电工电子技术教案10-16.ppt

1、电工电子技术,淄博职业学院,机电工程学院,应用举例 (1),工 业 控 制,电机控制 机床控制 生产过程自动化控制 楼宇电梯控制 . . . . . .,电工与电子技术的应用,磁悬浮列车,盲人引路车,大型车床,组合机床,信 号 检 测,压力、温度、水位、流量等的测量与调节 电子仪器 医疗仪器 . . . . . .,应用举例 (2),CT扫描,实验装置,家 用 电 器,电灯、电话 广播、电视 冰箱、洗衣机 家庭影院 . . . . . .,应用举例 (3),楼宇电梯的控制,应用举例 (4),机电一体化,返回,汽车电子,处理好三个基本关系,教学配合，评教评学,听课与笔记 作业与复习 自学与互学,

2、课堂听课 课后复习,抓住二个主要环节,如何学好本课程,第1章 电路基本概念,第2章 电路分析方法,第3章 正弦交流电路,第4章 三相电路,第5章 磁路与铁心线圈电路,第一部分 电工基础知识,第6章 电路的暂态过程,第1章 电路的基本概念,学习要点,掌握基尔霍夫定律及其具体应用；,了解电气设备额定值的定义；,熟悉电路在不同工作状态下的特点；,深刻理解电路中电位的概念并能熟练 计算电路中各点的电位。,理解电流、电压参考方向的问题；,1.1 电路与电路模型,1.2 电流和电压的参考方向,1.3 欧姆定律,1.4 电源有载工作、开路与短路,1.5 基尔霍夫定律,1.6 电路中电位的概念及计算,第1章

3、电路的基本概念与基本定律,1.1 电路与电路模型,1、电路,电路指的是将不同的电子电气器件或设备按一定的方式连接起来，形成的电流通路。由电源、负载、中间环节三部分组成。,电力系统,扩音器,电路的作用,2、电路模型和电路元件,电源,负 载,实体电路,中间环节,与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。,电路模型,负载,电源,开关,白炽灯的电路模型可表示为：,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。,如,R,L,消耗电能的电特性可用电阻元件表征,产生磁场的电特性可用电感元件表征,由于白炽灯中耗能的因素远远大于产生磁场的因素，因此L

4、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。,白炽灯电路,电阻元件 只具耗能的电特性,电容元件 只具有储存电能的电特性,理想电压源 输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定,理想电流源 输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定,电感元件只具有储存磁能的电特性,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,几个概念：,激励：作用于电路上的电源或信号源的电压或电流， 也称为输入。,响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流，也称 为输出。,电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，分 析电路的激励与响应之间的关系。,各种蓄电池和干电池

5、由化学能转换成电能。,电源,汽轮发电机和风力发电机将其它能转换成电能。,a,b,R5,R2,R1,R3,R4,R6,+,+,E1,E2,E,U,R,I,a,b,电压、电流实际方向：,1.2 电流和电压的参考方向,一、电流及其参考方向：,1、电流：电荷在导体中有规则的定向移动形成电流， 亦叫电流强度，简称电流i。,3、实际方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实 际方向。,4、参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正方 向。,2、分类：直流电流I、交流电流i。,5、正负：当电流的实际方向与其参考方向一致时，其值 为正；当电流的实际方向与其参考方向相反时， 其值为负。,I1 = 1A,I1

6、= -1A,6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向； b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a指向b。,7、单位：安培（A：Ampere） 毫安mA 微安uA 换算：1mA = 10-3A 1uA = 10-6A,1、电压：电场力把电位正电荷从电路中的一点移到另外 一点所作的功，为这两点之间的电压。,3、实际方向：规定由高电位端指向低电位端。,4、参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正 方向。,2、分类：直流电压U、交流电压u。,二、电压及其参考方向：,（5）正负：电压值为正时，电压的实际极性和参考极性相 同，否则相反。,U0,U0,（6）表示方法： a、用极性

7、“”、“”表示，参考方向由正指向负； b、用双下标表示，例如Uab表示其参考方向由a指向b。,（7）单位：伏特（V：Volt) 毫伏mV 微伏uV 千伏kV 换算：1mV 103V 1uV 106V 1kV 103V,关联与非关联参考方向：,关联参考方向,非关联参考方向,关联参考方向：电流和电压的参考方向一致；,非关联参考方向：电流和电压的参考方向不一致；,思考 回答,1.在电路分析中，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，“正、负

