汽车电工电子技术第一章.pptx

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1、电工电子技术吴渝平绪 论一、课程的地位和主要内容电工电子技术研究电工技术和电子技术 的理论及其应用的科学技术。电工技术（上册）（电工学）电工电子技术电子技术（下册）电路分析基础 磁路与电机 模拟电子技术 数字电子技术 电路分析基础 直流电路（1、2）；暂态分析（3）；交流电路（4、5）。磁路与电机磁路和变压器（6）；电动机（7、8、9）；继电接触器控制（10）可编程控制器（11）、供电与安全用电（12）、电工测量（13）上册模拟电子技术半导体器件（14）；放大器（15、16）；反馈（17）；直流电源（18）；电力电子技术（19）数字电子技术组合电路（20）；时序电路（21）存储器和可编程器件（

2、22）、模数转换（23）、现代通信技术（24）下册二、电工电子技术的开展与应用现状容量大型化器件小型化功率电子技术微电子技术设计自动化EDA技术1785年，库仑确定电荷间的作用力；1826年，欧姆提出“欧姆定律”；1831年，法拉第发现电磁感应现象；1834年，雅可比造出第一台电动机；1864年，麦克斯韦提出电磁波理论；1895年，马可尼和波波夫实现第一次无线电通信；1904年，弗莱明发明第一只电子管（二极管）；1946年，诞生第一台电子计算机；1947年，贝尔实验室发明第一只晶体管；1958年，德克萨斯公司发明第一块集成电路。：发 展快速发展原因电能易转换易传输易控制 计算机检测操作系统原理

3、框图微机传感器伺服机构模拟信号处理功率放大模数转换数模转换数字接口数字接口 被 测 控 对 象干扰、噪声、漂移、非线性电工电子技术的典型应用模拟电子技术数字电子技术电机三、如何学好电工电子技术课程特点：内容多且广、学时相对少1、注意掌握“三基”：2、注重综合分析与设计 注重工程化素养培养基本原理、基本分析方法、基本应用3、提高学习效率、培养自学能力课堂、答疑、作业、自学、讨论、实验 第1章 电路的基本概念与基本定律1.11.1 电路的作用与组成局部电路的作用与组成局部1.21.2 电路模型电路模型1.31.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.41.4 欧姆定律欧姆定律1.51.5

4、电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.61.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.71.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算本章要求本章要求:11.了解电路模型及理想电路元件的意义；了解电路模型及理想电路元件的意义；22.理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义；3.3.理解电路的基本定律并能正确应用；理解电路的基本定律并能正确应用；4.4.了解电源的有载工作、开路与短路状态，了解电源的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义；5.5.掌握分析与计算电路中各点电位的方法。掌握分析与计算电路中各点电位的方法。1.1 电路的

5、作用与组成局部(1)(1)实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换换(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大器扬声器 话筒1.1.电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线tt11：热端：热端tt22：冷端 冷端mVt1t2热电偶2.2.电路的电路的组成局部组成局部电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和操作电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线直流电源直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息2.2.电

6、路的电路的组成局部组成局部放大器扬声器 话筒鼓励：电源或信号源的电压或电流，推动电路工作;响应:由鼓励所产生的电压和电流;电路分析：在电路结构、电源和负载等参数已知的条件下，讨论鼓励和响应之间的关系。1.2 电路模型 为了便于用数学方法分析电路，将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。实际电路实际器件（电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、集成电路等）电路模型抽象近似理想电路元件（电阻元件、电容元件、电感元件、电源、理想运放等）器件建模：1.保存主要电磁特性2.一个器件可由多个元件模型表示电路的建模过程 电池是电源元件

7、，其参数为电动势 E 和内阻Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来操作电路的通断。今后分析的都是指电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号表示。表示。手电筒的电路模型R+RoES+UI电池导线灯泡开关 手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。S灯管镇流器220V日光灯的点燃过程 闭 合 开 关，电 压 加 在 启 动 器 两 极 间，氖 气 放 电 发 出 辉 光，产生 的 热 量 使U 型 动 触 片

