1、电工电子技术基础前言前言电工电子技术基础电工电子技术基础是为高职高专非电类专业提供的一门专业技术是为高职高专非电类专业提供的一门专业技术基础课，是依据国家教育部制定的基础课，是依据国家教育部制定的高职高专教育电工电子技术基础高职高专教育电工电子技术基础教学基本要求教学基本要求，为进一步适应我国高职高专职业教育的迅猛发展，为进一步适应我国高职高专职业教育的迅猛发展，推动学校向推动学校向“以就业为导向以就业为导向”的现代高职高专教育新模式转变，促进的现代高职高专教育新模式转变，促进学校的办学特色，遵循高职高专理论以够用为度，内容为应用服务的学校的办学特色，遵循高职高专理论以够用为度，内容为应用服务
2、的原则编写的。原则编写的。下一页返回前言前言本书包括两大部分内容：电工技术和电子技术基础。本书选材广泛，本书包括两大部分内容：电工技术和电子技术基础。本书选材广泛，深度适宜，基础理论层次清楚，技术应用注重实例。为加强实践环节，深度适宜，基础理论层次清楚，技术应用注重实例。为加强实践环节，培养学生的实际动手能力和激发学生的学习兴趣，每章结束还提出了培养学生的实际动手能力和激发学生的学习兴趣，每章结束还提出了本章试验要求，不同学校和专业可根据实际情况选作部分试验。为使本章试验要求，不同学校和专业可根据实际情况选作部分试验。为使本书能适应各高职高专院校不同专业的实际教学需要，在保证满足课本书能适应各
3、高职高专院校不同专业的实际教学需要，在保证满足课程教学基本程教学基本 要求的前提下，还适当增加了一些拓宽的选学内容，这要求的前提下，还适当增加了一些拓宽的选学内容，这些内容在章节前均标有些内容在章节前均标有“*”号。号。编者编者上一页 下一页返回目录 第第1章章 电路的基本知识电路的基本知识 第第2章章 直流电路分析直流电路分析 第第3章章 正弦交流电路正弦交流电路 第第4章章 三相交流电路三相交流电路 第第5章章 磁路及变压器磁路及变压器 第第6章章 异步电动机异步电动机 第第7章章 继电继电-接触器控制接触器控制上一页 下一页返回目录 第第8章章 常用半导体器件及应用常用半导体器件及应用
4、第第9章章 集成运算放大器集成运算放大器 第第10章章 直流稳压电源直流稳压电源 第第11章章 逻辑代数及逻辑门电路逻辑代数及逻辑门电路 第第12章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第第13章章 时序逻辑电路时序逻辑电路 第第14章章 555集成定时器及应用集成定时器及应用 上一页返回第第1章章 电路的基本知识电路的基本知识 1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量 1.3 电阻元件电阻元件 1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件 1.5 电压源和电流源电压源和电流源 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.1.1电路和
5、电路的组成电路和电路的组成电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导线、开关、负载等电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导线、开关、负载等电气设备或元器件组成的，能使电流流通的整体。简单地说，电流流电气设备或元器件组成的，能使电流流通的整体。简单地说，电流流通的路径称为电路。电路的基本作用是实现电能的产生、传输和转换。通的路径称为电路。电路的基本作用是实现电能的产生、传输和转换。电路可分为简单电路和复杂电路。电路可分为简单电路和复杂电路。一个完整电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。一个完整电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。(1)电源是产生并提供电能的设备，其作用是将化学能
6、、光能、机械能电源是产生并提供电能的设备，其作用是将化学能、光能、机械能等非电能量转换为电能。等非电能量转换为电能。(2)负载是使用电能的设备，其作用是将电源提供的电能转换为其他形负载是使用电能的设备，其作用是将电源提供的电能转换为其他形式的能量。式的能量。(3)中间环节的作用是将电源和负载联接起来形成闭合电路，并对整个中间环节的作用是将电源和负载联接起来形成闭合电路，并对整个电路实行控制、保护及测量。主要包括联接导线，控制电器，保护电电路实行控制、保护及测量。主要包括联接导线，控制电器，保护电器，测量仪表等。器，测量仪表等。下一页返回1.1 电路的基本概念电路的基本概念一个最简单的电路一手电
