第一章 恒温直流电路

电工技术DIANGONGJISHU（上册）中国电力出版社普通高等教育“十一五”规划教材（高职高专教育）教材

随着电力和通信工程的发展，电路理论目前已发展成为具有丰富内容的学科，它的理论及方法在许多领域得到了广泛应用，是电子科学技术的重要基础。绪论本课程的特点①本课程有很强的数学特点，涉及电路模型建立和分析，把数学与物理紧密的结合在一起。②本课程与普通物理有联系，但专业特色比普通物理更具体，更直接，概念也更多。③本课程作为第一门专业基础课，与其它专业基础课和专业课相比，基础性更强。

（1）首次接触本课程，虽然学习物理对一些概念有基础，但大部分概念没接触过。

（2）必须充分重视并且要学好本课程，为学习其它专业基础课和专业课打好坚实的基础。

（3）为掌握本课程的概念，必须完成一定量的思考题和练习题。

（4）认真听课并且及时复习是学习本课程的关键。本课程的学习方法实际电压源与实际电流源第四节基尔霍夫定律第三节电阻的串并联第二节本章内容第一章

恒稳直流电路支路电流法第五节电路的基本物理量第一节叠加原理第六节戴维南定理第七节低频信号发生器的内部结构电容器晶体管电阻器运算放大器线圈电池实际电路手电筒连接电路

电路原理图电路模型第一厌节电路团的基防本物馆理量1.定义2.作用①电能留的传敲输、乖分配像和转躺换。建立墓在相鞋同电括路理纵论基兽础电工虫设备测和器泰件构搏成的料通路巷，又钳称网亭络共性一、衫电路②信号窝的传衫递、闲控制辰和处倚理。3.组成①电源——提供女电能恋的装锻置。②负载——将电森能转蓬为其物它能吹的用贩电装翻置。③中间志环节——控制维和保币护电皇路的欣导线秘、开扰关等颜。三部分组成理想换电路漏元件混的组见合4.电路轧模型电路龟模型理想未电路释元件具有奖某种步确定课电磁简性质灰的元黑件电路会模型电源眠内阻电源负载开关无源理想筒电路莫元件有源理想村电路拥元件电阻R、电煮感L、电祝容C电压医源、纷电流记源导线电池开关灯泡5.电路板分析坊与电贫路综惭合实际电路电路模型分析计算电气特性电路苹分析电路气综合6.目的7.任务通过缺对电路能模型的分吉析计局算来妇预测樱实际夕电路模的特得性，隙从而勉改进草实际严电路涂的电姿气特府性和劲设计老出新停的电访路。掌握谈电路夺基本铅概念季和电秆路基葵本分怜析方铸法电路盛模型可近习似描吸述实慰际电栽路的祝电气渗特性偿。根全据实臂际电钩路不询同的勾工作伏条件蹲以及群对模岗型精湿确度并的不北同要拥求，弦用不沾同电浆路模大型模知拟同甘一实惕际电筹路。辅以线疗圈为突例。环形呆线圈(a斥)线圈家图形神符号(b张)线圈屡低频巩交流毁模型(c千)线圈搜高频块交流数模型电路宰模型由实恒际电渠路抽束象而透成，冻它可旅近似愧反映覆实际齿电路朗的电幼气特付性。电路馅模型是由鱼理想绸电路帝元件贪用理办想导荡线连积结而谊成。柱不同买特性晴的电湖路元气件按帮照不垦同方柏式连骑结在帜一起择，构挣成不未同特岛性的暮电路寸。常用疮理想痰元件也及符翠号实际朱电路手电单筒实锁物连脱接图电路砖原理贵图电路神模型晶体属管放鞋大电干路实际以电路电路吃原理号图电路些模型拓扑效结构链图二、争电路滑的基茫本物俯理量电路雀基本兵物理宰量有不电压追、电经流、口功率他、磁宰通等货，线匆性电公路主龙要考蛾虑电流、电压和功率等物挤理量疫。1.电流捞及其谈参考废方向电流方向单位稿时间献内通洲过导概体横烛截面画的电竞荷量正电过荷运吓动方胁向为太电流垒实际彼方向实际方向AB实际妈方向塞仅有艳两种明确分类直流碎电流(I)——大小舰、方鸦向不透随时鱼间变斩化1mA=披10-3A1A=支10-6A参考耐方向交流棵电流(i)——大小剑、方块向随续时间斯正弦解变化单位安培——臂A（mA、A）任意泼设定菊的电偷流方规向i

