技能培训专题 电工学第1章-09

1、( ( 电电 工工 学学 ) )电工与电子技术主讲：任兆香主讲：任兆香10BASE-T wall plateBAABVVU BABAVVE ABBAUE 额定值额定值: : 电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 1. 1. 额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2. 2. 额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN = 220V ，PN = 60W电阻：电阻： RN = 100 ，PN =1 W 注意：负

2、载的实际电压、电流值不要超过负载的注意：负载的实际电压、电流值不要超过负载的额定电压、电流值。额定电压、电流值。S2S1电阻器电容器线圈电池运算放大器晶体管10BASE-T wall plateiRSUfR一、理想无源元件一、理想无源元件1.1.理想电阻元件理想电阻元件ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物,V5U,1R ,V5U,10R A5I A5 . 0I RUISuS+_iu+_uS+_iu+_对外等效！对外等效！,A1I,1R ,A1I,10R V1U V10U RIUsabiSiSu_+_u?IA32410A72210A5210IIISabUIRU311iii122iii233

3、iiiRCICRBIBIEBCEUCCIC+ IBIE0图图 1.6.2 广义节点广义节点i1i2i3i4i5i6流出流出(或流入或流入)封闭面封闭面(或结点或结点) 某支路的电流，等于某支路的电流，等于流入流入(或流出或流出)该封闭面该封闭面(或结点或结点)的其余支路电流的的其余支路电流的代数和。代数和。 任一时刻汇集到任一节点的任一时刻汇集到任一节点的各支路电流的代数和为零。各支路电流的代数和为零。KCL定律三种常用形式总结定律三种常用形式总结：如图：如图：R1R4R3R2I1I4I3I2_+US4+US1_U2U3U1U4 任一时刻任一时刻沿任一闭合回路沿任一闭合回路( (按固定绕行方向

4、按固定绕行方向) )， 各支路电压代数和为零各支路电压代数和为零。规定规定电压降的方向与电压降的方向与绕行方向一致取正值，反之取负值。绕行方向一致取正值，反之取负值。 R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0电压降电压降电压升电压升应用于回路电压的定律应用于回路电压的定律AB l1l2UAB (沿沿l1)=UAB (沿沿l2）推论推论1 1：电路中任意两点间的电压等于两点间任一：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。条路径经过的各元件电压的代数和。KVL

5、实质是电压与路径无关这一性质的反映实质是电压与路径无关这一性质的反映32UUUAB 4411UUUUUSSAB ABR1R4R3R2I1I4I3I2_+US4+US1_U2U3U1U4推论推论2： KVL不仅适用于任一闭合回路，同样适用不仅适用于任一闭合回路，同样适用 于任何一个假想闭合的一段电路。于任何一个假想闭合的一段电路。电路中任两结点间电压电路中任两结点间电压uab等于从等于从 a点到点到 b点的任点的任 一路径上各段电压的代数和。一路径上各段电压的代数和。IRUUSRIU E U RIE 或或RI +US U =0U = US +RI E +RI求：图示电路中的求：图示电路中的U和和

6、I1A3A2A3V2V3 UIU1解：解：0132IAI2VIU631231 UUV516据据KCLKCL得得据据KVLKVL得得例例1 1+E1R1R4R3R2_UcdUefUabUed+E2_abdcef例例2 2：1.6.21.6.2adedefcdabUUVUVUVUVEVE和试求已知：:5,6,4,10,2021在在 图图 示示 电电 路路 中，已中，已 知知 US = 2V，IS = 2A。A、B 两两 点点 间间 的的 电电 压压 UAB 为为 ( )。ABIUSS.11+I=ISV1+-1V(a)1 V(b) 1 V(c) 2 V例例3 3例例3 3 求：电路中求：电路中IE