7、筒电路如一个最简单的电路一手电筒电路如图图1-1(a)所示。其中，干电所示。其中，干电池为电源，其作用是把化学能转换为电能池为电源，其作用是把化学能转换为电能;小灯泡为负载，其小灯泡为负载，其作用是把电能转换为光和热能作用是把电能转换为光和热能;开关和导线构成中间环节。开关和导线构成中间环节。1.1.2电路模型电路模型由于电路的复杂性和多样性，如果在分析电路时都用实际电由于电路的复杂性和多样性，如果在分析电路时都用实际电路去分析，必然会事倍功半。为了使电路的分析与计算大大路去分析，必然会事倍功半。为了使电路的分析与计算大大简化，常把实际元件在一定条件下，进行近似化、理想化处简化，常把实际元件在
8、一定条件下，进行近似化、理想化处理，得到理想元件，并用规定的符号去表示。由理想元件组理，得到理想元件，并用规定的符号去表示。由理想元件组成的电路称为实际电路的电路模型。成的电路称为实际电路的电路模型。图图1-1（b）即为即为图图1-1(a)的电路模型，简称电路图。的电路模型，简称电路图。上一页 下一页返回1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.1.3电路的工作状态电路的工作状态一个电路可以呈现出三种状态。一个电路可以呈现出三种状态。(1)通路通路:开关接通，形成闭合回路，电路中有电流。开关接通，形成闭合回路，电路中有电流。(2)开路或断路开路或断路:开关断开或电路中某处断线，电路中无电流。开
9、关断开或电路中某处断线，电路中无电流。(3)短路短路:电路中不应该联接的地方被联接起来了，此时电路中电流往电路中不应该联接的地方被联接起来了，此时电路中电流往往很大，很容易损坏器件，在实际中应严禁短路现象发生。往很大，很容易损坏器件，在实际中应严禁短路现象发生。上一页返回1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量 1.2.1电流电流电荷电荷(电子或离子电子或离子)在电场力或外力作用下，做有规律的运动在电场力或外力作用下，做有规律的运动形成电流。电流的大小用电流强度来表征。形成电流。电流的大小用电流强度来表征。电流强度简称电流，其定义为通过导体横截面的电荷量随时电流强度简称电流，其定义为通过导体横
10、截面的电荷量随时间的变化率，即间的变化率，即 在国际单位制中，当电量在国际单位制中，当电量(q)的单位为库仑的单位为库仑(C)，时间，时间t的单位的单位为秒为秒(s)时，电流的单位为安培，简称安时，电流的单位为安培，简称安(A)。实际中，千安。实际中，千安(kA)、毫安、毫安(mA)和微安和微安(A)也是电流常用的单位。也是电流常用的单位。大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流，大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流，用大写字母用大写字母I表示，大小和方向都随时间变化的电流称为交变表示，大小和方向都随时间变化的电流称为交变电流，简称交流，用小写字母电流，简称交流，用
11、小写字母i表示。表示。习惯上，我们把正电荷运动的方向规定为电流的方向。习惯上，我们把正电荷运动的方向规定为电流的方向。下一页返回（1-1）1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量 1.2.2电压电压电压是描述电场属性电压是描述电场属性(或做功本领或做功本领)的物理量。在电路中，电场力把单的物理量。在电路中，电场力把单位正电荷由位正电荷由A点移到点移到B点所做的功，定义为点所做的功，定义为A,B两点之间的电压，即两点之间的电压，即在国际单位制中，当功在国际单位制中，当功的单位为焦耳的单位为焦耳(J)，电量，电量(q)的单位为库仑的单位为库仑(C)时，时，电压的单位为伏特，简称伏电压的单位为伏特，
12、简称伏(V)。实际中，千伏。实际中，千伏(kV)、毫伏、毫伏(mV)和微伏和微伏(V)也是电压常用的单位。也是电压常用的单位。大小和方向都不随时间变化的电压称为直流电压，用大写字母大小和方向都不随时间变化的电压称为直流电压，用大写字母U表示表示;大小和方向要随时间变化的电压称为交流电压，用小写字母大小和方向要随时间变化的电压称为交流电压，用小写字母u表示。表示。上一页 下一页返回（1-2）1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有三种，如我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有三种，如图图1-3所示，且都表示电压的参考方向由所示，且