8、膨 胀 伸 长，跟 静 触 片 接 触 使 电 路 接 通。灯丝和镇流器中有电流通过。电 路 接 通 后，启 动 器 中 的 氖 气 停 止 放 电，U 型 片 冷 却 收 缩，两个触片别离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。2日光灯正常发光日 光 灯 开 始 发 光 后，由 于 交 变 电 流 通 过 镇 流 器 线 圈，线 圈 中会 产 生 自 感 电 动 势，它 总 是 障 碍 电 流 变 化 的，这

9、 时 和 镇 流 器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。1.3 电压和电流的参考方向 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向1.1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向物理量实 际 方 向电流 I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压 U(电位降低的方向)高电位 低电位 单 位kA、A、mA、A低电位 高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。(2)(2)参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流：Uab 双下标电压：(1)(1)参考方向参考方向IE+_ 在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。一种分析方

10、法。Iab 双下标2.2.电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向aRb箭 标a bRI正负极性+abU U+_关联参考方向关联参考方向负载负载 UU、II参考方向相同；参考方向相同；电源电源 II参考方向与参考方向与EE方向相同。方向相同。实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。(3)(3)实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。假设 I=5A，则电流从 a 流向 b；例：假设 I=5A，则电流从 b 流向 a。a bRIa bRU+假设 U=5V，则电压的实际方向从

11、 a 指向 b；假设 U=5V，则电压的实际方向从 b 指向 a。1.4 欧姆定律U、I 参考方向相同时，UU、I I 参考方向相反时，参考方向相反时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。通常取 U、I 参考方向相同，即关联参考方向。U=R I U U=RIRI解：对图(a)有,U=RI例：应用欧姆定律对以下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=RIRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻

12、称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。是一条过原点的直线。1.5 电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合,接通电源与负载接通电源与负载负载端电压负载端电压 UU=IRIR（11）特征）特征:1.5.1 电源有载工作IR0R EU I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，在电源有内阻时，II UU。或或 U U=E IRE IR00电源的外特性 电源的外特性EEUUII

13、0 0 当当 RR00RR 时，则时，则UU EE，说明，说明当负载变化时，电源的端电压变当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。化不大，即带负载能力强。开关闭合开关闭合,接通电源与负载。接通电源与负载。负载端电压负载端电压 U=RIU=RI（11）特征）特征:1.5.1 电源有载工作 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，在电源有内阻时，II UU。或或 U=E RU=E RooIIUI=EI RUI=EI RooIIPP=PPEE PP负载 负载取用 取用功率 功率电源 电源产生 产生功率 功率内阻 内阻消耗 消耗功率 功率 电源输出的功率由负载决定。电源

14、输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念:负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。IR0R EU I（22）电源与负载的判别）电源与负载的判别根据根据 UU、I I 的的实际方向判别实际方向判别电源：电源：UU、II 实际方向相反，实际方向相反，即电流从即电流从UU“+”“+”端流出，端流出，（发出功率）；（发出功率）；负载：负载：UU、II 实际方向相同，实际方向相同，即电流从即电流从UU“+”端流入，端流入，（汲取功率）（汲取功率）。R U+_IIE+_U+_例例11：已知：方框代表电源或负载，已知：方框代表电源或负载，UU=22

15、0V=220V，II=-1A=-1A试问试问：哪些方框是：哪些方框是电电源，哪些是源，哪些是负载负载？UI+-(a(a)UI+-(b(b)UI-+(c(c)UI-+(d(d)解：解：(a)(a)电流从电流从“+”“+”流出，故为电源；流出，故为电源；(b)(b)电流从电流从“+”“+”流入，故为负载；流入，故为负载；(c)(c)电流从电流从“+”“+”流入，故为负载流入，故为负载；(d)(d)电流从电流从“+”“+”流出，故为电源。流出，故为电源。例例22：已知：已知：UU11=9V=9V，II=-1A=-1A，RR=3=3 求：元件求：元件11、22分分别别是是电电源源还还是是负载负载，并，

