页数：62页文件大小：1.99 MB来源： 电工与电子技术基础ppt课件
本课件从电路的组成与作用讲起，说明电路模型与激励、响应的关系，依次给出电压、电流、电动势、功率的参考方向约定与能量计算；随后展开欧姆定律、基尔霍夫电流与电压定律、电阻串并联等效与分压分流；最后系统讲解有源电路的带载、开路、短路状态与含源等效变换，并以支路电流法、节点电压法、叠加定理、戴维南定理求解直流电路。
课前导引与内容概览：电工电子技术主讲教师：齐超；刘洪臣。
课前导引与内容概览（续）：第一部分电路基础主讲教师齐超。
电路基础正弦交流电路三相电路：电路基础电路基础正弦交流电路三相电路电路过渡过程古代近代现代“電闪雷鸣”“摩擦生电”“電”——公元前1100~公元前7711600年—英国吉尔伯特书《论磁石、磁体、大磁石-地球》提到摩擦起电时主张用实验手段研究物理。大型电力设备,复杂通讯系统,精密计算机网络直流电路。
直流电路：第一章直流电路。
电路基本组成及电路模型：：电路的基本概念、电路的组成与作用、理想电路元件和电路模型。电路：某些电工设备或电器元件按一定方式连接起来的电流通路。组成：电源、负载和中间环节三部分。作用：传输、转换及信号处理等。
电路基本组成及电路模型（续）：6ERU+R0-IS析：在已知电路模型结构和元件参数条件下，讨论激励与响应之间的关系。电路模型：抽象的几何理想电气元件按原电路连接方式连接的电流通路。电源或信号源提供的电压或电流称为激励；在激励作用下电路各部分产生的电压或电流称为响应。电路分手电筒实际电路手电筒电路组成手电筒电路模型第一节电路基本组成及电路模型。
电路的基本物理量：：介绍电路基本物理量（例如：电压、电流、功率和电动势）及其参考方向。1电压u(V)两点间的电位差电位有高/低之分电路模型中电位参考点选取不同，各点电位不同但两点间的电压不变。规定电压真实方向从高电位“+”指向低电位“-”，即电位降方向。电动势e(或E)的实际方向，规定在电源内部从“-”极指向“+”极，即电位升高的方向。电路分析中预先标识的电压、电流和电动势方向均为参考方向：是指人为任意假设的方向。uab=φa-φb。
电路的基本物理量（续）：选定电压的参考方向后，经分析计算得到的电压值成为有正、负的代数量(标量)。bbaa+uab>0表示从a点到b点电位是降低的，即电压的真实方向与参考方向相同；uab<0电压真实方向与参考方向相反-10V5V测量电路某两点间电压时，需将电压表并联(跨接两点)。
电路的基本物理量（续）：ΔtΔt→02电流大小ilimΔq=dqdef其真实方向规定为正电荷运动的方向I2A-5A当按参考方向求得的电流为正值时，表明其真实方向与参考方向一致；否则相反。直流电流DC正弦电流(交流电流SC)电流非正弦周期电流9参考方向测量电路中电流时,需将电流表串联在支路中。
电路的基本物理量（续）：件 电能，元件发出功率。10defp==limΔw=dwΔt→0Δt电路分析中，当电压、电流的参考方向一致时，称为关联参考方向;反之为非关联参考方向。i+u-非关联参考方向i+u-关联参考方向p吸关联参考方向下元件吸收功率发非关联参考方向下元件发出功率p电能其它能，电能对外作功，元件吸收功率；元 件 >0负载=ui <0电源 =ui >0电源 <0负载。
电路的基本物理量（续）：.2.1确定下列各元件功率。4A4A4A4A+3V--3V+-3V++3V-(a)(b)( c)(d)解：图(a)、(b)中，关联方向P=(4×3)W=12W＞0A、B元件分别吸收12W的功率，均为负载。图(c)、(d)中，非关联方向P=(4×3)W=12W＞0C、D元件分别发出12W的功率，均为电源。
电路的基本物理量（续）：.2.2图示电路，设元件A消耗功率为10W，求uA；设元件B发出功率为-10W，求iB。pA=uAiAAAui2A=pA=10W=5V真实方向与参考方向相同。解：(a)元件A电压和电流为关联参考方向。A吸收功率pB=uBiBBBiu=pB=-10W=-1A10V(b)元件B电压和电流为非关联参考方向。B发出功率iB-10V+真实方向与参考方向相反。