8、”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相反，某电压为“100V”，说明该电压实际方向与参考方向一致；“加、减”指参考方向下电路方程式中各量前面的加、减号；“相同”是指电压、电流为关联参考方向，“相反”指的是电压、电流参考方向非关联。,1.3 欧姆定律,一、 欧姆定律,欧姆定律指出：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比， 用公式表示,电导(G)： ，西（门子）（S) G = 1/R,电流、电压参考方向一致时，欧姆定律也可以表示为： I = GU,二、 伏安特性,电导就是电阻元件伏安特性的斜率,1.4 电源有载工作、开路与短路,一、有载状态：,

9、1、特性：,开关闭合,负载电流：,端 电 压：,U = IR,负载功率：,二、额定值及运行状态:,额定值:电器设备的安全使用值，用UN、IN和PN 表示。,运行状态:,三、开路状态：,开关断开,特征:,负载功率：,电 流:,开路电压：,三、短路状态：,导线短接,特征:,端 电 压:,负载功率:,电源功率:,短路电流:,为何要引入参考方向？参考方向和实际方向有何联系与区别？,电路中功率平衡的内容？,复习,1.5 基尔霍夫定律,1.5.1 基尔霍夫电流定律(KCL),1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL),遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时，运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。,基

10、尔霍夫定律从电路的整体和全局上，揭示电路各段之间电流、电压之间的必然联系。,KCL应用于结点,可以确定电路中各支路电流之间的关系; KVL应用于回路,可以确定电路中各部分电压之间的关系。,支路：连接两个结点之间电路。同一支路流过电流相同。,回路：电路中任一闭合路径称为回路。,支路：ab, ad, (b=6）,回路：abda, bcdb (L=7）,结点：a, b, (n=4）,结点：三个或三个以上电路元件的联结点。,网孔：单孔回路。,a,几个概念：,1.5.1 基尔霍夫电流定律(KCL),内容 ：在任何电路中，任何结点上的所有支路电流的代数和在任何时刻都等于零。其数学表达式为, I = 0,依

11、据 ：电流的连续性。,应用步骤（以结点a为例） ：,a,若已知 I1 =1A, I5 =4A 则：,求左图示电路中电流i1、i2。,整理为： i1+ i3= i2+ i4,可列出KCL：i1 i2+i3 i4= 0,i1i2+10 +(12)=0 i2=1A, 4+7+i1= 0 i1= 3A,其中i1得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。,基氏电流定律的推广,I=?,I1+I2=I3,I=0,广义节点,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,广义节点,注意： 1.对已知电流，一般按实际方向标示，对未知电流 可任意设定方向，由计算结果确定未知电流的方 向，即正值时，实际方向与假定方向一致，负

12、值 时，则相反。 2.节点电流定律不仅适用于节点，还可推广应用到某 个封闭面，如晶体三极管， 必有 ，,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。 内容：,任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。数学表达式为：U=0,根据： U = 0,得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0,R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0,R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4,电阻压降,可得KVL另一形式：IR=US,电源压升,先标绕行方向,1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL),根据 U=0对回路#1列KVL方程,电阻压降,电源

13、压升,即电阻压降等于电源压升,此方程式不独立,省略！,对回路#2列KVL常用形式,对回路#3列KVL方程,#1方程式也可用常用形式,KVL方程式的常用形式，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。,图示电路KVL独立方程为,应用步骤：,KVL 推广应用于假想的闭合回路,或写作,对假想回路列 KVL：,UA UB UAB = 0,UAB = UA UB,US IR U = 0,U = US IR,对假想回路列 KVL：,或写作,复习,一、基尔霍夫电流定律 两种表达方式： 对某一节点：,1.,二、基尔霍夫电压定律 两种表达方式： 回路循环一周：,复习,1.,例：,在下图所示电路

