电路的等效变换ppt课件

1、1.5 1.5 电路电路的等效变换的等效变换1.1 1.1 电路和电路和电路模型电路模型1.6 1.6 直流电路直流电路中的几个问题中的几个问题1.3 1.3 基尔基尔 霍夫定律霍夫定律第第1章章 电路的根本概念和根本定律电路的根本概念和根本定律 1.4 1.4 电压源电压源 和电流源和电流源1.2 1.2 电路的电路的根本物理量根本物理量本章的学习目的和要求 本章内容是贯穿全课程的重要实际根底，要求在学习中给予足够的注重。经过对本章学习，要求了解理想电路元件和电路模型的概念；进一步熟习电压、电流、电动势和电功率等根本物理量的概念；深化了解和掌握参考方向在电路分析中的作用；初步了解和掌握基尔霍

2、夫定律的内容及其运用；领会电路等效的概念和掌握电路等效的根本方法。 由实践元器件构成的电流的通路称为电路。1、电路的组成及其功能 电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。1、电路的组成及其功能.1、电路的组成及其功能电力系统中电力系统中电子技术中电子技术中2、电路模型负载电源开关衔接导线SRL+ UIUS+_R0 用笼统的理想电路元件及其组合，近似地替代实践的器件，从而构成了与实践电路相对应的电路模型。2、电路模型R+ USLIS 理想电路元件是实践电路器件的理想化和近似，其电特性单一、准确，可定量分析和计算。C2、电路模型1、电路模型是用来讨论存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的

3、工具。2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都集中在元件内部进展，任何时辰从元件两端流入和流出的电流恒等、且元件端电压值确定。因此电磁景象可以用数学方式来准确地分析和计算。3、电路分析根本实际中运用电路模型，其主要义务就是在寻务虚际电路共有的普通规律、讨论各种实践电路共同遵守的根本规律时带来方便。电路由哪几部分电路由哪几部分组成？各部分的组成？各部分的作用是什么？作用是什么？何谓理想电路何谓理想电路元件？其中元件？其中“理想二字理想二字在实践电路的在实践电路的含义？含义？集总参数集总参数元件有何元件有何特征？特征？如何在电路如何在电路中区分

4、电源中区分电源和负载？和负载？试述电路的功试述电路的功能？何谓能？何谓“电电路模型？路模型？1、电流i dqdt=1-1稳恒直流情况下I Q t=1-21A=103mA=106A=109nA单位换算 习惯上规定以正电荷挪动的方向为电流的正方向。 电路图上标示的电流方向为参考方向，参考方向是为列写方程式提供根据的，实践方向根据计算结果来定。2、电压、电位和电动势I 电位电位V V是相对于参考点的电压。是相对于参考点的电压。 参考点的电位参考点的电位:Vb=0:Vb=0；a a点电位：点电位：Va=E-IR0=IRVa=E-IR0=IR+ URL_SE+R0 电动势电动势E只只存在电源内存在电源内

5、部，其数值部，其数值反映了电源反映了电源力作功的身力作功的身手，方向规手，方向规定由电源负定由电源负极指向电源极指向电源正极正极 路端电压路端电压U。电压的大小反电压的大小反映了电场力作映了电场力作功的身手；电功的身手；电压是产生电流压是产生电流的根本缘由；的根本缘由；其方向规定由其方向规定由“高高电位端电位端指向指向“低低电电位端。位端。2、电压、电位和电动势Uab=WaWbqVa=WaW0qE=W源q 显然电压、电位和电动势的定义式方式一样，因此显然电压、电位和电动势的定义式方式一样，因此它们的单位一样，都是伏特它们的单位一样，都是伏特VV。 电压等于两点电位之差：电压等于两点电位之差：U

6、ab=VaVb 电源的开路电压在数值上等于电源电动势；电源的开路电压在数值上等于电源电动势； 电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。3、电功和电功率单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】假设U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KWh】1000W的电炉加热1小时100W的灯泡照明10小时40W的灯泡照明25小时 日常生活中，用电度表丈量电功。当用电器任务时，电度表转动并且显示电流作功的多少。显然电功的大小不仅与电压电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。3、电功和电功率国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【

7、W】。4、参考方向aIUbaIUb 实践电源上的电压、电流方向总是非关联的，实践负载上的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时，其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。4、参考方向(1)分析电路前应选定电压电流的参考方向，并标在图中；(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得恣意改动。参考方向是列写方程式的需求，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不用追求它们的物理本质能否合理。(4)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，实践方向由计算结果确定。(3)电阻、电抗或阻抗普通选取关联参考方向，独立源上普通选取非关联参