电路的基本物理量（续）：：功率等于能量的转化速率。t0到t时间内，电路吸收(电压电流为关联参考方向)或发出(电压电流为非关联参考方向)的能量为1300tttw(t)=∫p(ξ)dξ=∫tu(ξ)i(ξ)dξ通常电业部门用千瓦时计量用户消耗的电能。1千瓦时(或1度电)是功率为1千瓦的元件在1小时内消耗的电能。1度电=1kWh=3,600,000J电气设备或元件长期正常运行的电压/电流容许值称为额定电压/额定电流，额定电压×额定电流=额定功率。
电路的基本定律固定电阻可变二端电阻：第三节电路的基本定律固定电阻可变二端电阻可变三端电阻RRRR1R2主要内容：欧姆定律，基尔霍夫定律1电阻电阻符号实际电阻器R1R2。
电路的基本定律：姆定律线性二端电阻的端口电压与电流两者成正比或写成关联参考方向u/Vi/AOSR=ρl电导(单位:S)线性二端电阻及特性曲线长度为l，截面积为S电阻率为的均匀介质，其电阻为(I=GU)无记忆静态元件。
电路的基本定律（续）：用R和G表示时分别为→耗能元件=GU2>0电阻吸收的能量直流电路中W=UIt=RI2t=GU2t→无源元件>000ttu(ξ)i(ξ)dξw(t)=p(ξ)dξ=∫∫。
电路的基本定律例题：.3.1有一个220V50W的电灯，接在220V的电源上。试求通过电灯的电流和此电灯电阻。如果每晚用电3小时，那么一个月消耗多少度电能？（一个月按30天计算）解：P=UI→I=P=50=5AU22022→R=U=220=968ΩI5222217W=UIt=(220×5)W×(3×30)h=4.5kWh。
电路的基本定律（续）
电路的基本定律（续）：:在n个节点的电路中，列n-1个节点的KCL方程独立。
电路的基本定律对闭合边界：基尔霍夫电流定律示例在电路中，任一时刻流出(或流入)任一闭合边界S的支路电流代数和恒等于零，即①②④③⑤i12i3i4ii56ii7S20(ik表示与闭合边界相切割的各支路电流)kΣi=0对闭合边界列写KCL方程：-i2-i4-i5+i7=0第三节电路的基本定律对闭合边界KCL。
电路的基本定律（续）：，可以一步求得iD+1A+2A=1A+1A⇒iD=-1A。
电路的基本定律绕向回路各电压的代数：第三节电路的基本定律绕向回路各电压的代数和恒等于零，即约定：uk参考方向与回路方向相同，取“＋”号，否则取“－”号。4基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)：在电路中，任一时刻沿任一=0Σukl2l1l4125-u+u+u=0l1：回路l2:567-u+u+u=0u3+u4-u6-u2=0-u1+u3+u4-u6+u52=20回路l3:回路l4:列写KVL方程回路u12l3uu3u45u6u7u。
电路的基本定律（续）：3+u4=u6+u2u3+u4+u5=u1+u6l2l1l4125-u+u+u=0回路l1：回路l2:回路l3:-u5+u6+u7=0u3+u4-u6-u2=0回路l4:-u1+u3+u4-u6+u5=0u1l3u2u3u4u5u6u7推论：沿任一回路，各支路电压降的代数和等于电压升的代数和，即23Σu电压降＝Σu电压升。
电路的基本定律（续）：l1：回路l3:u3+u4-u6-u2=0回路l4:-u1+u3+u4-u6+u5=0u1l3u2u3u4u5l4u6u7+对于有n个节点b条支路的平面电路,网孔的KVL方程是一组独立方程,个数为b-n+1。
电路的基本定律（续）
电阻电路的基本连接：eqabN2主要内容：电阻的串联/分压，并联/分流及等效。1等效理解等效26等效是指被化简的电阻网络与等效电阻具有相同的u-i关系(即端口方程)，从而用等效电阻Req代替原电阻网络N1之后，不改变其余部分(即网络N2)的电压和电流。
电阻电路的基本连接（续）：I2串联各电阻依次连接，流过相同电流等效电阻Req=R1+R2N个电阻作串联Nk=1Req=ΣRkReqI=U=UR1+R2电阻→电流12R1R2UU1=R1I=UU2=R2I=R+RR1+R2串联时各电阻上电压和功率的分配均与电阻成正比，即串联分压U1=P1=R1U2P2R2U+-IReq等效。
电阻电路的基本连接（续）：IIR1R2U+-+-各电阻接到同一对节点之间，承受相同电压IReq1212R2R1II;I=R1+R2R+R等效关系等效电导Geq=G1+G2eqR1R2⇒R=ReqR1+R2两个并联电阻上的电流分别为I=保证负载在额定电压下正常工作需采用并联连接。28I1=P1=G1=R2I2P2G2R1并联时电阻上电流和功率的分配均与电导成正比(与电阻成反比)等效U。
