1、汽车电工电子全册配套完整教学课件第第1 1章章 直流电路的分析与应用（直流电路的分析与应用（1 1）电气工程系电气工程系 1 1.1 .1 电路的基本概念电路的基本概念1 1.1.1 .1.1 电路的组成及作用电路的组成及作用1 1.1.1.2 2 理想电路元件及电路模型理想电路元件及电路模型1.1.3 1.1.3 电路的工作状态电路的工作状态1 1. .2 2 电路的基本物理量电路的基本物理量1 1.2.1 .2.1 电流电流1 1.2.2 .2.2 电压电压1 1.2.3 .2.3 电位电位1.2.4 1.2.4 电功率电功率1.1 1.1 电路的基本概念电路的基本概念1）了解电路的组成及
2、作用。）了解电路的组成及作用。2）理解电路模型的概念，学会画电路图。）理解电路模型的概念，学会画电路图。3）熟悉电路的三种工作状态。）熟悉电路的三种工作状态。【学习目标】【学习目标】1.1.11.1.1 电路的组成及作用电路的组成及作用 “电电”在不同的环境表示不同的概念，有时指在不同的环境表示不同的概念，有时指电电流流，有时指，有时指电压电压，也有时指，也有时指电功率电功率。电路电路：指电流的流通路径，是由一些电气设备和元指电流的流通路径，是由一些电气设备和元 器件按一定方式连接而成的。器件按一定方式连接而成的。复杂的电路呈网状，又称复杂的电路呈网状，又称网络网络。电电源源中间环节中间环节负
3、负载载电源：电源：给电路提供电能的设备给电路提供电能的设备 内电路内电路负载：负载：吸收电能或输出信号的设备吸收电能或输出信号的设备中间环节：中间环节：引导引导、控制或测量作用的器件控制或测量作用的器件外电路外电路发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电源电源负载负载中间环节中间环节一类是用于实现电能的传输、分配和转换一类是用于实现电能的传输、分配和转换。信号源：信号源：将语音将语音转换成转换成电信号电信号负载：接负载：接收、转换收、转换信号信号放大器放大器扬声器扬声器话筒话筒中间环节：中间环节：信号转换、信号转换、放大、处理放大、处理另
4、一类是用于信号的变换、传递和处理。另一类是用于信号的变换、传递和处理。电路的作用电路的作用1.1.21.1.2 理想电路理想电路元件及电路模型元件及电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的实际电路模型化，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理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，构成与实际电路相对应的电路模型。器件，构成与实际电路相对应的电路模型。 理想电路元件主要有理想电路元件主要有电阻元件电阻元件、电感元件电感元件、电容元件电容元件和和电源元件电源元件等等。等等。理想电路元件理想电路元
5、件：在一定的条件下，用来模拟实际在一定的条件下，用来模拟实际 电路中电路中器件主要电磁性能的理想化的模型，器件主要电磁性能的理想化的模型， 简称为简称为电路元件电路元件。R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关手电筒是手电筒是 由电池、灯由电池、灯 泡、开关和泡、开关和 筒体组成。筒体组成。 由理想电路元件组成的电路称为由理想电路元件组成的电路称为电路模型电路模型。用规定的电气图形符号表示电路元件及其连接后用规定的电气图形符号表示电路元件及其连接后画成的图称为画成的图称为电路原理图电路原理图，简称为，简称为电路图电路图。电路模型电路模型 下下表表中列出了中列出了国家颁布国家颁布的的电
6、路图中电路图中常用的常用的部分部分图形符号。图形符号。电路模型电路模型1.1.31.1.3 电路的工作状态电路的工作状态 也称负载状态也称负载状态。电源与负载形成通路，这时电源与负载形成通路，这时电路中有电流流过，整个系统处于工作状态电路中有电流流过，整个系统处于工作状态。通路状态通路状态通路状态通路状态123满载满载轻载轻载过载过载负载负载实际功率等于实际功率等于额定功率额定功率负载实际负载实际功率小功率小于额定功率于额定功率负载实际负载实际功率大功率大于于额定功额定功率的状态率的状态，又叫超载，又叫超载 也叫断路状态也叫断路状态。电源与负载之间被切断，这时电电源与负载之间被切断，这时电路中
