电工学第1章电路基本定理.ppt

电工电子学II简介,精品课程教学资源网址：,第一章,电路的基本概念和基本分析方法,主讲：刘坤,本章主要内容,电路的基本概念电路的基本定律电路的工作状态基本分析方法本章小结练习与思考,基本概念,电路的组成及作用电路模型与电路元件电路中的基本物理量电气设备的额定值无源电路元件及特性有源电路元件及特性,电路的组成及作用(1),电路的概念,什么是电路(electriccurcuit)？,电路是由若干电气装置与器件为了某种需要按一定方式组合而成的电流的通路。,手电筒电路,电路的组成及作用(2),电路的功能,1.实现电能的传输与转换如电力系统的电路,2.实现信号的传递与处理如电子信号电路,信息-(载体)-信号-电路-终端-(去载体)-信息(电流或电压),信号(接受)-电路-信号(已经放大、去噪、合成),电路的组成及作用(3),电路的组成,手电筒电路,电源,负载,中间环节,电源,负载,中间环节,电路,电路模型与电路元件(1),为什么要引入电路模型？电路分析的对象是电路模型而不是实际的电路,模型化,实际元件,实际元件,实际元件具有较强的电磁性能，不便于分析。而模型则是理想化的元件。只考虑主要因素。,无感,电路中的基本物理量,电流电压与电动势电功率,电流(1),电流有方向规定正电荷流动的方向为电流的方向（称为真实方向）。分析电路时用箭头或双下标来指定电流的方向。,负电荷流向,q+,q-,电流(2),电流的符号和单位,如果电流的大小和方向都不随时间变化，则称为直流电流(DirectCurrent简写为DC)，用大写字母I表示,直流,交流,如果电流的大小和方向都随时间变化，则称为交流电流(alternatingcurrent简写为AC)，用小写字母i表示,电流(3),电流的符号和单位,电流的单位是安培（A），是国际实用单位制（SI）中的七个基本单位之一。它表示：每秒钟流过1库仑的净电荷。,q的单位：库仑（C）t的单位：秒（s）i的单位：安培（A）,电流(4),电流的符号和单位（续）,比安培大的单位是千安，比安培小的单位是毫安、微安和纳安，它们的关系是：1kA（千安）=103A1mA（毫安）=10-3A1A（微安）=10-6A1nA（纳安）=10-9A,电流(5),电流的参考方向,电流的参考方向是人为定义的，而电流的真实方向则是受电路约束客观存在并确定的。当参考方向设得与真实方向一致时，电流的代数值符号为正；反之为负。若分析电路后确定的电流符号为正，则表明电流的真实方向就是参考方向；反之亦然。,电路中实际电流方向如何知道？,电流(6),电流的参考方向（续）,电流的参考方向,i0,i0,uba0,u0时吸收功率负载当p0时发出功率电源(选择题常考),3.非关联参考方向,必须加上负号！,电功率(电源-负载),电源和负载的概念若某元件电功率大于零，在电路中消耗电能，表现为负载。若某元件电功率小于零，向电路提供电能，表现为电源常有这种选择题目，判断是负载还是电源,电气设备的额定值,电气设备的额定值：电气设备的安全使用值额定电流IN：电气设备在长期连续运行或规定工作制下允许通过的最大电流。额定电压UN：根据电气设备所用绝缘材料的耐压程度和容许温升等情况规定的正常工作电压。额定功率PN：电气设备在额定电压、额定电流下工作时的功率。额定值表明了电气设备的正常工作条件、状态和容量，使用电气设备时，要注意不要超出其额定值，避免出现不正常的情况和发生事故。注意：使用中，电气设备的实际电压、电流、功率不一定等于其额定值。是不是都必须工作在额定状态？,无源电路元件特性,电阻元件电容元件电感元件,电阻元件(1),电阻元件的概念由代数关系联系端电压u和电流i的二端元件称为电阻元件，简称电阻。电阻元件的特性由u-i平面上的一条曲线表示。,线性电阻元件,非线性电阻,当这条曲线是一条过原点的直线时，称为线性电阻。本课程中如无特别声明电阻元件均指线性电阻。,电阻元件(2),电阻元件的性质消耗电能,电阻的计算,R电阻值电阻率L导体长度S导体横截面积,长度的单位是米，面积的单位是米2，电阻率的单位为：欧米。所以，电阻的单位是欧姆。,转换成什么?,电阻元件(3),电阻单位,比欧姆大的单位有千欧和兆欧。