16、并验证验证 电电路功率是否平衡？路功率是否平衡？解：解：II11RRUU11UU2222因为因为UU22=-=-RIRI+UU11=12V=12V所以电流从元件所以电流从元件11的的“+”“+”流入，从元件流入，从元件22的的“+”“+”流流出，出，故元件故元件11为负载，元件为负载，元件22为电源。为电源。电源产生功率：电源产生功率：PP22=UU22II=12W=12W负载取用功率：负载取用功率：PP11+PPRR=UU11II+RR II22=9+3=12W=9+3=12W因为P2=P1+PR，所以电路的功率平衡。（33）电气设备的额定值）电气设备的额定值额定值额定值:电气设备在正常运行

17、时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值（44）电气设备的三种运行状态）电气设备的三种运行状态欠载（轻载）：欠载（轻载）：I I IINN，PP IINN，PP PPN N(设备易损坏设备易损坏)额定工作状态：额定工作状态：II=IINN，PP=PPN N(经济合理平安可靠经济合理平安可靠)额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UUN N=220V=220V，PPN N=60W=60W电阻：电阻：RRN N=100=100，PPN N=1 W=1 W 特征特征:开关开关 断开断开1.

18、5.2 电源开路II=0=0电源端电压电源端电压(开路电压开路电压)负载功率负载功率UU=UU00=EEPP=0=01.1.开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；II=0=02.2.开路处的电压开路处的电压 UU 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征:II+UU有有源源电电路路IRoR EU0 电源外部端子被短接1.5.3 电源短路 特征:电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）U=0 PE=P=IR0P=01.1.短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；UU=0=02.2.短路处的电流短路处的电流 II 视电路情况而定。视电路情

19、况而定。电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征:I+U有源电路IR0R EU0 2.1 电阻串并联联接的等效变换2.1.1 电阻的串联特点特点:1)1)各电阻一个接一个地顺序相联；各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：两电阻串联时的分压公式：R R=RR11+RR223)3)等效电阻等于各电阻之和；等效电阻等于各电阻之和；4)4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。串联电阻上电压的分配与电阻成正比。RR11UU11UURR22UU22II+RR UUII+2)2)各电阻中通过同一电流；各电阻中通过同一电流；应用：应用：降压、限流、调节电压等。降压、限流、调节电压等。2.1.2

20、 电阻的并联两电阻并联时的分流公式：两电阻并联时的分流公式：(3)(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点特点:(1)(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；各电阻联接在两个公共的结点之间；RR UUII+II11II22RR11 UU RR22II+(2)(2)各电阻两端的电压相同；各电阻两端的电压相同；应用：应用：分流、调节电流等。分流、调节电流等。2.3 电源的两种模型及其等效变换2.3.1 电压源 电压源模型电压源模型由上图电路可得由上图电路可得:U U=E R E R0

21、0 II假设假设 RR0 0=0=0理想电压源理想电压源:UU EEUU00=E E 电压源的外特性电压源的外特性IIUUIIRRLLRR00+-EEUU+电压源是由电动势电压源是由电动势 EE和内阻和内阻 RR0 0 串联的电源的串联的电源的电路模型。电路模型。假设假设 RR00 RRL L，U U E E，可近似认为是理想电压源。可近似认为是理想电压源。理想电压源 理想电压源OO电压源理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）例例11：(2)(2)输出电输出电压是一定值，恒等于电动势，压是一定值，恒等于电动势，（对直流电压，有（对直流电压，有 UU EE。）。）与恒压源并联的电路电压恒定；与

22、恒压源并联的电路电压恒定；(3)(3)恒压源中的电流由外电路决定。恒压源中的电流由外电路决定。特点特点:(1)(1)内阻内阻RR00=0=0；IIEE+_UU+_设设 EE=10 V=10 V，接上，接上RRLL 后，恒压源对外输出电流。后，恒压源对外输出电流。RRLL 当当 RRLL=1=1 时，时，UU=10 V=10 V，I I=10A=10A 当当 RRLL=10=10 时，时，UU=10 V=10 V，I I=1A=1A外特性曲线外特性曲线 IIUUEEOO电压恒定，电电压恒定，电流随负载变化流随负载变化2.3.2 电流源IIRRLLUU00=IISSRR00 电流源的外特性电流源的

