1、计算机电子电路计算机电子电路主主 讲：讲：齐琦齐琦第第1章章 直流电路分析方法直流电路分析方法 本章从电路的组成及其分类出发，介绍了电本章从电路的组成及其分类出发，介绍了电路模型的概念、求解电路模型的基本定律、电路模型的概念、求解电路模型的基本定律、电阻元件、电源元件的联接方式及其特点；在此阻元件、电源元件的联接方式及其特点；在此基础上进一步介绍电路分析的常用方法：如等基础上进一步介绍电路分析的常用方法：如等效变换、支路电流、结点电压、叠加原理、戴效变换、支路电流、结点电压、叠加原理、戴维宁定理等。维宁定理等。本章为基础章，要求除书中标明的选讲内容外本章为基础章，要求除书中标明的选讲内容外全部
2、掌握全部掌握 本章学时数：本章学时数：10学时学时第第1部分部分 在本次课中，将介绍直流电路分析的基在本次课中，将介绍直流电路分析的基础概念、计算机仿真分析电路的一般过程。础概念、计算机仿真分析电路的一般过程。相关知识点与学习目标相关知识点与学习目标 本课涉及本课涉及“电路模型的引入、直流电路中电压与电电路模型的引入、直流电路中电压与电流的方向、直流电路的计算机仿真分析方法流的方向、直流电路的计算机仿真分析方法”等多个等多个知识点，通过本课学习，应懂得电路分析理论不是研知识点，通过本课学习，应懂得电路分析理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件构成的电路究实际电路的理论，而是研究由理想元
3、件构成的电路模型的分析方法的理论，理解直流电路、电路模型，模型的分析方法的理论，理解直流电路、电路模型，电压、电流的参考方向等电路理论的基本概念，懂得电压、电流的参考方向等电路理论的基本概念，懂得计算机仿真分析本质上是对设计好电路的一种虚拟测计算机仿真分析本质上是对设计好电路的一种虚拟测试验证方法。试验证方法。一引言一引言 本教材分两篇给大家介绍电工电子技术方面电工电子技术方面的基础知识，以使读者对其有初步了解的基础知识，以使读者对其有初步了解 二十一世纪是一个二十一世纪是一个信息化、网络化、数信息化、网络化、数字化的时代。字化的时代。新时代的工科生应掌新时代的工科生应掌握必要的电工电子技握必
4、要的电工电子技术方面的知识术方面的知识课时安排章章课时课时1 10283-487888912101211-1212复习2二直流电路概述二直流电路概述1.1.直流电路的概念直流电路的概念 直流电路是指电路中直流电路是指电路中的电流大小和方向均不的电流大小和方向均不随时间发生变化的电路随时间发生变化的电路 电池电压能在一段时间电池电压能在一段时间之内能保持不变之内能保持不变 该电路在一段时间该电路在一段时间内电流大小和方向均内电流大小和方向均不随时间发生变化，不随时间发生变化，该电路为直流电路该电路为直流电路2电路模型的引入电路模型的引入 将实际元件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性质，将实际元
5、件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性质，忽略其次要性质，这样的元件所组成的电路称为实际电路忽略其次要性质，这样的元件所组成的电路称为实际电路的的电路模型电路模型（简称电路简称电路）实际电气设备包括电工设备、联接设备两个部分。手电筒便是一个电气设手电筒便是一个电气设备；它包括电池、筒体、备；它包括电池、筒体、开关和小灯泡开关和小灯泡 电池、小灯泡为电工设备；筒体、开关为联接设备 将电池视为内阻为将电池视为内阻为R0，电动势为电动势为E的电压源；忽的电压源；忽略筒体，开关视为理想开略筒体，开关视为理想开关；小灯泡视为电阻关；小灯泡视为电阻。则手电筒模型如图则手电筒模型如图 3.3.常见元件图形符
6、号常见元件图形符号 电阻元件的理想化条件电阻元件的理想化条件 R=U/I 电压源的理想化条件电压源的理想化条件 U=EU=E I I=任意任意 电流源的理想化条件电流源的理想化条件 I=II=IS S U=U=任意任意 可通过将实际元件理想化建立实际电路的电路模可通过将实际元件理想化建立实际电路的电路模型，之后可利用相关理论求解该电路模型型，之后可利用相关理论求解该电路模型疑问 什么是电流？什么是电压？电（荷）是什么？三电压和电流的方向三电压和电流的方向 直流电路常用电流直流电路常用电流I I、电动势、电动势E E、端电压、端电压U U来描述来描述 关于电压和电流的方向，关于电压和电流的方向，
