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1、电电 工工 学学（电工及电子技术）（电工及电子技术）首都经济贸易大学首都经济贸易大学安全与环境工程学院安全与环境工程学院文华绪绪 论论第一为什么要学习电工学？第一为什么要学习电工学？第二电工学这门课程包括哪些内容？第二电工学这门课程包括哪些内容？第三怎么样才能学好电工学？第三怎么样才能学好电工学？电工学电工学（电工及电子技术）（电工及电子技术）研究电能在研究电能在技术领域中的应用的一门课程技术领域中的应用的一门课程。1.电能应用广泛电能应用广泛2.电能的优越性电能的优越性 第一为什么要学习电工学？第一为什么要学习电工学？原子能、水位能、光能、热能原子能、水位能、光能、热能 机械能、光能、热能机
2、械能、光能、热能1）电能容易转换：）电能容易转换：2.电能的优越性电能的优越性2）电能容易输送：）电能容易输送：3）电能容易控制：）电能容易控制：实现自动化实现自动化2.电能的优越性电能的优越性发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线10kV330kV10kV400V2）电能容易输送：）电能容易输送：原子能、水位能、光能、热能原子能、水位能、光能、热能 机械能、光能、热能机械能、光能、热能3）电能容易控制：）电能容易控制：实现自动化实现自动化1）电能容易转换：）电能容易转换：2.电能的优越性电能的优越性发电机发电机 电灯电灯电动机电
3、动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线10kV330kV10kV400V19世纪世纪：电工技术的发展使得人类实现了电工技术的发展使得人类实现了电工技术的发展主要经历了电工技术的发展主要经历了两个时期两个时期：机械化时代电气化时代机械化时代电气化时代20世纪世纪：电子技术的发展促进了通信、制造和电子技术的发展促进了通信、制造和计算机的迅速发展。计算机的迅速发展。计算机与通信技术等的结合全球化信息时代计算机与通信技术等的结合全球化信息时代20世纪中叶（世纪中叶（1946年）年）第一台电子数字计算机第一台电子数字计算机ENIAC（电子管）（电子管）Electroni
4、c Numerical Integrator And Computer （1947年）年）第一支晶体管（美第一支晶体管（美AT&T公司贝尔实验室公司贝尔实验室）1958年年第一块集成电路（第一块集成电路（ICIntegrated Circuit）(集成十几支晶体管）集成十几支晶体管）七十年代以来七十年代以来大规模集成电路（大规模集成电路（LSILarge Scale Integration）（集成二十万支晶体管）（集成二十万支晶体管）九十年代初九十年代初 超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSIVery Large Scale Integration）（集成上百万支晶体管）（集成上百万支晶
5、体管）目前目前 集成电路飞速发展（集成上千万支晶体管）集成电路飞速发展（集成上千万支晶体管）回顾电子技术发展里程碑里程碑第二电工学这门课程包括哪些内容？第二电工学这门课程包括哪些内容？本课程是非电类专业的技术基础课本课程是非电类专业的技术基础课内容内容:电路、电机及传动控制、电子技术电路、电机及传动控制、电子技术要求要求：掌握本课程的：掌握本课程的 基本理论基本理论 基本知识基本知识 基本技能基本技能 为后续课及毕业后工作奠定基础。为后续课及毕业后工作奠定基础。第三怎么样才能学好电工学？第三怎么样才能学好电工学？理论与实际相结合理论与实际相结合建议建议:1.1.认真听讲认真听讲2.2.认真记笔
6、记认真记笔记3.3.认真完成作业认真完成作业4.4.认真作好实验认真作好实验第一章电路的基本知识和基本定律、定理1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠加定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理1-1
7、电路和电路图电路和电路图一、电路的组成与作用一、电路的组成与作用二、电路模型和理想电路元件二、电路模型和理想电路元件三、内电路与外电路三、内电路与外电路四、激励与响应四、激励与响应第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理一、一、电路的组成与作用电路的组成与作用电路：电路：就是电流所通过的路径。它是由电路元件按就是电流所通过的路径。它是由电路元件按一定方式组合而成的。一定方式组合而成的。1、电路的组成：电路的组成：电源、负载、中间环节三部分电源、负载、中间环节三部分 电源电源中间环节中间环节 负载负载 电源：将非电能转换成电能的装置，电源：将非电能转换成电能的
8、装置，例如：发电机、干电池例如：发电机、干电池负载：将电能转换成非电能的装置，负载：将电能转换成非电能的装置，例如：电动机、电炉、灯例如：电动机、电炉、灯中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分 配电能的作用。例如：输电线路配电能的作用。例如：输电线路发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线 电源电源中间环节中间环节 负载负载 放放大大器器 电源电源（信号源）（信号源）中间环节中间环节 负载负载 电路的作用之二：电路的作用之二：发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变