23、外特性IIUU理 理想 想电 电流 流源 源OOIISS 电流源是由电流电流源是由电流 IIS S 和内阻和内阻 RR0 0 并联的电源的并联的电源的电路模型。电路模型。由由U U=E R E R0 0 I I 可得可得:假设假设 RR0 0=理想电流源理想电流源:II IIS S 假设假设 RR0 0 RRL L，I I IISS，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型电流源模型RR00UURR00UUIISS+理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源)例例22：(2)输出电输出电流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流 IISS，(3)与恒流源串联的电路电流恒定

24、；与恒流源串联的电路电流恒定；(3)(3)恒流源两端的电压恒流源两端的电压 U U 由外电路决定。由外电路决定。特点特点:(1)(1)内阻内阻RR00=；设 IS=10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电压。RL当当 RRLL=1=1 时，时，I I=10A=10A，UU=10 V=10 V当当 RRLL=10=10 时，时，I I=10A=10A，U U=100V=100V外特性曲线外特性曲线 IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。2.3.3 电压源与电流源的等效变换由左图：由左图：UU=EE IRIR00由右图：由右图：UU=(=(IISS I I)RR

25、00=IISSRR00 IRIR00IIRRLLRR00+EEUU+电压源电压源等效变换条件等效变换条件:EE=IISSRR00RRLLRR00UURR00UUIISSII+电流源电流源 等效变换等效变换时，两电源的时，两电源的参考方向参考方向要一一对应。要一一对应。理想电压源与理想电流源之间无等效关系。理想电压源与理想电流源之间无等效关系。电压源和电流源的等效关系只电压源和电流源的等效关系只对对外外电路而言，电路而言，对电源对电源内部则是内部则是不等效的。不等效的。本卷须知：例：当例：当RRLL=时，电压源的内阻时，电压源的内阻 RR00 中不损耗功率，中不损耗功率，而电流源的内阻而电流源的

26、内阻 RR00 中则损耗功率。中则损耗功率。任何一个电动势任何一个电动势 E E 和某个电阻和某个电阻 R R 串联的电路，串联的电路，都可化为一个都可化为一个电流为电流为 IIS S 和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。RR00+EEaabbIISSRR00aabb+RR00EEaabbIISSRR00aabb例例3:3:求以下各电路的等效电源求以下各电路的等效电源解:+abU25V(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A23b+(a)a+5V 32U+a5AbU3(b)+2.3.4 电源等效变换法（11）分析电路结构，搞清联接关系；分析电路结构，搞

27、清联接关系；（22）根据需要进行电源等效变换；根据需要进行电源等效变换；（33）元件合并化简：元件合并化简：电压源串联合并，电压源串联合并，电流源并联合并，电流源并联合并，电阻串并联合并；电阻串并联合并；（44）重复（重复（22）、（）、（33）；）；（55）成为简单电路，用欧姆定律或分流公式求解。成为简单电路，用欧姆定律或分流公式求解。例例4:4:试用电压源与电流源等效变换的方法试用电压源与电流源等效变换的方法计算计算22电阻中的电流。电阻中的电流。解解:8V 8V+2 2 2 2V V+2 2 I I(d)(d)2 2 由图由图(d)(d)可得可得6V 6V3 3+12V 12V2A 2A

28、6 6 1 1 1 1 2 2 I I(a)(a)2A 2A3 3 1 1 2 2 2V 2V+I I2A 2A6 6 1 1(b)(b)4A 4A2 2 2 2 2 2 2V 2V+I I(c)(c)例5：解：统一电源形式统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中电路中1 1 电阻中的电流。电阻中的电流。2+-+-6V4VI2A 3 4 6 12A3 62AI4211AI4211A24A解：解：I4211A24A1I421A28V+-I4 11A42AI213A例例6:6:电路如图。电路如图。UU1110V10V，IISS2A2A，RR