14、中，已知：I1 = 2 A , I3 = - 4 A。 求：I2=? I4=?,解：,对节点a列KCL方程,I1 + I3 - I4 = 0 I4 = - 2 A,对虚线中的封闭面列KCL方程,I1 + I2 = 0 I2 = - I1 = - 2 A,例：有一个闭合回路如图所示，各支路的元件是任意的， 已知：UAB 4V，UDA 3V， UBC 4V。 试求：（1）UCD；（2）UCA。,解：,例 电路如图所示，求电压U。,根据基尔霍夫电压定律可列出,得出,根据基尔霍夫电压定律的推广应用可列出,得出,电路中某一个电气元件的工作状态往往可以用其两端的电压来反映，因此对电路中电压的计算尤为重要。

15、但是当电路中元件较多时，表示每两点间的电压就显得繁琐，如果用电位来表示，则简单而清晰。,1.6 电路中的电位及其计算方法,（1）参考点：,零电位点、O点、“地”,（2）参考点的选择：,电路中任一点与零电位点之间的电压,就称为该点的电位。,（3）电位：,1、电位的概念,（4）电位与电压的关系？,电路中任意两点间的电压就等于两点间的电位之差,所以电压又称电位差.,电位具有相对性，规定参考点的电位为零电位。因此，相对于参考点较高的电位呈正电位，较参考点低的电位呈负电位。,计算电位的基本步骤：,1、分析电路 根据已知条件，求出部分电路或某些元件上的电流和电压的大小和方向。,2、选定零电位点（参考点）

16、电路中有时可能已指定零电位点，如果未指定时，可任意选取，但应以计算方便为好。,如上图中，若取d点为参考点，则计算a、b、c点的电位就简单方便，但如果取a点或c点为参考点，计算其他点的电位就比较繁琐。,2、电位的计算,3、计算电位 参考点选好以后，要计算某点的电位，可从这点出发，经电路中任意路径到参考点（零电位点），将这条路径上的各段电压，按照从该点指向参考点的方向，依次相加。,如图中，以d点为参考点，若求b点的电位，选择的路径有三条：,（1）b点-R1-E1-d点,（2）b点-R3- d点,（3）b点-R2-c点-E2-d点,显然，选取第二条路径最简捷。,电路如下图所示，分别以A、B为参考点计

17、算C和D点的电位及UCD。,以A点为参考电位时,VC = 3 3 = 9 V,VD= 3 2= 6 V,UCD = VC VD = 15 V,以B点为参考电位时,VD = 5 V,VC = 10 V,UCD = VC VD= 15 V,可见:电位与参考点的选择有关； 电压与参考点的选择无关. Ucd = Uc- Ud,设b点为参考点:,c点的电位为: Uc = E1,d点的电位为: Ud = -E2,电子电路的习惯画法,参考电位在哪里？,正电源,负电源,电子电路的习惯画法：电源电压用电位值给出,正电位值表示正电源，电源的负极接地。,负电位值表示负电源，电源的正极接地。,求开关S打开和闭合时a点

18、的电位值。,画出S打开时的等效电路：,b,a,d,c,c,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：,b,a,c,S闭合时，a点电位只与右回路有关，其值为：,d,d,如图，已知E16V，R14，R2=3，R3=1，R4=5，求各点电位及电压Uab和电压Uaf。,（1）分析电路，R4中无电流通过（没有构成通路），d点与f点电压Udf =0。电路由ER1R2R3d可看成无分支电路，电流方向如图中所示，则根据全电路欧姆定律有： I= E/(R1+R2+R3) = 16/(4+3+1) =2A,（2）图中已标出C点为参考点，则 Vc0,（3）求各点电位：,Vb=Ubc

19、= IR2 = 23 = 6V,Va= Uab+Ubc = IR1+IR2 = 24+6 = 14V,Vd=Vf=Udc= -IR3 = -21 = -2V,（4）求电压,Uab= Va-Vb = 14-6 = 8V,Uaf= Uad=Va-Vd = 14-(-2) =16V,检验学习结果,下图电路中若选定C为参考点，当开关断开和闭合时，判断各点的电位值。,求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位。,试述电压和电位的异同，若电路中两点电位都很高，则这两点间电压是否也很高？,第2章 电路的分析方法,学习要点,掌握电压源和电流源的相互转换；,掌握用支路电流法求解电路；,掌握用节点电压法求解电路；,