13、都表示电压的参考方向由A指向指向B。对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如果电流和对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图图1-4(a)所示所示;如果电如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非关联参考方向，如流和电压的参考方向不相同，则称为非关联参考方向，如图图1-4(b)所所示。示。在电路的分析中，电压也常用两点之间的电位差来表示，即在电路的分析中，电压也常用两点之间的电位差来表示，即 UAB=vA-vB上一页 下一页返回（1-3）1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量电
14、路中任意一点与参考点之间的电压，叫做该点的电位，也就是该点电路中任意一点与参考点之间的电压，叫做该点的电位，也就是该点对参考点所具有的电位能。电位用字母对参考点所具有的电位能。电位用字母v表示。参考点是在电路中选表示。参考点是在电路中选定的零电位点，用符号定的零电位点，用符号“”表示。电位的单位与电压相同，即伏特表示。电位的单位与电压相同，即伏特(V)、千伏、千伏(kV)、毫伏、毫伏(mV)、微伏、微伏(V)等。等。1.2.3电功率和电能电功率和电能电能对时间的变化率叫做电功率，简称功率，也就是电场力在单位时电能对时间的变化率叫做电功率，简称功率，也就是电场力在单位时间内所做的功，用间内所做的
15、功，用P或或p表示。表示。当电压和电流的参考方向为关联参考方向时，如当电压和电流的参考方向为关联参考方向时，如图图1-6所示，元件的所示，元件的功率为功率为上一页 下一页返回（1-4）1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量直流电路中，有直流电路中，有P=UI当电压和电流的参考方向为非关联参考方向时，如当电压和电流的参考方向为非关联参考方向时，如图图1-7所示，元件所示，元件的功率为的功率为 P=-ui直流电路中，有直流电路中，有P=-UI在国际单位制中，当电压在国际单位制中，当电压u的单位为伏特的单位为伏特(V)，电流，电流i的单位为安培的单位为安培(A)时，功率的单位为瓦特，简称瓦时，功率
16、的单位为瓦特，简称瓦(W)。实际中千瓦。实际中千瓦(kW)也是功率常用也是功率常用的单位。的单位。根据式根据式(1-4)，从，从t0到到t时间内，电路吸收时间内，电路吸收(消耗消耗)的电能为的电能为直流电路中，有直流电路中，有W=P（t-t0）上一页返回（1-5）（1-6）（1-7）（1-8）（1-9）1.3 电阻元件电阻元件电阻元件一般反映实际电路中的耗能特性，如电炉、电灯、电阻器等。电阻元件一般反映实际电路中的耗能特性，如电炉、电灯、电阻器等。它是从实际电阻器中抽象出来的一种最常见的理想电路元件。电阻元它是从实际电阻器中抽象出来的一种最常见的理想电路元件。电阻元件的特性可以用元件电压与元件
17、电流的代数关系表示，这个关系称为件的特性可以用元件电压与元件电流的代数关系表示，这个关系称为电压电流关系，也称为伏安关系，缩写为电压电流关系，也称为伏安关系，缩写为VCR。在。在u-i平面上表示元件平面上表示元件电压电流关系的曲线称为伏安特性曲线。若该伏安特性曲线是通过坐电压电流关系的曲线称为伏安特性曲线。若该伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，则这种电阻元件就称为线性电阻元件，否则即为非线标原点的直线，则这种电阻元件就称为线性电阻元件，否则即为非线性电阻元件。性电阻元件。线性电阻元件的图形符号如线性电阻元件的图形符号如图图1-9所示。在电压和电流参考方向关联所示。在电压和电流参考方向关联的情况
18、下，其伏安特性曲线如的情况下，其伏安特性曲线如图图1-10所示，表达式为所示，表达式为 u=Ri满足欧姆定律。其中，满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个元件是电为电阻元件，它一方面表示了这个元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。下一页返回（1-10）1.3 电阻元件电阻元件线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表示，其定表示，其定义为义为在国际单位制中，电导的单位是西门子在国际单位制中，电导的单位是西门子(S)。欧姆定律用电导来表示为。欧姆定律用电导来表示为 i=Gu 上一
19、页 下一页返回（1-11）（1-12）1.3 电阻元件电阻元件式式(1-10)和式和式(1-12)只在关联参考方向时才成立。若电压和电流的参考只在关联参考方向时才成立。若电压和电流的参考方向为非关联时，欧姆定律为方向为非关联时，欧姆定律为U=-Ri或或i=-Gu电阻元件吸收的功率为电阻元件吸收的功率为由式由式(1-14)可见，电阻元件是一个耗能元件。可见，电阻元件是一个耗能元件。今后，我们主要分析的是线性电阻元件，简称为电阻。今后，我们主要分析的是线性电阻元件，简称为电阻。上一页返回（1-13）（1-14）1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件 1.4.1电感元件电感元件电感元件是实际电