29、1111，RR2222，RR335 5，RR1 1。(1)(1)求求电电阻阻RR中的中的电电流流II；(2)(2)计计算理想算理想电压电压源源UU11中的中的电电流流IIU1U1和理想和理想电电流源流源IISS两两端的端的电压电压UUISIS；(3)(3)分析功率平衡。分析功率平衡。解：解：(1)(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：由电源的性质及电源的等效变换可得：aIRISbI1R1(c)IR1IR1RIS R3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)(2)由图(a)可得：理想电压源中的电流理想电流源两端的电压IR1IR1RIS R3+_IU1+_UIS

30、UR2+_U1ab(a)IR3各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是：1.6 基尔霍夫定律支路：两结点之间由元件串联构成的一段电路。支路：两结点之间由元件串联构成的一段电路。一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：三条或三条以上导线的联接点。结点：三条或三条以上导线的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。网孔：内部不含支路的回路。I1I2I3baE2R2R3R1E1123 3

31、例例11：支路：支路：abab、bcbc、caca、（共（共66条）条）回路：回路：abdaabda、abcaabca、adbca adbca（共（共7 7 个）个）结点结点：aa、b b、cc、dd(共共44个）个）网孔：网孔：abdabd、abc abc、bcdbcd（共（共3 3 个）个）aaddbbccEE+GGRR33RR44RR11RR22II22II44IIGGII11II3 3II1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律)11定律定律 即即:入入=出出 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。实质:电流连续性的表达。电流连续性的表达。或:=0I1I2I3baE2R2

32、 R3R1E1对结点 a：I1+I2=I3或 I1+I2I3=0 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任一反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。结点处各支路电流间相互制约的关系。电流定律可以推广应用于包围局部电路的任一电流定律可以推广应用于包围局部电路的任一假设的闭合面。假设的闭合面。22推广推广I=?例2:广义结点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51 156V12V在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。电压的代数和恒等于零。1.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律)

33、11定律定律即：U=0在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则电位升之和等于电位降之和。即：U升=U降 对回路1：对回路2：E1=I1 R1+I3 R3E2=I2 R2+I3 R3或 I1 R1+I3 R3 E1=0 或 I2 R2+I3 R3 E2=0 I1I2I3baE2R2 R3R1E112 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVLKVL）反映了电路中任一反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。回路中各段电压间相互制约的关系。1列方程前标注回路循行方向；电位升=电位降 E2=UBE+I2R2 U=0 I2R2 E2+UBE=02应用 U=0列方程时，列方程时，项前符号确

34、实定：如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。3.开口电压可按回路处理。注意：1对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_例例33：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R5I5 R5 I3 R3+I1 R1=0I2 R2 I4 R4 I5 R5=0I4 R4+I3 R3 E=0对回路 adbca，沿逆时针方向循行：I1 R1+I3 R3+I4 R4 I2 R2=0应用 U=0列方程对回路 cadc，沿逆时针方向循行：I2 R2 I1 R1+E=0adbcE+R3R4R1R2I2I4I5I1I3I1.7 电路中电位的概念及计算电位：单位正

35、电荷在某点的电势（位）能，即电路电位：单位正电荷在某点的电势（位）能，即电路 中某点至参考点的电压，中某点至参考点的电压，记为记为“VVXX”。通常设参考点的电位为零，又称接地，通常设参考点的电位为零，又称接地，表示。表示。1.1.电位的概念电位的概念 电位的计算步骤电位的计算步骤:(1)(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)(2)标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；(3)(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为正，说明该点电位比参考

36、点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2.举例 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd。解：设 a为参考点，即Va=0VVVbb=U=Ubaba=106=106=60V60VVVcc=U=Ucaca=420=80 V=420=80 VVVdd=UUdada=65=30 V=65=30 V设 b为参考点，即Vb=0VVVaa=UUabab=106=60 V=106=60 VVVcc=UUcbcb=EE1 1=140 V=140 VVVdd=UUdbdb=EE2 2=90 V=90 Vbac204A610AE290VE1140V56AdUUaba

37、b=106=60 V106=60 VUUcbcb=EE11=140 V=140 VUUdbdb=EE22=90 V=90 VUUabab=106=60 V106=60 VUUcbcb=EE11=140 V=140 VUUdbdb=EE22=90 V=90 V 结论：结论：(1)(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。3.3.