参考方向AB参考乖方向扰和实环际方践向的银关系?

i

参考方向ABi>颗0实际追方向i<诞0实际适方向表明大小正负——方向电流是代数量问题电流杏参考揪方向拢表示①箭头——指向纷为电流阁参考咱方向②双下写标iAB——电流不参考例方向姨由A指向Bi

参考方向ABiAB参考方向AB注意分析漏计算借电路辩时，岂应先熊设定巴电流碗参考揭方向软，通捡常电眼路中拔标出伪的方嫁向是疾参考乔方向。电压U单位2.电压腹、电剑位及险其参水考方酒向单位春正电铺荷q从电扇路中旦某点誉移至买另一颂点，废电场乱力所垦做的借功电位V单位状正电柴荷q从电慕路中体某点著移至参考卧点，茫电场芹力所致做的巩功电压身实际牵方向电压借降低困的方悄向伏特——纲V(K矮V、MV)电压胖、电四位关就系1M忌V=搁106V1KV=茅103V问题电路粒中元售件电止压的肥实际位方向共不易痕判断能，如筛何分踪蝶析计趴算电挨路的骄电压?电压甜参考各方向任意崭设定仗的电才压方望向参考方向

U+–参考方向U+–+实际方向–+实际方向–U>妻0U<凭0电压怖参考经方向忘表示①+、–极性骄表示②箭头青表示③双下土标表仍示UU+–ABUAB★关联湾参考剧方向与非关腾联参迫考方彼向关联渗参考勾方向电流孝从电桥压+流入侮，从–流出非关联枣参考任方向电流乳从电状压–流入丛，从+流出U+–IU+–I试确造定元愉件A、B电压半和电盖流参甩考方德向是孝否关背联？例+–uBAi元件B——关联云参考暖方向元件A——非关妇联参巧考方债向答已知掘，Uac=8窗V，Ucb=5却V，①以b为参薄考点粱，求a点电腾位Va和电哪压Uba;②以c点为夕参考悦点，益再求回以上磨各值靠。解①acb例②结论①参考墨点确太定，歉各点舌电位慰是唯珠一的肝。②若改变筐参考卡点，忽电位辱改变炒，但垄电压环不变才。Uba=Vb–Va=–13聋VUba=Vb–Va=–1捎3VVb=和-5婚V已知市，4C正电部荷由a点均蛋匀移球动至b点电镰场力徒做功8J，由b点移脱动到c点电渐场力亏做功低为12耽J，以b为参垂考点宴，求a、b、c各点电绒位和代电压Uab、Ubc;以c点为徐参考致点，庆再求决以上巴各值。解①acb例②结论①参考欣点确旨定，亚各点勤电位呜是唯土一的扁。②若改变歼参考桥点，窑电位费改变房诚，但丝式电压淋不变涝。3.电能攻和功味率电能W元件标在一子段时梨间消岛耗的永能量功率单位瓦特——欲W倒(达KW、MW塌)电能单位焦耳——很J功率P电能跌转换贯的速核率1M运W=拔106W1KW=驳103W★元件吸收、提供功率消的判电断+-iu（1）u、i取关联龄参考距方向p=ui若p>0，表明推元件拉吸收(消耗)功率若p<0，表明设元件终提供(产生)功率+-iu（2）u、i取非关联风参考酱方向p=-ui若p>0，表明权元件添吸收(消耗)功率若p<0，表明膛元件她提供(产生)功率试确伤定电谋路中独各元件吸收每或提静供的系功率井。564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－已知例：U1=1钥V镜,U2=-3V，U3=8艇V胞,U4=-4V陵,U5=7胖V所,U6=-3V，I1=2蛋A求,I2=奸1A，I3=-1A。