20、感器的理想化模型。把导线绕制成线圈便构成电感电感元件是实际电感器的理想化模型。把导线绕制成线圈便构成电感器，如器，如图图1-11所示，也称为电感线圈。当一个匝数为所示，也称为电感线圈。当一个匝数为N的线圈通过电的线圈通过电流流i时，在线圈内部将产生磁通时，在线圈内部将产生磁通，亦称为自感磁通。若磁通，亦称为自感磁通。若磁通与线圈与线圈N匝都交链，则形成磁链匝都交链，则形成磁链 ,，亦称自感磁链。，亦称自感磁链。在电路中一般用电感元件来表示电感线圈，如在电路中一般用电感元件来表示电感线圈，如图图1-12所示，并用字母所示，并用字母L表示。表示。上一页 下一页返回1.4 电感元件和电容元件电感元件
21、和电容元件当电流当电流i的参考方向与磁链的参考方向与磁链 的参考方向满足右螺旋法则时，有的参考方向满足右螺旋法则时，有其中，其中，L定义为电感元件的电感，简称自感。当定义为电感元件的电感，简称自感。当 为常数时，称为为常数时，称为线性电感，其韦安特性曲线如线性电感，其韦安特性曲线如图图1-13所示。所示。在国际单位制中，磁链在国际单位制中，磁链 的单位为韦伯的单位为韦伯(Wb)，电流，电流i的单位为安培的单位为安培(A)时，电感的单位为亨利时，电感的单位为亨利(H)。电感常用的单位还有毫亨。电感常用的单位还有毫亨(mH)、微亨、微亨(H)等。等。上一页 下一页返回(1-15)1.4 电感元件和
22、电容元件电感元件和电容元件本书中的电感元件都是指线性电感元件，简称电感，用本书中的电感元件都是指线性电感元件，简称电感，用L表示。表示。L一方一方面表示该元件为电感元件，另一方面也表示了该元件的参数一电感量。面表示该元件为电感元件，另一方面也表示了该元件的参数一电感量。当电感元件两端的电压和流过它的电流在关联参考方向下，根据楞次当电感元件两端的电压和流过它的电流在关联参考方向下，根据楞次定律，有定律，有式式(1一一16)即为电感元件的即为电感元件的VCR。它表示，任何时刻，电感元件两端的。它表示，任何时刻，电感元件两端的电压与流过它的电流的变化率成正比。当电流不随时间变化时，电感电压与流过它的
23、电流的变化率成正比。当电流不随时间变化时，电感电压为零，即直流电路中，电感元件相当于短路。电压为零，即直流电路中，电感元件相当于短路。上一页 下一页返回（1-16）1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件电感元件是储能元件，从电感元件是储能元件，从0到到t1时间内的储存能量为时间内的储存能量为(设设t0时，时，i=0)由由i（0）=0，得，得上一页 下一页返回（1-17）（1-18）1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件 1.4.2电容元件电容元件电容元件是实际电容器的理想化模型。电容元件是实际电容器的理想化模型。当电容元件上电压的参考方向由正极板指向负极板时，如当电容元件上电压的参
24、考方向由正极板指向负极板时，如图图1-14所示，所示，则正极板上的电荷则正极板上的电荷q与其两端的电压与其两端的电压u有以下关系有以下关系其中，其中，C定义为电容元件的电容。当定义为电容元件的电容。当 为常数时，称为线性电容，为常数时，称为线性电容，其库伏特性曲线如其库伏特性曲线如图图1-15所示。所示。上一页 下一页返回（1-19）1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件在国际单位制中，当电量在国际单位制中，当电量q的单位为库仑的单位为库仑(C)，电压，电压u的单位为伏特的单位为伏特(V)时，电容的单位为法拉时，电容的单位为法拉(F)。电容常用的单位还有微法。电容常用的单位还有微法(F)
25、、皮法、皮法(pF)等。等。本书中的电容元件都是指线性电容元件，简称电容，用本书中的电容元件都是指线性电容元件，简称电容，用C表示。表示。C一方一方面表示该元件为电容元件，另一方面也表示了该元件的参数一电容量。面表示该元件为电容元件，另一方面也表示了该元件的参数一电容量。当电容两端电压与流进正极板电流在关联参考方向下时，如图当电容两端电压与流进正极板电流在关联参考方向下时，如图1-14所所示，有示，有上一页 下一页返回（1-20）1.4 电感元件和电容元件电感元件和电容元件式式(1-20)即为电容元件的即为电容元件的VCR。它表示，电容一定时，电流与电容两端。它表示，电容一定时，电流与电容两端
