1、 电 工 学 电工技术电子技术（上册上册）（下册下册）11/19/202211.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.2 电路模型电路模型1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4 欧姆定律欧姆定律1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 11/19/20222 放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒电路：是电流的通路，它是为了某种需要，由电工设备电路：是电流的通路，它是为了某种需要，由电工设备或元器件按一定方式组合而成的。或元器件按一定方式组合而成的。发电机发电机升压升压变压器
2、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11/19/20223电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用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11/19/20224直流电源直流电源:提供能量提供能量负载负载电源电源(信号源信号源):提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励激励，它推动电路，它推动电路工作；由激励在外电路所产生的电压和电流称为
3、工作；由激励在外电路所产生的电压和电流称为响响应应。中间环节中间环节(信号处理信号处理)：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等11/19/20225电池电池 灯泡灯泡导线导线RE+-RO+U导线导线11/19/20226 今后所分析的都是实际电路的电路模型，简称电路电路。在电路图中，各种电路元器件用规定的图形符号图形符号来表示。11/19/20227 理想无源元件：理想理想无源元件：理想电阻电阻元件、理想元件、理想电感电感元件、理想元件、理想电容电容元件。元件。理想电源元件：理想理想电源元件：理想电压源电压源和理想和理想电流源电流源。理想电路元件理想电路元件RLC11/19/20228IUs+
4、_abUab 理想电压源理想电压源 理想电流源理想电流源abIUabIs11/19/20229物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E (电位升高的方向电位升高的方向)电压电压 U(电位降低的方向电位降低的方向)高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V11/19/202210电流：电流：电压：电压：IE+_在分析与计算电路时，对物在分析与计算电路时，对物理量理量任意假定任意假定的方向，的方向，一经一经选定，不许更改选定，不许更改。Iab 双下标双下标aRb箭箭 头头
5、abRI U+_Uab双双 下下 标标正负极性正负极性+abU箭箭 头头abU11/19/202211实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意：正方向选定后，电流正方向选定后，电流(或电压或电压)才有正负之分，才有正负之分，不指定正方向，电流不指定正方向，电流(或电压或电压)的正负则无意义。的正负则无意义。若若 I=5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I=5A，则电流从则电流从 b 流向流向 a。abRU+若若 U=5V，则电
6、压的实际方向则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U=5V，则电压的实际方向则电压的实际方向从从 b 指向指向 a。abRI11/19/202212U、I 参考方向相同时：参考方向相同时：RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：公式中的正负号由公式中的正负号由U、I的参考方向的关系确定；的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值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。关联参考方向关联参考方向U=I R非关联参考方向非关联参考方向11/19/202213 遵循欧姆定律的电
7、阻称为线性电阻线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数。（否则称为非线性电阻非线性电阻）线性电阻的伏安特性曲线伏安特性曲线如图所示。u/Vi/A11/19/202214解：解：对图对图(a)有有,U=IR例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IR326 :IUR所以所以326:IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A11/19/202215解：解：对图对图(c)有有,U=IR，例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(d
8、)有有,U=IR，632URI 6 32URIRU-6V+2AR+U-6V I(c)(d)I2A11/19/202216 1.5.1电源有载工作电源有载工作012SLUIRRRUL=IRL 特征特征:P=PE P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、线路线路损耗损耗功率功率负载大小负载大小:是指负载取用的是指负载取用的电流和功率电流和功率(电压一定电压一定)。注意：注意：负载大小负载大小负载电阻大小负载电阻大小RLUS+-RlR0RlFUFUSIUL U U=Us IR0电源端电源端电压电压11/19/202217电源与负载的判别电源与负载的判别电池电池灯泡灯泡EIRU+
