第1章直流电路

1、电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术 电工电子技术电工电子技术电工电子技术电工电子技术负载：由实际元器件构成的电流的通路。电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。电工电子技术电工电子技术电力系统中：电力系统中：电子技术中：电子技术中：电工电子技术电工电子技术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，称为实体电路的。电路模型负载电源开关连接导线SRL+ UIUS+_R0电工电子技术电工电子技术白炽灯的电白

2、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，采取模型化处理可获得有意义的分析效果。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的因素远大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。电工电子技术电工电子技术RC+ US只具耗能的电特性只具有储存电能的电特性输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L只具有储存磁能的电特性IS无源二端元件 有源二端元件 电工电子技术电工电子技术（1）电流 电流的国际

3、单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【A】等，它们之间的换算关系为：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，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： 在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷移动的方向规定为电流的正方向。电工电子技术电工电子技术dqdwuababQWUabab直流情况下（2）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：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。 电压的国际单位制是伏特V，常用的单位还有毫伏mV和千伏【

4、KV】等，换算关系为： 电工技术基础问题分析中，通常规定电压的参考正方向高电位指向低电位，因此电压又称作电压降 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。数值上，电压等于电路中两点电位的差值。即：baabVVU电工电子技术电工电子技术（3）电流、电压的参考方向对电路进行分析计算时应注意：列写电路方程式之前，首先要在电路中标出电流、电压的参考方向。电路图上电流、电压参考方向的标定，原则上任意假定，但一经选定，在整个分析计算过程中，这些参考方向就不允许再变更aIUbaIUb 实际电源上的电压、电流方向总是的，实际负载上的电压、电流方向是的。因此，假定某元件是电源时，应选取非关联参考方向

5、，假定某元件是负载应选取关联参考方向。电工电子技术电工电子技术 在电路图上预先标出电压、电流的，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，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US=100V，I=5A，则说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。 参考方向一经设定，在分析和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。电工电子技术电工电子技术1.在电路分

6、析中，引入参考方向的目的是什么？2.应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、减”及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？ 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依据。应用参考方向时，是指在参考方向下，电压、电流数值前面的正负号，如某电流为“5A”，说明其实际方向与参考方向，某电压为“100V”，说明该电压实际方向与参考方向指参考方向下电路方程式中各量前面的是指电压、电流为，“”指的是电压、电流参考方向。 电工电子技术电工电子技术 a 点电位ab1 5Aab1 5A(1)电位的概念 b点电位电工电子技术电工电子技术12V12V6K4K20K12Vbabadc6K4Kc20K1

7、2VV4202046121212aV6K4K20K12V12VbacV2420412aVdd(2)电位的计算电工电子技术电工电子技术10 V2 +5 V+3 II =10 + 53 + 2= 3 AVC = 3 3 = 9 VVD= 3 2= 6 VUCD = VC VD = 15 VVD = 5 VVC = 10 VUCD = VC VD= 15 V电工电子技术电工电子技术求下图电路中开求下图电路中开关关S闭合和断开闭合和断开时时B点的电位。点的电位。试述电压和电位的异试述电压和电位的异同，若电路中两点电同，若电路中两点电位都很高，则这两点位都很高，则这两点间电压是否也很高？间电压是否也很高

8、？A24VBCDS12VA26K4V12VBS4K2K电工电子技术电工电子技术UItW 日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度度=1KWh=1KVAh（1）电能 电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。电工电子技术电工电子技术UItUIttWP 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

9、秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。（2）电功率 电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P ”表示：国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 用电器额定工作时的电压叫额定电压，；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。电工电子技术电工电子技术 在关联参考方向下，当P0表示这部分电路吸收功率，P0表示这部分电路发出功率，PR2，则如果两个并联电阻有：R1R2，则1、电阻的串联与并联电工电子技术电工电子技术 Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看， R2和R3，R4和R

10、5均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这4个电阻两两并联后，电路中除了a、b两点不再有结点，所以它们的等效电阻与R1和R6相串联。 电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。电工电子技术电工电子技术m=3abl=3n=2112332网孔网孔=2+_R1US1+_US2R2R3电工电子技术电工电子技术例例支路：共 ？条回路：共 ？个节点：共 ？个网孔：？个I3I1I2I5I6I4R3US4US3_+R6+R4R5R1R2_电工电子技术电工电子技术3、基尔霍夫第一定律（KCL）基尔霍夫定律包括