7、有实际方向和参考方向之有实际方向和参考方向之分分 正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的实际方向流的实际方向 端电压的方向规定为高电位端（即端电压的方向规定为高电位端（即“+”极）指极）指向低电位端（即向低电位端（即“-”极），即为电位降低的方向。极），即为电位降低的方向。电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位端电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位端（“-”极）指向高电位端（极）指向高电位端（“+”极），即为电位升极），即为电位升高的方向高的方向 虽然电压电流的方向是虽然电压电流的方向是客观存在的，然而，常客观存在的，然而，常常难以直接判
8、断其方向常难以直接判断其方向 常可任意选定某一方向作常可任意选定某一方向作为其参考方向为其参考方向 （电路中所标（电路中所标的电压、电流、电动势的方向的电压、电流、电动势的方向一般均为参考方向一般均为参考方向 ）电流的参考方向用箭头表示；电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向一般用极性电压的参考方向一般用极性“+”、“-”来表示，也可来表示，也可用双下标表示。用双下标表示。如如U Uabab表示其参考方向是表示其参考方向是a a指向指向b b，a a点参考极性为点参考极性为“+”，b b点参考极性为点参考极性为“-”。选定电压电流的参考方向是电路分析的第一步，只有参选定电压电流的参考方向是电
9、路分析的第一步，只有参考方向选定以后，电压电流之值才有正负。当实际方向与参考方向选定以后，电压电流之值才有正负。当实际方向与参考方向一致时为正，反之，为负。考方向一致时为正，反之，为负。请判断上图中电动势请判断上图中电动势E的方向及的方向及I的值的值1.1.手电筒电路仿真分析演示手电筒电路仿真分析演示在在MultisimMultisim中打开源文件（中打开源文件（1-2-3.ms101-2-3.ms10）单击运行按钮单击运行按钮单击图中的开关闭合开关单击图中的开关闭合开关四直流电路的计算机仿真分析方法四直流电路的计算机仿真分析方法仿真分析初步的思考仿真分析初步的思考 上面的仿真做了什么工作？上
10、面的仿真做了什么工作？求出了电流！求出了电流！上面的仿真结果是否可以验证该电路设计是否上面的仿真结果是否可以验证该电路设计是否正确？正确？需要根据实际要求确定！需要根据实际要求确定！额定值是电子设备的重要参数，电子设备在使用时必须遵循额定值是电子设备的重要参数，电子设备在使用时必须遵循电子设备使用时的额定电压、电流、功率及其它正常运行必须电子设备使用时的额定电压、电流、功率及其它正常运行必须保证的参数，这是电子设备的基本使用规则保证的参数，这是电子设备的基本使用规则 额定值是制作厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行额定值是制作厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而对电压、电流、功率及其
11、它正常运行必须保证的参数规定的而对电压、电流、功率及其它正常运行必须保证的参数规定的正常允许值正常允许值2 2、额定值与实际值、额定值与实际值 当然，实际电子设备受实际线路、其它负载等各种实际因素的当然，实际电子设备受实际线路、其它负载等各种实际因素的影响，电压、电流、功率等影响，电压、电流、功率等实际值不一定等于其额定值实际值不一定等于其额定值，但为，但为了保证设备的正常运行及使用效率，它们的实际值必须与其额了保证设备的正常运行及使用效率，它们的实际值必须与其额定值相差不多且一般不可超过其额定值。定值相差不多且一般不可超过其额定值。什么是功率？Power 能量传输率 P=V*I 非被动参考方
12、向配置：p=-vi Kwh 是什么？功率正负号的意义 【例例1.2.11.2.1】有一个额定值为有一个额定值为0.3W0.3W的双节电池的双节电池结构手电筒灯珠，请问其额定电流为多少？结构手电筒灯珠，请问其额定电流为多少？该灯珠额定电流为该灯珠额定电流为0.1A0.1A 上面的仿真结果显示，当该手电筒使用上面的仿真结果显示，当该手电筒使用0.3W0.3W的灯珠时，的灯珠时，流经灯珠的电流达到了额定要求流经灯珠的电流达到了额定要求 3.3.仿真分析实现的步骤仿真分析实现的步骤 建立电路的模型建立电路的模型 定义输入、输出元件并设置输入元件参数定义输入、输出元件并设置输入元件参数 启动仿真功能，求
