【正文】 第 1章 電路及其分析方法 第 1 章 電路及其分析方法 第 1章 電路及其分析方法 第 1 章 電路及其分析方法 電路模型 電壓和電流的參考方向 電源有載工作、開路與短路 電阻的串聯(lián)與并聯(lián) 基爾霍夫定律 電路中電位的計(jì)算 電壓源與電流源及其等效變換 支路電流法 疊加定理 戴維寧定理 電路的暫態(tài)分析 電路的作用與組成部分 第 1章 電路及其分析方法 第 1 章 電路及其分析方法 電路的基本概念及其分析方法是電工技術(shù)和電子技術(shù)的基礎(chǔ) 。 本章首先討論電路的基本概念和基本定律 ， 如電路模型 、 電壓和電流的參考方向 、 基爾霍夫定律 、 電源的工作狀態(tài)以及電路中電位的計(jì)算等 。 這些內(nèi)容是分析與計(jì)算電路的基礎(chǔ) 。 然后介紹幾種常用的電路分析方法 ， 有支路電流法 、疊加定理 、 電壓源模型與電流源模型的等效變換和戴維寧定理 。 最后討論電路的暫態(tài)分析 。 介紹用經(jīng)典法和三要素法分析暫態(tài)過(guò)程 。 第 1章 電路及其分析方法 電路的作用與組成部分 電路是電流的通路 ， 是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元器件按一定方式組合而成 的 。 (1) 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換 (2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理 放大器 揚(yáng)聲器 話筒 1． 電路的作用 發(fā)電機(jī) 升壓 變壓器 降壓 變壓器 電燈 電動(dòng)機(jī)電爐 ... 輸電線 第 1章 電路及其分析方法 2． 電路的組成部分 電源 ： 提供 電能的裝置 負(fù)載 ： 取用 電能的裝置 中間環(huán)節(jié)： 傳遞、分 配和控制電能的作用 發(fā)電機(jī) 升壓 變壓器 降壓 變壓器 電燈 電動(dòng)機(jī)電爐 ... 輸電線 第 1章 電路及其分析方法 直流電源 直流電源 : 提供能源 負(fù)載 信號(hào)源 : 提供信息 2． 電路的 組成部分 放大器 揚(yáng)聲器 話筒 電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì) ， 它推動(dòng)電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng) 。 信號(hào)處理： 放大、調(diào)諧、檢波等 第 1章 電路及其分析方法 電路模型 i 實(shí)際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成 ， 如發(fā)電機(jī) 、 變壓器 、 電動(dòng)機(jī) 、 電池 、 電阻器等 ， 它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的 。 例如：一個(gè)白熾燈在有電流通過(guò)時(shí) R R 消耗電 能 (電阻性 ) 產(chǎn)生 磁場(chǎng) 儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量 (電感性 ) 忽略 L 為了便于分析與計(jì)算實(shí)際電路 ， 在一定條件下常忽略實(shí)際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì) ， 把它看成 理想電路元件 。 L 第 1章 電路及其分析方法 電源 負(fù)載 連接導(dǎo)線 電路實(shí)體 電路模型 電路模型 用 理想 電路元件組成的電路 ， 稱為實(shí)際電路的電路模型 。 S E R – + R0 開關(guān) 第 1章 電路及其分析方法 電壓和電流的參考方向 對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí) ， 不僅要算出電壓 、 電流 、功率值的大小 ， 還要確定這些量在電路中的實(shí)際方向 。 但是 ， 在電路中各處電位的高低 、 電流的方向等很難事先判斷出來(lái) 。 因此電路中各處電壓 、 電流的實(shí)際方向也就不能確定 。 為此引入?yún)⒖挤较虻囊?guī)定 。 習(xí)慣上規(guī)定 電壓的實(shí)際方向?yàn)椋? 由 高 電位端指向 低 電位端； 電流的實(shí)際方向?yàn)椋? 正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向； 電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向?yàn)椋? 由 低 電位端指向 高 電位端 。 第 1章 電路及其分析方法 電壓和電流的參考方向 電壓、電流的參考方向： 當(dāng)電壓 、 電流參考方向與實(shí)際方向 相同時(shí) ， 其值為正 ， 反之則為負(fù)值 。 R – + R0 I E 例如：圖中若 I = 3 A， 則表明電流的實(shí) 際方向與參 考方向相同 ；反之 ，若 I = –3 A， 則表明電流的實(shí)際方與參考方向相反 。 在電路圖中所標(biāo)電壓 、 電流 、 電動(dòng)勢(shì)的方向 ， 一般均為參考方向 。 電流的參考方向用箭頭表示；電壓的參考方向除用極性 “ +” 、 “ –” 外 ， 還用雙下標(biāo)或箭頭表示 。 任意假定。 第 1章 電路及其分析方法 歐姆定律：通過(guò)電阻的電流與電壓成正比。 