7、没有电流流过，系统处于停止状态。路中没有电流流过，系统处于停止状态。开路状态开路状态开路状态开路状态12控制性断路控制性断路故障性断路故障性断路根据根据需要需要，利用利用开开关将处于通路状态关将处于通路状态的电路的电路断开断开。突发性、意想不到突发性、意想不到的断路状态，的断路状态，工程工程中应尽量避免中应尽量避免。电路的工作状态电路的工作状态 从电源发出的电流未经负载而直接流回电源从电源发出的电流未经负载而直接流回电源。短路状态短路状态短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。短路时电流经短路线与电源构成回路，导线的电阻很小，短路时电流经短路
8、线与电源构成回路，导线的电阻很小，近似为零，因此电路中的电流很大，这样大的短路电流近似为零，因此电路中的电流很大，这样大的短路电流通过电路将产生大量的热，不仅损坏导线、电源和其他通过电路将产生大量的热，不仅损坏导线、电源和其他电器设备，而且由于导线温度迅速升高，严重时还会引电器设备，而且由于导线温度迅速升高，严重时还会引起火灾。起火灾。一般电路上都加短路保护装置，一般电路上都加短路保护装置，如如熔断器熔断器。电路的工作状态电路的工作状态1.2 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量1）理解电流、电压、电位、电功率的物理意义。）理解电流、电压、电位、电功率的物理意义。2）理解电流、电压参考方向
9、的意义，掌握参考方向）理解电流、电压参考方向的意义，掌握参考方向 的应用。的应用。3）熟练电流、电压的测量方法，掌握直流电流、直）熟练电流、电压的测量方法，掌握直流电流、直流电压测量的注意事项。流电压测量的注意事项。【学习目标】【学习目标】：方向方向：正电荷移动的方向规定为电流的方向。正电荷移动的方向规定为电流的方向。分分类类直流电流（直流电流（DC）：方向不变的电流。）：方向不变的电流。交流电流（交流电流（AC）：方向变化的电流。）：方向变化的电流。特特恒定电流：方向大小都不变的电流。恒定电流：方向大小都不变的电流。特特周期交流电流：周期性变化的电流。周期交流电流：周期性变化的电流。正弦交流
10、电流：按正弦规律变化。正弦交流电流：按正弦规律变化。1.2.11.2.1 电流电流表示表示大写字母大写字母 I ：表示不变的电流。：表示不变的电流。小写字母小写字母 i ：表示变化的电流。：表示变化的电流。tqI dtdqtqlimi0t大小大小：单位单位：安培安培A，毫安，毫安mA，微安，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA电流电流电流的参考方向电流的参考方向：分析电流之前，事先假设的电流的：分析电流之前，事先假设的电流的 方向，也称作电流的正方向。方向，也称作电流的正方向。实线箭头加字母表示实线箭头加字母表示:i双下标表示：双下标表示：Iab表示表示a到到b的电流的电流（1）表示表示：（
11、2）选择选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则原则上任意选，但若已知实际方向，则 选择参考方向尽量与实际方向一致。选择参考方向尽量与实际方向一致。同正异负：相同时参考方向下的字母为正数，同正异负：相同时参考方向下的字母为正数， 相异时参考方向下的字母为负数。相异时参考方向下的字母为负数。（3）参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系：同正异负。同正异负。电流电流例例图示电路中，图示电路中，I1、I2分别等于多少？分别等于多少？ 解：可以判断出电路中电解：可以判断出电路中电流的实际方向为逆时针方向。流的实际方向为逆时针方向。5V5I1I2 电流参考方向电流参考方向I1与实际方与实际方向
12、相反，向相反，I2与实际方向相同。与实际方向相同。1A55I21A55I1电流电流电流电流电流电流的大小可以用的大小可以用电流表电流表直接测量测量电流测量时要注意：电流测量时要注意：2）使用电流表之前，应根据被测电流的大小选择适当的）使用电流表之前，应根据被测电流的大小选择适当的 量程，在无法估计被测电流的范围时，应选用较大的量程，在无法估计被测电流的范围时，应选用较大的 量程开始测量。量程开始测量。1）电流表必须与被测电路）电流表必须与被测电路 串联，如图所示。连接串联，如图所示。连接 时应使电流从表的时应使电流从表的“+” 接线柱流入，从接线柱流入，从“” 接线柱流出，否则会损接线柱流出，