他们之间的关系为：,电阻在电路中的表示符号为,电阻元件(4),电阻元件的电压电流关系欧姆定律,如果一段电阻的阻值为常数，则称为线性电阻,线性电阻遵循欧姆定律其端电压和流过的电流是正比关系,比例常数叫做电阻(符号为R）.可见R既是这种元件的名称,又是表示其物理性质的电路参数.,电阻元件(5),电阻元件上的功率关系,电阻元件(6),电阻元件上的能量关系,电容元件(1),电容元件的概念电容元件的原型是平板电容器，基本特性是存储在极板上的电荷量q与两极板之间的电压u满足代数关系。用q-u平面上的一条曲线fC(q,u)=0描述。,非线性电容,线性电容元件,当这条曲线是一条过原点的直线时，称为线性电容。本课程中如无特别声明电容元件均指线性电容。,电容元件(2),电容元件的符号,C,单位的关系为,电容元件的单位法拉（F）,电容元件(3),电容元件的电压-电流关系伏安特性,动态元件,记忆元件,C,电容元件(4),电容元件的电压-电流关系伏安特性,电容器充电,电容器放电,电容器对直流相当于开路(稳态),在某些电路中可以当做短时电源使用,电容元件(5),电容元件的功率与储能,C,功率,储能,功率可正可负，有时吸收能量，有时放出能量，但本身不消耗能量（无损）。,与电流无关,储能元件,以电场方式储存,关联参考方向,电感元件的概念电感元件的原型是空心线圈，基本特性是线圈中的磁通量与流过线圈的电流i满足代数关系。用-i平面上的一条曲线fL(,i)=0描述。,电感元件(1),非线性电感,线性电感元件,当这条曲线是一条过原点的直线时，称为线性电感。本课程中如无特别声明电感元件均指线性电感。,电感元件的电压-电流关系伏安特性,电感元件(2),动态元件,记忆元件,电感元件的的功率与储能,电感元件(3),功率,储能,功率可正可负，有时吸收能量，有时放出能量，但本身不消耗能量（无损）。,储能元件,以磁场方式储存,关联参考方向,储能与电压无关,有源电路元件(1),理想（独立）电压源若二端元件两端电压不随流过它的电流变化，保持固定的数值（或变化规律），称此元件为理想（独立）电压源。理想直流电压源的伏安特性为一条平行于电流轴的直线。理想电压源内阻为0.,u=uS,不随电流变化,一般电压源符号,理想电压源两端的电压值不随电流变化，因此，理想电压源的两端不能被短路（电阻值为0），否则，将流过无穷大电流。常用的实验电源在正常工作范围内近似为理想电压源（恒压源）。使用中不能将其两个电极短路，否则将损坏。,有源电路元件(2),理想（独立）电压源的特点输出电压恒定，输出电流由外部负载决定即：电压源的个重要特性是端电压在任何时刻都和流过的电流大小无关。在实际使用的时候，电压源不允许短路,否则电源将被损坏.理想电压源内部不消耗功率.,有源电路元件(3),理想（独立）电流源若流过二端元件的电流不随它两端电压变化，保持固定的数值（或变化规律），称此元件为理想（独立）电流源。理想直流电流源的伏安特性为一条平行于电压轴的直线。,符号,伏安特性,构成电路,不随电压变化,流过理想电流源的电流值不随电压变化，因此，理想电流源的两端不能被开路（电阻值为），否则，将产生无穷大电压。现实世界中理想电压源和理想电流源都是不存在的，它们只是实际电源在一定条件下的近似（模型）。,有源电路元件(4),理想（独立）电流源的特点输出电流恒定，输出电压由外部负载决定；即：电流源的一个重要特性是输出电流在任何时刻都和电源两端的电压大小无关。在实际使用的时候，电流源都不允许开路。理想电流源内部不消耗功率,有源电路元件(5),实际电源的模型：电压源模型理想的电压源和电流源是不存在的，实际电源不能输出无穷大的功率。实际电压源（简称电压源）随着输出电流的增大，端电压将下降，可以用理想电压源和一个内阻Ro串联来等效。,实际电压源模型,真实电源,有源电路元件(6),实际电源的模型：电流源模型理想的电流源同样是不存在的.实际电流源(简称电流源)可以用理想电流源与内阻并联来表示,当电流源两端电压愈大,其输出的电流就愈小.当实际电流源的内阻比负载电阻大得多时,往往可以近似地将其看作是理想电流源.,实际电流源模型,真实电源,有源电路元件(7),实际电源的两种模型,实际电源,电流源模型,电压源模型,电路的基本定律,名词介绍基尔霍夫电流定律KCL基尔霍夫电压定律KVL,基尔霍夫定律是1845年德国物理学家G.R.Kirchhoff提出的，定律阐述了集总参数电路各结点电压之间和各支路电流之间的约束关系，是电路理论的最基本定律。