38、电路图的简画：电路图的简画：bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd电源的一个极接地，用没有接地极的电位代替电源电源的一个极接地，用没有接地极的电位代替电源-9VR1=100k+6VR2=50k ACB例例11：求求BB点的电位。点的电位。解法解法11：CBR16V9VR2IA将原电路改为以下图：将原电路改为以下图：-9VR1=100k+6VR2=50k ACB例例11：求求BB点的电位。点的电位。解法解法22：II解法解法33：RR11、RR22的电流相等，有：的电流相等，有：例例2:2:图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和

39、闭合时AA点点 的电位的电位VVAA解解:(1):(1)当开关当开关SS断开时断开时(2)(2)当开关闭合时当开关闭合时,电路电路 如图（如图（bb）电流电流 II2 2=0=0，电位电位 VVA A=0V=0V。电流电流 II1 1=II2 2=0=0，电位电位 VVA A=6V=6V。电流在闭合 电流在闭合路径中流通 路径中流通2k2kAA+II112k2kII226V6V(b)(b)2k2k+6V+6VAA2k2kSSII22II11(a)(a)2.4 支路电流法支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（定律（KCLKCL、KVLKV

40、L）列方程组求解。）列方程组求解。对上图电路对上图电路支路数：支路数：bb=3=3 结点数：结点数：nn=2=21122bbaaEE22RR22RR33RR11EE11II11II33II2233回路数回路数=3=3 单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）=2=2假设用支路电流法求各支路电流应列出三个方假设用支路电流法求各支路电流应列出三个方程程1.分析电路，在图中标出各支路电流的参考方向，分析电路，在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向；对选定的回路标出回路循行方向；2.2.应用应用 KCL KCL 列出列出(nn1)1)个独立的结点电流方程；个独立的结点电流方程；3.3.应

41、用应用 KVL KVL 列出列出 bb(nn1)1)个个独立的回路电压方程独立的回路电压方程（通常可取网孔列出）（通常可取网孔列出）；4.4.联立求解联立求解 bb 个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。bbaaEE22RR22RR33RR11EE11II11II33II22对结点对结点 aa：例例11：1122II11+II22II33=0=0对网孔对网孔11：对网孔对网孔22：RR1 1 II1 1+RR33II3 3=EE11RR22II2 2+RR3 3 II3 3=EE22支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:5.5.验算。验算。(1)(1)应用应用KCLKCL列列(n

42、n-1)-1)个结点电流方个结点电流方程程 因支路数因支路数 bb=6=6，所以要列所以要列66个方程。个方程。(2)(2)应用应用KVLKVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)(3)联立解出联立解出 IIG G 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，但当支路数较多时，所需方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不甚方便。方程的个数较多，求解不甚方便。例例22：aaddbbccEE+GGRR33RR44RR11RR22II22II44IIGGII11II3 3II对结点对结点 aa：II1 1 II2 2 IIG G=0=0对网孔对网孔a

43、bdaabda：RRG G IIGG RR33II3 3+RR11 II1 1=00对结点对结点 bb：II3 3 II4 4+IIG G=0=0对结点对结点 cc：II2 2+II4 4 II=0=0对网孔对网孔acbaacba：RR22 II2 2 RR44II4 4 RRGGIIG G=00对网孔对网孔bcdbbcdb：RR44 II4 4+RR33 II3 3=EE 试求检流计试求检流计中的电流中的电流IIGG。RRGGII66II22II11II44II33II55RR44-EE22+EE11-EE33+RR55RR33RR11RR66RR22aabbccdd例例33：写出所有独立的

44、节点电流方程和回路电压方程。：写出所有独立的节点电流方程和回路电压方程。解：解：44个结点，个结点，66条支路，条支路，33个网孔。个网孔。112233 支路数支路数b b=4=4，但恒流，但恒流源支路的电流已知，源支路的电流已知，则未知电流只有则未知电流只有33个，个，能否只列能否只列33个方程？个方程？例例44：试求各支路电流：试求各支路电流。bbaaII22II3342V42V+II1112126677AA33ccdd1122支路中含有恒流源支路中含有恒流源。可以。可以。注意：注意：(1)(1)当支路中含有恒流源时，假设所选回路中不包当支路中含有恒流源时，假设所选回路中不包含恒流源支路，