9、_电源电源负载负载方法一方法一：根据元件的电压和电流：根据元件的电压和电流实际方向实际方向是否一致来判定，即是否一致来判定，即 1.电源：电压、电流实际方向相反，发出功率。电源：电压、电流实际方向相反，发出功率。2.负载：电压、电流实际方向相同，吸收功率。负载：电压、电流实际方向相同，吸收功率。11/19/2022182U 1U 21I 1I 23U 3I 345U 4U 5I1=4A,I2=6A,I3=10A,U1=140V,U2=90V,U3=60V,U4=80V,U5=30V。解：各电流的实际方向和电压的实际极性如图解：各电流的实际方向和电压的实际极性如图b。2U 1U 21I 1I 2
10、3U 3I 345U 4U 5(a)(b)元件元件1、2的电流和电压的实际方向不的电流和电压的实际方向不一致，一致，为电源；为电源；元件元件 3、4、5的电流和电压的实际方向一致的电流和电压的实际方向一致，为负载。为负载。例题例题11/19/2022191.1.当计算的当计算的 P吸吸 0 或或 P发发 0 时时,则说明则说明 U、I 的的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。2.2.当计算的当计算的 P吸吸 0 时时,则说明则说明 U、I 的的实际方向相反，此部分电路发出电功率，实际方向相反，此部分电路发出电功率，为为电源电源。方法二方法二：根
11、据元件参考方向所：根据元件参考方向所计算的功率正、负计算的功率正、负来判定。来判定。电源与负载的判别电源与负载的判别 关联参考方向：关联参考方向：P吸吸=UI 非关联参考方向：非关联参考方向：P发发=UI 11/19/202220功率平衡公式功率平衡公式 公式一：公式一：公式二：公式二：公式三：公式三：0P 吸0P 发PP吸发11/19/202221I1=4A,I2=6A,I3=10A,U1=140V,U2=90V,U3=60V,U4=80V,U5=30V。2U 1U 21I 1I 23U 3I 345U 4U 5例题例题1 11140560PU IW吸（-4）=222906540PU IW
12、吸（）3 3360 10600PU IW吸4 14804320PU IW 吸（）（）5 2530 6180PU IW吸0P 吸功率平衡功率平衡11/19/202222 下图中已知：下图中已知：U1=-1V，U2=-3V，U3=-1V，U4=1V，U5=2V，I1=4A，I5=-2A,I3=-2A。试判断各。试判断各元件是电源还是负载，并验证功率平衡。元件是电源还是负载，并验证功率平衡。负载：负载：元件元件1、3、4、5电源：元件电源：元件2例例PP吸发10PW 吸10PW 发功率平衡功率平衡11/19/202223 定义：电气设备在正常运行时规定的允定义：电气设备在正常运行时规定的允许使用值。
13、许使用值。额定值反映了电气设备的使用安全性。额定值反映了电气设备的使用安全性。额定值表示电气设备的正常工作条件与额定值表示电气设备的正常工作条件与工作能力。工作能力。额定值下的工作状态称为额定状态。额定值下的工作状态称为额定状态。例：例：灯泡：灯泡：UN=220V，PN =40W电阻：电阻：RN=100 ，PN =1 W 11/19/202224 额定电流额定电流 IN：电气设备在一定环境温度下，：电气设备在一定环境温度下，长期连续运行或在规定时间内允许通过而不长期连续运行或在规定时间内允许通过而不会引起设备损坏的最大电流。会引起设备损坏的最大电流。额定电压额定电压 UN：电气设备根据所用绝缘
14、材料的：电气设备根据所用绝缘材料的耐压程度以及容许温升等情况而规定出的正耐压程度以及容许温升等情况而规定出的正常工作时的电压。常工作时的电压。额定功率额定功率 PN：电气设备在额定电压和额定电：电气设备在额定电压和额定电流下工作时的输入功率或输出功率。流下工作时的输入功率或输出功率。11/19/202225 满载满载(额定工作状态额定工作状态)：I=IN，P=PN。I IN，P PN。：I IN，P PN。11/19/202226特征特征:Uoc RLUS+-RlR0RlFUFUSUL I1.5.2 电源开路电源开路I=0Uoc=USP=0UL=0电源端电压电源端电压(开路电压开路电压)负载负
15、载功率功率11/19/202227 特征特征:0SscUIRUL=0 PE=P=IscR0P=0IL=0 IscRLUS+-RlR0RlFUFUUL IL短路电流短路电流(很大很大)负载负载功率功率1.5.3 电源短路电源短路11/19/202228求下图有载状态下的求下图有载状态下的 I、U、P。I=6/(2+1)=2AU=RLI=2V VP=U*I=4W列出方程列出方程例：例：如果此电路开路？如果此电路开路？如果此电路短路？如果此电路短路？11/19/202229例：例：若电源的开路电压若电源的开路电压Uo=12V，其短路，其短路电流电流Is=30A，试问该电源的电动势和，试问该电源的电动
16、势和内阻各为多少？内阻各为多少？解：解：电源的电动势为电源的电动势为电源的内阻为电源的内阻为012EUV00120.430ssUEVRIIA11/19/202230支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。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。三条或三条以上支路的连接点。三条或三条以上支路的连接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。I1I2I3ba Us2R2 R3R1Us1内部未被任何支路分割的回路。内部未被任何支路分割的回路。11/19/202231用来描述电路中各部分电压或电流间的约束关系。用来描述电路中各部分电压或电流间的约束关系。
17、基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 KCL基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 KVLKCL：应用于结点，用来描述连接于该结点上：应用于结点，用来描述连接于该结点上的各支路电流间的约束关系。的各支路电流间的约束关系。KVL：应用于回路：应用于回路，用来描述该回路中各支，用来描述该回路中各支路电压间的约束关系。路电压间的约束关系。11/19/202232在任一瞬时，流入任一结点的电流代数和等于流出在任一瞬时，流入任一结点的电流代数和等于流出该结点的电流代数和。该结点的电流代数和。实质实质:即即:=0对结点对结点 a：I1+I2=I3改写为改写为：I1+I2I3=0ba Us2R2 R3R1Us1I1I