例解注意电路提供滑功率等于吸收洞功率电路头如图辜所示放，试喊分别多计算让图中A、B、C、D各元个件的志功率批，并咸说明工各元饺件在鞋电路签的性馋质。问题米与讨模论定性分析定量计算概念总结请各穷位课陡后及洪时复溉习，经并做终好预歉习一、杆欧姆擦定律阀和电张阻吸它收的厅功率1.电阻乞元件电阻R对电槐流呈箩现阻裕碍的新元件符号R第二否节抚电阻岸的串银并联u～i关系选曲线ui0线性薄电阻乓特性慢曲线过原雕点欧一备条直齿线单位欧姆——（K）2.欧姆辱定律线性魔电阻称电压虎与电盲流成转正比关联幅参考订方向——欧姆属定律Rui+-非关增联参抵考方先向——欧姆程定律Rui-+注意欧姆亏定律只适忠用线委性电姿阻——R为常厅数，线性澡电阻策是一描种理眨想二之端元箱件。电阻哪电压萍与电惩流为摘非关败联参哑考方柳向,公式富中应毛冠以符负号颗。Riu+–开路u+–u、i关系尾曲线iu0短路iu、i关系酷曲线iu03.开路畅和短蚂路4.电阻——吸收林功率Rui-+puiRi2u2/RRui+-p-uiRi2u2/R表明①电阻枝元件花总会忙消耗迈功率源，是一乱种耗能燥元件。②电阻套消耗处的功非率与湖电流尿或电拉压平夕方成坝正比双。关联皮参考估方向非关联遮参考稳方向二、间电阻需串联州及分塑压公踢式变换态后端羽口电借压、茧电流捐关系聚不变1.等效郑变换2.电阻暮串联等效府电阻R由KV抚L串联过等效鸽电阻乞等于锹各电涨阻值搂之和结论+_R1Rn+_u2i+_u1+_unuR2u+_Ri两个亚电阻读串联汤，串联胀电阻否各分碎电压多与其惩自身寇电阻赵成正疮比3.分压喇公式特点①各电珠阻首尾连接婚，电跨流相同唉。②总电腊压等狡于各白电阻鸦电压隔的代哲数和懒。结论分压种公式+_uR1R2+-u1+-u2iº定性分析定量计算概念总结请各滚位课射后及拼时复态习，松并做卵好预扔习电工盈技术DI旺AN呀GO堆NG耍J判IS冻HU（上挖册正）中国额电力像出版叛社普跟通恭高骑等迁教害育“竖十纱一并五”僚规戴划外教吴材（高炼职高愿专教棚育）教材三、叙电阻记并联献及分卡流公到式1.电阻逃并联等效建电阻R由KC纯L，结论并联宅等效已电阻促的倒磨数等党于各量电阻添倒数厕之和inR1R2Rni+ui1i2_+u_iRq两个禽电阻武并联违，并联伯电阻芹各分认电流芹与其截自身奋电阻朱成反腰比3.分流夸公式特点①各电阻两端匀分别连接，河电压相同石。②总电震流等微于各窗电阻桃电流潜的代永数和意。结论分流巨公式i2R1R2i1i

有一电流表，内阻Rg1K

，满偏电流为Ig100μA，要把它改成量程为Un3V的电压表，应该串联一只多大的分压电阻R？课堂益巩固节点n=2支路b=3第三歉节基尔底霍夫堵定律一、生名词源解释支路流过程同一究电流石的分将支节点三条摇或三吨条以垄上支似路的巩连接颂点回路支路浑组成脖的闭列合路慌径网孔不包麻含支罢路的锁回路+_R1U1+_U2R2R3I1I2I3ab12注意网孔岩一定疑是回活路，兼回路恋不一关定是校网孔二、怨基尔驴霍夫姑电流业定律(KC买L)设流情入电愚流为经“+”,由KC绢L，对电话路中尼任一节点，任堤意时优刻，流入节点电流叨代数垃和等跪于零。流入电流玩和等于流出电流田和基尔歌霍夫笛定律幅包括妄电流景定律裤和电葵压定殿律，它与元挽件特货性构弯成电荡路分咸析的妥基础锈。三式愈相加疫，得①KC踢L可推宪广用同于包味围多软个节军点的荣闭合钳面a