26、电压的变化率成正比。当电压不随时间变化时，电容电流为零，即直电压的变化率成正比。当电压不随时间变化时，电容电流为零，即直流电路中，电容元件相当于开路。流电路中，电容元件相当于开路。电容元件是储能元件，从电容元件是储能元件，从0到到t1时间内的储存能量为时间内的储存能量为(设设t0时，时，u=0)由由u（0）=0，得，得上一页返回（1-21）（1-22）1.5 电压源和电流源电压源和电流源 1.5.1电压源电压源理想电压源是一种从实际中抽象出来的理想元件，它能给电路输出稳理想电压源是一种从实际中抽象出来的理想元件，它能给电路输出稳定的电压。定的电压。理想电压源的端电压始终保持恒定值理想电压源的端
27、电压始终保持恒定值Us或为给定的时间函数或为给定的时间函数us，而与，而与通过它的电流无关，简称电压源。常用的电池、发电机都可以近似看通过它的电流无关，简称电压源。常用的电池、发电机都可以近似看作电压源。电压源在电路中的图形符号如作电压源。电压源在电路中的图形符号如图图1-16所示，其中所示，其中Us和和us为为电压源的源电压，电压源的源电压，“+，、，、“-”表示其参考方向。表示其参考方向。下一页返回1.5 电压源和电流源电压源和电流源 1.5.2电流源电流源理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想电流源输理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想电流源输出的电流始终保
28、持恒定值出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数或为给定的时间函数is，而与加在它上面的，而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中的光电池，其输出电压受外电压无关，简称电流源。实际电路元件中的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流却近似恒定，可近似地视为电流源。电路的影响很大，但输出的电流却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的常用的晶体管也可看作输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图形符号如图图1-18所示，其中所示，其中Is和和is、为电流源的源电流，箭头表示其、为电流源的源电流，箭头表示其参考方
29、向。参考方向。上一页 下一页返回1.5 电压源和电流源电压源和电流源 1.5.3实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型在电路中，一个实际电源在提供电能的同时，必然要消耗一部分电能。在电路中，一个实际电源在提供电能的同时，必然要消耗一部分电能。因此，实际电源的电路模型应由两部分组成因此，实际电源的电路模型应由两部分组成:一是用来表征产生电能一是用来表征产生电能的理想电源元件，一是表征消耗电能的理想电阻元件。由于理想电源的理想电源元件，一是表征消耗电能的理想电阻元件。由于理想电源元件有理想电压源和理想电流源两种，故实际电源的电路模型也有两元件有理想电压源和理想电流源两种，故实际电源的电路模型
30、也有两种，即电压源模型和电流源模型。种，即电压源模型和电流源模型。实际电压源的模型可以用一个理想电压源和一个电阻相串联来代替，实际电压源的模型可以用一个理想电压源和一个电阻相串联来代替，如如图图1-22所示。这种实际电压源的伏安关系式为所示。这种实际电压源的伏安关系式为 U=Us-R0I上一页 下一页返回（1-23）1.5 电压源和电流源电压源和电流源图图1-23为实际电压源的伏安特性曲线。其中，实际电压源的开路电压为实际电压源的伏安特性曲线。其中，实际电压源的开路电压UOC=Us，短路电流，短路电流 。实际电流源的模型可以用一个理想电流源和一个电阻相并联来代替，实际电流源的模型可以用一个理想
31、电流源和一个电阻相并联来代替，如如图图1-24所示所示.这种实际电流源的伏安关系式为这种实际电流源的伏安关系式为图图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源的开路电压为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源的开路电压UOC=R0Is，短路电流，短路电流ISC=IS。上一页返回（1-24）1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律(Kirchhoffs Law)是德国物理学家基尔霍夫于是德国物理学家基尔霍夫于1845年提出年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电压都必须遵守的基本规律。来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定