13、否则会损 坏电流表。坏电流表。分分类类直流电压：方向不变的电压。直流电压：方向不变的电压。交流电压：方向变化的电压。交流电压：方向变化的电压。特特恒定电压：方向大小都不变的电压。恒定电压：方向大小都不变的电压。特特周期交流电压：周期性变化的电压。周期交流电压：周期性变化的电压。正弦交流电压：按正弦规律变化。正弦交流电压：按正弦规律变化。表示表示大写字母大写字母 U ：表示不变的电压。：表示不变的电压。小写字母小写字母 u ：表示变化的电压。：表示变化的电压。1.2.21.2.2 电压电压伏特伏特V，毫伏，毫伏mV，微伏，微伏V，千伏，千伏kV，兆伏，兆伏MVqWababu大小大小：单位正电荷单
14、位正电荷q移动过程中能量的减少量。移动过程中能量的减少量。电压的参考方向：电压的参考方向：分析电压之前，事先假设的电压的分析电压之前，事先假设的电压的 方向，也称作电压的正方向。方向，也称作电压的正方向。实线箭头加字母表示实线箭头加字母表示:U双下标表示：双下标表示：Uab表示表示a到到b的电压的电压（1）表示表示：双极性双极性+ +、加字母表示：加字母表示：+ +到到的电压。的电压。UabU单位单位：电压电压 电压与电流电压与电流参考方向相同参考方向相同 电压与电流电压与电流参考方向相反参考方向相反 关联关联参考方向参考方向 非关联非关联参考方向参考方向电压的参考方向电压的参考方向（2）选择
15、选择：原则上任意选，实际上尽量与实际方向原则上任意选，实际上尽量与实际方向 一致，或者与电流参考方向一致。一致，或者与电流参考方向一致。同正异负：相同时参考方向下的字母为正数，同正异负：相同时参考方向下的字母为正数， 相异时参考方向下的字母为负数。相异时参考方向下的字母为负数。（3）参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系：同正异负。同正异负。电压电压电电压压的大小可以用的大小可以用电电压压表表直接测量测量电压测量时要注意：电压测量时要注意：2）使用电压表之前，应根据被测电压的大小选择适当的）使用电压表之前，应根据被测电压的大小选择适当的 量程，在无法估计被测电压的范围时，应选用较大的
16、量程，在无法估计被测电压的范围时，应选用较大的 量程开始测量。量程开始测量。1）电压表必须与被测电路并）电压表必须与被测电路并 联，如图所示。连接时应联，如图所示。连接时应 使被测电压的实际方向与使被测电压的实际方向与 电压表的电压表的“+”、“” 接线柱一致，否则会损坏接线柱一致，否则会损坏 电压表。电压表。电位电位：参考点：参考点：结论：任意两点间的电压等于这两点的电位的差。结论：任意两点间的电压等于这两点的电位的差。用字母用字母“O”表示，图形符号为表示，图形符号为连线多的点或接地、接机壳的点。连线多的点或接地、接机壳的点。则则 Va = Uao表示表示：安培安培A，毫安，毫安mA，微安
17、，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA单位单位：与电压的关系与电压的关系：Uab=Uao+Uob=Uao-Uob=Va-VbVo = Uoo = 0：参考点又叫零电位点。：参考点又叫零电位点。1.2.31.2.3 电电位位电位的计算电位的计算 计算电路中某点的电位，就是从该点计算电路中某点的电位，就是从该点出发，沿着任选的一条路径出发，沿着任选的一条路径“走走”到参到参考点，该点的电位就等于考点，该点的电位就等于“走走”这条路这条路径所经过的所有元件上电压的代数和。径所经过的所有元件上电压的代数和。 电位的值与参考点的选择有关，电位的值与参考点的选择有关，与计算时选择路径无关。与计算时选择路
18、径无关。电位电位计算电位的方法和步骤计算电位的方法和步骤选择待求电选择待求电位点到参考位点到参考点的路径。点的路径。标出所选标出所选路径上各路径上各元件电压元件电压的参考方的参考方向，求出向，求出各电压。各电压。从待求电位从待求电位点点“走走”到到参考点，求参考点，求各元件电压各元件电压的代数和。的代数和。选选择择参参考考点点1234 经过的元件经过的元件电压已知为好电压已知为好经过的元经过的元件少为好件少为好 参考方向与参考方向与“走走”的方向一致的电压的方向一致的电压取正，相反的取负取正，相反的取负电位电位CABR1R2+6V-9V（a）I6V9VCABR1R2（b）O 求图（求图（a）中