8、考方向。(5)在分析、计算电路的过程中，出现“正、负、“加、减及“一样、相反这几个名词概念时，不可混为一谈。仔细了解下面的例题 +UI元元 件件I=PU=5=4A+UI元元 件件P=UI =10(-100) =1000W元件吸收正功率，阐明元件是负载。 电压、电位、电动势有何异同？ 电功率大的电功率大的用电器，电功用电器，电功也一定大，这也一定大，这种说法正确吗？种说法正确吗？为什么？为什么？ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算 电路提供方便和根据。 在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？ 运用参考方向时，他能阐明“正、负、“加、减及“一样、相 反这几对名词的不同之处吗？ 运用参考方

9、向时，“正、负 指在参考方向下，电压电流数值前面的正、负号，假设参考方向下某电流为“2A，阐明其实践方向与参考方向相反，参考方向下某电压为“20V，阐明其实践方向与参考方向一致；“加、减指参考方向下电路方程式各项前面的正、负符号； “一样是指电压、电流参考方向关联，“相反指的是电压、电流参考方向非关联。 1、几个常用的电路名词m=3abl=3n=2112332网孔网孔=2+_R1US1+_US2R2R32、结点电流定律KCLI1I2I3I4a 通常规定以指向结点的电流取正，背叛结点的电流取负。在此规定下，根据KCL可对结点 a列出KCL方程：KCL的有关举例与讨论 i1i4i2i3整理为 i1

10、+ i3= i2+ i4可列出KCL：i1 i2+i3 i4= 0根据 it= 0可得KCL的另一种方式：i入= i出KCL的推行运用 对图示电路的三个结点分别列KCL 可见，在任一瞬间经过任一封锁面的电流的代数和也恒等于零。IAIBIABIBCICAICABCIA = IAB ICAIB = IBC IABIC = ICA IBC 把上述三式相加可得KCL的推行运用 二端网络的两个对外引出端子，电流由一端流入、从另一端流出，因此两个端子上的电流数值相等。只需一条支路相连时： i=0ABi1i2i3IA = IAB ICAABi1i2ABi 图示B封锁曲面均可视为广义结点，KCL运用举例 jA

11、 = j BjA = j BABi2i1i1 =i2jA = j BjA = j B+_1+_113V1112Vi1 = i2右封锁曲面可视为广义节点？3、回路电压定律KVL 基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系的电压定律。 回路电压定律根据“电位的单值性原理，其内容：I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4先标绕行方向-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4可得KVL另一方式：IR=

12、USKVL定律的第二种方式根据电路图将各电压改写为：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0把上式加以整理：KVL定律的推行运用 USI IUR+_+_KVL定律的推行运用 ABCUA+_UAB+_UB+_KVL定律运用举例 #1#2#3I1I2I3R3US1+_US2_+R1R20S13311=URIRI电源压升 S13311URIRI=S23322URIRI=KVL定律运用举例 #1#2#3I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2S1S22211UURIRI=）（）（2 1 S23322S13311URIRIURIRI= KVL方程式的常用方式，是把变量和知量区分放在方程式两边，显

13、然给解题带来一定方便。基尔霍夫定律运用举例？UIKCL：-3-1+2-I=0 I= -2AVAR: U1=3I=3(-2)= -6VKVL：U+U1+3-2=0 U=5V3A3V2V3WU11A2A基尔霍夫定律运用举例？14A23V-I=0aVa=U1+3V=(4) 1+3=1VU1根据本人的根据本人的理讲解明什理讲解明什么是支路？么是支路？回路？结点回路？结点和网孔？和网孔？某电压或某某电压或某电流得负值电流得负值阐明什么？阐明什么？基尔霍夫两定律基尔霍夫两定律的推行运用如何的推行运用如何了解和掌握？了解和掌握？列写列写KCL、KVL方程式前，不方程式前，不在图上标出电压、电流和绕行在图上标

14、出电压、电流和绕行参考方向行吗？参考方向行吗？1、理想电压源理想电压源的定义理想电压源的特点能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。USUI0理想电压源的伏安特性理想电压源的图符号平行于电流轴的一条直线US理想电压源的开路与短路开路开路I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路+_U=0理想电压源上的功率计算+UIP发发=UI P发发=UI +UI P吸吸=UIP吸吸= UI理想电压源的串联与并联US= USk 电压值一样的电压源才干并联，且每个电源的电流不确定。US2+_+US1US= US1 U S25V+_+_5VI5V+_I+_US2、理想电流源理想电流源的定义理想电流源的特

15、点能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。ISIU0理想电流源的伏安特性理想电流源的图符号平行于电压轴的一条直线IS理想电流源的开路与短路I=IS+_U=+_U=0 理想电流源输出的电流值恒定，开路时由于理想电流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷大！ISRLISRLI=IS光电池、稳流三极管普通可视为实践电流源。理想电流源的开路与短路I=IS+_U=+_U=0 理想电流源输出的电流值恒定，开路时由于理想电流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷大！ISRLISRLI=IS光电池、稳流三极管普通可视为实践电流源。理想电流源的串联与并联 IS1 IS2 IS3 ISIS= ISk IS= IS1