13、出输出参数并分析启动仿真功能，求出输出参数并分析思考题思考题 计算机仿真分析的本质是什么？计算机仿真分析的本质是什么？六小结六小结 直流电路直流电路 电路模型电路模型 电路元件的理想化条件电路元件的理想化条件 电流和电压的方向电流和电压的方向 实际和参考的方向实际和参考的方向 电路（计算机软件）仿真电路（计算机软件）仿真 额定值与实际值额定值与实际值 相关的基本概念相关的基本概念 电流，电压，电荷，功率电流，电压，电荷，功率第第2部分部分 在本次课中，将介绍直流电路分析的基在本次课中，将介绍直流电路分析的基本方法本方法相关知识点与学习目标相关知识点与学习目标 本课涉及本课涉及“直流电路分析的直
14、流电路分析的3大基本定律、直大基本定律、直流电阻电路分析基本方法流电阻电路分析基本方法”等知识点，通过本等知识点，通过本课学习，应掌握欧姆定律、基尔霍夫电压、电课学习，应掌握欧姆定律、基尔霍夫电压、电流定律的内容及其在电路分析中的应用；掌握流定律的内容及其在电路分析中的应用；掌握利用支路电流、结点电压分析电路的方法。利用支路电流、结点电压分析电路的方法。一上一课回顾一上一课回顾 答案：答案：I所示方向所示方向 请判断如右图中请判断如右图中电流的实际方向电流的实际方向 二欧姆定律二欧姆定律 答案：答案：开关开关S断开，电流断开，电流I=0A Ucd=0V欧姆定律用公式欧姆定律用公式表示为：（被动
15、表示为：（被动参考方向配置下）参考方向配置下）R=U/I 开关开关S闭合，电流闭合，电流I=1A Ucd=4V三基尔霍夫电流定律三基尔霍夫电流定律 理解了电路模型以后，理解了电路模型以后，可以利用欧姆定律分析可以利用欧姆定律分析求解简单电路求解简单电路 还应理解分析与计算电路还应理解分析与计算电路最基本的定律：基尔霍夫电流最基本的定律：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律定律和基尔霍夫电压定律 在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于由该结点在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于由该结点流出的电流之和，即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和流出的电流之和，即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和
16、恒等于零，这便是基尔霍夫电流定律恒等于零，这便是基尔霍夫电流定律 几个概念几个概念 支路支路：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电流，称为流，称为支路电流支路电流。结点结点：电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为结点：电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为结点 图示电路共有三个电图示电路共有三个电流，因此有三条支路流，因此有三条支路,分别由分别由ab、acb、adb构成。构成。图示电路共有两个结点图示电路共有两个结点a和和b acb、adb两条支路两条支路中含有电源，称为有源中含有电源，称为有源支路；支路；ab支路不含电支路不含电源
17、，称为无源支路源，称为无源支路对图示结点，其流入该结点的电流之和应该等于由该结点对图示结点，其流入该结点的电流之和应该等于由该结点流出的电流之和，即：流出的电流之和，即：I3=I1+I2 基尔霍夫电流定律通基尔霍夫电流定律通常应用于结点，但也可常应用于结点，但也可以应用于包围部分电路以应用于包围部分电路的任一假设的闭合面的任一假设的闭合面 可见，任一瞬时，通过任一闭可见，任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和恒等于合面的电流的代数和恒等于0在图示电路中，有：在图示电路中，有：IA+IB+IC=0 （请注意（请注意IA、IB、IC均为流入电流）均为流入电流）可通过可通过【例例1.3.2】来理解来
18、理解基尔霍夫电流定律的另外两种表述方式 流入一个节点的电流代数和为零 流出一个节点的电流代数和为零练习 用KCL求解未知电流四基尔霍夫电压定律四基尔霍夫电压定律 分析与计算电路最基本的定律还有：分析与计算电路最基本的定律还有：基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律表述如下：基尔霍夫电压定律表述如下：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零，逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫电压定律。这便是基尔霍夫电压定律。回路的概念：回路的概念：回路是一个闭合的电路回路是一个闭合的
