第一章 直流电路

1、电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院学好本课程，应注意抓好四个主要环节：学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、提前预习、认真听课、认真听课、及时复习、及时复习、独立作业。独立作业。还要处理好三个基本关系：还要处理好三个基本关系：听课与笔记、听课与笔记、作业与复习、作业与复习、自学与互学。自学与互学。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电工电子

2、技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院1.1.理解电流、电压参考方向的问题；理解电流、电压参考方向的问题；2.2.掌握基尔霍夫定律及其具体应用；掌握基尔霍夫定律及其具体应用；3.3.理解叠加定理与戴维南定理及其理解叠加定理与戴维南定理及其应用范围；应用范围；4.4.了解电气设备额定值的定义。了解电气设备额定值的定义。作业：作业：1-11-1；1-81-8；1-151-15；1-181-18；1-241-24；1-1-2626电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广

3、东水利电力职业技术学院1.1 1.1 电路的组成及其基本物理量电路的组成及其基本物理量1 1、电路的组成、电路的组成由若干电气设备或元器件按一定方由若干电气设备或元器件按一定方式用导线联接而成的电流通路。式用导线联接而成的电流通路。例：手电筒电路例：手电筒电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院负载：负载：电源：电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。电灯等。中间环节：中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、控制电源和负载之

4、间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。测量设备以及各种继电保护设备等。电路一般由三部分组成：电路一般由三部分组成：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电路可以实现电能的电路可以实现电能的传输、分配和转换。传输、分配和转换。电力系统中：电力系统中：电子技术中：电子技术中：电路可以实现电信号的电路可以实现电信号的传递、存储和处理。传递、存储和处理。实际电路的结构形式多种多样，就其功能而言，可以分实际电路的结构形式多种多样，就其功能而言，可以分为为电力电路（强电电路）电力电

5、路（强电电路）、电子电路（弱电电路）电子电路（弱电电路）两大两大类。类。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为： 实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，因实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，因此常对其加以近似化、理想化处理。此常对其加以近似化、理想化处理。iR R L的的电电特性可用特性可用表征表征的电的电特性可用特性可用表征表征由于白炽灯中耗能由于白炽灯中耗能的因素大大于产生的因素大大于产生磁场的因素，因此磁场的因素，因此L 可以忽略。可以忽略。 理想电路元件理想电路元件是实际电路器件的

6、理想化和近似，其是实际电路器件的理想化和近似，其电特性电特性单一单一、确切确切，可定量分析和计算。，可定量分析和计算。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电源负载实体电路中间环节 与实体电路相对应、由理想元件构成的与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图电路图，称为实体电路的称为实体电路的电路模型电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+ UIUS+_R0电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院RC+ US电阻元件电阻元件只具耗能的电特性电容元件电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源理想电压源输出电压恒定

7、，输出电流由它和负载共同决定理想电流源理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L电感元件电感元件只具有储存磁能的电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件 有源二端元件 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（1 1）电流）电流 电流的国际单位是安培（A）。i dqdt=（1-1）I Q t=（1-2） 电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，数值上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。定义式为：大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为：注意：注意：变量用小写字母表示，恒量用大写

8、字母变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。表示。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，为了分析、计算的需要，引入了电流的参考参考方向。任意任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向就称为电流的参考参考方向，有时又称为电流的正正方向。当电流的参考方向与实际方向相同相同时，电流为正值正值。反之，若电流的参考方向与实际方向相反相反，则电流为负值负值。电流的参考方向一般用实线箭头表示，如下图（a）表示；也可以用双下标表示，如下图（b），其中，Iab表示电流的参考方向是由a点指向b点。电工电子技术基础电工电子技术基础

9、广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院dqdwuababQWUabab直流情况下（2 2）电压）电压 高中物理课对电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为： 电压的国际单位是伏特（V）。 从工程应用的角度来讲，电路中电压是产生电流的根本原因。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 a 点电位ab1 5Aab1 5A电位的概念电位实际上就是电路中某点到参考点的电压，电压常用双下标，而电位则用单下标，电位的单位也是伏特V。电位具有相对性相对性，规定参考点的电位为零电位零电位。因此，相对于参考点较高的电位呈正电位

10、正电位，较参考点低的电位呈负电位负电位。数值上，电压等于电路中两点电位的差值。即： b点电位baabVVU电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院分析、计算电路时，也要预先设定电压的参考参考方向。 当电压的参考方向与实际方向相同相同时，电压为正值正值，当电压的参考方向与实际方向相反相反时，电压为负值负值。电压的参考方向既可以用正（+）、负（-）极性表示，如下图（a），正极性指向负极性的方向就是电压的参考方向；也可以用双下标表示，如下图（b），其中，ab表示a、b两点间的电压参考方向由a指向b。 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东