16、+ IS2 IS3 电流一样的理想电流源才干串联，且每个恒流源的端电压均由它本身及外电路共同决议。ISUS ISUS IS1 IS2US1US2 US IS IS 在电路等效的过程中，与理想电压源相并联的电流源不起作用！ 与理想电流源相串联的电压源不起作用！3、实践电源的两种电路模型IbUSUR0RL+_+_aIURLR0+IS R0U ab 假设实践电源输出的电压值变化不大，可用电压源和电阻相串联的电源模型表示，即实践电源的电压源模型。 假设实践电源输出的电流值变化不大，那么可用电流源和电阻相并联的电源模型表示，即实践电源的电流源模型。两种实践电源模型的外特性电压源模型外特性USUI0ISI

17、U0电流源模型外特性 实践电源总是存在内阻的。假设把电源内阻视为恒定不变，那么电源内部、外部的耗费就主要取决于外电路负载的大小。在电压源方式的电路模型中，内外电路的耗费是以分压方式进展的；在电流源方式的电路模型中，内外电路的耗费是以分流方式进展的。1、理想电压源和理想电流源各有什么特点？它们与实践电源的主要区别在哪里？2、碳精送话器的电阻随声音的强弱变化，当电阻阻值由300变至200时，假设由3V理想电压源对它供电，电流变化为多少？3、实践电源的电路模型如课本上图1.13a所示，知电源为20V,负载电阻为50，当内阻分别为0.2 和30时，流过负载的电流各为多少？由计算结果可阐明什么问题？4、

18、当电流源内阻很小时，对电路有什么影响？1、电阻之间的等效变换RUI+R1R2UI+串联电路电阻等效是“和的关系21111RRR=R2R1IU+UR+I并联电路电阻等效是“倒数和的倒数关系电阻的混联电路求解举例1KIU+6K3K6K 知图中U=12V，求I=？R=6/(1+3/6)=2KI=U/R=12/2)=6mAUR+IY形网络与形网络之间的等效123I1R1R2R3U 12123I1R 12R 23R 31U 12213322131113322123313322112RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR=312312233133123121223231231231121RRRR

19、RRRRRRRRRRRRRR=YY3 31RRRR=，或Y网络与网络等效举例150A150150150150BAB505050150150RAB=50+(50+150)/(50+150)=1502、电源之间的等效变换Us = Is R0Is = UsR0U+IaRLR0IS R0US b两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。I IU+_bUSR0RL+_a利用电源之间的等效简化电路举例I=0.5A+_15V_+8V77 I 5A347 2A I=？ 6A+_ U 55 10V 10V 2A 6A+_ U 5 5 8A+_U 2.5 等效条件：对外部等效，对内部不等效； 理想电源之间不能等效互换

20、，实践电源模型之间可以等效变换； 实践电源模型等效变换时应留意等效过程中参数的计算、电源数值与其参考方向的关系； 电阻之间等效变换时一定要留意找对结点，这是等效的关键； 与理想电压源并联的支路对外可以开路等效； 与理想电流源串联的支路对外可以短路等效。1、电路中各点电位的计算 电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压；原那么上电路参考点可以恣意选取通常可以为参考点的电位为零值Va = US1Vc = US2Vb = I3 R3假设以d为参考点，那么:US1+_R1+_US2R2R3I3abcddabcR1R2R3？电位的计算运用举例 举例举例1：分别以：分别以A、B为参考点计算为参考点计算

21、C和和D点的电点的电位及位及UCD。I =10 + 53 + 2= 3 AVC = 3 3 = 9 VVD= 3 2= 6 VVD = 5 VVC = 10 VUCD = VC VD= 15 V10 V2 +5 V+3 BCDIAUCD = VC VD = 15 V电位的计算运用举例a12V6K4K20KS12VI=12-(-12) (6+4+20)=0.8mAIVa=12-0.820=4V12V20KS12V4K6KaII=12(20+4)=0.5mAVa=0.54=2V2、电桥电路电桥电路是一个复杂电路，如下图：abcdR1R2R3R4R0USR 电桥电路中的电阻R1、R2、R3、R4称为电桥电路的4个桥臂，R构成了桥支路，接在a、b两结点之间；含有内阻的电源接在c、d两个结点之间。 普通情况下，a、b两点的电位不相等，R所在的桥支路有电流经过。假设调整R1、R2、R3和R4的数值满足对臂电阻的乘积相等时，a、b两点就会等电位，那么桥支路中无电流经过，这时我们称电桥到达“平衡，平衡电桥如