电阻电路的基本连接（续）：6Ω8Ω4Ω1+U-1I2I2U+6ΩI43I46Ω+U-35U+--(b)30V6Ω8Ω4Ω+U1-I12IU2+-I53I+U4-U3+-R1R2例题1.4.1计算图示电路中个支路电压、电流。12ΩI解：电路中各电压、电流的参考方向如图(b)所示，首先应用串并联化简，分别得到(c)、(d)。其中112Ω×6ΩR==4Ω12Ω+6Ω(R+4Ω)×8ΩR2=1=4ΩR1+4Ω+8Ω+U1-U2+-R2I230V6Ω1I。
电阻电路的基本连接（续）：6ΩI1(d)30V6Ω8Ω4Ω1+U-1I2I2U+-I3I4+U-35U+-1R2RI1==3A30V6Ω+4Ω6ΩU1=6Ω+4Ω×30V=18V4ΩU2=6Ω+4Ω×30V=12V回到图(c)电路中求I2、I3和U3、U4112I2=I3=I1=×3A=1.5A3422U=U=U2=6V回到图(b)中求I、I456ΩI4=6Ω+12Ω×1.5A=0.5A;12ΩI5=6Ω+12Ω×1.5A=1A30V6Ω8Ω4Ω+U1-1I2I2U+-6ΩI512ΩI43I4+U-3U+-(b)图(d)中。
有源电路基本工作状态：:电源带载、开路与短路、功率;受控源;含源等效。1独立电源独立电压源(uS)独立电流源(iS)可调直流电流源电路符号直流SiS-----□I。
有源电路基本工作状态（续）：或US)表示时，方向从正极指向负极；用电源内部的电动势eS(或ES)表示时，方向从负极指向正极。理想电压源特性：某一时刻端口能够提供确定的源电压uS。所谓“确定”是指源电压uS与流过电压源的电流无关，其电流将由外电路决定。u(t)=uS(t)理想电流源特性：某一时刻端口能够提供确定的源电流iS。这里“确定”是指iS与电流源端口电压无关，其端口电压由外电路决定。i(t)=iS(t)。
有源电路基本工作状态（续）：0Ω1A2A10A33_U+5Ω10Ω50V100V2Ω20V0Ω∞V∞Ω∞A注：理想电压源不许短路，理想电流源不许开路2电源有载工作R=U=。
有源电路基本工作状态（续）：+-SI0RU+-IS0U=U-RIR0SS00RI=I-1U=I-GU实际实际I=0开路 ∫ U=US=E∫P=0 短路 U=0∫∫ I=IS P=0戴维南电路实际电压源理想电压源诺顿电路实际电流源理想电流源。
有源电路基本工作状态（续）
有源电路基本工作状态（续）：369V=2A2Ω+2.5ΩI=例题1.5.1用含源等效变换求图示电路中电流I。电流源叠加I诺顿→戴维南,电压源叠加解:电流源串电阻等效成电流源,电压源并电阻等效成电压源,戴维南→诺顿第五节有源电路基本工作状态。
有源电路基本工作状态（续）：37•可见随着电压源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率。•当p>0，即电压源工作在i－u平面的一、三象限时，电压源实际发出功率，处于供电状态。•当p<0，即电压源工作在i－u平面的二、四象限时，电压源实际吸收功率，处于用电状态，此情况下，电压源已成为负载。4独立电压源发出的功率p=uSiiuu(t)=USoP<0P>0供电用电供电用电第五节有源电路基本工作状态uSi。
有源电路基本工作状态（续）：1A2Ω1Ω5V5Ω1V-+1u+2u+--3ii42i例题1.5.2求图示电路中电压源与电流源各自提供的功率。解：1)由回路l1、l2的KVL求电流源电压u2=-5V+1V=-4Vu1=2Ω×1A+u2=-2V2)求电阻电流2=-4A1Ω=u2i5V38i4=5Ω=1A3)①KCL求电压源电流i3=1A-i2+i4=6A4)电压源和电流源发出功率p5V=5V×i3=30Wp1A=u1×1A=-2W提供能量吸收能量思考：电流源功率的负号说明什么？第五节有源电路基本工作状态。
有源电路基本工作状态（续）：受控电源：源电压或源电流受电路中另一处的电压或电流控制。控制关系为线性正比关系。 us=αuc i=0 cVCVS c u us=ric=0CCVS=0 c i is=gucVCCS c u is=βic=0CCCS分析含有受控源电路与含独立源的相似,注意控制量不可变没。第五节有源电路基本工作状态。
有源电路基本工作状态独立电流源发出功率：？5)受控电压源发出的功率为pVCVS=3u1×2i2=-108W=-(u1×9)=54Wp=u22=18W2Ω吸1=108+18-72-54=0Σp吸。