9、压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线 电源电源中间环节中间环节 负载负载 2、电路的作用：、电路的作用：（电子电路，即信号电路）（电子电路，即信号电路）传递和处理信号。传递和处理信号。实现电能的传输和转换。（作用之一）实现电能的传输和转换。（作用之一）工程图：用电路部件符号绘制的电路图工程图：用电路部件符号绘制的电路图蓄电池对白炽灯供电电路蓄电池对白炽灯供电电路热电偶热电偶热电偶测温电路热电偶测温电路实际电路：实际电路：在电路理论上：在电路理论上：实体模型实体模型1-1 电路和电路图电路和电路图一、电路的组成与作用一、电路的组成与作用二、电路模型和理想电路元件二、电路模型和理想电路元件第一
10、章第一章电路的基本知识和基本定律电路的基本知识和基本定律三、内电路与外电路三、内电路与外电路四、激励与响应四、激励与响应二、电路模型和理想电路元件二、电路模型和理想电路元件1 1、理想电路元件：、理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因素，将实际电路元件理想化忽略次要因素，将实际电路元件理想化（模型化）。（模型化）。2.2.五种最基本的理想电路元件五种最基本的理想电路元件US：源电压源电压 US EIS：源电流源电流(d)、(e)为无内部电能损耗的为无内部电能损耗的理想化电源理想化电源 3.3.电路模型电路模型把实际电路近似的看作是由理想把实
11、际电路近似的看作是由理想电路元件组成的理想化的电路。电路元件组成的理想化的电路。热电偶热电偶三、内电路与外电路三、内电路与外电路内电路内电路电源内部电流通路电源内部电流通路外电路外电路电源外部电流通路电源外部电流通路 IUROUSRdc+-ba+_内电路与外电路内电路与外电路 是站在电源的角度而言的。是站在电源的角度而言的。四、激励与响应四、激励与响应1、激励、激励电源或信号源的电压、电流输入电源或信号源的电压、电流输入2、响应、响应激励在电路各部分所产生的电压和电流输出激励在电路各部分所产生的电压和电流输出分析电路其实质分析电路其实质分析激励和响应之间的关系。分析激励和响应之间的关系。1-1
12、 电路和电路图总结电路和电路图总结一、电路的组成与作用一、电路的组成与作用二、电路模型和理想电路元件二、电路模型和理想电路元件第一章第一章电路的基本知识和基本定律电路的基本知识和基本定律三、内电路与外电路三、内电路与外电路四、激励与响应四、激励与响应1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠
13、加定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理电路中物理量的方向电路中物理量的方向物理量的物理量的方向方向：实际方向实际方向参考方向参考方向实际方向实际方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。参考方向：参考方向：不管实际方向如何，而不管实际方向如何，而任意任意选定的一个方向。选定的一个方向。在分析计算时，对电量人为规定的在分析计算时，对电量人为规定的正正方向。方向。物理量的实际方向物理量的实际方向电路分析中的电路分析中的参考方向参考方向问题的提出问题的提出：在复杂的电路中难于判断元件中物理量在复杂
14、的电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？US1ABRUS2IR+_+_(1)(1)在解题前先设定一个正方向，作为在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；参考方向；解决方法解决方法(3)(3)根据计算结果确定实际方向：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。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表
15、达式；系的代数表达式；1.1.电流的方向电流的方向 实际方向实际方向：正电荷运动的方向。：正电荷运动的方向。参考方向参考方向：标注的方向。（可任意定）：标注的方向。（可任意定）在电路分析中电流参考方向的一般表示方法：在电路分析中电流参考方向的一般表示方法：1 1）箭头表示；）箭头表示；2 2）双下标表示）双下标表示。实际方向与参考方向的关系实际方向与参考方向的关系：若若I 0，I参参与与I实实同方向；同方向；若若I 0，I参参与与I实实反方向。反方向。电动势方向：电动势方向：从电源的负极指向正极。从电源的负极指向正极。2.2.电动势、电压的方向电动势、电压的方向电压方向：电压方向：从高电位指向