11、水利电力职业技术学院注意注意：列写电路方程式之前，首先要在电路中标出电流、：列写电路方程式之前，首先要在电路中标出电流、电压的电压的参考参考方向。方向。电路图上电流、电压参考方向的标定，原则上电路图上电流、电压参考方向的标定，原则上任意假定任意假定，但一经选定，在整个分析计算过程中，这些参考方向就但一经选定，在整个分析计算过程中，这些参考方向就不允不允许再变更许再变更关联参考方向关联参考方向与与非关联参考方向非关联参考方向如果电流的参考方向与电压的参考方向一致，则称之如果电流的参考方向与电压的参考方向一致，则称之为关联参考方向；为关联参考方向；如果电流的参考方向与电压的参考方向不一致，则称如果

12、电流的参考方向与电压的参考方向不一致，则称之为非关联参考方向。之为非关联参考方向。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院aI电源电源元件元件b非关联参考方向非关联参考方向aI负载负载元件元件b关联参考方向关联参考方向 实际电源上的电压、电流方向总是非关联非关联的，实际负载上的电压、电流方向是关联关联的。因此，假定某元件是电源时，常选取非关联参考方向，假定某元件是负载常选取关联参考方向。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 在电路图上预先标出电压、电流的在电路图上预先标出电压、电流的参考参考方向方向，目的是为解

13、题时列写方程式提供依，目的是为解题时列写方程式提供依据。因为，只有参考方向标定的情况下，据。因为，只有参考方向标定的情况下，方程式各电量前的正、负号才有意义。方程式各电量前的正、负号才有意义。I 为什么要在电为什么要在电路图中预先标出路图中预先标出参考方向？参考方向？ +USR0RI 设参考方向下设参考方向下US=100V，I=5A，则说，则说明电源电压的实际方向与参考方向一致；明电源电压的实际方向与参考方向一致；电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。 参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。参考方向一经设定，在分析和

14、计算过程中不得随意改动。方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量的的真实方向真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。是以计算结果和参考方向二者共同确定的。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院单位时间内电场力所作的功称为电功率电功率，简称为功率功率。 UItQUP用上式计算电路吸收的功率时，若电压、电流的参考方向关联，则等式的右边取正号；否则取负号。（3 3）电功率）电功率国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯表明

15、在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。当P0，表明元件吸收功率；当PR2，则如果两个并联电阻有：R1R2，则2、电阻的串并联及分压、分流公式、电阻的串并联及分压、分流公式电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院3、两种电源之间的等效互换、两种电源之间的等效互换Us = Is R0内阻改并联Is = UsR0 两种电源模型之间等效变换时，电压源的数值和电流源的数值遵循欧姆定律的数值关系，但变换过程中内阻不变内阻不变。bI IR0Uab+_US+_aIS R0US bI IR0Uab

16、+_a等效互换的原则：等效互换的原则：当外接负载相同时，两种电源模型对外部电路的电压、电流相等。内阻改串联电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院10K10当这两个电阻相当这两个电阻相串或相并时，等串或相并时，等效电阻效电阻R？I2I31KA41K2K10mA6mAA5A4=？ A5 =？212V+_16V+_155I并联：并联：R10串联：R10KA4=7mAA5=3mAn=2b=3Uab=0 I=0结点？结点？支路？支路？Uab=？I=？电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 在多个电源同时作用的线性电路中，

17、任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。1.5 叠加定理与戴维南定理叠加定理与戴维南定理计算功率时应用叠加原理！IR1R2ISUS当恒流源不作用时应视为IR1R2USIR1R2IS当恒压源不作用时应视为1、叠加定理叠加定理电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院12V+_7.2V电源单独作用时：电源单独作用时：用叠加原理求下图所示电路中的用叠加原理求下图所示电路中的I2。根据叠加原理根据叠加原理: I2 = I2 + I2 =1+(1)=0BAI237.2V+_212V+_612V电源单独作用时：电源单独作用时：A1)2

18、/3(62 . 7 2IA1633)6/3(2122IBA37.2V+_26I2I2电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院用叠加定理求：用叠加定理求：I= I= ? ?I = I+ I= 2+（1）=1A“恒流源不起作用恒流源不起作用”或或“令其等令其等于于0”0”，即是将此恒流源去掉，即是将此恒流源去掉，使原恒流源处开路。使原恒流源处开路。+-I4A20V10 10 10 I4A10 10 10 +-I20V10 10 10 A2214IA1101020 I20V电压源单独作用时：电压源单独作用时：4A电流源单独作用时：电流源单独作用时：电工电子技术