20、熟练掌握叠加原理的应用；,熟练掌握电阻的串联和并联；,熟练掌握戴维宁定理及其应用；,两个或更多个电阻一个接一个的顺序相联，流过同一电流。,1、电阻的串联：,令：,则：,R 为两个串联电阻的等效电阻,2.1 电阻串并联连接的等效变换,特 点：,分 压：,(1) 各个电阻流过的电流相等；,(2) 等效电阻等于各个电阻之和；,(3) 串联电阻各个电阻的分压与其阻值成正比；,应 用： 分压、限流,(4) 总电压等于各电阻上电压之和；,两个或更多个电阻连接在两个公共的节点之间，承受同一电压。,2、电阻的并联：,令：,则：,R为两个并联电阻的等效电阻,特 点：,分 流：,(1) 各个电阻两端承受电压相等；

21、,(2) 等效电阻的倒数等于各个电阻倒数之和；,(3) 并联电阻各个电阻的分流与其阻值成反比；,应 用：,分流、调节电流,(4) 总电流等于各电阻上电流之和；,复习,串联电路,应 用： 分压、限流,等效电阻,应 用： 分流，调节电流,等效电阻,并联电路,R=R2/R3,解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5),由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5 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

22、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。,分析：,3、电阻的混联：,例1,求: Rab,Rab70,2.2 电源的两种模型及其等效变换,电压源与电流源,电压源与电流源等效变换,电压源,电流源,2.2.1 电压源模型,电压源模型,由上图电路可得: U = E IR0,若 R0 = 0,理想电压源 : U E,UO=E,电压源的外特性,电压源是由电动势 E和内阻 R0 串联的电源的电路模型。,若 R0 RL ，U E ， 可近似认为是理想电压源。,理想电压源,O,电压源,理想电压源（恒压源）,例1：,(2) 输出电压是一定值，恒等于电动势。 对直流电压，有 U E。,(3) 恒

23、压源中的电流由外电路决定。,特点:,(1) 内阻R0 = 0,设 E = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。,当 RL= 1 时， U = 10 V，I = 10A 当 RL = 10 时， U = 10 V，I = 1A,电压恒定， 电流随负载变化,2.2.2 电流源模型,电流源的外特性,电流源是由电流 IS 和内阻 R0 并联的电源的电路模型。,由上图电路可得:,若 R0 = ,理想电流源 : I IS,若 R0 RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。,IS,理想电流源（恒流源),例1：,(2) 输出电流是一定值，恒等于电流 IS ；,(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路

24、决定。,特点:,(1) 内阻R0 = ；,设 IS = 10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电压。,当 RL= 1 时， I = 10A ，U = 10 V 当 RL = 10 时， I = 10A ，U = 100V,外特性曲线,电流恒定，电压随负载变化。,2.2.3 电源两种模型之间的等效变换,U = E IR0,U = ISR0 IR0,方向：电压源的电位升和电流源的流向相同。,等效变换过程中内阻R0不变,(2) 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。,(3) 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,(1) 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 对电源内部则是不等效的。,注意：,

25、例：当RL= 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。,(4) 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路， 都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。,(5)任何一个理想电压源和某个支路相并联，都可等效成该理想电压源； 任何一个理想电流源和某个支路相串联，都可等效成该理想电流源。,注意：,支路可以是电阻、电源或其它形式的支路,(6)几个串联的恒压源可以等效为一个恒压源，该等效恒压源的电动势等于各串联恒压源电动势的代数和； （代数和正负号判断：即参考方向一致为正，不一致为负。） 几个并联的恒流源可以等效为一个恒流源，该等效恒流源的电流为各并联恒流源

26、电流的代数和。,注意：,E = E1 + E2,Is = Is1 + Is2,(7)电源两种模型之间的等效变换的三步骤：,1、结构：串联的电压源、并联的电流源,2、参数大小： E = ISR0 或IS=E/R0,3、方向：电压源的电位升和电流源的流向相同,例1:,求下列各电路的等效电源,解:,例2:,试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电阻中的电流。,由图(d)可得,例3：,解：统一电源形式,计算图示电路中1 电阻中的电流。,解：,2.4 支路电流法,支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律 （KCL、KVL）列方程组求解。,对上图电路 支路数： b=3 结点数：n =2,回路数 =