16、低电位，即电位降的方向。从高电位指向低电位，即电位降的方向。电压参考极性表示方法：电压参考极性表示方法：1）通常用正（）、负（）极性表示，称为参考极性。）通常用正（）、负（）极性表示，称为参考极性。“”表示参考极性的高电位点；表示参考极性的高电位点；“”表示低电位点。表示低电位点。2）箭头表示。代表参考极性的箭头从（）指向（）。）箭头表示。代表参考极性的箭头从（）指向（）。3）双下标表示。）双下标表示。(1)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向参考方向”则是人们在则是人们在进行电路分析计算时进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(2)(2)在解题过程中，一定
17、要在解题过程中，一定要先假定先假定物理量的物理量的参考方向，然后再列参考方向，然后再列方程方程计算计算。参考方向一旦选定，就参考方向一旦选定，就不再不再变动。变动。缺少缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的.提示提示(3)(3)“参考方向参考方向”可能与可能与实际方向实际方向一致一致，也可能与实际方向相反，也可能与实际方向相反，因而，今后的电流、电压用代数量表示。因而，今后的电流、电压用代数量表示。若实际方向和所选的参考方向一致，为正值，否则为负值。若实际方向和所选的参考方向一致，为正值，否则为负值。只有在标明只有在标明参考方向参考方向的前提下，电流和电压才可能根据其的前
18、提下，电流和电压才可能根据其值的正负确定电流、电压的实际方向。值的正负确定电流、电压的实际方向。(4)(4)电路图中标注的电路图中标注的I、U的方向均为参考方向。的方向均为参考方向。已知：已知：US1110V，US250V，US3220V，R20，I42.5A，I57.5A，I64A。求求：（1）电源的开路电压）电源的开路电压U1、U2、U3和和Uba的代数值；的代数值；（2）负载电阻端电压）负载电阻端电压U4、U5、U6和和Ucd的代数值。的代数值。练习练习 关联参考方向关联参考方向：电压和电流参考方向一致。电压和电流参考方向一致。在某元件的在某元件的U与与I取关联参考方向的前提下：则其功率
19、：取关联参考方向的前提下：则其功率：PUI 0时，表示元件吸收功率，是负载性质。时，表示元件吸收功率，是负载性质。PUI 0时，表示元件发出功率，是电源性质。时，表示元件发出功率，是电源性质。电压和电流参考方向不一致。电压和电流参考方向不一致。非关联参考方向非关联参考方向:3.电功率电功率 关联参考方向关联参考方向：电压和电流参考方向一致。电压和电流参考方向一致。在某元件的在某元件的U与与I为为非非关联参考方向的前提下：则其功率：关联参考方向的前提下：则其功率：PUI 0时，表示元件吸收功率，是负载性质。时，表示元件吸收功率，是负载性质。PUI 0时，表示元件发出功率，是电源性质。时，表示元件
20、发出功率，是电源性质。电压和电流参考方向不一致。电压和电流参考方向不一致。非关联参考方向非关联参考方向:3.电功率电功率能量守恒定律能量守恒定律各电源发出的功率之和恒等于各各电源发出的功率之和恒等于各负载接受和消耗的功率之和。负载接受和消耗的功率之和。电路的基本概念总结电路的基本概念总结一、电路的组成与作用一、电路的组成与作用组成：电源、中间环节、负载组成：电源、中间环节、负载作用：作用：1、传输和变换电能；、传输和变换电能；2、传递和处理信号、传递和处理信号二、电路模型和理想电路元件二、电路模型和理想电路元件电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源三、
21、电压和电流的参考方向三、电压和电流的参考方向任意设定的正方向任意设定的正方向1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠加定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有
22、各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条一定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的，称为电气设备的件和工作能力的，称为电气设备的额定值额定值。13电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态一、电气设备的额定值一、电气设备的额定值额定电流：额定电流：IN额定电压：额定电压：UN额定功率：额定功率：PN二、电路的几种状态二、电路的几种状态三种状态：三种状态：负载状态、空载状态和短路状态负载状态、空载状态和短路状态伏安特性伏安特性IUUS1、负载状态负载状态（开关合上）（开关合上）1）.电压与电流电压与电流 关系关系
23、R0R时，时，U US IUROUSRdc+-ba+_R0R单位：单位：W、kW 式中：式中：PUS=USI-是电源产生的功率是电源产生的功率 P=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率是电源内阻上所损耗的功率 P=UI-是电源输出的功率是电源输出的功率 2）.功率与功率平衡功率与功率平衡 IUROUSRdc+-ba+_注意注意一般用电设备都是并联于供电线上，接入的电灯一般用电设备都是并联于供电线上，接入的电灯数愈多，负载电阻数愈多，负载电阻RL愈小，电路中电流愈大，愈小，电路中电流愈大，负载功负载功率率也愈大。在电工技术上把这种情况叫做也愈大。在电工技术上把这种情况叫做负载增大负载增大。负载的大