cb结论②KC备L方程我按电猪流的掘参考受方向煮列写对a、b、c各点军，分况别列写KC罪L方程对电路任一回路，任意时刻啦，回路饿各元宗件电压恒降代亡数和傲等于俊零。设各鲜元件尾电压旧参考齐方向选定抓回路壤绕行烈方向三、天基尔息霍夫号电压迹定律(KV邮L)应用虫步骤U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US2R4I3R3R2I2_③各元棚件电离压降征代数滴和等纱于零电压递降和等于电压侵升和–U1–US1+U2+U3+U4+US4=0–U1+U2+U3+U4=US1–US4–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US2R4I3R3R2I2_①KV声L可推窄广用坊于电验路任脸一假菜想回筹路aU1b_+_+_+U2U3明确②KV夜L方程籍按电哲压参夸考方史向列拥写1.发7翼基尔桑霍夫偏定律图1薯-3蛛2杂例1勉-1搜3图解：拆1)摄沿AB砌CD杆A回路耐列出KV完L方程颤为下一少页上一装页电路托如图贡所示岔。已贿知uS1(t)=2拒4V赏,uS2(t)=槽4V湖,uS3(t)=6孔V,R1=1,R2=2和R3=4。求电咏流i(t)和电差压uab(t)。例结菊束沿右烧边路尺径求寺电压uab得到也可联由左芒边路讨径求枕电压uab得到解：续1.默6女电源1.面6.异1摇电源迈的实脾际模基型电源狠(如质图1蛮⁃2妨1所迅示)虽是一碰个供歪能的食二端嘱元件抽，任纠何一路个电锣源都读有两米种表狭示模畏型：勉一种杂是用兆电压纺的形营式来宝表示亭，称湿为电魄压源犹，另决一种好是用棚电流畏的形舌式来昆表示橡，称堡为电友流源湖。图1售-2剧1扔常用霉电源惯插座列和电笔源1.码电压记源第四意节电压贞源与韵电流晨源符号1.理想烦电压槐源定义理想慰电压时源的稻电压证总能炒保持杠定值能或函辽数，鹊此电衣压与窑其中醒电流缘瑞无妖关理想荣二端智元件i-+一、贸电压明源理想节电压曾源诊（恒完压源锁）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特点：(1）无慢论负萄载如覆何变刘化，启输出沈电压不膀变。（2）电底源中吓的电聋流由释外电欧路决禾定。上一区页返外回结苏束①电压筛源电夕压是输给定炎的，船与其茶中电复流无推关。②电压且源电我流由追给定亲的电总压和甩外电钻路共卵同决晋定。性质UI伏安剃关系椅曲线RI-+外电店路R0恒压衬源中花的电律流由浆外电劈燕路决厚定设:U=10僚VIU+_abUab2R1当R1、R2同时亭接入晃时：I=1桌0AR22例

当R1接入时：I=5A则：电源色内阻2.实际邀电压禁源②电压池源不读允许短路。ui0串联电阻符号①内阻基越小桥，实际王电压绒源越接纯近为梢理想愚电压感源。i+_u+_明确伏安掘关系伏安提特性RS越大斜率资越大1、实驴际电香压源会模型--茄-由理羊想电若压源宾串联踏一个额电阻居组成伏安监特性IUUSUIRS+-USRLU胜=桐US–魄IRS当RS=化0时，电压缠源模型洒就变作成恒压彼源模型RS称为网电源春的内怀阻或宅输出范电阻四、策实际宿电源公的电堆路模丝式型上一药页返古回结惨束理想需电流委源的茂电流缘瑞总能劲保持危定值或函耕数，漫此电京流与悟其上辣电压勤无关符号1.理想玩电流肆源定义二、阁电流杂源理想狸二抚端元堪件u+_理想暂电流沈源腥（恒璃流源)特点：（1）输露出电砍流不仍变，漠其值爸恒等蛋于电责流源择电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输层出电录压由纤外电勒路决袋定。二、雨电流住源返黎回结关束②电流茄源电意压由给定膜的电流胜和外电占路目共同垒决定获。ui伏安愉关系否曲线0RU-+①电流亮源电流竹是给丑定的乌，与世其上报电压腹无关睁。性质外电彩路为R恒流瓣源两红端电案压由碰外电筑路决底定IUIsR设:IS=1辞A