18、2I3结点结点电流定律电流定律11/19/2022332143ai2i4i3i1对结点对结点a，有，有 KCL：i1=i2+i3+i4 i1-i2-i3-i4=0 -i1+i2+i3+i4=0.即即KCL也可也可阐述为：阐述为：任一时刻流出任一时刻流出(或流入或流入)任任一一结点结点的各支路电流的代数和的各支路电流的代数和恒等于恒等于零。零。11/19/202234I=?I=0I1+I2+I3=0例例:ABCI1I2I31+_+_I4 2 8 7 8V2V广义结点广义结点11/19/202235i1+i2 i3+i4=0i1+i3=i2+i47A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)
19、=0 i2=1A i1i4i2i3 47i1=0 i1=3A 出出入入即即ii 0i即例例例例区分好两套正负号：区分好两套正负号：定律中的定律中的和和数值中的数值中的11/19/2022361.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律回路回路电压定律电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行方向（顺时对电路中的任一回路，沿任意循行方向（顺时针或逆时针）转一周，回到原来的出发点时，回路针或逆时针）转一周，回到原来的出发点时，回路中所有元件上的电压代数和为零。中所有元件上的电压代数和为零。0uuu顺逆11/19/202237回路回路：回路回路：I1 R1+I3 R3 Us1=0 Us2 I2 R2I
20、3R3=0 aI1I2Us2+R1R3R2+_I3bUs1dc_1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律I1 R1+I3 R3=Us1 Us2=I2 R2+I3R3 11/19/202238 KVL可以从由支路组成的回路，推广到任一闭合可以从由支路组成的回路，推广到任一闭合的结点序列（假想回路）的结点序列（假想回路）部分电路，部分电路，即在任一即在任一时刻，沿任一闭合结点序列的各段电压的代数和等时刻，沿任一闭合结点序列的各段电压的代数和等于零。于零。dbadbddaabdabdab0uuuuuuuucbacbccaabcabcab0uuuuuuuu1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定
21、律11/19/202239-Uab+Us IR=0-Uab+Us+IR=0Uab=UsIRUab=Us+IRIRUsUabab(a)IRUsUabab(b)1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律11/19/202240 KCL对电路中任一结点（或闭合面）的对电路中任一结点（或闭合面）的各支路电流施加了线性约束。各支路电流施加了线性约束。KVL对电路中任一回路（或闭合的结点对电路中任一回路（或闭合的结点序列）的各段电压施加了线性约束。序列）的各段电压施加了线性约束。KCL表明在每一表明在每一结点结点上电荷是守恒的上电荷是守恒的，KVL是电是电位位单值性的具体体现。单值性的具体体现。基尔霍夫
22、定律小结基尔霍夫定律小结 11/19/202241结点结点a：143III列列KCL方程方程结点结点c：352III结点结点b：261III结点结点d：564IIIbacdUs4Us3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例例11/19/202242列列KVL方程方程0665522RIRIRI 04446611RIURIRI033355444URIRIURI对对abda:对对bcdb:对对adca:bacd-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_U3U4例例11/19/202243此点称为此点称为参考点参考点。其它各点。其它各点参考点的电压，参考点的电压，便是
23、该点的电位便是该点的电位11/19/20224411/19/202245求各点求各点电位值电位值解：解：设设 a为参考点，为参考点，即即Va=0设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0bac20 4A6 10A90V 140V5 6A d例例a11/19/20224611/19/202247bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5+140V6 cda11/19/202248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闭合时A点点的电位的电位VA解解:(1)当开关当开关S S断开时断开时(2)当开关当开关S S闭合时闭合时,电路电路 如图（如
24、图（b）所示：）所示：电流电流 I2=0电位电位 VA=VB=0V电流电流 I1=I2=0电位电位 VA=6V电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2k+6VA2k SI I2 2I I1 1(a)例例B2K A+I I1 12k I I2 26V(b)B11/19/202249A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1I例例解：解：11/19/202250例例求求A点电位点电位VA？6V 4V AI142I23I3I3=0由于由于所以所以 I1=I2=1A64+2VA=4+21=2VVA=4 41+6=2V11/19/202251已知：已知：I1I2A US1 US2I3解：解：111SAUVIR222SAUVIR33AVIR根据根据KCL：123III12123SASAAUVUVVRRR124422AAAVVV4AVV例例11/19/202252小结小结11/19/20225311/19/202254课后作业题课后作业题1.5.8 1.5.91.5.10 1.5.171.6.3 1.6.41.7.5 1.7.611/19/202255