19、）中B点的电位和点的电位和A、C两点间的电两点间的电压。已知：压。已知：R1=100k，R2=50k。解：在电路外任找一点解：在电路外任找一点O， 将电路恢复成（将电路恢复成（b）图。）图。1V60.1mA69221RIVRRIB或：或：1V91RIVB15V21RRIUUCAAC15V69UAC或：或：在电子电路中，常把图（在电子电路中，常把图（b）画成图（）画成图（a）形式。）形式。例例电位电位 电路传送或转换电能的速率叫做电功率，简称为功电路传送或转换电能的速率叫做电功率，简称为功率，用率，用P或或p表示。习惯上，把发出或吸收电能说成发出或表示。习惯上，把发出或吸收电能说成发出或吸收功率
20、。吸收功率。P = U I 或或 p = u iP = U I 或或 p = u i1.2.41.2.4 电电功率功率对于计算结果，当对于计算结果，当P0（或（或p0）时，该电路吸收）时，该电路吸收（接受、消耗）功率；当（接受、消耗）功率；当P0（或（或p0）时，该电路发）时，该电路发出（释放、产生）功率。出（释放、产生）功率。例例U1U2U3Iab图示电路中：图示电路中： U1 = 4V，U2 = 8V， U3 =6V，I = 4A P1 = U1I = 44 = 16WP2=U2I =84=32WP3 = U3I = 64 = 24W则：则：电路总功率：电路总功率：P = P1P2P3 =
21、 0 电路的功率是平衡的：电路的功率是平衡的： 吸收电能的各元件功率的总和吸收电能的各元件功率的总和等于发出电能的各元件功率的总和。等于发出电能的各元件功率的总和。吸收吸收16W发出发出32W吸收吸收24W电功率电功率第第1 1章章 直流电路的分析与应用（直流电路的分析与应用（2 2）电气工程系电气工程系 1 1. .3 3 直流电路的基本元件直流电路的基本元件1 1. .3 3.1 .1 电源电源1 1. .3 3. .2 2 电阻元件电阻元件1 1. .4 4 直流电路的分析方法直流电路的分析方法1 1. .4 4.1 .1 电阻的连接电阻的连接1 1. .4 4.2 .2 支路电流法支路
22、电流法1 1. .4 4.3 .3 叠加定理叠加定理1.4.4 1.4.4 戴维南定理戴维南定理1.3 1.3 直流电路的基本元件直流电路的基本元件【学习目标】【学习目标】1）理解电源、电阻的概念及特性。）理解电源、电阻的概念及特性。2）掌握电源的两种模型。）掌握电源的两种模型。3）掌握电阻的欧姆定律。）掌握电阻的欧姆定律。电路中常用的元件有电源、电阻、电感、电路中常用的元件有电源、电阻、电感、电容、二极管、三极管、晶闸管等电容、二极管、三极管、晶闸管等。电路是由电路元件连接组成的。电路是由电路元件连接组成的。二端元件：二端元件：具有两个引出端的元件具有两个引出端的元件元件元件多端元件：具有具
23、有两个两个以上以上引出引出端的元件端的元件 一一、电源电动势、电源电动势电动势：电动势： 电源内部有一种电源力，它将正电荷从低电位处经电电源内部有一种电源力，它将正电荷从低电位处经电源内部移向高电位处，从而保持电荷运动的连续性。源内部移向高电位处，从而保持电荷运动的连续性。电源力将单位正电荷电源力将单位正电荷q从电源负极移到电源正极从电源负极移到电源正极所作的功，用所作的功，用E或者或者e表示，是电源的专用名词。表示，是电源的专用名词。大小及方向：大小及方向：电源电源EU电源电源EUE = UE = U 即电源电动势即电源电动势与电源电压大小与电源电压大小相等、方向相反，相等、方向相反，单位也
24、是伏特。单位也是伏特。1.3.11.3.1 电电源源 二、电源模型二、电源模型1、电压源、电压源：具有较低内阻的电源。分为直流电压源和具有较低内阻的电源。分为直流电压源和交流电压源。交流电压源。理想电压源：理想电压源：内阻为零的电压源内阻为零的电压源 Us 或或 us 。US或或usUS理想电压源的符号理想电压源的符号USR0电压源电路电压源电路是一种理想的情况，实际电源不可能如此。是一种理想的情况，实际电源不可能如此。 实际电源可以表示实际电源可以表示为为Us=E的理想电压源的理想电压源 和电阻和电阻Ro串联电路串联电路干电池、铅蓄电池及一般直流发电机都可视为直流电压源。干电池、铅蓄电池及一
25、般直流发电机都可视为直流电压源。2、电流源、电流源：具有很大内阻的电源。分为直流电流源和具有很大内阻的电源。分为直流电流源和交流电流源。交流电流源。理想电流源：理想电流源：内阻为无限大的电流源内阻为无限大的电流源 IS 或或 is 。理想电流源符号理想电流源符号电流源电路电流源电路是一种理想的情况，实际电源不可能如此。是一种理想的情况，实际电源不可能如此。 实际电源也可以实际电源也可以用电流为用电流为IS的理想电流的理想电流源和电阻源和电阻Ro串联表示串联表示晶体管工作于放大状态时就接近于理想直流电流源。晶体管工作于放大状态时就接近于理想直流电流源。Is或或isIsR0 1.1.电阻的概念电阻