7、、 I2及及U的值的值Ua解：解：A11010I1bA211IEAIIE112I1225V1)(11515-10UR1U1R2U2R3+_+_R4ab123I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4I I1 124422URIRI结点数结点数 n=2未知支路数未知支路数 b=40IIII4321 122211UURIRI13311URIRI据据KCL据据KVLAIAIAIAI2,4,2,44321例例1.7.1求：各未知支路的电流值求：各未知支路的电流值是否能少列是否能少列一个方程一个方程?n=4 b=6SII33R6aI3sI3dE+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux01=

8、- : a3S2I+II 电流方程：电流方程：3个个支路电流未知数少一个支路电流未知数少一个关于支路中含有恒流源的情况：关于支路中含有恒流源的情况：052=- : bI-II40= : c3S64I-I-I1552211 :ERIRIRIabda0:556644RIRIRIbcdbXURIRIabca4422:0IURI R1R2uS+isi2i1u1+1.8 叠加原理叠加原理原理内容原理内容 在含有在含有多个电源多个电源的线性电的线性电路中，任一支路的电流和电压路中，任一支路的电流和电压等于电路中各个电源等于电路中各个电源分别单独分别单独作用作用时在该支路中产生的电流时在该支路中产生的电流和

9、电压的和电压的代数和代数和。叠加原理只适用于线性电路叠加原理只适用于线性电路R1R2is+i1u1i2R1uSR2+i1u1i2 333 I II32333233)(RI IRIP323323)()(RIR IAS 1UIsSS.+ i iA/ i12144412 A/ i14446 A i ii0 WRip02 WR iR ip822 ab有源二端网络有源二端网络 对于外电路而言有源二端网络本身既产生电能，对于外电路而言有源二端网络本身既产生电能，同时也消耗电能。那么同时也消耗电能。那么外电路外电路+-UI ，称为，称为等等效电源定理。效电源定理。有源二端网络用有源二端网络用 替代替代 -

10、- 戴维宁定理戴维宁定理有源二端网络用有源二端网络用 替代替代 - - 诺顿定理诺顿定理一、戴维宁定理一、戴维宁定理有源有源二端网络二端网络（N）RUeSR0+_R 对于外电路来说，任一个线性有源二端网络对于外电路来说，任一个线性有源二端网络（N N），可以），可以用电压源模型用电压源模型 。即。即理想电压理想电压源源Ues与与内阻内阻R0的串联。的串联。等效等效US+-R1IS+-UOCISC代替代替UeSR0+ +_ _+-UOCISC（b）戴维宁等效电路）戴维宁等效电路1SSOCRIUUa 图图1SSSCRUII esOCUUb 图图0esSCRUI 1SSesRIUU 1SS0esRU

11、IRU 10RR 整理后得整理后得说明：说明：R0SCOC0IUR 等效电压源的内阻等等效电压源的内阻等于有源二端网络开路电压于有源二端网络开路电压与短路电流之比。与短路电流之比。 理想电压源（理想电压源（Ues）等于原有源二端网络的等于原有源二端网络的开路电压；开路电压；有源有源二端网络二端网络ROCesUU 有源有源二端网络二端网络OCUABABUesR0+_RABSCISCOC0IUR R0 R0也也等于原有源二端等于原有源二端网络网络除源后除源后从端口看进去从端口看进去的等效电阻。的等效电阻。求一端口电路端口处的开路电压；求一端口电路端口处的开路电压； 戴维宁定理、诺顿定理是分析线性电

12、路戴维宁定理、诺顿定理是分析线性电路最常用的两个定理。最常用的两个定理。画出等效电路。画出等效电路。求等效内电阻；求等效内电阻； (用用“除源法除源法”或或有源二端网络开路电压有源二端网络开路电压与短路电流之比与短路电流之比： ）SCOC0IUR 总结总结：例例1A8 . 025050V120100ab+-UeSR0+-UOCabUOC解：解：OCesUUV70751003001003000R求：图示电路的戴维宁等效电路求：图示电路的戴维宁等效电路1008 . 010050250250120浅谈浅谈戴维宁定理和诺顿定理戴维宁定理和诺顿定理 (Thevenin- -Norton Theorem)