24、小负载的大小指的是指的是负载电流或功率的大小负载电流或功率的大小，而不，而不是是负载电阻的大小负载电阻的大小。满载满载电路中电流电路中电流达到达到电源或供电线的电源或供电线的额定电流时的工作状态额定电流时的工作状态过载过载电路中电流电路中电流超过超过电源或供电线电源或供电线的额定电流的额定电流欠载欠载电路中电流电路中电流小于小于电源或供电线电源或供电线的额定电流的额定电流短时间的少量的过载还是可以的，长短时间的少量的过载还是可以的，长时间的过载是不允许的。时间的过载是不允许的。2、空载状态或开路状态（开关断开空载状态或开路状态（开关断开）I=0U=U0=USP=0 IUROUSRdc+-ba+
25、_开路电压开路电压3、短路状态短路状态 U=0I=ISC=US/R0P=0 IUROUSRdc+-ba+_短路电流短路电流1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠加定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定
26、理1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫基尔霍夫电流定律（电流定律（KCL）应用于应用于结点结点，基尔霍夫基尔霍夫电压定律（电压定律（KVL）应用于应用于回路回路 1845年德国科学家基尔霍夫说明了复杂电路中任年德国科学家基尔霍夫说明了复杂电路中任一节点上各部分电流之间的相互关系以及任一回路一节点上各部分电流之间的相互关系以及任一回路中各部分之间的相互关系，这就是基尔霍夫定律。中各部分之间的相互关系，这就是基尔霍夫定律。我们从三个方面来说明它：我们从三个方面来说明它：（1 1）每个元件就是一条支路，如图）每个元件就是一条支路，如图AGCB；（2 2）串联的元件我们视它为一条支路，如图）串联的
27、元件我们视它为一条支路，如图AB、AFDB；（3 3）一条支路只能流过一个电流一条支路只能流过一个电流。支路支路支路支路1.1.支路：有一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。支路：有一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。网孔网网孔孔回路回路回路回路2.2.结点：三条或三条以上支路的连接点。结点：三条或三条以上支路的连接点。I1I2I3I4I5结点结点4.4.网孔：简单的不可再分的回路，即未被其他支网孔：简单的不可再分的回路，即未被其他支路路分割的分割的单孔回路。单孔回路。3.3.回路：电路中由几个支路组成的闭合的路径。回路：电路中由几个支路组成的闭合的路径。结点结点结点结点网孔是回路，但回
28、路不一定是网孔。电路也称网孔是回路，但回路不一定是网孔。电路也称网络网络。支路支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径结点结点：三个或三个以上支路三个或三个以上支路的联结点的联结点例例I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-ab、ad、.（共（共6条）条）a、b、c、d(共共4个）个）abda、bcdb、.（共（共7 个）个）对于简单电路，通过串、并联关系即可对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如：求解。如：US+-2RUS+-R2RRR2R2R2R5、简单电路简单电路：只有一个回路的无分支电路或电路只有一个回
29、路的无分支电路或电路 虽有分支，但利用电阻串并联关系可以转化为虽有分支，但利用电阻串并联关系可以转化为 无分支的只有一个回路的电路。无分支的只有一个回路的电路。对于复杂电路（如下图）对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求仅通过串、并联无法求解，必须经过一定的解解，必须经过一定的解题方法，才能算出结果。题方法，才能算出结果。US4-I4+_US3+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I36、复杂电路复杂电路：运用电阻串、并联的计算方法运用电阻串、并联的计算方法不能将它简化成一个单回路电路，即。不能将它简化成一个单回路电路，即。定律内容：对于电路中任一结点，在任一瞬间，定律内容：对于电路中
30、任一结点，在任一瞬间，流入该结点的电流等于流出该结点的电流。流入该结点的电流等于流出该结点的电流。定律也可表述为：流入电路任一结点的电流的代定律也可表述为：流入电路任一结点的电流的代数和为零。数和为零。关系也适用于随时间变化的电流关系也适用于随时间变化的电流KCL的的依据依据：电流的连续性：电流的连续性一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCL定律）定律）结点电流方程式结点电流方程式式中电流参考方向指向结点的取正，反之取负。式中电流参考方向指向结点的取正，反之取负。I1I2I3I4例例或或：例例电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。闭合面；闭合面；