有源电路基本工作状态（续）：414V3ΩII(V)4V2Ω2Ω×II4VI2Ω2ΩI(A)4V2Ω1ΩII(A)4V2Ω1ΩII(V)根据KVL-4V+3Ω×I+I(V)=0I=1A例题1.5.1用含源等效变换求图示电路中电流I。2Ω2Ω2Ω第五节有源电路基本工作状态。
电路的基本分析方法：:支路电流法、节电点压法、叠加定理、戴维南定理。1支路电流法设给定的线性直流电路具有n个节点、b条支路，那么就是以b个未知的支路电流作为待求量，对n-1个节点列出独立的KCL方程，对b-(n-1)个回路列独立的KVL方程，这b个方程联立便可解得b条支路电流。
电路的基本分析方法节点：①：节点②：43-I1+I2+I3=0-I3+I4+I5=0对3个网孔列KVL方程，电阻电压用支路电流来表示网孔m1：R1I1+R2I2=US1网孔m2：-R2I2+R3I3+R4I4=-US4网孔m3：-R4I4+R5I5=US4例题1.6.1列出图示电路的支路电流方程。对3-1个节点列KCL方程：。
电路的基本分析方法（续）：例题1.6.2用支路电流法求图中电流I1，I2，I3。解：对节点①列KCL方程-I1+I2+I3=0对网孔列KVL方程网孔m1：8Ω×I1+6Ω×I2+3U1=24V网孔m2：-6Ω×I2+(4+2)Ω×I3-3U1=-12V补充受控源控制量方程，要已知或待求量表示U1=2Ω×I37744312I=12A,I=2A,I=-2A解得第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）
电路的基本分析方法整理得
电路的基本分析方法（续）：例题1.6.3求图示电路的节点电压。111040(+140Un2)Un1-440=1+0.4+4040502510405010n1n2-1U+(1+1+1+1)U=-0.4-4+50+10n1n2 0.125×Un1-0.025×Un2=1.5A -0.025×U+0.185×U=1.5A ⇒ Un2=10V整理①②-0.4A10Ω50Ω40Ω4V50V10V10Ω25Ω1A47得 Un1=14V第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法：第六节电路的基本分析方法多条支路并联在一起的电路只有一个节点电压Un1，列节点电压方程可以很容易地求出Un1表达式。①US1G1G2G3US2S3IS4I4Gn1123448U+G1US1-G2US2=IS3-IS4G+G+G+G节点电压方程(G1+G2+G3+G4)Un1=IS3-IS4+G1US1-G2US2。
电路的基本分析方法（续）
电路的基本分析方法（续）：1A20Ω25Ω10Ω20V50V20Ω①40Ω②30Ω+U-例题1.6.5求节点电压及电流源发出的功率I1+I2=1解:1040Un1+Un1-Un2-20=1(110404040n1n2+1)U-1U=1+20404025505040n1n2-1U+(1+1+1)U=50-201040204040n1n2(1+1+1)U-1U=1+20n1n2 0.125×Un1-0.025×Un2=1.5A -0.025×U+0.085×U=0.5A n1 ⇒ U=14V=10V Un2⇒P=U×1A=34WU=Un1+20Ω×1A=14V+20V=34V第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：：线性电路中，多个独立电源在某一支路中共同作用产生的电压或电流，等于各独立电源单独作用产生电压或电流的代数和，这一原理称为叠加原理。所谓单独作用，就是令其它电源不作用（电源置零），即电源值等于0。相当于短路iS=0相当于断路。
电路的基本分析方法（续）：：1)叠加定理只适合于线性电路，不适用于非线性电路；2)电压、电流叠加时要注意方向；3)功率不是激励的线性函数，因此不能用每个独立电源作用时的功率叠加来求得总功率；4)叠加定理只是对独立电源而言，在独立电源单独作用时，受控源要保留在电路中，其控制量就是电路中相应的电压和电流控制分量。齐性定理：若电路中只有一个激励(独立源)，则响应与激励成正比。比例系数取决于电路的结构和参数，与激励源无关。