27、 3 单孔回路（网孔）=2,若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程,1. 在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路 标出回路绕行方向。,2. 应用 KCL 对结点列出 ( n1 )个独立的结点电流 方程。,3. 应用 KVL 对回路列出 b( n1 ) 个独立的回路 电压方程(通常可取网孔列出)。,4. 联立求解 b 个方程，求出各支路电流。,对结点 a：,例 ：,I1+I2I3=0,对网孔1：,对网孔2：,I1 R1 +I3 R3=E1,I2 R2+I3 R3=E2,支路电流法的一般解题步骤:,(1) 应用KCL列(n-1)个结点电流方程,因支路数 b=6， 所以要列6个方程。,(2)

28、 应用KVL列b( n1 )个回路电压方程（一般列网孔电压方程）,(3) 联立解出 IG,支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。,例1.,对结点 a： I1 I2 IG = 0,对网孔abda：IG RG I3 R3 +I1 R1 = 0,对结点 b： I3 I4 +IG = 0,对结点 c： I2 + I4 I = 0,对网孔acba：I2 R2 I4 R4 IG RG = 0,对网孔bcdb：I4 R4 + I3 R3 = E,试求检流计中的电流IG。,RG,例2.,节点a：I1+I2 I3=0,(1) n1=1个KCL方程：,列写支路电

29、流方程.(电路中含有理想电流源）,解1.,(2) b( n1)=2个KVL方程：,11I2+7I3= U,7I111I2 +U 70=0,增补方程：I2=6A,+ U _,由于I2已知，故只列写两个方程,(1)节点a：I1+I3=6,(2)避开恒流源支路取回路：,7I17I3=70,当电路中含有恒流源，应用KVL列回路电压方程时，需注意：,(2) 若所选回路避开含有恒流源支路，则最终联列的方程数可以为未知支路电流数。,(1) 若所选回路仍然为所有的 b( n1 )个网孔，则最终联列的方程数为支路数b。,注意：,(1) 应用KCL列结点电流方程,(2) 应用KVL列回路电压方程,(3) 联立解得

30、：I1= 2A， I2= 3A， I3=6A,例3：试求各支路电流。,对结点 a： I1 + I2 +7I3 =0,对回路1：12I1 42 6I2 = 0,对回路2：6I2 + UX = 0,1,2,3,+ UX ,对回路3：UX + 3I3 = 0,解法1：所选回路为所有的网孔,(1) 应用KCL列结点电流方程,(2) 应用KVL列回路电压方程,(3) 联立解得：I1= 2A， I2= 3A， I3=6A,例3：试求各支路电流。,对结点 a： I1 + I2 + 7I3 =0,对回路1：12I1 42 6I2=0,对回路2：6I2 + 3I3 = 0,1,2,解法2：所选回路避开含有恒流源

31、支路,2. 5 结点电压法,结点电压的概念：,任选电路中某一结点为零电位参考点(用 表示)，其它各结点对参考点的电压，称为结点电压。 结点电压的参考方向从结点指向参考结点。,结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。,结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。,在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定 律求出各支路的电流或电压。,在左图电路中只含有两个结点，若设 b 为参考结点，则电路中只有一个未知的结点电压。,仅含2个结点的结点电压方程的推导：,设：Vb = 0 V 结点电压为 U，参考方向从 a 指向 b。,2. 应用基尔霍夫电压定律或欧姆定律求各支路电流 ：,1. 用KCL对结

32、点 a 列方程： I1 I2 + IS I3 = 0,将各电流代入 KCL方程则有：,整理得：,注意： (1) 上式仅适用于两个结点的电路。,(2) 分母是各支路电导之和, 恒为正值； 分子中各项可以为正，也可以可负。 当E 和 IS与结点电压的参考方向相反时取正号，相同时则取负号。而与各支路电流的参考方向无关。,仅含2个结点的结点电压方程的推导：,即结点电压方程：,分子为流入该节点的所有电源电流的代数和,流入为正,流出为负。电源电流指支路中恒流源电流和支路中电压源等效的电流源电流。,例1：,试用结点电压法 求各支路电流。设：Vb = 0 V,解：求结点电压 Uab, 应用KVL和欧姆定律求各