19、电路 上图中，上图中，E1、R1、R3构成一个回路；构成一个回路；R3、R2、E2也构成一个回路也构成一个回路 回路可分为许多段，回路可分为许多段，在左图中，在左图中，E1、R1、R2、E2构成一个回路，构成一个回路，可分为可分为E1、R1、R2、E2四个电压段。四个电压段。回路电压关系为：回路电压关系为：U1+U4-U2-U3=0即：即：U=0（假定电位（假定电位降为正）降为正）从从b点出发，依照虚点出发，依照虚线所示方向循行一周，线所示方向循行一周，其电位升之和为其电位升之和为U2+U3，电位降之和为，电位降之和为U1+U4；回路中各段电压的代数和为零，这便是基尔霍夫电压定律回路中各段电压
20、的代数和为零，这便是基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律不仅可应用于回路，也可以推广应用于回基尔霍夫电压定律不仅可应用于回路，也可以推广应用于回路的部分电路路的部分电路对想象回路应用基尔霍夫电压定律，有对想象回路应用基尔霍夫电压定律，有 UAB=UAUB 在左图示电路中，我们想象在左图示电路中，我们想象A、B两点存在一个如图示方向的电动两点存在一个如图示方向的电动势，其端电压为势，其端电压为UAB，则，则UA、UB、UAB构成一个回路构成一个回路 这便是基尔霍夫电压定律的推广应用这便是基尔霍夫电压定律的推广应用可通过可通过【例例1.3.3】来理解基尔霍夫电压定律来理解基尔霍夫电压定律练习 课本第
21、15页，例1.3.3 第16页，思考与练习 1.3.2，1.3.3能量守恒=KVL举例：一个简单电路-计算每个元件的电压、电流和功率使用任意的参考方向是否能正确计算电流、电压和功率？五利用支路电流求解电路五利用支路电流求解电路 当列出全部的结点和回路方程时，有些方程不独立。当列出全部的结点和回路方程时，有些方程不独立。选择独立方程的原则如下：选择独立方程的原则如下：对对n个结点、个结点、m条支路的电路，可列出条支路的电路，可列出n-1个独立个独立的结点电流方程和的结点电流方程和m-n+1个独立的回路电压方程。个独立的回路电压方程。以支路电流作为电路的变量，应用基尔霍夫电流定以支路电流作为电路的
22、变量，应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路建立求解电路的方程律和电压定律分别对结点和回路建立求解电路的方程组，通过求解方程组求出各支路电流并求出电路其它组，通过求解方程组求出各支路电流并求出电路其它参数的分析方法便是支路电流法参数的分析方法便是支路电流法 独立KVL方程的数量等于网络结构里的开放区域的数量 第16页，思考与练习 1.3.3背景思路 支路电流法 已支路电流为变量 M个支路，（n-1+m-n+1）=总共m个独立的方程 支路多 节点电压法 已节点电位为变量（n-1）个未知节点电位，（n-1）个独立的节点电流方程 节点少 图中共有图中共有3个支路和个支路和2个结点个结点对结点
23、对结点a应用基尔霍夫电流定律，对应用基尔霍夫电流定律，对abC、abd两个回路应用基两个回路应用基尔霍夫电压定律，可列出如下三个方程：尔霍夫电压定律，可列出如下三个方程：130=20 I1+5 I3 80=5I2+5 I3 I1+I2=I3 【例例1】在右图中，在右图中，E1=130V、E2=80V、R1=20、R2=5、R3=5，请求各支路电，请求各支路电流流？I1=4A、I2=6A、I3=10A六利用结点电压公式求解电路六利用结点电压公式求解电路其结点间电压如下（其结点间电压如下（解释解释，课，课本本P18）：）：支路电流法是求解电路的基本方法，但随着支路、结点数目支路电流法是求解电路的基
24、本方法，但随着支路、结点数目的增多将使求解极为复杂的增多将使求解极为复杂 对右图示两个结点、对右图示两个结点、多个支路的复杂电路多个支路的复杂电路运用结点电压公式解题步骤如下：运用结点电压公式解题步骤如下：1、在电路图上标出结点电压、各支路电流的参考方向；、在电路图上标出结点电压、各支路电流的参考方向；2、根据式、根据式(1-4-2)求出结点电压求出结点电压注意：注意：l 在用式在用式(1-4-2)求出结点电压时，电动势的方向与结点电压的求出结点电压时，电动势的方向与结点电压的参考方向相同时取正值，反之，取负值，最终结果与支路电参考方向相同时取正值，反之，取负值，最终结果与支路电流的参考方向无