31、I1+I2=I3 例例I=0KCL的扩展的扩展I=?US2US3US1+_RR1R+_+_R例例I1I2I3ABCI4I5I6C:I5+I6=I3A:I1=I4+I6B:I2+I4=I5对结点对结点a：也可改写为：也可改写为：对于虚线闭合面：对于虚线闭合面：二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫电压定律（KVL方程）方程）符号：符号：参考方向与回路绕行方向一致的参考方向与回路绕行方向一致的电压电压取正号，相反的取负号。取正号，相反的取负号。参考方向与回路绕行方向一致的参考方向与回路绕行方向一致的电流电流取正号，相反的取负号。取正号，相反的取负号。参考方向与回路绕行方向一致的参考方向与回路绕行方向一
32、致的源电压源电压取正号，相反的取负号。取正号，相反的取负号。即：即：I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-定律内容：定律内容：对于电路中任一回路，在任一瞬间，对于电路中任一回路，在任一瞬间，沿该回路的所有支路电压的代数和等于零。沿该回路的所有支路电压的代数和等于零。回路电压方程式回路电压方程式基尔霍夫电压定律反映的是基尔霍夫电压定律反映的是电位单值性电位单值性。关系也适用于随时间变化的电压关系也适用于随时间变化的电压例如：例如：回路回路 a-d-c-a电位升电位升电位降电位降或：或：符号：符号：与回路循行方向一致的与回路循行方向一致的电压电压取正号，相反的
33、取负号。取正号，相反的取负号。与回路循行方向一致的与回路循行方向一致的电流电流取正号，相反的取负号。取正号，相反的取负号。与回路循行方向一致的与回路循行方向一致的源电压源电压取正号，相反的取负号。取正号，相反的取负号。I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-电位升电位升电位降电位降KVLKVL定律也适合开口电路。定律也适合开口电路。例例US+_RabUabI+_符号：符号：与绕行方向一致的电流取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的电流取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的源电压取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的源电压取正号，相反的取负号。US+_RabU
34、abI+_符号：符号：与绕行方向一致的电流取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的电流取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的源电压取正号，相反的取负号。与绕行方向一致的源电压取正号，相反的取负号。一段电路的电压方程式所表达的关系为：一段电路的电压方程式所表达的关系为：总电压（总电压（U）等于各分段电压（）等于各分段电压（Uk）的代数和。）的代数和。写作：写作：acda例例若从若从处断开处断开1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-
35、5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠加定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法一、支路电流法一、支路电流法从求支路电流入手从求支路电流入手二、结点电位法（自学）二、结点电位法（自学）从求结点电位入手从求结点电位入手未知数：未知数：各支路电流。各支路电流。解题思路：解题思路：根据基尔霍夫定律，列结点电流和回根据基尔霍夫定律，列结点电流和回路电压方程，然后
36、联立求解。路电压方程，然后联立求解。一、一、支路电流法支路电流法US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_解题步骤：解题步骤：1.1.对每一支路假设一未知电对每一支路假设一未知电流流（I1-I6），），标出其参考标出其参考方向方向对每个节点有对每个节点有2.按按KCL列电流方程列电流方程例例1节点数：节点数：支路数：支路数：N4B6节点节点a：列电流方程列电流方程节点节点c：节点节点b：节点节点d：bacd（取其中三个方程）（取其中三个方程）节点数节点数 N=4支路数支路数 B=6US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_N个结点，可列出（个
37、结点，可列出（N1）个）个独立的结点电流方程独立的结点电流方程4.电压、电流方程联立求得：电压、电流方程联立求得：bacdUS4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_3.对每个单孔回路列电压方程对每个单孔回路列电压方程支路电流法小结支路电流法小结解题步骤解题步骤结论与引申结论与引申2.列电流方程。列电流方程。对每个节点有对每个节点有1.对每一支路假设对每一支路假设一未知电流。一未知电流。4.解联立方程组。解联立方程组。对每个网对每个网孔孔有有3.列电压方程：列电压方程：(N-1)I1I2I31.假设未知数时，正方向可任意选择。假设未知数时，正方向可任意选择。1.未知数未