26、的概念起电阻作用的起电阻作用的二端耗能元件二端耗能元件物体对电流的阻碍作用。物体对电流的阻碍作用。电电阻阻电阻电阻作用作用：电阻元件：电阻元件：R 或或 r表示：表示：欧姆欧姆 单位：单位：R1.3.21.3.2 电阻元件电阻元件RG1与与导体的材料、长度以及导体横截面面导体的材料、长度以及导体横截面面积有关，还与导体所处的环境温度有关。积有关，还与导体所处的环境温度有关。大小大小： 2. 2.电阻的分类电阻的分类固定电阻器固定电阻器可变电阻器可变电阻器碳膜电阻碳膜电阻金属膜电阻金属膜电阻金属氧化膜电阻金属氧化膜电阻贴片电阻贴片电阻按按结结构构形形式式热敏电阻热敏电阻压敏电阻压敏电阻光敏电阻光
27、敏电阻-0-0-碳膜电阻碳膜电阻金属膜电阻金属膜电阻金属氧化膜电阻金属氧化膜电阻贴片电阻贴片电阻绕线电阻绕线电阻热敏电阻热敏电阻排电阻排电阻轴向引线电阻轴向引线电阻无引线电阻无引线电阻按按引引出出线线精密电阻精密电阻高频电阻高频电阻按按用用途途大功率电阻大功率电阻容断电阻容断电阻-3.3.电阻的符号电阻的符号（a）（b）（c）（d）（e）（f）（a）电阻的一般符号；（）电阻的一般符号；（b）可调电阻；（）可调电阻；（c）热敏电阻；）热敏电阻；（d）压敏电阻；）压敏电阻； （e）光敏电阻；）光敏电阻； （f）W电阻；电阻；4. .欧姆定律欧姆定律电压电流关联参考时：电压电流关联参考时： 在一段电
28、路中，通过电路的电流大小与这段电路两端在一段电路中，通过电路的电流大小与这段电路两端的电压大小成正比，与这段电路的电阻值成反比。的电压大小成正比，与这段电路的电阻值成反比。RUI RUI电压电流非关联参考时：电压电流非关联参考时：RUI电压电流为交流量时，以上各式中的字母均为小写字母。电压电流为交流量时，以上各式中的字母均为小写字母。RURIUIP22根据欧姆定律可以推根据欧姆定律可以推导出电阻的功率为导出电阻的功率为:1.4 1.4 直流电路的分析方法直流电路的分析方法【学习目标】【学习目标】1）理解电路等效变换的概念。）理解电路等效变换的概念。2）掌握电阻等效电路的化简和等效电阻的计算。）
29、掌握电阻等效电路的化简和等效电阻的计算。3）掌握支路电流法、电源等效互换法、叠加定）掌握支路电流法、电源等效互换法、叠加定 理等电路分析方法。理等电路分析方法。4）理解戴维南定理及其应用。）理解戴维南定理及其应用。1.4.11.4.1 电阻的连接电阻的连接 电阻在使用时可以根据需要将它们连接成具有电阻在使用时可以根据需要将它们连接成具有两个或者三个端子的组合电路，这个组合电路可用两个或者三个端子的组合电路，这个组合电路可用一个等效的电阻来代替，其阻值叫做组合电路的等一个等效的电阻来代替，其阻值叫做组合电路的等效电阻效电阻(或总电阻或总电阻)。 常见的电阻连接方式有串联、并联、混联、常见的电阻连
30、接方式有串联、并联、混联、星形连接和三角形连接等形式。星形连接和三角形连接等形式。R1R3R2U1U2U3UI1I2I3II1 = I2 = I3 = IU = U1 + U2 + U3R = R1 + R2 + R3特点：特点：第第i个电阻的阻值个电阻的阻值第第i个电阻的电压个电阻的电压串联电路的总电阻串联电路的总电阻串联电路的总电压串联电路的总电压分压公式分压公式选择电流、电压参考方向如图选择电流、电压参考方向如图URRUii分压系数分压系数电阻首尾顺序相连电阻首尾顺序相连中间无分支中间无分支串联串联(+)：1.1.电阻的串联电路电阻的串联电路 在图所示的分压器中输入电压在图所示的分压器中
31、输入电压U i =12 V，R1=350，R2 = 550，RW =270，试求输出电压试求输出电压UO的变化范围。的变化范围。R1R2R3RPUOUi分压器分压器 ViP212omin6 . 5URRRRU8.4ViP212PomaxURRRRRU解：由图知，当解：由图知，当RP触头调到下端时，触头调到下端时，输出为输出为Uomin当触头调到上端时，输出为当触头调到上端时，输出为Uomax 即分压器的输出电压即分压器的输出电压Uo的变化的变化范围是范围是5.68.4V之间。之间。例例R3R1并联并联()：电阻首和尾分别电阻首和尾分别相并连接相并连接R2U1U2U3UI2I1I3I选择电流、电