25、关。流的参考方向无关。l 若电路图中结点数目多于两个，则式若电路图中结点数目多于两个，则式(1-4-2)不可直接使用，不可直接使用，可列出联立方程或变换到两个结点求解。可列出联立方程或变换到两个结点求解。3、对各支路应用基尔霍夫电压定律，可求出各支路电流；、对各支路应用基尔霍夫电压定律，可求出各支路电流；4、求解电路的其它待求物理量。、求解电路的其它待求物理量。选定结点间电压参考方向为选定结点间电压参考方向为U方向，根据式方向，根据式(1-4-2)，有，有【例例2】在右图中，在右图中，E1=130V、E2=80V、R1=20、R2=5、R3=5，请求支路电流，请求支路电流I3？节点电压分析法
26、一个通用的技术，可以用来分析任何电路 步骤：第一步，选择一个参考节点，标记剩余节点电压（即电位）第二步，列出节点电压构成的KCL方程组，求解节点电压 第三步，利用节点电压和KVL求解电阻上的电压，然后可以利用欧姆定律求解通过电阻的电路第一步图示第二步：应用KVL：流出节点2流向R4的电流：流出节点2流向R3的电流：我们观察到：求解从节点n流出，通过一个电阻，流向节点k的电流：流出节点2，通过R2的电流则为：利用KCL在节点2和3上节点电压法举例 列出方程求解节点v1,v2,v3七小结七小结 三个基本定律三个基本定律 支路电流法支路电流法 节点电压法节点电压法第第3部分部分 在本次课中，将介绍电
27、阻元件的串联、在本次课中，将介绍电阻元件的串联、并联、三角形、星形联接等并联、三角形、星形联接等相关知识点与学习目标相关知识点与学习目标 本课涉及本课涉及“利用电阻元件联接间的等效变换利用电阻元件联接间的等效变换简化分析电路的方法简化分析电路的方法”知识点，通过本课学习，知识点，通过本课学习，应理解电阻元件的联接特点及其等效处理方法应理解电阻元件的联接特点及其等效处理方法。上一课回顾上一课回顾 答案：为负答案：为负 结点示意图如右图，已知结点示意图如右图，已知I1、I2的数值为正值，请问的数值为正值，请问I3的数的数值为正还是为负？值为正还是为负？左图中，请判断它共存在多左图中，请判断它共存在
28、多少个回路少个回路?有多少决定电路有多少决定电路结构的回路结构的回路 答案：答案：7、3一什么是等效一什么是等效 由电路元件相联接组成、由电路元件相联接组成、对外只有两个端钮，这个对外只有两个端钮，这个网络整体称为二端网络网络整体称为二端网络 两个二端网络等效是指对两个二端网络等效是指对二端网络外部电路而言，它们二端网络外部电路而言，它们具有相同的伏安关系具有相同的伏安关系 对对45电阻而言，二端网络电阻而言，二端网络N1、N2具有相同的伏安关系具有相同的伏安关系(IL1=IL,UL1=UL)，2个二端网络等效个二端网络等效 二端网络二端网络N1、N2内部而言，流过内部而言，流过5电阻上的电流
29、电阻上的电流Is、I0不同，不同，显然是不等效的显然是不等效的二电阻元件的联接概述二电阻元件的联接概述 对于复杂电路，纯粹用对于复杂电路，纯粹用基尔霍夫等定律分析过于基尔霍夫等定律分析过于困难困难 需要根据电路的结构特点去需要根据电路的结构特点去寻找分析与计算的简便方法寻找分析与计算的简便方法 电阻元件是构成电路的基本元件之一，采用不同的联接方法，电阻元件是构成电路的基本元件之一，采用不同的联接方法，电路的结构便不一样，其分析方法也就可能不同。在实际使用电路的结构便不一样，其分析方法也就可能不同。在实际使用中，电阻元件的联接方式主要有：串联联接、并联联接、三角中，电阻元件的联接方式主要有：串联
30、联接、并联联接、三角形联接、星形联接、桥式联接方式等。形联接、星形联接、桥式联接方式等。三电阻元件的串联联接三电阻元件的串联联接 如果电路中有两个或更多个电阻一如果电路中有两个或更多个电阻一个接一个地顺序相联，并且在这些电个接一个地顺序相联，并且在这些电阻上通过同一电流，则这样的联接方阻上通过同一电流，则这样的联接方法称为电阻串联法称为电阻串联（如右图）（如右图）两个电阻两个电阻R1、R2串联可用一个电串联可用一个电阻阻R来来等效等效代替，这代替，这个个等效等效电阻电阻R的的阻值为阻值为R1+R2（即右上图可用右下（即右上图可用右下图等效）图等效）串联是电阻元件联接的基本方式之一，串联是电阻元