19、基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院应用叠加定理要注意的问题应用叠加定理要注意的问题1. 1. 叠加定理只适用于线性线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。 2. 叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代代数和数和。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院4. 叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功 率，即功率不能叠加

20、。如：5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个 分支电路的电源个数可能不止一个。 333 III 32332332333233)()()(RIRIRIIRIPR3I3=+电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院说明说明叠加定理的适叠加定理的适用范围，它是否仅用范围，它是否仅适用于直流电路而适用于直流电路而不适用于交流电路不适用于交流电路的分析和计算？的分析和计算？从叠加定理的学从叠加定理的学习中，可以掌握习中，可以掌握哪些基本分析方哪些基本分析方法？法？电流和电压可以应用电流和电压可以应用叠加定理进行分析和叠加定理进行分析和计算，功率为什么不计算，

21、功率为什么不行？行？电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院对外电路来说，任何一个线性有源二端网络有源二端网络，均可以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来等效代替，其电压源US等于线性有源二端网络的开路电压开路电压UOC，电阻元件的阻值R0等于线性有源二端网络除源除源后两个外引端子间的等效电阻Rab。只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。线性线性有源有源二端二端网络网络 ababR0US+- -3、戴维南定理戴维南定理电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院二

22、端网络中电源ABAB二端网络中电源戴维南定理中的“等效代替”，是指对端口以外的端口以外的部分部分“等效等效”，即对相同外接负载而言，端口电压和流出端口的电流在等效前后保持不变等效前后保持不变。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院戴维南定理应用举例戴维南定理应用举例US =(30/50) RS +30 US =(50/100) RS +501. 如图所示有源二端网络，用内阻为50k的电压表测出开路电压值是30V，换用内阻为100k 的电压表测得开路电压为50V，求该网络的戴维南等效电路。有源VU0二端网络U0150V200KR根据测量值列出方程式：电工

23、电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V求：当 R5=16 时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效电路有源二有源二端网络端网络电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院先求等效电源US及R02V4-62030201030203010DBADOCUUUI520+_AB30302010V16USR0+_AB戴维南等效电路戴维南等效电路20+_+_30302010V电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学

24、院广东水利电力职业技术学院再求输入电阻RAB恒压源被短接后，C、D成为一点，电阻R1和 R2 、R3 和 R4 分别并联后相串联。即： R0=RAB=20/3030/20 =12+12=24 得原电路的戴维南等效电路A05. 0162425I20303020A2V24+_16I5B由全电路欧姆定律可得：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院什么是二端网什么是二端网络、有源二端络、有源二端网络？无源二网络？无源二端网络端网络？戴维南定理适用于戴维南定理适用于哪些电路的分析和哪些电路的分析和计算？是否对所有计算？是否对所有的电路都适用？的电路都适用？应用戴

25、维南定理求应用戴维南定理求解电路的过程中，解电路的过程中，电压源、电流源如电压源、电流源如何处理？何处理？如何求解戴维南如何求解戴维南等效电路的电压等效电路的电压源及内阻？定理源及内阻？定理的实质是什么？的实质是什么？电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 a 点电位ab1 5Aab1 5A补充：电路中的电位及其计算方法1、电位的概念电位实际上就是电路中某点到参考点的电压，电压常用双下标，而电位则用单下标，电位的单位也是伏特V。电位具有相对性相对性，规定参考点的电位为零电位

26、零电位。因此，相对于参考点较高的电位呈正电位正电位，较参考点低的电位呈负电位负电位。 b点电位电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院12V求开关S打开和闭合时a点的电位值。12V6K4K20K12V画出S打开时的等效电路：babadc6K4Kc20K12VV4202046121212aV显然，开关S打开时相当于一个闭合的全电路，a点电位为：S闭合时的等效电路：6K4K20K12V12VbacS闭合时，a点电位只与右回路有关，其值为：V2420412aVdd2、电位的计算电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电路如下图所示，分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及UCD。10 V2 +5 V+3 II =10 + 53 + 2= 3 AVC = 3 3 = 9 VVD= 3 2= 6 VUCD = VC VD = 15 V以B点为参考电位时VD = 5 VVC = 10 VUCD = VC VD= 15 V电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院下图电路中若选下图电路中若选定