45、则电路中有几条支路含有恒流源，则含恒流源支路，则电路中有几条支路含有恒流源，则可少列几个可少列几个KVLKVL方程。方程。(2)(2)假设所选回路中包含恒流源支路，则因恒流源假设所选回路中包含恒流源支路，则因恒流源两端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个两端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未知电压，因此，此情况下不可少列未知电压，因此，此情况下不可少列KVLKVL方程。方程。(1)(1)应用应用KCLKCL列结点电流方程列结点电流方程 支路数支路数b b=4=4，但恒流，但恒流源支路的电流已知，则源支路的电流已知，则未知电流只有未知电流只有33个，所个，所以可只列以可只列33个方程

46、。个方程。(2)(2)应用应用KVLKVL列回路电压方程列回路电压方程(3)(3)联立解得：联立解得：II11=2A=2A，II22=3A=3A，II33=6A=6A 例例44：试求各支路电流：试求各支路电流。对结点对结点 aa：II1 1+II2 2 II3 3+7+7=00对回路对回路11：1212II1 1 6 6II2 2=42=42对回路对回路22：66II2 2+3+3II3 3=0=0bbaaII22II3342V42V+II1112126677AA33ccdd 当不需求a、c和b、d间的电流时，(a、c)(b、d)可分别看成一个结点。支路中含有恒流源支路中含有恒流源。1122

47、因所选回路不包含因所选回路不包含恒流源支路，所以，恒流源支路，所以，33个网孔列个网孔列22个个KVLKVL方方程即可。程即可。(1)(1)应用应用KCLKCL列结点电流方程列结点电流方程 支路数b=4，且恒流源支路的电流已知。(2)(2)应用应用KVLKVL列回路电压方列回路电压方程程(3)(3)联立解得：联立解得：I1=2A，I2=3A，I3=6A 例4：试求各支路电流。对结点 a：I1+I2 I3+7=0对回路1：12I1 6I2=42对回路2：6I2+UX=0baI2I342V+I11267A3cd1 2 因所选回路中包含因所选回路中包含恒流源支路，恒流源支路，而恒流而恒流源两端的电压

48、未知，源两端的电压未知，所以有所以有33个网孔则要列个网孔则要列33个个KVLKVL方程。方程。3+UX对回路3：UX+3I3=02.5 结点电压法结点电压：结点电压：任选电路中某一结点为零电位参考点，任选电路中某一结点为零电位参考点，其他各结点对参考点的电压。其他各结点对参考点的电压。结点电压的参考方向从该结点指向参考结点。结点电压的参考方向从该结点指向参考结点。结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律在求出结点电压后

49、，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路的电流或电压。或欧姆定律求出各支路的电流或电压。bbaaII22II33EE+II11RR11RR22IISSRR33 在左图电路中只含在左图电路中只含有两个结点，假设设有两个结点，假设设 b b 为参考结点，则电为参考结点，则电路中只有一个未知的路中只有一个未知的结点电压结点电压UUabab。22个结点的个结点的结点电压方程的推导：设：Vb=0 V 结点电压为 U，参考方向从 a 指向 b。2.应用欧姆定律求各支路电流：1.用KCL对结点 a 列方程：I1 I2+IS I3=0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U3.3.将

50、各电流代入将各电流代入KCLKCL方程则有：方程则有：4.4.整理得：整理得：注意：注意：(1)(1)上式上式仅适用于两个结点的电路。仅适用于两个结点的电路。(2)(2)分母是各支路电导之和分母是各支路电导之和,恒为正值；恒为正值；分子中各项可正可负。分子中各项可正可负。当当E E 和和 IISS与结点电压的参考方向相反时取正号，与结点电压的参考方向相反时取正号，相同时取负号，与各支路电流参考方向无关。相同时取负号，与各支路电流参考方向无关。即结点电压方程：即结点电压方程：例例11：bbaaII22II3342V42V+II1112126677AA33试求各支路电流试求各支路电流。解：解：求结