11、结点电流定律和回路电压两个定律，是一般电路必须遵循的普遍规律。 基尔霍夫电流定律是将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，它指出：。数学表达式：（直流电路的电流）（任意波形的电流） 0 0IiI1I2I3I4a 若以结点的电流为，结点的电流为，则根据KCL，对结点 a 可以写出：电工电子技术电工电子技术求左图示电路中电流i1、i2。i1i4i2i3整理为： i1+ i3= i2+ i4 0)(ti根据出入的另一种形式：可得ii KCL可列出KCL：i1 i2+i3 i4= 0i1i2+10 +(12)=0 i2=1A 4+7+i1= 0 i1= 3A 7A4Ai110A-

12、 -12Ai2电工电子技术电工电子技术I=?I1I2I3IU2+_U1+_RU3+_RRR广义节点广义节点电工电子技术电工电子技术I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4先标绕行方向电工电子技术电工电子技术#1#2例例0S13311URIRI#3）（）（2 1 S23322S13311URIRIURIRIS23322URIRIS1S22211UURIRII1I2I3R3US1+_US2_+R1R2 KVL方程式的常用形式

13、，是把变量和已知量区分放在方程式两边，显然给解题带来一定方便。 S13311URIRI电工电子技术电工电子技术USI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_电工电子技术电工电子技术5、负载获得最大功率的条件RLSUSIR0L0SRRUIL2L0SL2)(RRRURIP电工电子技术电工电子技术L2L0SL2)(RRRURIPL2L002S)(4RRRRUP02SmaxL4RUPRLSUSIR0电工电子技术电工电子技术10K10I2I31KA41K2K10mA6mAA5A4=？ A5 =？212V+_16V+_155I并联：并联：R10串联：R10KA4=7mAA5=3mAn=2b=3Ua

14、b=0 I=0结点？结点？支路？支路？Uab=？I=？电工电子技术电工电子技术电气设备工作条件下的称为额定值 电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。IUS(RSRL)（1）通路 U=USIRS RLS USRS（2）开路U=USI0S USRSRLU=0IUS/RS（3）短路短路RLS USRS电工电子技术电工电子技术右下图电路，若已知元件吸收功率为20W，电压U=5V，求电流I。+UI元 件由图可知UI为关联参考方向，因此:A4520UPI举例2：右下图电路，若已知元件中电流为I=100A，电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源还是负载。+UI元

15、件UI非关联参考，因此:元件吸收正功率，说明元件是负载。W1000)100(10 UIPI为负值，说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。电工电子技术电工电子技术1. 电源外特性电源外特性与横轴相交处与横轴相交处的电流的电流=？电？电流工作状态？流工作状态？2. 该电阻允许加该电阻允许加的最高电压的最高电压=？允许通过的最大允许通过的最大电流电流=？3.额定电流为额定电流为100A的发电机，只接了的发电机，只接了60A的照明负载，还的照明负载，还有有40A电流去哪了？电流去哪了？4.电源的开路电压为电源的开路电压为12V,短路电流为短路电流为30A,则电源的则电源的US=?RS=？UI0U0

16、I=?“1W、100”电工电子技术电工电子技术 在多个电源同时作用的线性电路中，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。IR1R2ISUSIR1R2USIR1R2IS电工电子技术电工电子技术12V+_BAI237.2V+_212V+_6A1)2/3(62 . 7 2IA1633)6/3(2122IBA37.2V+_26I2I2电工电子技术电工电子技术+-I4A20V10 10 10 I4A10 10 10 +-I20V10 10 10 A2214IA1101020 I电工电子技术电工电子技术1. 1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改

17、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、分电流的代数和。电工电子技术电工电子技术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。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=+电工电子技术电工电子技术从叠加定理的学从叠加定理的学习中，可以掌握习中，可以

18、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，功率为什么不行？行？电工电子技术电工电子技术线性线性有源有源二端二端网络网络 ababR0US+- -电工电子技术电工电子技术ABAB电工电子技术电工电子技术已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V求：当 R5=16 时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U有源二端网络电工电子技术电工电子技术2V4-62030201030203010DBADOCUUUI520+_AB30302010V16USR0+_AB20+_+_30302010V电工电子技术电工电子技术