32、压参考方向如图选择电流、电压参考方向如图U1 = U2 = U3 = UI = I1 + I2 + I3特点：特点：RRRR3211111（G = G1 + G2 + G3）2121RRRRR IRRRI2121 IRRRI2112 两电阻并联等效电阻：两电阻并联等效电阻：两电阻并联分流公式：两电阻并联分流公式：2.2.电阻的并联电路电阻的并联电路 有一表头，满刻度电流有一表头，满刻度电流I g =100 A（即允许通过的最（即允许通过的最大电流），内阻大电流），内阻R R g =1k =1k。现需扩展其量程，如图示。若。现需扩展其量程，如图示。若要改变成量程（即测量范围）为要改变成量程（即测
33、量范围）为10mA，50mA的电流表，的电流表，应并联多大的电阻应并联多大的电阻R a、R b ？ IgRg扩大电流表量程扩大电流表量程RaRbIUab例例解：先求表头允许的最大电压解：先求表头允许的最大电压U g = = I g R g = = 0.1V再求分流电阻分流的数值再求分流电阻分流的数值量程量程10mA时：时：Ia = =I- - Ig = = 9.9mA量程量程50mA时：时：Ib = =I- - Ig = = 49.9mA再求分流电阻的阻值再求分流电阻的阻值 2.004 , 10.101bgbagaIUR IUR混联混联：难点难点关键关键3.3.电阻的混联电路电阻的混联电路例例
34、babbbbccddeeffR1R2R3R4R5R6R7R8R9b求下图求下图 1 中中a、b间的等效电阻。间的等效电阻。abR1R2R3R4R5R6R7R8R9图图 1图图 2a、b间等效电路如图间等效电路如图2，则等效电阻是：，则等效电阻是：Rab = （R4R6 + R3）R5 + R2 （R8 + R7R9）+ R1根据画等效电路的方法，根据画等效电路的方法，解解: :电路的有关术语电路的有关术语支路支路：电路中每一段不分支的路，称一条支路。：电路中每一段不分支的路，称一条支路。节点节点：电路中支路的交点。用字母或者数字表示。：电路中支路的交点。用字母或者数字表示。回路回路：电路中由支
35、路组成的闭合路径称回路。：电路中由支路组成的闭合路径称回路。网孔网孔：回路内部不含支路的回路，称为网孔。：回路内部不含支路的回路，称为网孔。用字母表示，首尾字母呼应。用字母表示，首尾字母呼应。即一个即一个“窟窿窟窿”为一个网孔。为一个网孔。1.4.21.4.2 支路电流法支路电流法1.1.基尔霍夫定律基尔霍夫定律a123管管道道3 3中中的的水水流流方方向向 ？KCL：电路任一节点，在任一时刻，：电路任一节点，在任一时刻， 流入该节点全部电流的总和等流入该节点全部电流的总和等 于流出该节点全部电流的总和。于流出该节点全部电流的总和。节点电流方程（节点电流方程（KCL）方程：）方程： i i（t
36、） = i o（t）也可写成：也可写成：i( (t) ) = 0ai1（t）i2（t）i3（t）i1（t）+ +i2（t） = i3（t）如果电流是直流量，则各电流都用大写字母。如果电流是直流量，则各电流都用大写字母。基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（基尔霍夫（基尔霍夫第一定律，第一定律，KCL）基尔霍夫电压定律（基尔霍夫第二定律，基尔霍夫电压定律（基尔霍夫第二定律，KVLKVL）US1 1US2 2R1 1R2 2R3 3abcdU3 3U2 2U1 1Uad+ +Udb+ +Ubc+ +Uca=0=0Uad+ +Udb- -Ucb- -Uac=0=0KVL：电路任一回路，在任一时：电路任一
37、回路，在任一时 刻，组成该回路的各支路刻，组成该回路的各支路 的电压代数和为零。的电压代数和为零。回路电压方程（回路电压方程（KVL）方程：）方程：U = 0如果电压是交如果电压是交流量，则都用流量，则都用小写字母。小写字母。构建支路电流法方程构建支路电流法方程找出电路中的节点（找出电路中的节点（n个个) )、支路（支路（b条）、网孔（条）、网孔（m个）个）在电路中标出各支路的电流（在电路中标出各支路的电流（b个）个）用支路电流表示各电阻电压，用支路电流表示各电阻电压， 列出列出m个网孔的个网孔的KVL方程方程列出列出 n-1个个KCL方程方程 联立联立（n-1）+ +m=b个方程，组成方程组