31、件联接的基本方式之一，也是其它元件联接的基本方式之一也是其它元件联接的基本方式之一 电阻串联的物理连接特电阻串联的物理连接特征为电阻一个接一个地征为电阻一个接一个地顺序相联顺序相联电阻串联的应用很多。例如在负载额定电压低于电源电电阻串联的应用很多。例如在负载额定电压低于电源电压的情况下，可根据需要与负载串联一个电阻以分压压的情况下，可根据需要与负载串联一个电阻以分压 串联电阻上电压的分配与串联电阻上电压的分配与电阻成正比，电阻电阻成正比，电阻R 1、R 2上的电压如右上的电压如右 u 电阻串联的几点结论电阻串联的几点结论 两个电阻两个电阻R1、R2串联可用一串联可用一个电阻个电阻R来来等效等效
32、代替，等效代替，等效电电阻阻R的阻值为的阻值为R1+R2四电阻元件的并联联接四电阻元件的并联联接如果电路中有两个或更多个电阻联接如果电路中有两个或更多个电阻联接在两个公共的结点之间，则这样的联在两个公共的结点之间，则这样的联接方法称为电阻并联（如右图）接方法称为电阻并联（如右图）两个电阻两个电阻R 1、R 2并联可用一个电并联可用一个电阻阻R来来等效等效代替（这代替（这个个等效等效电阻电阻R的的阻值的倒数为（阻值的倒数为（1/R1+1/R 2），），即右上图可用右下图等效即右上图可用右下图等效电阻并联的物理连接特征电阻并联的物理连接特征为两个或更多个电阻联接为两个或更多个电阻联接在两个公共的结
33、点之间在两个公共的结点之间一般负载都是并联使用的。各个不同的负载并联时，它一般负载都是并联使用的。各个不同的负载并联时，它们处于同一电压下，任何一个负载的工作情况基本不受们处于同一电压下，任何一个负载的工作情况基本不受其它负载的影响其它负载的影响并联电阻上电流的分配与并联电阻上电流的分配与电阻成反比电阻成反比，电阻，电阻R1、R2上的电流如右上的电流如右 u 电阻并联的几点结论电阻并联的几点结论两个电阻两个电阻R 1、R 2并联可用一并联可用一个电阻个电阻R来等效代替（其阻值来等效代替（其阻值的倒数为（的倒数为（1/R1+1/R 2）通过合并串并联电阻简化电路是通过合并串并联电阻简化电路是分析
34、电路的基本方法之一，下面我分析电路的基本方法之一，下面我们通过几个例题来理解其应用们通过几个例题来理解其应用 用电阻用电阻R 23 等效替换等效替换R 2、R 3（这种变换对电阻（这种变换对电阻R 1而而言是等效的言是等效的，对对R 2、R 3而言是不等效的）；再用电阻而言是不等效的）；再用电阻R等效替换等效替换R 1、R 23，可求，可求I（详细解答详细解答）；课本）；课本P25-例例1.5.1。例例1 电路如右图，已知电路如右图，已知R 1=4、R 2=R 3=8，U=4V请求请求I、I 1、I 2、I 3 u 几个例题几个例题 R=2、I=U/R=2A、I1=1A、I2=I3=0.5A
35、可通过合并串、可通过合并串、并联电阻求出总等并联电阻求出总等效电阻从而求出电效电阻从而求出电流流I 并根据分流公并根据分流公式求出式求出I7（详细详细解答解答,书书P26 例例1.5.3）。）。例例2 电路如下图，请求电路如下图，请求I、I7？I=2A、I7=1A五电阻元件的三角形、星形与桥式联接五电阻元件的三角形、星形与桥式联接在实际电路中，电阻元件除采用串联、并联联接方式以外，在实际电路中，电阻元件除采用串联、并联联接方式以外，还存在许多既非串联，又非并联的联接方法还存在许多既非串联，又非并联的联接方法 如左图，如左图，Ra、Rb、Rab三三个电阻首尾联接，构成一个电阻首尾联接，构成一个闭
36、合的三角形状，我们个闭合的三角形状，我们称这种联接为称这种联接为三角形（三角形（形）联接形）联接。类似地，。类似地，Rca、Rbc、Rab也构成也构成三角形三角形（形）联接形）联接。形联接也常称形联接也常称形联接形联接 图中，图中，Ra、Rb、Re三个三个电阻一端联接在一起，我电阻一端联接在一起，我们称这种联接为们称这种联接为星形（星形（丫丫形）联接形）联接。Ra、Rb、Rbc、Rca四个电阻首尾联接，中四个电阻首尾联接，中间用间用Rab像桥一样相互联接，像桥一样相互联接，这种联接称为这种联接称为桥式联接桥式联接。丫形联接也常称丫形联接也常称T形联接形联接。三角形、星形、桥三角形、星形、桥式联
37、接为实际电路元件的常见联接方法式联接为实际电路元件的常见联接方法 对外部电路而言，三角形联接的电阻网络可用星形联接的电对外部电路而言，三角形联接的电阻网络可用星形联接的电阻网络取代，反之亦然（即对外部电路而言，下面两图可互阻网络取代，反之亦然（即对外部电路而言，下面两图可互换。换。请记住丫形网络（左图）用请记住丫形网络（左图）用形网络替换的形网络替换的变换公式变换公式及及形网络（右图）用丫形网络替换的形网络（右图）用丫形网络替换的变换公式变换公式 电路中没有直接电阻串、电路中没有直接电阻串、并联关系。可通过将并联关系。可通过将形电阻网络用丫形网络形电阻网络用丫形网络等效替换后再合并串、等效替换