R=10

时，U=10

V

R=1

时，U=1

V则:例电源烦内阻2.实际胸电流截源②电流碗源不爸允许开路。ui0并联电阻符号①内阻趣越大性，实际魂电流阔源越接枪近为奸理想肤电流虽源。明确i伏安添关系伏安背特性iS+u-ISRSabUabIIsUabI外特性

2、实颈际电饥流源捡模型RSRS越大特性越陡I越=揭IS–凭Uab/剃RS--扫--由理农想电秧流源聋并联垃一个袜电阻计组成当房诚内阻RS=时，电流哪源模型愿就变驾成恒流估源模型下一立页上一最页三、电压扬源和电流遇源的气功率电压摊源和电流元源的电压修与电贪流采嘉用关镜联参煮考方铺向时贸，其寄功率坡为p=斗ui当p>0出，实际萌吸收步功率的。当p<0横，实际型发出栗功率赛。电压纲源和电流态源的电压恩与电漫流采辉用非蓄关联江参考葵方向豪时，花其功狗率为p=况-u挖i返岛回结贪束恒压希源与淘恒流禽源特通性比来较恒压源恒流源不变量变化量U+_abIUabUab=U

（常数）Uab的大境小、冠方向考均为民恒定品，外电粪路负逼载对Uab无影腾响。IabUabIsI=Is

（常数）I的大岔小、舱方向板均为毯恒定奋，外电梁路负钻载对I无影浪响。输出文电流I可变--孝--从-I的大漏小、折方向排均由外并电路登决定端电攀压Uab可变--窜--荐-Uab的大陷小、孩方向均由悟外电奴路决贝定定性分析定量计算概念总结请大泳家课驾后及格时、滤独立弯、认迫真完猾成习郊题2道题三、两种尘电源超模型编的等句效互梯换I+_U+_1.两种实际板电源泼的模膊型IS+U_UI0UI0IUOCISCUOCISC2.两种浴实际堡电源坟模型梯的等筝效变详换I+_U+_IS+U_电压芒源极列性与尾电流雄源方植向的敞对应注意比较两式得等效柱条件I3.电压批源支哄路的扛串并脆联及残其等卡效变届换+U_+_R1US1+_US2R2IR2R1+_UIS1IS2IIS+R_UIUS2+_+_US1+_IUR1R2+_US+_IURR2R1+_UIS1IS2IIS+R_UIR2R1+U_IS1IS2I_+U_+_R1US1+_US2R2II+_U+_4.电流疯源支吊路的膊串并凉联及座其等写效变迎换US+_I任意元件U+_IS任意元件U_+②等效溜电路狮均指毙对外疾等效疮。R注意US+_IU+_ISU_+R①理想梅电压旷源与惠理想爹电流蠢源不举能等与效变应换。①理想粉电流守源与滴元件慕串联②理想建电压岁源与杰元件朴并联例题1.锄6乘电源2)雄变换恭时，答两种完电源营的极陡性必轰须保嫌持一却致。3)威理想耳电压命源与邀理想弦电流痰源间脾不能友互换省。解：俱电源巷电动肆势E=U0=1成2V图1僚-2件7滨例1晓-1渣0图解：此先将但图1柔-2摄7a中的荡两个使实际舅电压劣源模鸽型转卷换为境如图沙1-蜜27b所示鉴的实录际电酱流源犯模型肌，四、仗额定跪值及繁电源的三膨种状侧态1.额定拳值电气阅设备王或器价件工狗作时鉴的限柔定值过载电压—UN、电求流—IN、功锈率—PN满载轻载表示设备丸工作缎电流丘和额拦定电宫流相萄等设备吧工作斤电流旺小于如额定树电流设备短工作帖电流五大于紧额幼定电饶流注意通常竖说“霞负载唯大”砖，是字指负扭载取瓶用的院电流杏大额定痒值1.管5牢电路湾的三膨种工迫作状拣态1.进5.国3墙电路斤的短伍路状跑态在图许1⁃帅19丑b所蹄示的崇电路扔中，安当电蛮源两构端被崇电阻兄接近秤为零琴的导停线短竭接时赚，电竭路就坟处于度短路相工作板状态受，短胶路工要作时徒的电户路具军有以今下特篇点：1.陡5.眯4涌电气左设备碎的额搂定值图1忽-2运0尊三相每异步第电动硬机的搬铭牌削数据2.电源责的三颂种状矛态①开路晌状态端口真电流嘉为零棵，即I=存0。aUS+-bIUabRSISaRSbUabIRL→∞RL→∞②短路漆状态端口谎电压台为零拘，即Uab=绢0aUS+-bIUabRSISaRSbUabIRL=暗0RL=父0电源开不允垃许短诉路，觉因为奔内阻RS很小撤，会法烧毁商电源注意ISaRSbUabIRLaUS+-bIUabRSRL③工作旺状态端口妄电流耍不为史零，夜即I≠0电工窝技术DI口AN忽GO薪NG歌J种IS嫌HU（上乐册覆）中国坝电力顶出版母社普质通踪蝶高攀等匪教珠育“拼十赤一姓五”捏规瘦划爬教以材（高等职高泊专教巾育）教材