电路的基本分析方法（续）：叠加定理验证122S -I1+I2=IS (R+r)I+RI=U 1122S -I1′+I2′=0 ′′I=U (R1+r)I+R1122 -I1"+I2"=IS11USI1′=R+R12+rUSI2′=R1+R2+r-RI1′′=2ISR1+R2+rR+rI2′′=1ISR1+R2+r-R21I1=R+R+rIS+R+R+rUS1212R1+r1I2=R+R+rIS+R+R+rUS1212I1′53== (R+r)I"+RI"=0++第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：例题1.6.6用叠加定理计算电压U。7×1.5I'==0.7A[(4//12)+5]+7U"=(5+7)//12×10=6V(5+7)//12+4U=U'+U"=8.1V+=U'=(4//12)×I'=2.1V54第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：解:例题1.6.7图示电路，当US=10V,I=6AUS=15V,I=7A求I=10A,US=?I55USR⇒ k=0.2S根据齐性定理和叠加定理I=I′+I′=I′+kUS 6A=I′+k×10V 7A=I′+k×15V I′=4A I=4A+0.2S×US当I=10A得US=30V第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：将一个线性有源二端网络(含源一端口)等效为一个实际电源的重要定理，所以也称之为等效电源定理。如果将线性有源二端网络等效为电压源串电阻形式，→戴维南定理；如果将线性有源二端网络等效为电流源并电阻形式，→诺顿定理。
电路的基本分析方法（续）：57OCURiIU+-SCIRiU+-IU+-I电压源的源电压是原有源二端网络的开路电压，内阻是有源二端网络内所有独立源置零后的无源二端网络的等效电阻。电流源的源电流是原有源二端网络的短路电流，内阻同上uS=0,相当于短路;iS=0,相当于开路注：1被等效部分与未被等效部分之间应无耦合（无受控源联系）；2可能只存在一种等效电路：Gi=0时只存在诺顿等效电路；Ri=0时只存在戴维南等效电路；第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）
电路的基本分析方法（续）：12331R2RR3R12R23R3111II1I2I2I3I3(a)(b)21233RΔI1RY11II2I3I3(c)(d)Y59RI2RYRΔRΔ2R1=R2=R3=RYR12=R23=R31=RΔRΔ=3RY(2)电阻Y-△变换第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：6050Ω4Ω5Ω4Ωab例题1.6.8用戴维南定理计算负载电阻电流I33ΩabU5Ω50Ω10VRLU0C解：求开路电压如图(b)1A(a)(b)2UOC=Uac1+Ucd+Udb=10+×8-5×1=9V(c)无源二端网络等效电阻如图(c)Ri=50+(4//4)+5=57Ω57Ω9V33ΩiLUOCI==9=0.1AR+R57+33求负载电阻电流I如图(d)(d)第六节电路的基本分析方法。
电路的基本分析方法（续）：.75ARi=8Ω无源二端网络内阻图(c)8×4V=10V8+4诺顿等效电路计算U图(d)U=3.75×(b)解：有源二端网络的短路电流如图(b)(c)(d)。
电路的基本分析方法（续）：例题1.6.10已知图(a)所示电路R=10Ω时，其消耗的功率22.5W;R=20Ω时，其消耗功率20W。求当R=30Ω时它所消耗的功率。RUOC－Ri＋R(a)(b)解：将含源电阻网络等效为戴维南电路。如图(b)所示。负载电阻R消耗的功率可表示为iRP=(UOC)2×RR+R2OC(UU (OC)2×10Ω=22.5W+10Ω代入两组已知条件得∫Ri ∫)×20Ω=20W+20Ω∫ RiOCRi=10ΩU=30V当R=30ΩiRU 30V 2P=(OC)2×30Ω=×30Ω≈16.9WR+30Ω (10+30)Ω 解得第六节电路的基本分析方法。
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}