一个或若干元件串联组成的一条分支称为一条支路,用字母
6、b 表示。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理（3）节点：电路中三条或三条以上支路的公共连接点就称为：节点，用字母 n 表示。（4）回路：由一条或多条支路所组成的闭合电路称为回路，用字母 l 表示。（5）网孔：内部不包含其他支路的回路称为网孔，用字母m 表示。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理2）基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律简称为KCL，描述的是电路中任意一节点上各支路电流之间的关系。其内容为：对于电路中的任意一个节点，单位时间内流入该节点的电荷量（流入电流之和）必然等于流出该节点的电荷量（流出电流之和）。其数学表达式为：学习单元二电路的分析与计算一、电路的
7、基本定律和定理3）基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律简称为KVL，描述的是电路中任一回路上各个元件两端电压之间的关系。其内容为：在任意时刻，沿任一回路循环方向（顺时针或逆时针），回路中各段电压的代数和恒等于零。其数学表达式为：基尔霍夫定律可以应用在什么电路中，直流、交流都可以是吗？课堂提问 课堂提问学习单元二电路的分析与计算学习单元二电路的分析与计算2.叠加定理一、电路的基本定律和定理 由线性元件所组成的电路称为线性电路，而叠加定理就是线性电路普遍适用的基本定理，它反映了线性电路所具有的基本性质，即在线性电路中，多个电源（电压源或电流源）共同作用在任一支路所产生的响应（电压或电流）等于这些电源
8、分别单独作用在该支路所产生响应的代数和。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理叠加定理示例电路图 注意（1）该定理只能用来计算线性电路的电流和电压，对非线性电路的响应，一般不存在叠加关系。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理（2）进行叠加时要注意各电源单独作用时所产生的电压和电流分量的参考方向，求其代数和。（3）叠加时电路的连接及所有电阻不变。所谓电压源不作用，就是用短路线代替该电压源；电流源不作用，就是在该电流源处用开路代替。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理（4）由于功率不是电压或电流的一次函数，因此不能用叠加定理来计算功率。学习单元二电路的分析与计算3.戴维南定理一、电路的基本定律和定理 戴维南定理又称为等效电压源定理。其内容为：任一线性有源二端网络，对其外部电路来说，都可用一个电动势为E的理想电压源和内阻 R0 相串联的有源支路来等效代替。这个有源支路的理想电压源的电动势E等于网络的开路电压 U0，内阻 R0 等于相应的无源二端网络的等效电阻。学习单元二电路的分析与计算一、电路的基本定律和定理戴维南定理示例电路图学习单元二电路的分析与计算课堂例题学习单元二电路的分析与计算学习单元二电路的分析与计算二、复杂电路的分析与计算 2.2.网孔电流法 网孔电流法 3.3.节点电压法 节点电压法 1.1.支路电流法 支路电流法