表達(dá)式 = R U I U、 I 參考方向相同 U = – IR U、 I 參考方向相反 圖 B 中若 I = –2 A， R = 3 ?，則 U = – (–2) ? 3 V = 6 V 電流的參考方向 與實(shí)際方向相反 圖 A 或 圖 B R U I + – I R U + – + – 圖 C R U I 電壓與電流參 考方向相反 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作、開路與短路 電源有載工作 E I U 1． 電壓與電流 R0 R a b c d R + R0 I = E E R0I 電源的外特性曲線 當(dāng) R0 R 時(shí)， 則 U ? E 說(shuō)明電源帶負(fù)載能力強(qiáng) I U O + _ + _ U U = RI 或 U = E – R0I 電源有載工作 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作 1． 電壓與電流 U = RI U = E – R0I 2． 功率與功率平衡 UI = EI – R0I2 P = PE – ?P 電源產(chǎn) 生功率 內(nèi)阻消 耗功率 電源輸 出功率 功率的單位：瓦 [特 ](W) 或千瓦 (kW) 電源產(chǎn) 生功率 = 負(fù)載取 用功率 + 內(nèi)阻消 耗功率 功率 平衡式 E I U R0 R a b c d + _ + _ R + R0 I = E 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作 3．電源與負(fù)載的判別 根據(jù)電壓、電流的實(shí)際方向判別，若 U 和 I 的實(shí)際方向相反，則是 電源 ， 發(fā)出功率； U 和 I 的實(shí)際方向相同，是 負(fù)載 ，取用功率。 根據(jù)電壓、電流的參考方向判別 P = UI 為負(fù)值，是 電源 ，發(fā)出功率； 若電壓、電流的參考方向相同 P = UI 為正值， 負(fù)載 ，取用功率。 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作 3．電源與負(fù)載的判別 [例 1] 已知：圖中 UAB = 3 V， I = – 2 A [解 ] P = UI = (–2) ? 3 W = – 6 W 求： N 的功率 ， 并說(shuō)明它是電源還 是負(fù)載 因?yàn)榇死须妷?、電流的參考方向相? 而 P 為負(fù)值，所以 N 發(fā)出功率 ， 是電源。 想一想，若根據(jù)電壓電流 的實(shí)際方向應(yīng)如何分析？ N A B I 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作 4．額定值與實(shí)際值 U 電源 + – I P 電源輸出的電流和功 率由負(fù)載的大小決定 額定值是為電氣設(shè)備在給定條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的允許值 。 電氣設(shè)備不在額定 條件下運(yùn)行的危害： 不能充分利用設(shè)備的能力； 降低設(shè)備的使用壽命甚至損壞設(shè)備。 S1 S2 S3 第 1章 電路及其分析方法 電源有載工作、開路與短路 電源開路 電源開路時(shí)的特征 I = 0 U = U0 = E P = 0 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí) ， 電源則處于開路 (空載 )狀態(tài) 。 E I U0 R0 R a b c d + _ + _ 第 1章 電路及其分析方法 電源短路 U IS 電流過(guò)大，將燒毀電源！ U = 0 I = IS = E/R0 P = 0 PE = ?P = R0IS2 E R0 R b c d + _ 電源短路時(shí)的特征 a 當(dāng)電源兩端由于某種原因連在一起時(shí) ， 電源則被短路 。 為防止事故發(fā)生 ， 需在電路中接入熔斷器或自動(dòng)斷路器 ， 用以保護(hù)電路 。 第 1章 電路及其分析方法 U = 0 I 視電路而定 有 源 電 路 電源有載工作、開路與短路 電源短路 由于某種需要將電路的某一段短路 ， 稱為短接 。 U I E R0 R + _ R1 第 1章 電路及其分析方法 基爾霍夫定律 結(jié)點(diǎn) 電路中三條或三條 以上支路連接的點(diǎn) 支路 電路中的每一分支 回路 由一條或多條支路 組成的閉合路徑 如 acb ab adb 如 abca adba adbca 如 a b + _ R1 E1 + _ E2 R2 R3 I1 I2 I3 c a d b 第 1章 電路及其分析方法 基爾霍夫電流定律 (KCL) (直流電路中 ) ? I = 0 ? i = 0 (對(duì)任意波形的電流 ) 在任一瞬間，流向某一結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。 基爾霍夫電流定律是用來(lái)確定連接在同一結(jié)點(diǎn)上的各支路電流之間的關(guān)系 。 根據(jù)電流連續(xù)性原理 ， 電荷在任何一點(diǎn)均不能堆積(包括結(jié)點(diǎn) )。 故有 數(shù)學(xué)表達(dá)式為 第 1章 電路及其分析方法 基爾霍夫電流定律 (KCL) 若以流向結(jié)點(diǎn)的電流為負(fù) ，背向結(jié)點(diǎn)的電流為正 ， 則根據(jù)KCL， 結(jié)點(diǎn) a 可以寫出 I1 I2 I3 I4 a I1 – I2+ I3 + I4 = 0 [例 ] 上圖中若 I1= 9 A， I2 = –