基尔霍夫定律包括两个：电流定律和电压定律。,名词介绍(1),支路（Branch）：由一个或多个元件串联组成的一条没有分支的电路称为支路。一条支路流过同一个电流，称为支路电流。含有电源元件的支路称为有源支路，不含电源元件的支路称为无源支路。,注意，在图中，点1及点2之间的一段电路不是支路，因为它不包含任何电阻、电源等电路元件，而只是一段导线，所以算一个结点。,该电路共包含5条支路。,名词介绍(2),结点（Node）：电路中三条或三条以上支路的交点叫结点。,图中，a点、b点都是结点。虚线框住的c点包含了点1和2，也是一个结点。,该电路共包含3个结点。,名词介绍(3),回路（Loop）：电路中任何一个闭合的路径叫回路。通常回路是由若干支路将一些节点连接起来而构成的。从电路中某一点出发，沿任意支路循行一周，回到原来的出发点，就形成一个回路。,在图示电路中,共有6个回路，如：a-R0-c-IS-a,a-R3-b-E1-R1-c-R0-a,b-E2-R2-c-R1-E1-b等等。,名词介绍(4),试判断下图电路中有多少节点？多少支路,分析,a图中，因为a、b两点间没有元件，所以，不能算我们定义的支路。同理，a、b只能算一个节点。,该电路有3个节点。5条支路,+,-,名词介绍(5),网孔在平面电路中，内部不含其他支路的回路称为网孔。网孔也称为独立回路。,网孔数量一定不大于回路的数量,基尔霍夫电流定律KCL(1),基尔霍夫电流定律（KirchhoffsCurrentLaw,KCL)KCL表述：任意时刻流进（或流出）任意一个节点的所有支路电流的代数和总是为零。用数学式子表示为,在这里，对电流的“代数和”做出了这样的规定:如果以流入节点的电流为正,则流出节点的电流为负。（反之亦然）。,对任意节点n,基尔霍夫电流定律KCL(2),例如：下图电路中联接到结点n的支路共有5条，各支路电流参考方向如图所示。,流进,流出,流出,流进,流出,值得注意的是，只有定义了电流的参考方向，才能列写基尔霍夫电流定律方程。,基尔霍夫电流定律KCL(3),广义KCL：任何电路中，任意时刻流进任意一个封闭曲面的所有支路电流的代数和总是为零。,对任意封闭曲面S（我们称这样的封闭曲面为广义节点）,当支路k的电流参考方向流进广义节点S，上述求和式中取“+”，如果支路k的电流参考方向离开广义节点S，求和式中取“-”。,基尔霍夫电流定律KCL(4),对广义节点o，穿过广义节点o的支路共有3条，各支路电流参考方向如图所示。,则三支路电流满足：,再如，电子技术中的基本器件双极型半导体三极管有三个管脚B,E,C。,三个极电流的关系为,基尔霍夫电流定律KCL(5),练习与思考:1.5.2在图示电路中,已知:IamA,Ib10mA,IcmA,求电流Id。,分析,把由四个电阻构成的闭合回路看成一个广义节点，则直接由KCL列写出：,基尔霍夫电压定律KVL(1),基尔霍夫电压定律（KirchhoffsVoltageLaw,KVL）KVL表述：任意时刻绕任意一个回路一周所有支路电压的代数和总是为零。用数学式子表示为,注意1在列写KVL方程之前，必须先选择一个回路的绕行方向（顺时针或逆时针），如果电压参考方向与绕行方向一致，则为正（+），相反。则为负（-）。,注意2KVL方程中的电压方向均为参考方向,对任意闭合回路L,基尔霍夫电压定律KVL(2),练习与思考：1.5.3对图示电路中回路L1，试按图示绕行方向列写KVL方程。,解：从A点出发，沿ABCDA方向列写方程如下：,可见:这种方法的优点是,沿着回路方向一个一个元件的写,当回到起点时,各元件都已列写出,不会出现漏掉元件或者多写元件电压的情况,使方程的正确率得以提高。,同向,反向,反向,同向,反向,同向,反向,反向,反向,值得注意的是,只有定义了电压的参考方向和回路的绕行方向,才能列写基尔霍夫电压定律方程.,Uad,基尔霍夫电压定律KVL(3),广义KVL：任何电路中，任意两结点之间的电压等于这两点间各段支路电压的代数和，所得结果与计算时所取的路径无关。(应用于不闭合电路或某段电路)例如：计算a和d结点之间电压时可采用其中任意一条路经。