33、电流,流入为正,流出为负,计算电路中A点的电位。B点为参考点。,例2:,解：由两结点的结点电压公式得：,分子为流入该节点的电源电流的代数和,流入为正,流出为负,分母为与该节点相连所有支路的电导的代数和,注意：串联在恒流源支路中的电阻不起作用,若并联有串联电阻的恒流源支路，节点电位方程如何写？,分母中不含有与恒流源相串的电阻R5,例3:,电路如图：,已知：E1=50 V、E2=30 V IS1=7 A、 IS2=2 A R1=2 、R2=3 、R3=5 ,试求：各电源元件的功率。,解：(1) 求结点电压 Uab,注意： 与恒流源支路的相串的电阻R3不应出现在分母中。,(2) 应用欧姆定律求各电压

34、源电流,(3) 求各电源元件的功率,PE1= -E1 I1 = -50 13 W= -650 W,PE2= -E2 I2 = -30 18W = -540 W,PIS1= -UI1 IS1 = -Uab IS1 = -24 7 W= -168 W,PIS2= UI2 IS2 = (Uab IS2 R3) IS2 = 14 2 W= 28 W,（P0,发出功率）,（P0,发出功率）,（P0,发出功率）,（P0,吸收功率）,例4:,计算电路中A、B 两点的电位。C点为参考点。,I3,I1 I2 + I3 = 0 I5 I3 I4 = 0,解：(1) 应用KCL对结点A和 B列方程,(2) 应用欧姆

35、定律求各电流,(3) 将各电流代入KCL方程，整理后得,5VA VB = 30 3VA + 8VB = 130,解得: VA = 10V VB = 20V,例5：用节点电压法求图示电路中节点a的电位Va。,解：,求出Va后，可用欧姆定律求各支路电流。,P281.7.4求解VA也可用结点电压法,2.6 叠加原理,叠加原理：对于线性电路，任何一条支路的电流（电压），都可以看成是由电路中各个电源（恒压源或恒流源）分别作用时，在此支路中所产生的分电流（分电压）的代数和。,原电路,+,=,叠加原理,E2单独作用时(c)图),E1 单独作用时(b)图),原电路,+,同理:,用支路电流法证明见教材P50,I

36、= KiEi + KjIj,U= KiEi + KjIj, 叠加原理只适用于线性电路。, 不作用电源的处理： E = 0，即将E 短路； Is= 0，即将 Is 开路 。, 线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算， 但功率P不能用叠加原理计算。例：,注意事项：, 应用叠加原理时可把电源分组求解 ，即每个分电路 中的电源个数可以多于一个。, 解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。 若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方 向相反时，叠加时相应项前要带负号。,例1：,求 I,解：应用叠加定理,例2：,电路如图，已知 E =10V、IS=1A ，R1=10 , R2= R3= 5 ，试用叠加原

37、理求流过 R2的电流 I2和理想电流源 IS 两端的电压 US。,(b) E单独作用 将 IS 断开,(c) IS单独作用 将 E 短接,解：由图( b),解：由图(c),例2：,电路如图，已知 E =10V、IS=1A ，R1=10 , R2= R3= 5 ，试用叠加原理求流过 R2的电流 I2和理想电流源 IS 两端的电压 US。,例3：,已知： US =1V、IS=1A 时， Uo=0V US =10 V、IS=0A 时，Uo=1V 求： US = 0 V、IS=10A 时， Uo=?,解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设 Uo = K1US + K2 IS,当 US =10 V、

38、IS=0A 时，,当 US = 1V、IS=1A 时，,得 0 = K1 1 + K2 1,得 1 = K1 10+K2 0,联立两式解得： K1 = 0.1、K2 = 0.1,所以 Uo = K1US + K2 IS = 0.1 0 +( 0.1 ) 10 = 1V,2.7 戴维宁定理与诺顿定理,二端网络的概念： 二端网络：具有两个出线端的部分电路。 无源二端网络：二端网络中没有电源。 有源二端网络：二端网络中含有电源。,无源二端网络,有源二端网络,电压源 （戴维宁定理）,电流源 （诺顿定理）,无源二端网络可化简为一个电阻,有源二端网络可化简为一个电源,2.7.1 戴维宁定理,任何一个有源二

39、端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等效代替。,等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。,等效电源的电动势E 就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后 a 、b两端之间的电压。,等效电源,例1：,电路如图，已知E1=40V，E2=20V, R1=R2=4，R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,注意：“等效”是指对端口外（待求支路）等效,即用等效电源替代原来的有源二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,等效电源,有源二端网络,解：(1) 断开待求支路求等效电