13、 （统称为：等效发电机定理）（统称为：等效发电机定理）工程实际中，工程实际中，常常碰到只需研究某一常常碰到只需研究某一支路的情况。支路的情况。这时，可以将除我们需保留这时，可以将除我们需保留的支路外的的支路外的的电路的电路(通常为二端网通常为二端网络或称一端口网络络或称一端口网络)， 可大大方便我们的分析可大大方便我们的分析和计算。和计算。正是给出正是给出了了R2RxusR3R1R5R4iab+已知：已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：当求：当 R5=10 时，时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效变形电路等效变形电

14、路有源二端有源二端网络网络例例2 2断断开开第一步：求开路电压第一步：求开路电压UOC第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻R0UOCR1R3+_R2R4E=10VABCDCR0R1R3R2R4ABD43210/RRRRR=2030 +3020=24 DBADOCUUU434212RRRERRREV2+_UesR0R5I5等效电源电路等效电源电路24R0 V2UUoces R5I5R1R3+_R2R4E 105R时时A059. 010242505RRUIOC 在有些问题中，若在有些问题中，若而对电路其而对电路其它部分的求解没有要求的话，那么只要它部分的求解没有要求的话，那么只要从而计及一端口内电

15、从而计及一端口内电路对外电路的影响就可以了。路对外电路的影响就可以了。求：求：U=?4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU例例3断开断开第一步：求开端电压第一步：求开端电压UOC_+4 4 50 AB+_8V10VCDEUOC1A5 EBDECDACOCUUUUUV954010第二步：第二步：求输入电阻求输入电阻R0R05754/4500R4 4 50 5 AB1A+_8V_+10VCDEUOC4 4 50 5 +_UOCR057 9V33 等效电路等效电路4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V+10VCDEUV3 . 33333579U例例4 4已知有源二端网络

16、已知有源二端网络N及其外电路及其外电路，当开关，当开关S断断开时，电压开时，电压U=10V，当开关，当开关S S闭合后，电流闭合后，电流I=1A，则该有源二端网络，则该有源二端网络N的等效电压和内阻的等效电压和内阻R0为多少？为多少？ISUS=5V+-U+-解：解： S S断开时断开时VU10VUUes10 S S闭合时闭合时据据KVLKVL0SesIRUU 51510IUURSes0 +-NUesR0ISI例例R1R3R4R2+_US1+ab_US2已知：已知： 8R,5R2RR,A3IV5UV8U4231S2S1S ，试用戴维宁定理求：试用戴维宁定理求： 通过通过R4的电流的电流I+_UO

17、C有源二端网络有源二端网络+_+_ 求开路电压求开路电压U UOCOC 221313SSSOCURIURRRUV14 求等效电阻求等效电阻R R0 0解：解：（画出等效图）（画出等效图）652222231310RRRRRR+_UOCR0R4 画出等效电路画出等效电路IARRUIOC1861440ab二、诺顿定理二、诺顿定理有源有源二端网络二端网络（N）R注意：注意：“等效等效”是指对端口外等效是指对端口外等效 对于外电路来说，任一个线性有源二端网络对于外电路来说，任一个线性有源二端网络（N N），可以用电流源模型等效替代），可以用电流源模型等效替代 。即理想电流。即理想电流源源Ies与内阻与内

18、阻R0的并联。的并联。IeSR0+_R 等效电流源的内阻等等效电流源的内阻等于有源二端网络开路电压于有源二端网络开路电压与短路电流之比。与短路电流之比。 理想电流源（理想电流源（IesIes）等于原有源二端网络等于原有源二端网络的短路电流；的短路电流；有源有源二端网络二端网络RSCesII OCU有源有源二端网络二端网络ABABSCISCOC0IUR IeSR0+_R R0也也等于原有源二端等于原有源二端网络网络除源后除源后从端口看进去从端口看进去的等效电阻。的等效电阻。三、两种电源的等效互换三、两种电源的等效互换 等效互换的条件：对外的电压电流相等。等效互换的条件：对外的电压电流相等。I =