,广义KVL为我们进行电路分析的电压计算提出了一个重要原则：若我们经某条路径计算电压出现困难时，可尝试通过另外一条路径进行计算，所得结果不变。,基尔霍夫电压定律KVL(4),例如：图示电路中，求UBD就可以通过把UBD当成一个元件电压来考虑，从而直接列写KVL方程求解。,电路的工作状态(1),工作时，根据所接负载不同，电路的工作状态分为三种：开路、短路、负载状态。,电路开路工作状态，电源空载,电路外接端未接任何负载，端电流i=0（开路）。此时，端口电压由电路内部电源与结构决定，称为开路电压，记作uOC或UOC,=UOC,电路的工作状态(2),短路工作状态,电路外接端直接用导线连接，端口电压u=0（短路）,此时，端电流由电路内部电源与结构决定，称为短路电流，记作iSC或ISC,ISC,电路的工作状态(3),负载工作状态,电路外接一定负载，电路中有电流流过，此时的状态称为负载状态。,负载,对于确定的电路，在额定电压下，电流的大小取决于负载的大小。,当电路中的电流等于额定电流时，叫做“满载”（额定状态）；,当电路中的电流大于额定电流时，叫做“过载”；,当电路中的电流小于额定电流时，叫做“欠载”。,一般来说电路不能工作在过载状态,但短时少量的过载还是可以的,长时过载可能会引起事故的发生,是绝不允许的。为保证电路安全工作,一般需在电路中接入必要的过载保护装置。,电路的工作状态(4),电路在三种状态下各物理量的关系,例题分析,例1P13练习与思考1.4.2某实际电压源的开路电压为UOC=10V，若外接负载电阻R=4欧时，电源的端电压U=8V，试计算此电源的内阻R0及E。,解,因为，UOC=10V,所以，E=10V,再由,例题分析,例2P12例1.4.4判断电路状态,开关扳至1和2为负载工作状态,开关扳至3为短路工作状态,开关扳至4为开路工作状态,负载工作状态时，其输出的电流和功率随负载电阻的不同而不同。,例题分析,例3已知U=220V,I=-1A判断下列元件性质（电源或负载）。,图a,图b,电源,负载,图d,负载,电源,图c,例4如图所示，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各为多少？,解：开关接“1”号位置，电路短路。,开关接“2”号位置，电路断路。,电压表读数为0。,电流表中的短路电流为：,电压表读数为电源电动势的数值，即2V。,电流表中无电流通过,例题分析,开关接“3”号位置，电路处于通路状态,电流表读数：,电压表读数：,或,例题分析,基本分析方法,等效变换法支路电流法叠加原理戴维南定理最大功率传输定理电路中电位的计算方法,等效变换法,电阻网络的等效电源的等效实际电源的等效变换法电源变换法中应注意的问题,电阻网络的等效1,电阻的串联,特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；,两电阻串联时的分压公式：,R=R1+R2,3)等效电阻等于各电阻之和。,2)各电阻中通过同一电流；,应用：降压、限流、调节电压等。,电阻网络的等效2,两电阻并联时的分流公式：,特点:1)各电阻联接在两个公共的结点之间；,2)各电阻两端的电压相同；,应用：分流、调节电流等。,3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和,电阻的并联,电阻网络的等效3,1.试估算如图所示两个电路中的电流I,2.通常电灯开得越多，总负载电阻越大还是越小？,【练习与思考】,越小,电阻网络的等效4,【练习与思考】,3.求下图中的等效电阻Rab=?。,电源的等效(1),理想（独立）电源间的等效理想电流源的串并联,若干个理想电流源并联,等效为一个理想电流源,其电流的数值为各并联电流源数值的叠加。,叠加方式与参考方向有关,叠加方式与参考方向有关,电源的等效(2),理想（独立）电源间的等效理想电流源的串并联,电源损坏!,相当于一个电源的作用,电源的等效(3),理想（独立）电源间的等效理想电流源的串并联,理想电流源可以串联，但必须注意，所有串联的电流源必须电流大小相等，方向相同。否则，其中一个电源会被损坏。,电源的等效(4),理想（独立）电源间的等效理想电压源的串并联,若干个电压源串联,等效为一个电压源,等效电压源的数值为各串联电压源数值的叠加。