32、律基尔霍夫定律有两大定律:第一定律，也叫电流定律第一定律，也叫电流定律(Kirchhoffs Current Law)，简写为，简写为KCI;第二定律，也叫电压定律第二定律，也叫电压定律(Kirchhoffs Voltage Law)，简写为，简写为KVI。为了说明基尔霍夫定律和分析电路的需要，以为了说明基尔霍夫定律和分析电路的需要，以图图1-26为例，先介绍几为例，先介绍几个电路名词。个电路名词。(1)支路支路:无分支的一段电路。支路中流过的电流叫做支路电流。支路无分支的一段电路。支路中流过的电流叫做支路电流。支路数用数用b表示。图表示。图1-26中共有中共有3条支路，条支路，I1、I2、I
33、3分别为这三条支路的支分别为这三条支路的支路电流。路电流。下一页返回1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律(2)节点节点:三条或三条以上支路的联接点。节点数用三条或三条以上支路的联接点。节点数用n表示。表示。图图1-26中，中，n=2。(3)回路回路:由支路构成的任意一闭合路径。回路数用由支路构成的任意一闭合路径。回路数用l表示。表示。图图1-26中，中，l=3。(4)网孔网孔:不含多余支路的单孔回路。网孔数用不含多余支路的单孔回路。网孔数用m表示。表示。图图1-26中，中，m=2。可以证明，对任意电路，有可以证明，对任意电路，有 b=m+n-1（5）网络）网络:电路也称为网络。网络用大写字母电路也
34、称为网络。网络用大写字母N表示。表示。上一页 下一页返回（1-25）1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电流定律是研究节点处电流关系的定律，其内容是基尔霍夫电流定律是研究节点处电流关系的定律，其内容是:在任意时刻，任意节点处，流出节点的电流和等于流入节点在任意时刻，任意节点处，流出节点的电流和等于流入节点的电流和，即的电流和，即i出出=i入入I出出=I入入以图以图1-26为例，对节点为例，对节点a有有I1=I2+I3I1-I2-I3=0 可见，基尔霍夫电流定律也可表述为另一种形式可见，基尔霍夫电流定律也可表述为另一种形式:在任意时刻，
35、在任意时刻，任意节点处，流经该节点的全部电流的代数和为零，即任意节点处，流经该节点的全部电流的代数和为零，即i=0I=0上一页 下一页返回（1-26a）（1-26b）（1-27a）（1-27b）1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KCL不仅适用于节点，还可以推广应用于电路中任意假定的封闭面不仅适用于节点，还可以推广应用于电路中任意假定的封闭面(该该封闭面也称为广义节点封闭面也称为广义节点)，即流入一个封闭面的电流之和等于流出该，即流入一个封闭面的电流之和等于流出该封闭面的电流之和。封闭面的电流之和。如如图图1-27所示，根据所示，根据KCL的推广形式，把封闭面的推广形式，把封闭面S看作广义节点，有
36、看作广义节点，有 i1+i2+i3=0如如图图1-28所示，根据所示，根据KCL的推广形式，两部分电路之间只有一条导线的推广形式，两部分电路之间只有一条导线相连，把其中的一部分电路看作广义节点，有相连，把其中的一部分电路看作广义节点，有 i=0上一页 下一页返回1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律是研究回路中电压关系的定律，其内容是基尔霍夫电压定律是研究回路中电压关系的定律，其内容是:在任意时刻，沿任意闭合回路绕行一周，各支路电压的代数在任意时刻，沿任意闭合回路绕行一周，各支路电压的代数和为零，即和为零，即u=0 （1-28a
37、）U=0 （1-28b）以以图图1-31为例，有为例，有R1I1+US1+R2I2-US2-R3I3+R4I4-US3=0或或R1I2+R2I2-R3I3+R4I4=-US1+US2+US3可见，基尔霍夫电压定律也可表述为另一种形式可见，基尔霍夫电压定律也可表述为另一种形式:在任意时刻，在任意时刻，沿任意闭合回路绕行一周，全部电阻上电压降的代数和等于沿任意闭合回路绕行一周，全部电阻上电压降的代数和等于全部电压源电压升的代数和，即全部电压源电压升的代数和，即RI=US （1-29）上一页返回图图1-1 手电筒电路手电筒电路返回图图1-3 电压参考方向的三种表电压参考方向的三种表示方法示方法返回图
38、图1-4 关联与非关联参考方向关联与非关联参考方向返回图图1-6 关联参考方向关联参考方向返回图图1-7 非关联参考方向非关联参考方向返回图图1-9 线性电阻元件线性电阻元件返回图图1-10 线性电阻元件的伏安特线性电阻元件的伏安特性曲线性曲线返回图图1-11 线圈结构线圈结构返回图图1-12 电感元件电感元件返回图图1-13 电感元件的韦安特性曲线电感元件的韦安特性曲线返回图图1-14 电容元件电容元件返回图图1-15 电容元件的库伏特性曲线电容元件的库伏特性曲线返回图图1-16 电压源电压源返回图图1-18 电流源电流源返回图图1-22 实际电压源模型实际电压源模型返回图图1-23 实际电