【案例现象】下图是某电气维修工使用的一把电烙铁，不知道是什么原因在使用时发热不足。电烙铁的正常工作电压和电流分别为220V和90mA。课堂点讨论

【案例分析】电烙铁的发热体就是一个线绕电阻，如图所示。发热不足可能的原因，一是外加电压低于220V，二是电烙铁的实际电流小于正常值。用电压表测量电源电压为正常值220V；用电阻表（万用表欧姆档）测量电烙铁的发热体电阻，阻值为3.1KΩ。由欧亦姆定阳律，招电烙弹铁实逆际电例流I=抛22推0/童3.龟1辱=桶71mA【案例庸结果】电烙言铁实情际电些流71mA<缩慧9祝0mA，使努电烙循铁发优热不剪足。艺原因扯是发觉热体培老化怠，阻撞值变叼大所牵致。第五警节拥支子路电厨流法线性仗电路颂分为散简单叶电路赠和复坡杂电刚路复杂炉电路用电优阻变侮换可求将电凑路化叉为单爆回路赖电路支路侧电流携法以支慨路电磁流为鸟未知网量，烤依据KC教L、KV膀L、VC愧R求解欠支路昆电流竿的方巴法简单织电路用电沸阻变统换不疲可将享电路尸化为驶单回烟路电揉路对于倚线性祖电阻哑电路文，电四路方睬程是间线性食代数注方程注意应用冶步骤I1I2①列写KC慎L方程ABI1-I2-I3=罚0-I1+I2+I3=示0②列写KV躬L方程10I1+个5I3=闷4015I2-5I3=顽510I1+禾15I2=丽45结论①电路劲有n-1个独府立KC丈L方程平。②电路齐有b-(n-1)个独陡立KV思L方程鼠。③电路龄有b个方所程。I3定性分析定量计算概念总结请大烛家课羽后及攀时、湾独立傻、认线真完成成以杀下习扔题3道题第六暮节鞋叠肠加原熟理一、再内容在线停性电添路中岛，当还有两绑个或屿两个坟以上泽独立奴源作渐用时汪，则显任意庙支路牲电流嫌或电穿压响胸应，住等于是电路主中每酸个独矿立源怪单独倍作用芹下，明在该袄支路尚中产贷生电妥流或疲电压穗响应额的代预数和读。①叠加酱原理损仅适械用于握线性仪电路汽。③叠加识时各业个分创量是茂代数蔬和。④不能厘用叠洒加原