,叠加方式与参考方向有关,叠加方式与参考方向有关,电源的等效(5),理想（独立）电源间的等效理想电压源的串并联,电源损坏!,相当于一个电源的作用,电源的等效(6),理想（独立）电源间的等效理想电压源的串并联,理想电压源可以并联，但必须注意，所并联的电压源必须电压相等，极性相同。否则，其中一个电源会被损坏。,电源的等效(7),电压源与其它元件的并联等效,任何元件与理想电压源并联，对外部电路而言，只相当于该理想电压源独立作用的情况。,特点,电源的等效(8),电流源与其它元件的串联等效,特点,任何元件与理想电流源串联，对外部电路而言，只相当于该理想电流源独立作用的情况。,电源的等效(9),含电源支路的等效变换实际电压源与电流源的等效变换,电源的等效(10),含电源支路的等效变换实际电源的等效变换,特别注意电流源和电压源参考方向之间的关系,实际电源的等效变换法(1),电路组成及参数如图所示，试求电流I5,1.5,实际电源的等效变换法(2),求图中R2上的电流I2=？,实际电源的等效变换法(3),求图中R2上的电流I2=？,I2,实际电源的等效变换法(4),求图中R2上的电流I2=？,例:试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电阻中的电流。,解:,由图(d)可得,求下列各电路的等效电源,解:,电源变换法中应注意的问题(1),问题1电压源与电流源等效变换是以对外部电路输出电压和输出电流等效的条件而获得的。所以，这种等效，只对电源以外的部分成立，而对电源内部是不等效的。,当电压源与电流源进行等效变换时，其内阻是不变的（内阻相等）。所以，在所带负载相同时电源内部的功率损耗是不相同的。,电源变换法中应注意的问题(2),有一直流发电机，Us=230V，R01，当负载电阻RL22时，用电源的两种电路模型分别求电压U和电流I，井计算电源内部的功率损耗和内阻压降。,求：U、I,两种模型对外部电路（输出电压和输出电流）是等效,电源变换法中应注意的问题(3),计算电源内部的功率损耗和内阻压降,对于同一电源的这两种电路模型，其内部是不等效的。,电源变换法中应注意的问题(4),问题2实际电压源与实际电流源之间可以进行等效变换，但是，理想电压源和理想电流源之间却不能进行等效变换。,当电压源与电流源进行等效变换时，其内阻是不变的（内阻相等）。而理想电压源的内阻为零，理想电流源的内阻为无穷大，二者不相等，所以，不满足等效的条件，故不能进行等效变换。,支路电流法(1),所谓支路电流法是指以电路中各支路电流为未知量，然后应用基尔霍夫定律和元件的电压电流特性分别列写节点电流方程和回路电压方程组，而后解出各未知支路电流。,在计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的方法。,支路电流法(2),支路电流法推导,凡不能用电阻串并联等效变换化简的电路，一般称为复杂电路。对于复杂电路我们可以用KCL和KVL推导出各种分析方法，支路电流法是其中之一。,对于任何一个复杂电路，如果以各支路电流为未知量，应用KCL和KVL列写方程，必须先在电路图上选定好未知支路电流以及电压或电动势的参考方向。,支路电流法(3),支路电流法推导,因为该电路有3条支路(b=3),所以,以支路电流法求解需要3个独立方程构成方程组.,b=3，n=2,KCL,可见，对具有两个节点的电路，应用电流定律只能列出2-11个独立方程。,一般地说，对具有n个节点的电路应用基尔霍夫电流定律只能得到(n1)个独立KCL方程。,支路电流法(4),支路电流法推导,KVL,其次，应用基尔霍夫电压定律列出其余b-(n-1)个KVL方程，通常可取单孔回路(或称网孔)列出。在图中有两个单孔回路。,对网孔L1,对网孔L2,可见，网孔数恰好等于b-(n-1)=3-(2-1),应用KVL和KCL一共可列出(n-1)+b-(n-1)b个独立方程，因此能解出b个支路电流。,支路电流法(5),支路电流法推导,联立方程可求解出支路电流,支路电流法(6),设电路具有N个节点、B条支路，支路电流法分析过程：1.列电路的节点KCL（N-1个方程）：2.在电路中找出B-N+1个独立回路列KVL方程,支路电流分析法的关键步骤：寻找B-N+1个独立的回路。