38、后再合并串、并联电阻后求解（并联电阻后求解（详细详细解答解答，书，书P28页，例页，例1.5.5）。）。例例3 电路如下图，已知电路如下图，已知Ra=Rab=Rbc=4、Rca=8、Rb=Re=5、U=24V请求请求I、Rb 上电压上电压URb？I=2.4A、URb=6V六本课的重点与难点六本课的重点与难点 重点：电阻元件的串并联联接重点：电阻元件的串并联联接 难点：电阻元件的三角形、星型的等效变换难点：电阻元件的三角形、星型的等效变换及应用。及应用。七思考题七思考题 电路如上图，电路如上图，Ra=Rbc=4、Rca=8，电，电阻阻Rab上流过电流为上流过电流为0，请求请求Rb的值的值 第第4
39、部分部分 在本次课中，将介绍电源元件的模型及在本次课中，将介绍电源元件的模型及其应用其应用 相关知识点与学习目标相关知识点与学习目标 本课涉及本课涉及“电源元件的模型及其应用电源元件的模型及其应用”知识知识点，通过本课学习，应理解电源元件的联接特点，通过本课学习，应理解电源元件的联接特点及其等效处理方法点及其等效处理方法。上一课回顾上一课回顾一电压源模型的引入一电压源模型的引入 电压源是使用非常广泛的一种电源模型，如电电压源是使用非常广泛的一种电源模型，如电池便可用电压源来表示池便可用电压源来表示电源是电路的基本部件之电源是电路的基本部件之一，它负责给电路提供能一，它负责给电路提供能量，是电路
40、工作的源动力量，是电路工作的源动力 一个电源可以用两种不同的一个电源可以用两种不同的电路模型来表示，用电压形式电路模型来表示，用电压形式来表示的模型为来表示的模型为电压源模型电压源模型；用电流形式来表示的模型为用电流形式来表示的模型为电电流源模型流源模型 电压源电压源是用电动势是用电动势E和内阻和内阻R0串联来表示电源的电路模串联来表示电源的电路模型（如左图）型（如左图）下面以电压源模型为例介绍电源元件的使用下面以电压源模型为例介绍电源元件的使用 二有载工作分析二有载工作分析将在电子技术中介绍电将在电子技术中介绍电源的实现，在此，更关源的实现，在此，更关心电源驱动电路的能力心电源驱动电路的能力
41、 所谓电源有载工作是指电源所谓电源有载工作是指电源开关闭合，电源与负载接通构开关闭合，电源与负载接通构成电流回路的电路状态成电流回路的电路状态 可通过左图示手电筒模型来可通过左图示手电筒模型来理解理解 电路的伏安关系电路的伏安关系表征电源的外部特性常表征电源的外部特性常用功率，将上式用功率，将上式各项乘各项乘以以I，则得到功率平衡式，则得到功率平衡式 功率平衡式表明，在一个电路中，电源产生的功率等于功率平衡式表明，在一个电路中，电源产生的功率等于负载取用的功率与电源内阻消耗的功率的和，我们称之负载取用的功率与电源内阻消耗的功率的和，我们称之为功率平衡为功率平衡用功率表示为：用功率表示为：P=P
42、E P式中，式中，P=UI，为，为电源输出功率电源输出功率；PE=EI，为为电源产生功率电源产生功率；P=R0 I 2，为，为电源内阻消耗功率电源内阻消耗功率 手电筒电路的伏安关系如右手电筒电路的伏安关系如右 当当RO=0时，时，也就是说，电源的内阻等于零也就是说，电源的内阻等于零时，电源端电压时，电源端电压U恒等于恒等于电源电动势电源电动势E，是一定值，而，是一定值，而其中的电流其中的电流I由负载电阻由负载电阻确定。我们把这样的电压源称为确定。我们把这样的电压源称为理想电压源或恒压源理想电压源或恒压源 电压源是用电动势电压源是用电动势E和内阻和内阻R0串联来串联来表示电源的电路模型，其数学描
43、述为表示电源的电路模型，其数学描述为三理想电压源三理想电压源理想电压源具有以下两个理想电压源具有以下两个基本性质基本性质：其端电压其端电压U是一定值，与流过的电流是一定值，与流过的电流I的大小无关；的大小无关；流过的电流是任意的，其数值由与电压源相联接的外流过的电流是任意的，其数值由与电压源相联接的外电路决定电路决定实际上，理想的电压源是不存在的实际上，理想的电压源是不存在的四电流源模型四电流源模型一个实际电源除可以用电压一个实际电源除可以用电压源的模型来表示外，还可以源的模型来表示外，还可以用电流源的模型来表示用电流源的模型来表示 电压源是用电动势电压源是用电动势E和内阻和内阻R0串联来表示