40、源的电动势 E,例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4， R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,E 也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。,E = U0= E2 + I R2 = 20V +2.5 4 V= 30V,或：E = U0 = E1 I R1 = 40V 2.5 4 V = 30V,解：(2) 求等效电源的内阻R0 除去所有电源(理想电压源短路，理想电流源开路),例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4, R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,从a、b两端看进去， R1 和 R2 并联,实验法求等效电阻,R0=U0/ISC,解：

41、(3) 画出等效电路求电流I3,例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4， R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,戴维宁定理的一般解题步骤：,(1) 求等效电源的电动势 E,(2) 求等效电源的内阻R0,(3) 画等效电路求待求量,例2：,已知：R1=5 、 R2=5 R3=10 、 R4=5 E=12V、RG=10 试用戴维宁定理求检流计中的电流IG。,有源二端网络,解: (1) 求开路电压U0,E = Uo = I1 R2 I2 R4 = 1.2 5V 0.8 5 V = 2V,或：E = Uo = I2 R3 I1R1 = (0.810 1.25)V = 2V,

42、(2) 求等效电源的内阻 R0,从a、b看进去，R1 和R2 并联，R3 和 R4 并联，然后再串联。,R0,解：(3) 画出等效电路求检流计中的电流 IG,例3: 求图示电路中的电流 I。 已知R1 = R3 = 2, R2= 5, R4= 8, R5=14, E1= 8V， E2= 5V, IS= 3A。,(1)求UOC,解：,(2)求 R0,(3) 求 I,R0 = (R1/R3)+R5+R2=20 ,例4：用戴维宁定理求图示电路的电流I。,解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压UOC为：,(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源二端网

43、络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：,(3)根据UOC和Ro画出戴维宁等效电路并接上待求支路，得图(a)的等效电路，如图(d)所示，由图可求得I为：,2.7.2 诺顿定理,任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为IS的理想电流源和内阻 R0 并联的电源来等效代替。,等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。,等效电源的电流 IS 就是有源二端网络的短路电流，即将 a 、b两端短接后其中的电流。,等效电源,例1：,已知：R1=5 、 R2=5 R3=10 、 R4=5 E=12V、RG=10

44、试用诺顿定理求检流计中的电流IG。,有源二端网络,解: (1) 求短路电流IS,R =(R1/R3) +( R2/R4 ) = 5. 8,因 a、b两点短接，所以对电源 E 而言，R1 和R3 并联，R2 和 R4 并联，然后再串联。,IS = I1 I2 = 1. 38 A 1.035A = 0. 345A,或：IS = I4 I3,(2) 求等效电源的内阻 R0,R0,R0 =(R1/R2) +( R3/R4 ) = 5. 8,(3) 画出等效电路求检流计中的电流 IG,第2章 电路的分析方法 习题课,1、求图中负载RL的电流IL。,方法1：戴维宁定理,解: (1) 求开路电压U0,或 U

45、0= VA VB = 32-2 8 = 16V,UO=U-ISR3 = 32-2 8 = 16V,(2) 求等效电源的内阻 R0,R0,R0 = R3=8 ,(3) 画出等效电路求电流IL,方法2：叠加定理,由叠加定理知：,2、求图中负载RL的电流IL。,方法1：戴维宁定理,解: (1) 求开路电压U0,E = U0= UAB =ISR2+U = 10+10= 20V,(2) 求等效电源的内阻 R0,(3) 画出等效电路求电流IL,R0,R0 = R2=1 ,方法2：叠加定理,由叠加定理知：,方法3：电源等效变换法,方法4：结点电压法,+ UL -,方法5：支路电流法,由于IS已知，故只列写两个方程,(1)节点A：IR2+IL=IS=10,(2)避开电流源支路取回路：,1IR210=4IL,3、电路如图所示，（1）求图中负载RL的电流IL，（2）计算各电源的功率。,方法1：戴维宁定理,解: (1)求图中负载RL的电流IL,求开路电压U0,或E = U0= VA VB = R2 IS U = 3 5-5=10V,E=UO=ISR2-U = 3 5-5 = 10V,(2) 求等效电源的内阻 R0,R0,R0 = R2=3 ,(3) 画出等效电路求电流IL,方法2：叠加定理,由叠加定理知：,方法3：电源等效变换法,方法4