,【练习与思考】,1.图示的电路共有三个回路，是否也可应用基尔霍夫电压定律列出三个方程求解三个支路的电流？,2.对图示的电路，下列各式是否正确？,【练习与思考】,4.试总结用支路电流法求解复杂电路的步骤。,3.如下图所示电路有多少支路？在图上画出支路电流，并自选参考方向,而后列出求解各支路电流所需的方程。,叠加原理(1),叠加原理的内容在具有n个电源的线性电路中，n个电源共同作用时在某一支路中所产生的电流(或电压)，等于各个电源单独作用时分别在该支路中所产生的电流(或电压)之代数和。这个关于各个电源作用的独立性的原则称为叠加原理。,叠加原理(2),叠加原理的推导说明应用叠加原理可以把一个具有n个电源的复杂电路分解成许多比较简单的电路。在每一个比较简单的电路中，仅有1个电源在所研究的电路中起作用，而所有其它(n-1)个电源假定是被除源的(除去电压源，使电动势E（US）变为零，即电压源所在处被短路代替；除去电流源，使电流IS变为零，即电流源所在处被开路代替)，不过它们的内电阻应当包括在相应的各支路的电阻内。,叠加原理(3),求图中各支路电流,+,I1与I1参考方向相同，所以取正号,I”1与I1参考方向相反，所以取负号,I2与I2参考方向相反，所以取负号,I”2与I2参考方向相同，所以取正号,I3和I”3都与I3参考方向相同，所以都取正号,=,叠加原理(4),求图中各支路电流,+,=,叠加原理(5),求图中各支路电流,+,=,与支路电流法计算的结果相同,叠加原理(6),+,=,电压源单独激励，,电流源单独激励，,总响应,例1:已知,US=5V,IS=1A,R1=4,R2=20,R3=3,R4=3.用叠加原理求电阻R4中的电流。,R3,R4,R1,R2,例2:电路如图，已知E=10V、IS=1A，R1=10R2=R3=5，试用叠加原理求流过R2的电流I2和理想电流源IS两端的电压US。,(b)E单独作用将IS断开,(c)IS单独作用将E短接,解：由图(b),叠加原理(7),叠加原理(8),(b)E单独作用,(c)IS单独作用,由图(c),叠加原理(9),叠加原理应用的注意事项叠加原理只能用于线性量的求解,如电流、电压,但不能用于非线性量的求解,比如功率就不能用叠加原理求解.应用叠加原理时,应该注意待求量（每一个电源单独作用时）的参考方向和原图中的方向的关系,一致取正,不一致取负。应用叠加原理时,所谓电源单独作用,就是假定其他的所有电源都不作用（电压源用短路代替,电流源用开路代替,电源内阻保留）。,戴维南定理(1),有源二端网络与无源二端网络具有两个出线端，其中包含有一个（或者多个）独立电源的部分电路称为有源二端网络。用NA表示，它可以是简单的或任意复杂的电路。,戴维南定理(2),有源二端网络与无源二端网络,如果二端网络中不含独立电源，则称该二端网络为无源二端网络；在有源二端网络中令所有电源为零得到的无源网络称为该有源二端网络对应的无源二端网络，常用NA0表示。,戴维南定理(5),等效电源定理,电压源戴维南定理,电流源诺顿定理,戴维南定理(6),戴维南定理对任何一个线性有源二端网络,就其对外部电路的作用而言,总可以用一个理想电压源US与一个电阻R0的串联有源支路（实际电压源）来代替.其中,US的值就等于该有源二端网络的开路电压U0C,即US=U0C,R0就等于该有源二端网络对应的无源二端网络的等效电阻.(理想电压源替换为短路，理想电流源替换为开路),戴维南定理(8),戴维南定理应用,例1电路如图,已知E1=40V,E2=20V,R1=R2=4,R3=13,试用戴维南定理求电流I3。,a,b,注意：“等效”是指对端口外等效,有源二端网络,等效电源,即用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,戴维南定理(9),戴维南定理应用,a,解：1.断开待求支路求等效电源的电压US,US也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。,US=Uo=E2+IR2=20+2.54=30V,或：US=Uo=E1IR1=402.54=30V,戴维南定理(10),戴维南定理应用,a,2.