44、，电流源是用串联来表示，电流源是用IS 和和U/R0 两条支路的并联两条支路的并联来表示。电流源的模型可直来表示。电流源的模型可直接从电压源模型中导出接从电压源模型中导出 电压源是用电动势电压源是用电动势E和内阻和内阻R0串联来串联来表示电源的电路模型，其数学描述为表示电源的电路模型，其数学描述为 上式两边除以上式两边除以R0，有：，有：U/RO=E/RO-I引入电源的短路电流引入电源的短路电流IS，显然，显然，IS=E/RO，则上式，则上式变为变为 这便是电流源的数学模型，电路如上这便是电流源的数学模型，电路如上当当R0=（相当于并联支路（相当于并联支路R0断开），则断开），则I=IS，也就
45、是说，也就是说，负载电流负载电流I固定等于电源短路电流固定等于电源短路电流IS，而其两端的电压，而其两端的电压U则是则是任意的，仅由负载电阻及电源短路电流任意的，仅由负载电阻及电源短路电流IS确定。我们把这样确定。我们把这样的电流源称为的电流源称为理想电流源或恒流源理想电流源或恒流源 电流源是用电流源是用IS 和和U/R0 两条支路的两条支路的并联来表示，其数学描述为并联来表示，其数学描述为五理想电流源五理想电流源理想电流源具有以下两个理想电流源具有以下两个基本性质基本性质：输出电流是一个定值输出电流是一个定值IS，与端电压，与端电压U无关。无关。输出的电压是任意的输出的电压是任意的，其数值由
46、外电路决定，其数值由外电路决定实际上，理想的电流源是不存在的实际上，理想的电流源是不存在的电源开路时电路电流为零，电源输出功率为零，电子设备没有电源开路时电路电流为零，电源输出功率为零，电子设备没有启动，电路显然不能工作，因此：启动，电路显然不能工作，因此：开启电路电源是电路开始工作的第一步开启电路电源是电路开始工作的第一步电源开路是指电源开关断开、电源的电源开路是指电源开关断开、电源的端电压等于电源电动势、电路电流为端电压等于电源电动势、电路电流为零、电源输出功率为零的电路状态零、电源输出功率为零的电路状态六电源元件的使用基础六电源元件的使用基础1、开路、开路 电源开路用表达电源开路用表达式
47、表示为式表示为 I=0 U=U0=E P=0 电源开路示意图如上图电源开路示意图如上图 电源短路是一种非常危险的电路状态，巨大的短路电流将烧坏电源短路是一种非常危险的电路状态，巨大的短路电流将烧坏电源电源,甚至引起火灾等事故甚至引起火灾等事故电源短路是指电源两端由于某种原因电源短路是指电源两端由于某种原因而直接被导线联接的电路状态。短路而直接被导线联接的电路状态。短路时电路的负载电阻为零、电源的端电时电路的负载电阻为零、电源的端电压为零，内部将流过很大的短路电流压为零，内部将流过很大的短路电流2、短路、短路 电源短路用表达电源短路用表达式表示为式表示为 I=IS=E/R0 U=0 P=0 PE
48、=P=R0I2电源短路示意图如上图电源短路示意图如上图 电源开路电压、短路电流是实际电源的基本参数之一，电源开路电压、短路电流是实际电源的基本参数之一，可通过可通过一个例题一个例题来理解（例题见下页）来理解（例题见下页）确定某一元件是电源还是负载有两种方法：确定某一元件是电源还是负载有两种方法：（1）根据电压和电流的）根据电压和电流的实际方向实际方向来判别，方法如下：来判别，方法如下：实际电流是从实际电压方向的实际电流是从实际电压方向的“+”端流出，端流出，U和和I方向相反，方向相反，则该元件为则该元件为电源电源；实际电流是从实际电压方向的实际电流是从实际电压方向的“+”端流入，端流入，U和和
49、I方向相同，方向相同，该元件为该元件为负载负载。一般来说，电源是作为提供功率的元件出现的，但是，有时一般来说，电源是作为提供功率的元件出现的，但是，有时也可能作为吸收功率的元件（作为负载）出现在电路也可能作为吸收功率的元件（作为负载）出现在电路3、电源与负载的判别、电源与负载的判别可通过可通过一个例题一个例题来理解来理解（教材（教材P33-例例1.6.2）（2）根据电压和电流的参考方向来判别，方法如下：）根据电压和电流的参考方向来判别，方法如下：当元件的当元件的U、I方向选得一致时，若方向选得一致时，若P=UI为为正值，正值，该元件是负载，反之，为电源；该元件是负载，反之，为电源；当元件的当元
50、件的U、I方向选得不一致时，若方向选得不一致时，若P=UI为为正正值，该元件是电源，反之，为负载。值，该元件是电源，反之，为负载。七电源元件七电源元件 的串并联联接的串并联联接所以：所以：I=（E2+E1）/（R2+R1+RL）U=E2+E1-I（R2+R1）像电阻元件一样，电源元件也存像电阻元件一样，电源元件也存在联接问题。在联接问题。两个电压源两个电压源E1、E2的串联联接模型如右图的串联联接模型如右图 对右图电路应用基尔霍夫电压定对右图电路应用基尔霍夫电压定律有：律有：E2+E1=I（R2+R1）+IRL引入一个等效电压源引入一个等效电压源E，其电动势，其电动势E为为E2+E1，内阻，内