38、知数=B，#1#2#3根据未知数的正负决定电流的实际方向。根据未知数的正负决定电流的实际方向。2.原则上，有原则上，有B个支路就设个支路就设B个未知数。个未知数。（恒流源支路除外）（恒流源支路除外）若电路有若电路有N个节点，个节点，则可以列出则可以列出 节点方程。节点方程。2.独立回路的选择：独立回路的选择：已有已有(N-1)个节点方程，个节点方程，需补足需补足 B-（N-1）个方程。个方程。一般按网孔选择一般按网孔选择支路电流法的优缺点支路电流法的优缺点优点：优点：支路电流法是电路分析中最基本的支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律、方法之一。只要根据基尔霍夫定律、欧
39、姆定律列方程，就能得出结果。欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：缺点：电路中支路数多时，所需方程的个电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。数较多，求解不方便。支路数支路数 B=4须列须列4个方程式个方程式ab P37：1-16作业作业1-1 1-1 电路和电路图电路和电路图1-2 1-2 简单电路的分析计算简单电路的分析计算1-3 1-3 电气设备的额定值和电路的状态电气设备的额定值和电路的状态1-4 1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-5 1-5 复杂电路的基本分析方法复杂电路的基本分析方法1-6 1-6 电压源和电流源及其等效变换电压源和电流源及其等效变换1-7 1-7 叠加
40、定理叠加定理1-8 1-8 等效电源定理等效电源定理第第1 1章章 电路的基本知识和基本定律、定理电路的基本知识和基本定律、定理1.电压源电压源伏安特性伏安特性电压源模型电压源模型IUUSUIRO+-USRo越小越小特性越平特性越平1-6电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换构成：理想电压源构成：理想电压源 US 与与 内电阻内电阻 R0 串联串联理想电压源理想电压源（恒压源）（恒压源）:R0=0 时的电压源时的电压源.特点：特点：(1）；）；R0=0 时的电压源时的电压源IUS+_abUab伏安特性伏安特性IUabUS(2）输出电）输出电 压不变，其值恒等于电源的源电压。压不变
41、，其值恒等于电源的源电压。即即 Uab US；Uab是由它本身确定的定值是由它本身确定的定值,与外电与外电路及输出电流路及输出电流I的大小无关的大小无关,所以又叫恒压源。所以又叫恒压源。理想电压源理想电压源（恒压源）（恒压源）:R0=0 时的电压源时的电压源.特点：特点：(3）它的外特性为）它的外特性为Uab=US的水平直线的水平直线.（4）输出电流）输出电流I不是定值不是定值,与输出电压和与输出电压和外电路的情况有关。外电路的情况有关。IUS+_abUab伏安特性伏安特性IUabUS恒压源中的电流由恒压源中的电流由 决定决定设设:US=10VIUS+_abUab2 R1当当R1 R2 同时接
42、入时：同时接入时：I=10AR22 例例 当当R1接入时接入时：I=5A则：则：外电路外电路恒压源中的电流由恒压源中的电流由 决定决定设设:US=10VIUS+_abUab例例 当电路空载时，当电路空载时，则：则：外电路外电路R1：即：即：当电路短路时，当电路短路时，则：则：R10 R10 0 ：即：即：I=0AI=理想电压源不允许短路理想电压源不允许短路理想电压源不允许短路理想电压源不允许短路恒压源特性中不变的是：恒压源特性中不变的是：_(US、I)US恒压源特性中变化的是：恒压源特性中变化的是：_I_ 会引起会引起 I 的变化。的变化。外电路的改变外电路的改变I 的变化可能是的变化可能是
43、_ 的变化，的变化，或者是或者是_ 的变化。的变化。大小大小方向方向+_I恒压源特性小结恒压源特性小结USUababR2.电流源电流源ISROabUabIIsUabI外外特特性性 电电流流源源模模型型ROR0越大越大特性越陡特性越陡构成：理想电流源构成：理想电流源 IS 与与 内电阻内电阻 R0并联并联理想电流源理想电流源（恒流源（恒流源):特点：特点：（1）R0=时的电流源时的电流源；abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（2）输出电流不变，其值恒等于电流源电流）输出电流不变，其值恒等于电流源电流 IS；是由理想电流源本身所确定的定值，与输出；是由理想电流源本身所确定的定值，与输出电压