求等效电源的内阻R0除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）,从a、b两端看进去，R1和R2并联R0=R1/R2=4/4=2,求内阻R0时，关键要弄清从a、b两端看进去时各电阻之间的串并联关系。,戴维南定理(11),戴维南定理应用,a,3.画出等效电路求电流I3,戴维南定理(16),用戴维南定理求解电路（电流和电压）的步骤1.断开待求支路，求电路的开路电压。2.令所有电源为零求等效电阻(注意电源为零的含义)。3.画出戴维南等效电路，求出待求电流或电压。,最大功率传输定理,对于一个线性有源二端网络，接在它两端的负载电阻不同时，从二端网络传递给负载的功率也不同。那么在什么条件下，负载能得到的功率为最大呢？,将线性有源二端网络用戴维南或诺顿等效电路代替,最大功率传输定理,二端网络传递给负载的功率（负载吸收的功率）,当等效电源参数确定时，负载获得的功率与负载电阻值呈二次函数关系，存在一个极值。,令,得唯一极大值点为RL=Ro，最大功率,且,最大功率传输定理：若（等效）电源参数确定（US和Ro），当且仅当负载电阻RL=Ro时负载从电源（电源传输给负载）获得最大功率,最大功率传输定理,例：在图示电路中，若电阻R可变，问R等于多大时，它才能从电路中吸取最大功率？并求此最大功率。,利用电源等效变换可以获得a-b左侧等效电源的参数（戴维南等效电路）。,最大功率传输定理,当,获得最大功率，其值为,电路中电位的计算方法(1),在电路的分析与计算时，常常要用到电位的概念。电压是两点电位之差，它只能说明一点的电位高，另一点的电位低，并不能知道某一点的电位究竟为多少。在很多情况下，我们需要知道某点的电位。,电位电路中某点至参考点的电压记为“VX”。通常设参考点的电位为零。用符号表示。,1.在计算电位之前，必须先选定电路中的电位参考点。,2.某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,电路中电位的计算方法(2),电位的计算步骤:1.任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；2.标出各电流参考方向并计算；3.计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。利用电位的概念,还可以简化电路图,也可使计算更为简单。在电子电路中,为简化电路,一般不画出直流电源,而只标出各点的电位值。,电路中电位的计算方法(3),电位的计算举例:求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd及各点间的电压。,因为电位与参考点的选择有关,所以,分析时,应该先选择参考点！,电路中电位的计算方法(4),分别选a点和b点为参考点计算,Vb=Uba=106=60VVc=Uca=420=80VVd=Uda=65=30V,设b为参考点，即Vb=0V,Va=Uab=106=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,设a为参考点，即Va=0V,电路中电位的计算方法(5),结论：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；只要参考点确定了，电路中各点的电位也就跟着确定了。其大小与计算电位的路径无关。参考点可以任意选择，但一经选定，就不能更改。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，即电压的大小与参考点的选取无关,电路中电位的计算方法(6),借助电位的概念可以简化电路作图,（1）K断开时,（2）K闭合时,解：（1）K断开时,（2）K闭合时,求下图中VA=?,电路中电位的计算方法(7),本章小结：,电路的基本概念,电路的基本定律及应用,电路的基本分析方法定律,知识结构,电路的基本物理量,支路电流法,电位的计算,KVL,电路的工作状态,叠加原理,戴维南定理,非线性电阻电路简介,结点电压法,练习题,一、填空1.一般电路由、三个部分组成。2.电路通常有、三种状态。3.电荷的移动形成电流，电流用符号表示。4.电流表必须接到