19、 I Uab = Uab即即：IRO+-UesbaUabIesabUabI RO0RUIeses0RIUesesaUes+-bIUabRO电压源电压源电流源电流源UabROIesabI +-等效互换公式等效互换公式变换时内电阻变换时内电阻R0不变，不变， Ies的方向由的方向由Ues负极流向正极负极流向正极恒压源和恒流源不能等效互换恒压源和恒流源不能等效互换abIUabIesaUes+-bI0esoesesURUI（不存在不存在）一、线性电阻元件一、线性电阻元件 电阻值的大小与电阻值的大小与U、I 无关（无关（R为常数），其为常数），其伏安特性为一过原点的直线。伏安特性为一过原点的直线。U、I

20、 关系符合欧姆关系符合欧姆定律。定律。IUPui UIR1.10 1.10 非线性电阻电路非线性电阻电路二、非线性电阻元件二、非线性电阻元件 非线性电阻元件的伏安特性不满足欧姆定律，非线性电阻元件的伏安特性不满足欧姆定律，而遵循某种特定的非线性函数关系。其阻值大小与而遵循某种特定的非线性函数关系。其阻值大小与U、I有关，伏安特性不是过原点的直线。有关，伏安特性不是过原点的直线。+UI0uiUIQ u = f ( i )通过实验得出通过实验得出工作点工作点UIQ UI四、含有一个非线性电阻元件电路的求解四、含有一个非线性电阻元件电路的求解ab ab 以左部分为线性电路，化为戴以左部分为线性电路，

21、化为戴维宁等效电路，其维宁等效电路，其U、I 关系为关系为 ab ab 右边为非线性电阻，其伏安特右边为非线性电阻，其伏安特性为性为 i = f (u)，i(u)曲线如图。曲线如图。两曲线交点坐标两曲线交点坐标 即为所求解答。即为所求解答。线性线性有源有源二端二端网络网络I+ UabuiUs0sRU),(IUQi (u)o其特性为一直线。其特性为一直线。aI+ UbR0+Us IU负载线负载线),(IU第一章第一章 直流电路直流电路 小结小结掌握：电位的计算掌握：电位的计算 理想电源的特点理想电源的特点 基尔霍夫定律的运用基尔霍夫定律的运用 KCL KVLKCL KVL 分析电路的方法分析电路

22、的方法 支路电流法支路电流法 叠加原理法叠加原理法 电源等效法电源等效法 戴维宁定理戴维宁定理 每种方法各有每种方法各有 什么特点？适什么特点？适 用于什么情况？用于什么情况？ 1、支路电流法、支路电流法 2、叠加原理法、叠加原理法注意除源原则：除注意除源原则：除US短，除短，除IS断。断。3、等效电源定理、等效电源定理戴维南定理戴维南定理诺顿定理诺顿定理KCL、KVL的直接运用的直接运用对于含有多源线性电路的分析对于含有多源线性电路的分析求解某一支路的电压或电流求解某一支路的电压或电流例例1 1如图示电路，开关如图示电路，开关S S闭合时闭合时V VA A= = 伏伏， 开关开关S S断开时断开时V VA A= = 伏伏。 0 02 2U1 1 2A4V例例4 4I1I2解：解：A224I1022I2VU62212WPIS12620USP求：求：2 2电阻和恒压电阻和恒压 源支路上的电流及源支路上的电流及恒流源两端的电压恒流源两端的电压讨论电源功率问题讨论电源功率问题例例5 5求图中电压求图中电压U+10V4A6 +4 U解解:(1) 10V电压源单独作用，电压源单独作用，4A电流源开路电流源开路4A6 +4 U(2) 4A电流源单独作用，电流源单独作用，10V电压源短路电压源短路共同作用共同作