44、电压U和外电路的情况无关。和外电路的情况无关。理想电流源理想电流源（恒流源（恒流源):R0=时的电流源时的电流源.特点：特点：（3）理想电流源的外特性是）理想电流源的外特性是I IS的垂直的垂直直线；直线；abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（4）输出电压）输出电压U不是定值，由外电路决定。不是定值，由外电路决定。恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设设:IS=1 A R=10 时，时，U=10 V。R=1 时，时，U=1 V。则则:例例恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定IUIs设设:IS=1 A例例 当电路空载时，当电路空载时，则：则：R1
45、：即：即：当电路短路时，当电路短路时，则：则：R10 R10 0 ：即：即：理想电流源不允许开路理想电流源不允许开路理想电流源不允许开路理想电流源不允许开路U=0VU=恒流源特性小结恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：恒流源特性中不变的是：_（Uab、IS）Is恒流源特性中变化的是：恒流源特性中变化的是：_Uab_ 会引起会引起 Uab 的变化。的变化。外电路的改变外电路的改变Uab的变化可能是的变化可能是 _ 的变化，的变化，或者是或者是 _的变化。的变化。大小大小方向方向 理想恒流源两端理想恒流源两端可否被短路可否被短路？abIUabIsR恒流源举例恒流源举例IcIbUce 当当 I b
46、确定后，确定后，I c 就基本确定了。在就基本确定了。在 IC 基本恒定基本恒定的范围内的范围内，I c 可视为恒流源可视为恒流源(电路元件的抽象电路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶体三极管晶体三极管UceIc电压源中的电流电压源中的电流如何决定如何决定？电流电流源两端的电压等源两端的电压等于多少于多少？例例IUS R_+abUab=?Is原则原则：Is不能变，不能变，US 不能变。不能变。电压源中的电流电压源中的电流 I=IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量US+_abIUabUab=US
47、（常数）（常数）Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。IabUabIsI=Is （常数）（常数）I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变-I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变-Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定3.两种电源的等效互换两种电源的等效互换 等效互换的条件：等效互换的条件：对外的电压电流相等。对外的电压电流相等。I=I Uab=Uab即：即：IR0+-USbaUabI
48、SabUabI R0等效互换公式：等效互换公式：IR0+-USbaUabISabUabIR0则则I=I Uab=Uab若若aUS+-bIUabR0电压源电压源电流源电流源UabR0IsabI 等效变换的注意事项等效变换的注意事项(1)“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对等效（等效互换前后对外伏外伏-安特性一致），对内不等效。安特性一致），对内不等效。IsaR0bUabI RLaUS+-bIUabR0RLR0中不消耗能量中不消耗能量R0中则消耗能量中则消耗能量对内不等效对内不等效对外等效对外等效时时例如：例如：(2)注意转换前后注意转换前后 US 与与 Is 的方向要一致。的方向
49、要一致。aUS+-bIR0US+-bIR0aIsaR0bIaIsR0bI(3)恒压源和恒流源不能等效互换。恒压源和恒流源不能等效互换。abIUabIsaUS+-bI（不存在不存在）（4 4）任何一个源电压任何一个源电压任何一个源电压任何一个源电压U US S 和某个电阻和某个电阻和某个电阻和某个电阻 R R 串联的电路，串联的电路，串联的电路，串联的电路，都可化为一个都可化为一个都可化为一个都可化为一个源源源源电流为电流为电流为电流为 I IS S 和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。R1R3IsR2R5R4I3I1I应应用用举举例例-+Is
50、R1US1+-R3R2R5R4IUS3I=?(接上页接上页)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I+RdUSd+R4US4R5I-(接上页接上页)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3与恒压源并联的元件是多余的10V+-2A2 I讨论题讨论题哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2 电源简单等效变换的规律：电源简单等效变换的规律：几个恒压源串联时，串联后等效恒压源几个恒压源串联时，串联后等效恒压源的源电压为各串联恒压源源电压的代数的源电压为各串联恒压源源电压的代数和和;各串联恒压源源电压的极性和等效恒压各串联恒压源源电压的极性和等效恒压源源电压极性相同者