39、压源的伏安特性曲实际电压源的伏安特性曲线线返回图图1-24 实际电流源模型实际电流源模型返回图图1-25 实际电流源的伏安特性曲实际电流源的伏安特性曲线线 返回图图1-26 电路名词说明电路名词说明返回图图1-31 KVL的应用的应用返回图图1-27 KCL推广于一个封闭面推广于一个封闭面返回图图1-28 KVL推广形式的应用推广形式的应用返回第第2章章 直流电路分析直流电路分析 2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换 2.2 支路电流法支路电流法 2.3 节点电位法节点电位法 2.4 叠加定理叠加定理 2.5 戴维南定理戴维南定理2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换如果
40、电路中的某一部分只有两个端钮与其他部分相连，则这部分电路如果电路中的某一部分只有两个端钮与其他部分相连，则这部分电路称为二端网络或二端电路。如称为二端网络或二端电路。如图图2-1(a)所示，方框内的字母所示，方框内的字母“N”代表代表网络网络(network);网络内含有电源时，称为含源网络内含有电源时，称为含源(active)二端网络，方框二端网络，方框内字母用内字母用“A”表示，如表示，如图图2-1(b)所示所示;网络内未含电源时，称为无源网络内未含电源时，称为无源(passive)二端网络，方框内字母用二端网络，方框内字母用“P”表示，如表示，如图图2-1(c)所示。所示。图图2-1中所
41、标的电压、电流称为端口电压和端口电流，这两者之间的中所标的电压、电流称为端口电压和端口电流，这两者之间的关系称为二端网络的伏安特性。关系称为二端网络的伏安特性。下一页返回2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换在分析复杂网络时，为了分析与计算的方便，应首先对电路进行等效在分析复杂网络时，为了分析与计算的方便，应首先对电路进行等效变换，以使电路简化。变换，以使电路简化。若两个网络端口的伏安关系完全相同，则这两个网络等效，即可以用若两个网络端口的伏安关系完全相同，则这两个网络等效，即可以用一个网络代替另一个网络。所谓等效变换是对网络外部而言的，对网一个网络代替另一个网络。所谓等效变换是对网
42、络外部而言的，对网络内部并不等效。络内部并不等效。2.1.1电阻的串、并联等效变换电阻的串、并联等效变换如如图图2-3所示，所示，n个电阻联接成一串，中间没有分支，叫做电阻的串联。个电阻联接成一串，中间没有分支，叫做电阻的串联。由基尔霍夫定律和欧姆定律可知由基尔霍夫定律和欧姆定律可知:(1)串联的各电阻上电流相等。串联的各电阻上电流相等。上一页 下一页返回2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换(2)串联电路的总电压等于各电阻上的电压之和，即串联电路的总电压等于各电阻上的电压之和，即U=U1+U2+Un(3)串联电路的总电阻等于各电阻的阻值之和，即串联电路的总电阻等于各电阻的阻值之和，
43、即R=R1+R2+Rn(4)串联电路中各电阻的电压与其阻值成正比关系，即串联电路中各电阻的电压与其阻值成正比关系，即上式即为电阻串联的分压公式上式即为电阻串联的分压公式上一页 下一页返回（2-1）（2-2）（2-3）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换（5）串联电路中电阻的功率与其阻值成正比关系，即）串联电路中电阻的功率与其阻值成正比关系，即如如图图2-4所示，所示，n个电阻一端接在一起，另一端也接在一起，叫做电阻个电阻一端接在一起，另一端也接在一起，叫做电阻的并联。的并联。由基尔霍夫定律和欧姆定律可知由基尔霍夫定律和欧姆定律可知:(1)并联各电阻上的电压相等。并联各电阻上的电压相
44、等。(2)并联电路的总电流等于各电阻电流之和，即并联电路的总电流等于各电阻电流之和，即I=I1+I2+In上一页 下一页返回（2-4）（2-5）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换(3)并联电路的总电导等于各支路的电导之和，即并联电路的总电导等于各支路的电导之和，即(4)并联电路各电阻的电流与其阻值成反比关系，即并联电路各电阻的电流与其阻值成反比关系，即上式即为电阻并联的分流公式。上式即为电阻并联的分流公式。上一页 下一页返回（2-5）（2-6）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换（5）并联电路中各电阻的功率与其阻值成反比关系，即）并联电路中各电阻的功率与其阻值成反比关