38、个方程，组成方程组（求解方程组，可以得到各支路电流求解方程组，可以得到各支路电流）2.2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例列出图示电路的支路电流法方程。列出图示电路的支路电流法方程。US1US2US3R1R2R3R5R4R6a节点：节点：a、b、c、d1支路：支路：ab、ad、ac、bc、bd、cdbcd网孔：网孔：abda 、bcdb、acba2标出各支路电流标出各支路电流 选择参考方向选择参考方向KCL方程：方程：3a：I1+ +I2- -I4=0=0I4I1I2I6I5I3b：I3+ +I4- -I6=0=0c：I1+ +I5- -I6=0=0KVL方程：方程：4：I4R4+ +US3- -
39、I3R3+ +I2 2R2 2- -US2=0=0：I6R6+ +I5R5+ +I3 3R3 3- -US3=0=0：US1- -I1R1- -I6 6R6 6- -I4R4=0=0联立六个方程组成联立六个方程组成方程组，求解后可方程组，求解后可以得到各支路电流以得到各支路电流1.4.31.4.3 叠加定理叠加定理 叠加定理：叠加定理：在线性电路中，当有两个或两个以上在线性电路中，当有两个或两个以上 的独立电源作用时，则任意支路的电的独立电源作用时，则任意支路的电 流或电压，都可以认为是电路中各个流或电压，都可以认为是电路中各个 电源单独作用而其他电源不作用时，电源单独作用而其他电源不作用时，
40、 该支路中产生的各电流分量或电压分该支路中产生的各电流分量或电压分 量的量的代数和代数和。证证明明RRIRRRRURRRRIRURIURRIRRRURRIRUI21S2121S2221S1S221S121S21S1SUSISR1R2UIISR1R2UIUSR1R2UIRRIRRRIURRIRI21S21221S1RRURRIURRUI21S2221S UUUIII 1 1、求电压、电流代数和时，分量的参、求电压、电流代数和时，分量的参考方向与总量的参考方向一致时，该考方向与总量的参考方向一致时，该分量取正，相反时该分量取负。分量取正，相反时该分量取负。2、激励作用为零又称作除源：电压源激励作用
41、为零又称作除源：电压源用短路替代，电流源用开路替代。用短路替代，电流源用开路替代。3、不能用叠加定理计算功率。、不能用叠加定理计算功率。（a）+（b）=（c）有源二端网络：含有电源的二端网络有源二端网络：含有电源的二端网络无源二端网络：没有电源的二端网络无源二端网络：没有电源的二端网络有源有源网络网络ab电源电源abUSR0abUS：等于网络：等于网络a、b间开路时的开路电压，即间开路时的开路电压，即US = =Uaboc 。Ri：网络除源后（成为无源二端网络）的等效电阻：网络除源后（成为无源二端网络）的等效电阻Rab 。1.4.41.4.4 戴维南定理戴维南定理戴维南定理戴维南定理：任意有源
42、二端网络都可以等效为一电压源任意有源二端网络都可以等效为一电压源US串一电阻串一电阻Ri；其中电压源的电压；其中电压源的电压US等于网络等于网络的开路电压的开路电压UOC，电阻，电阻Ri等于网络除源后端口等于网络除源后端口的等效电阻。的等效电阻。注意注意：除源除源是指网络中所有的电源作用为零。是指网络中所有的电源作用为零。 电压源除源电压源除源相当于短路，可相当于短路，可用短路线替代。用短路线替代。 电流源除源电流源除源相当于开路，可相当于开路，可用开路替代。用开路替代。用戴维南定理求图示电路中用戴维南定理求图示电路中R上的电流上的电流I 。例例ISUSR1ba（1）去掉待求支路，构建有源二端
43、网络）去掉待求支路，构建有源二端网络, ,如图（如图（a）abUocRiUSISR1RI（2）求戴维南等效电路，如图（）求戴维南等效电路，如图（b）：）：Uoc=Uab=Us+R1I=Us+R1IsRi =Rab=R1除源后电路如图（除源后电路如图（c）所示）所示R1baUocRiRI（3）将待求支路接于戴维南等效电路，）将待求支路接于戴维南等效电路， 如图（如图（d d）所示，求待求量。）所示，求待求量。RRUIiOC应应用用戴戴维维南南定定理理的的解解题题步步骤骤1 1、去掉待求支路，构建有源二端网络。、去掉待求支路，构建有源二端网络。2 2、求有源二端网络的开路电压、求有源二端网络的开路
44、电压Uococ 。3 3、对有源二端网络除源，得到无源二端网络。、对有源二端网络除源，得到无源二端网络。4 4、求无源二端网络的等效电阻、求无源二端网络的等效电阻Ri i 。5 5、画出戴维南等效电路、画出戴维南等效电路 。6 6、将待求支路接于戴维南等效电路，求出待求量。、将待求支路接于戴维南等效电路，求出待求量。 最大功率传输定理最大功率传输定理 USRiRIR有源有源网络网络I推导推导 RRRURIPiS222RRRRRRRRRRRUii2SiiiSU4422222%50%100IUPSmax4RUPiSmax2负载与网络负载与网络 “匹配匹配”第第2 2章章 正弦交流电路（正弦交流电路
