【正文】 發(fā)電機 升壓 變壓器 降壓 變壓器 電燈 電動機電爐 ... 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 負載 信號源 : 提供信息 2． 電路的 組成部分 放大器 揚聲器 話筒 電源或信號源的電壓或電流又稱為激勵 ， 它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流又稱為響應(yīng) 。 發(fā)電機 升壓 變壓器 降壓 變壓器 電燈 電動機電爐 ... 輸電線 第 1章 電路及其分析方法 (2)實現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、傳遞與處理和變換等（弱電電路、電子電路） 放大器 揚聲器 話筒 典型的例子有電話、收音機、電視機電路。 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 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 。 最后討論電路的暫態(tài)分析 。 這些內(nèi)容是分析與計算電路的基礎(chǔ) 。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算等 。 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 。 介紹用經(jīng)典法和三要素法分析暫態(tài)過程 。 1． 電路的作用 (1) 實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換 （這樣的電路又常被稱為強電電路或電工電路） 例如：電力系統(tǒng) （電力網(wǎng)） 第 1章 電路及其分析方法 發(fā)電廠的發(fā)電機組將其他形式的能量 (或熱能、或水的勢能、或原子能等 )轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、 輸電線等輸送給各用戶負載，那里又把電能轉(zhuǎn)換成機械能 (如負載是電能機 )、光能 (如負載是燈泡 )、熱能 (如負載是電爐等 )， 為人們生產(chǎn)、生活所利用。接收天線把載有語言、音樂、圖像信息的電磁波接收后，通過電路把輸入信號 (又稱激勵 )變換或處理為人們所需要的輸出信號 (又稱響應(yīng) )，送到揚聲器或顯像管，再還原為語言、音樂或圖像。 信號處理： 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 、 變壓器 、 電動機 、 電池 、 電阻器等 ， 它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的 。 第 1章 電路及其分析方法 5種基本理想電路元件有三個特征： （ a） 只有兩個端子； （ b） 可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述； （ c） 不能被分解為其他元件。 例如：電感線圈 第 1章 電路及其分析方法 電源 負載 連接導(dǎo)線 電路實體 電路模型 用 理想 電路元件用理想導(dǎo)線連接而成的電路 ，稱為實際電路的 電路模型 。 習(xí)慣上規(guī)定 電壓的方向為： 由 高 電位端指向 低 電位端； 電流的方向為： 正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向； 電動勢的方向為： 由 低 電位端指向 高 電位端 。 如：下圖中電阻 R5上的電流的方向 為此引入?yún)⒖挤较虻囊?guī)定。 R – + R0 I E 例如：圖中若 I = 3 A， 則表明電流的實 際方向與參 考方向相同 ；反之 ，若 I = –3 A， 則表明電流的實際方向與參考方向相反 。 電流的參考方向用箭頭表示；電壓的參考方向除用極性 “ +” 、 “ –” 外 ， 還用雙下標或箭頭表示 。 第 1章 電路及其分析方法 電流參考方向的兩種表示： ? 用箭頭表示：箭頭的指向為 電流的參考方向。 第 1章 電路及其分析方法 電壓參考方向的三種表示方式： (1) 用箭頭表示： (2)用正負極性表示 (3)用雙下標表示 U U + A B UAB 第 1章 電路及其分析方法 電流、電壓的參考方向在電路分析中起著十分重要的作用。同時在理論計算上給我們帶來方便。比如當我們測量一段電路中的電壓時，在不知實際極性的情況下，用電壓表的紅表筆代表參考正極性端，些時如果示數(shù)或指針為正，則表示實際極性與參考極性相同，反之則相反。反之，稱為 非關(guān)聯(lián)參考方向 。 例 電壓電流參考方向如圖中所標，問：對 A、 B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？ 答： A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)； B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。 表達式 = 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 E 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 R0 R 時， 則 U ? E 說明電源帶負載能力強 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．電源與負載的判別 根據(jù)電壓、電流的實際方向判別，若 U 和 I 的實際方向相反，則是 電源 ， 發(fā)出功率； U 和 I 的實際方向相同，是 負載 ，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 ， 并說明它是電源還 是負載 因為此例中電壓、電流的參考方向相同 而 P 為負值，所以 N 發(fā)出功率 ， 是電源。 電氣設(shè)備不在額定 條件下運行的危害： 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。 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 + _ 電源短路時的特征 a 當電源兩端由于某種原因連在一起時 ， 電源則被短路 。 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 電源短接 由于某種需要將電路的某一段短路 ， 稱為短接 。 基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點上的各支路電流之間的關(guān)系 。 故有 數(shù)學(xué)表達式為 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)點的電流為負 ，背向結(jié)點的電流為正 ， 則根據(jù)KCL， 結(jié)點 a 可以寫出 I1 I2 I3 I4 a I1 – I2+ I3 + I4 = 0 [例 ] 上圖中若 I1= 9 A， I2 = –2 A， I4 = 8 A，求 I3 。 I3 = –19 A 第 1章 電路及其分析方法 IA IB IAB IBC ICA KCL 推廣應(yīng)用 即 ? I = 0 IC IA + IB + IC = 0 可見 ， 在任一瞬間通過任一封閉面的電流的代數(shù)和也恒等于零 。 由于電路中任意一點的瞬時電位具有單值性 ， 故有 在任一瞬間 ， 沿任一回路循行方向 ， 回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零 。 U1 – U2 + U4 – U3 = 0 上式也可改寫為 U4 – U3 = E2 – E1 根據(jù)電壓參考方向 ， 回路 c b d a c KVL方程式 ， 為 + _ R1 E1 + _ E2 R2 U2 I1 U1 c a d b + _ U3 + U4 _ 即 ? U = 0 即 ? U = ? E 或 I2 R2 – I1R1 = E2 – E1 即 ? IR = ? E 第 1章 電路及其分析方法 KVL 推廣應(yīng)用于假想的閉合回路 E? IR? U = 0 U = E ? IR 或 根據(jù) KVL 可列出 E I U R + _ + _ A B C UA + _ UAB + _ UB + _ 根據(jù) ? U = 0 UAB = UA? UB UA? UB? UAB = 0 第 1章 電路及其分析方法 U1 + U2 – U3 – U4 + U5 = 0 U4 + – U1 U2 a b c e d + + – – + – U5 U3 + – R4 [例 1] 圖中若 U1= – 2 V， U2 = 8 V， U3 = 5 V， U5 = – 3 V， R4 = 2 ?， 求電阻 R4 兩端的電壓及流過它的電流 。 (–2) + 8 – 5 – U4+ (–3) = 0 U4 = –2 V I = 1 A I 沿順時針方向列寫回路 的 KVL 方程式 ， 有 代入數(shù)據(jù) ， 有 U4 = – IR4 E 第 1章 電路及其分析方法 電阻 的 串聯(lián) 與并 聯(lián) 電阻的串聯(lián) 電阻的串聯(lián) 電路中兩個或更多個電阻一個接一個地順序相連 ，并且在這些電阻中通過同一電流 ， 則這樣的連接方法稱為電阻的串聯(lián) 。 在各個并聯(lián)支路(電阻 )上受到同一電壓 。 RL = 50 ?， U = 220 V 。 今把它平分為四段 ， 在圖上用 a, b, c, d, e 點標出 。 [解 ] UL = 0 IL = 0 (1)在 a 點： eaea220 A 2 .2 A100UIR? ? ?RL UL IL U + – a b c d e + – 第 1章 電路及其分析方法 RL UL IL U + – a b c d e + – [解 ] (2)在 c 點： c a L