45、系，即在电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，叫做电阻的混联。在电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，叫做电阻的混联。分析混联电路时，必须先分清哪些电阻是串联，哪些电阻是并联，再分析混联电路时，必须先分清哪些电阻是串联，哪些电阻是并联，再根据电阻串、并联的特点把混联电路等效为简单电路，从而简化电路根据电阻串、并联的特点把混联电路等效为简单电路，从而简化电路的分析。的分析。上一页 下一页返回（2-8）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换 2.1.2星形和三角形的等效变换星形和三角形的等效变换有些电阻电路，电阻既不是串联也不是并联，因此无法用电阻的串、有些电阻电路，电阻既不是串联也
46、不是并联，因此无法用电阻的串、并联公式进行等效化简。这时，常用的就是星形和三角形的等效变换。并联公式进行等效化简。这时，常用的就是星形和三角形的等效变换。三个电阻的一端联接在一起，另一端分别与外电路的三个节点相连，三个电阻的一端联接在一起，另一端分别与外电路的三个节点相连，构成星形联接，又称为构成星形联接，又称为Y形联接，如形联接，如图图2-6(a)所示三个电阻首尾相连，所示三个电阻首尾相连，构成三角形联接，又称为联接，如构成三角形联接，又称为联接，如图图2-6(b)所示。所示。上一页 下一页返回2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换星形联接和三角形联接彼此互相等效的条件是星形联接和
47、三角形联接彼此互相等效的条件是:对任意两节点而言的对任意两节点而言的伏安特性相同，则这两种电路等效。伏安特性相同，则这两种电路等效。可以证明，星形联接和三角形联接电路的等效变换条件是可以证明，星形联接和三角形联接电路的等效变换条件是:(1)将三角形等效变换为星形将三角形等效变换为星形(-Y)上一页 下一页返回（2-9）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换由式（由式（2-9）的可看出）的可看出(2)将星形等效变换为三角形将星形等效变换为三角形(Y-)上一页 下一页返回（2-10）2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换由式由式(2-10)可看出可看出若形若形(或或Y形形)联接
48、的三个电阻相等，则等效变换后的联接的三个电阻相等，则等效变换后的Y形形(或形或形)联联接的三个电阻也相等。设三个电阻接的三个电阻也相等。设三个电阻R12=R23=R31=R，则等效，则等效Y形的三个形的三个电阻为电阻为反之反之上一页 下一页返回2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换 2.1.3含源电路的等效变换含源电路的等效变换根据理想电源的根据理想电源的VCR及网络等效条件可知及网络等效条件可知:电源串联或并联时，也可以电源串联或并联时，也可以用一个等效电源代替。其方法是用一个等效电源代替。其方法是:(1)当有多个电压源串联时，可等效成一个电压源，其等效电压源的源当有多个电压源串联
49、时，可等效成一个电压源，其等效电压源的源电压为多个电压源源电压的代数和，如电压为多个电压源源电压的代数和，如图图2-8所示。其中所示。其中US=US1+US2-US3。(2)当有多个电流源并联时，可等效成一个电流源，其等效电流源的源当有多个电流源并联时，可等效成一个电流源，其等效电流源的源电流为多个电流源源电流的代数和，如电流为多个电流源源电流的代数和，如图图2-9所示。其中，所示。其中，IS=IS1+IS2-IS3。上一页 下一页返回2.1 电路的简化及等效变换电路的简化及等效变换(3)凡是与电压源并联的任意电路元件，对外等效时可省去，不影响电凡是与电压源并联的任意电路元件，对外等效时可省去
50、，不影响电压源两端的输出电压，如压源两端的输出电压，如图图2-10所示。所示。(4)凡是与电流源串联的任意电路元件，对外等效时可省去，不影响电凡是与电流源串联的任意电路元件，对外等效时可省去，不影响电流源的输出电流，如流源的输出电流，如图图2-11所示。所示。一个实际电源既可以用电压源模型来等效代替，也可以用电流源模一个实际电源既可以用电压源模型来等效代替，也可以用电流源模型来等效代替，它们只是表现形式不同，但实际上它们反映的是同一型来等效代替，它们只是表现形式不同，但实际上它们反映的是同一个电源的伏安特性，因此这两种模型之间可以进行等效变换。其等效个电源的伏安特性，因此这两种模型之间可以进行
