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本课件对应教材第1章电路基础，从电路的组成与基本物理量入手，说明电压电流的参考方向、电位计算与功率判别方法，进而讲解欧姆定律与基尔霍夫定律，以及支路电流法、节点电位法等分析方法，最后介绍叠加定理与戴维南、诺顿等效电源定理。
第1章电路基础
本章的重点和难点
§1.1电路的基本概念电路：是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的。
1.1.1
电路的作用
首先画出电路模型电池灯泡负载电源理想电路元件：主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。电路模型：由理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型。EIRU+_+_•1.1.2电路的基本物理量
电路的物理量电流电压电位电功率电池灯泡负载电源EIRU+_+_•电路的基本物理量
电路中电流、电压的方向电压和电流方向：实际方向参考方向实际方向：物理中对电量规定的方向。参考方向：在分析计算时，对电量人为规定的方向。
物理量的实际方向
电路分析中的正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向A⇒B？电流方向B⇒A？E1ABRE2IR
(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；
例已知：UE=2V,R=1Ω问：当U分别为3V和1V时，IR=?解：(1)假定电路中物理量的参考方向如图所示；(2)列电路方程：UEIRRabU+_+_UR+_
14UE(3)数值计算（实际方向与参考方向一致）（实际方向与参考方向相反）IRRabU+_+_UR+_
(3)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向按相同方向假设。(1)“实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。(2)在以后的解题过程中，注意一定要先假定物理量的参考方向，然后再列方程计算。
缺少“参考方向”的物理量是无意义的.提示
电位的计算•符号：×；单位：V首先选定参考点，参考点的电位为零，电路中某点的电位即为该点到参考点的电压。电位计算→电压计算
电功率aIRUb功率的概念：设电路任意两点间的电压为U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？如果U I方向不一致结果如何？
在U、I正方向选择一致的前提下，IRUab或IRUab“吸收功率”（负载）“发出功率”（电源）若P=UI>0若P = UI<0IUab+-根据能量守衡关系P（吸收）=P（发出）
当计算的P> 0时,则说明U、I的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。功率的结论在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致。
当计算的P< 0时,则说明U、I的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。
方法二：由U、I参考方向判别参考方向实际方向(1)当U和I参考方向选择一致的前提下若P=UI>0“吸收功率”（负载）aUb+_IR(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下若P = UI<0“发出功率”（电源）aIUb+-+_“吸收功率”（负载）aUb+_IR若P = UI<0IUb+-+_若P=UI>0“发出功率”（电源）
§1.2电路的基本定律
欧姆定律1.2.11. 2.
23I与U的方向不一致（2）（3）“+”“-”号的含义：式中“+”“-”号是对电压电流参考方向是否一致而言；同时，I、U本身数值也有“+”“-”号之分，是由物理量所设参考方向与实际方向是否一致决定。
RUI_+RUI+_
广义欧姆定律(支路中含有电动势时的欧姆定律)当Uab>E时，I >0表明方向与图中参考方向一致当Uab<E时，I <0表明方向与图中参考方向相反E+_baIUabR+_
电路元件U、I之间函数关系，表现在直角坐标系中.线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。I(A)U(V)0伏安特性曲线
1.2.2基尔霍夫定律用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。名词注释：节点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径
支路：ab、ad、… ...（共6条）回路：abda、bcdb、… ...（共7个）节点：a、b、… ...(共4个）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-
281、KCL电流定律（节点电流定律）对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0。I1I2I3I4KCL电流定律的依据：电流的连续性←I=0即：例或：
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I=0KCL电流定律的扩展—广义节点I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R
302、KVL电压定律—回路电压定律对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为0。例如：回路a-d-c-a电位升电位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-
电位升电位降E+_RabUabI 例
讨论题求：I1、I2、I3能否很快说出结果？1Ω++--3V4V1Ω1Ω+-5VI1I2I3
电源的基本状态有载工作、空载、短路
伏安特性IUUE电源有载工作（开关闭合）1.电压与电流关系R0«R时，U≈UEIUROUERdc+-ba+_R0«R
单位：W、kW式中：PE=UEI--是电源产生的功率ΔP=R0I2--是电源内阻上所损耗的功率P=UI--是电源输出的功率2.功率与功率平衡IUROUERdc+-ba+_
363.电源与负载的判别电源：Ｕ和Ｉ的实际方向相反，电流从电源“+”端流出，发出功率负载：Ｕ和Ｉ的实际方向相同，电流从电源“+”端流入，取用功率IUROUERdc+-ba+_方法一：由电压电流的实际方向判别
额定值与实际值
电源开路（开关断开）I=0U=U0=UEP=0IUROUERdc+-ba+_PE=0，ΔP=0开路电压
电源短路U=0I=IS=UE/R0P=0PE=ΔP=R0I2,IUROUERdc+-ba+_短路电流
§1.3电路的基本分析方法1.3.1支路电流法1.3.2节点电位法
对于简单电路，通过串、并联关系即可求解。如：+-２RUE+-R２RRR２R２R２RUE
对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解，必须经过一定的解题方法，才能算出结果。E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如：
未知数：各支路电流解题思路：根据基氏定律，列节点电流和回路电压方程，然后联立求解。支路电流法1.3.1
解题步骤：1.对每一支路假设一未知电流（I1--I6）4.解联立方程组对每个节点有2.列电流方程对每个回路有3.列电压方程节点数N=4支路数B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例1
节点a：列电流方程节点c：节点b：节点d：bacd（取其中三个方程）节点数N=4支路数B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_