45、（1 1）电气工程系电气工程系 2 2.1.1正弦交流电路的基本概念正弦交流电路的基本概念2 2.1.1.1.1正弦交流电的三要素正弦交流电的三要素2 2.1.1.2 2正弦交流电的相量表示法正弦交流电的相量表示法2 2. .2 2 单相交流电路单相交流电路2 2.2.1.2.1单一元件的正弦交流电路单一元件的正弦交流电路2 2.2.2.2.2RLCRLC串联电路串联电路2 2.2.3.2.3日光灯电路分析日光灯电路分析2.1 2.1 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念2.1.1 正弦量的三要素正弦量的三要素 一、正弦量一、正弦量 大小和方向随时间按正弦规律变化大小和方向随时间按正弦规律
46、变化 的电压、电流和电动势统称为正弦量。的电压、电流和电动势统称为正弦量。 正弦信号的和、差、微积分等运算正弦信号的和、差、微积分等运算结果仍是结果仍是同频率同频率的正弦信号。的正弦信号。 当正弦信号作为电路的信号源时，当正弦信号作为电路的信号源时，电路中产生的响应仍是电路中产生的响应仍是同频率同频率的正弦的正弦信号。信号。 i=Isin(t+ ) 其波形其波形如图如图 t i mI T从表达式可以看出从表达式可以看出, ,当当Im、T、 确定后确定后, ,正正弦量就被唯一地确定弦量就被唯一地确定了了, ,所以这三个量统称所以这三个量统称为正弦量的三要素。为正弦量的三要素。正弦电流正弦电流 i
47、 用三角函数表示为用三角函数表示为 二二 正弦量的三要素正弦量的三要素1. .周期周期T、频率、频率f 和角频率和角频率2. .最大值和有效值最大值和有效值3. 相位、初相、相位差相位、初相、相位差周期周期T : : 正弦量变化一次所需要的时正弦量变化一次所需要的时 间称为周期。单位是秒间称为周期。单位是秒 (s(s）。）。频率频率f : : 1 1秒钟正弦量变化的次数称秒钟正弦量变化的次数称 为频率。单位是赫兹（为频率。单位是赫兹（H HZ Z ) )。 显然显然 f =1/T 或或 T =1/f 1. .周期周期、频率、频率f 和角频率和角频率角频率角频率 : : 单位时间里正弦量变化的角
48、度称为单位时间里正弦量变化的角度称为 角频率。单位是弧度角频率。单位是弧度/ /秒（秒（rad/srad/s）. . =2/T=2f 周期，频率，角频率从不同角度描述周期，频率，角频率从不同角度描述了正弦量变化的快慢。三者只要知道其中了正弦量变化的快慢。三者只要知道其中之一便可以求出另外两个。之一便可以求出另外两个。 最大值和有效值最大值和有效值 正弦量某一正弦量某一瞬间的值瞬间的值称为瞬时值，瞬称为瞬时值，瞬 时值中时值中最大的最大的称为最大值。称为最大值。Im、Um、 Em分别表示电流、电压和电动势的分别表示电流、电压和电动势的 最大值。最大值。 表示表示交流电交流电的大小常用的大小常用有
49、效值有效值的概念。的概念。 把两个等值电阻分别通一交流电流把两个等值电阻分别通一交流电流i 和直流电流和直流电流。如果在相同的时间。如果在相同的时间内所内所产生的热量相等，那么我们把这个产生的热量相等，那么我们把这个直流电直流电流流定义为交流电流的有效值。定义为交流电流的有效值。所以交流电的有效值是瞬时值的方均根。所以交流电的有效值是瞬时值的方均根。即即将电流的三角式带入上式中有将电流的三角式带入上式中有: :同理同理: :3. .相位、初相、相位差相位、初相、相位差相位相位：我们把我们把 t t+ + 称为相位。称为相位。初相初相：t=0t=0时的相位称为初相时的相位称为初相 。相位差相位差
50、：任意两个：任意两个同频率同频率的正弦的正弦 量的相位之差。用量的相位之差。用 表示。表示。 例：例： 两者的相位差为两者的相位差为: 0 0 电压超前电流电压超前电流角角 ( (或电流滞后电压或电流滞后电压 角角) ) =0=0 电压与电流同相位电压与电流同相位 00 0,电电感吸收能量感吸收能量,第二个第二个 1/4 周期周期 P0,0,电容电容储存能量储存能量, ,第二个第二个1/41/4周期周期p0, 0 电压超前电流电路呈感性。电压超前电流电路呈感性。90 0) 求每相负载的求每相负载的R和和X。返回PULcos3IL = =300032200.866= 9.09 A UL = 22