列电压方程电压、电流方程联立求得：bacdE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_
支路电流法小结解题步骤结论与引申12对每一支路假设一未知电流1.假设未知数时，正方向可任意选择。对每个节点有1.未知数=B，4解联立方程组对每个回路有#1#2#3根据未知数的正负决定电流的实际方向。
3列电流方程：列电压方程：2.原则上，有B个支路就设B个未知数。（恒流源支路除外）例外？若电路有N个节点，则可以列出？个独立方程。(N-1)I1I2I32.独立回路的选择：已有(N-1)个节点方程，需补足B-（N-1）个方程。
一般按网孔选择
支路电流法的优缺点优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据克氏定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求解不方便。支路数B=4须列4个方程式ab
其它各节点对参考点的电压，便是该节点的电位。 标记），1.3.2节点电位法
电位值是相对的,参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。注意：电位和电压的区别
电位在电路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2
52R1R2+15V-15V参考电位在哪里？R1R215V+-15V+-
节点电位法适用于支路数多，节点少的电路。如：共a、b两个节点，b设为参考点后，仅剩一个未知数（a点电位Va）。abVa节点电位法中的未知数：节点电位“VX”。节点电位法解题思路假设一个参考点，令其电位为零，求其它各节点电位，求各支路的电流或电压。
节点电位法应用举例（1）I1E1E3R1R4R3R2I4I3I2AB电路中只含两个节点时，仅剩一个未知数。VB=0 V设:则：I1I4求
设：节点电位法应用举例（2）电路中含恒流源的情况则：BR1I2I1E1IsR2ARS?α
电路的基本定理§1.41.4.2等效电源定理1戴维南定理2诺顿定理1.4.1叠加定理
1.4.1叠加定理在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变)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。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原电路I2''R1I1''R2ABE2I3''R3+_E2单独作用概念:+_AE1BI2'R1I1'R2I3'R3E1单独作用
证明：BR1E1R2AE2I3R3+_+_（以I3为例）I2'I1'AI2''I1''+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3'R3R1R2ABE2I3''R3+_令：
59I3'I3''令：ABR1E1R2E2I3R3+_+_其中:
例+-10ΩI4A20V10Ω10Ω迭加原理用求：I= ?I'=2AI"=-1AI = I'+ I"=1A+10ΩI´4A10Ω10Ω+-10ΩI "20V10Ω10Ω解：
应用叠加定理要注意的问题1.迭加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。2.迭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E=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。=+
624.迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率。如：5.运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。设：则：I3R3=+
补充说明齐性定理只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或电流和电源成正比。如：R2+-E1R3I2I3R1I1若E1增加n倍，各电流也会增加n倍。显而易见：
例US=1V、IS=1A时，Uo=0V已知：US=10 V、IS=0A时，Uo=1V求：US=0 V、IS=10A时，Uo=?US线性无源网络UOIS设解：（1）和（2）联立求解得：当US=1V、IS=1A时，当US=10v、IS=0A时，
名词解释：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1.4.2等效电源定理二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路相联，则该电路称为“二端网络”。（Two-terminals = One port）ABAB
等效电源定理的概念有源二端网络用电源模型替代，便为等效电源定理。有源二端网络用电压源模型替代-----戴维南定理有源二端网络用电流源模型替代----诺顿定理
戴维南定理有源二端网络REdRd+_R注意：“等效”是指对端口外等效概念：有源二端网络用电压源模型等效。
等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的输入电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）等效电压源的电动势（Ed）等于有源二端网络的开端电压；有源二端网络R有源二端网络AB相应的无源二端网络ABABEdRd+_RAB
戴维南定理应用举例（之一）已知：R1=20Ω、R2=30ΩR3=30Ω、R4=20ΩE=10V求：当R5=10Ω时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效电路有源二端网络
第一步：求开端电压Ux第二步：求输入电阻RdUxR1R3+_R2R4EABCDCRdR1R3R2R4ABD=2030 +3020=24Ω
71+_EdRdR5I5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E
第三步：求未知电流I5+_EdRdR5I5Ed=UX= 2VRd=24Ω时
戴维南定理应用举例（之二）求：U=?4Ω4Ω50Ω5Ω33ΩAB1ARL+_8V_+10VCDEU
第一步：求开端电压Ux。_+4Ω4Ω50ΩAB+_8V10VCDEUx1A5Ω此值是所求结果吗？
第二步：求输入电阻Rd。Rd4Ω4Ω50Ω5ΩAB1A+_8V_+10VCDEUx4Ω4Ω50Ω5Ω
76+_EdRd57Ω9V33ΩＵ等效电路4Ω4Ω50Ω5Ω33ΩAB1ARL+_8V+10VCDEU
第三步：求解未知电压Ｕ。+_EdRd57Ω9V33ΩＵ
诺顿定理有源二端网络AB概念：有源二端网络用电流源模型等效。=ABIdRd等效电流源Id为有源二端网络输出端的短路电流等效电阻仍为相应无源二端网络的输入电阻Rd
(三)等效电源定理中等效电阻的求解方法求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法即可求出。如前例：CRdR1R3R2R4ABD
串/并联方法?不能用简单串/并联方法求解，怎么办？求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法则不行。如下图：ARdCR1R3R2R4BDR0
加压求流法无源网络IU
82UIR1R2Rd+-R1R2+-E1E2加压求流加压求流法举例
电路分析方法小结电路分析方法共讲了以下几种：两种电源等效互换支路电流法节点电位法叠加原理等效电源定理戴维南定理诺顿定理总结每种方法各有什么特点？适用于什么情况？
例++-+-E3E1E2-R1RRRI1I2I3I4I5I6以下电路用什么方法求解最方便？提示：直接用克氏定律比较方便。I4→I5→I1→I6→I2→I3
第一章结束
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