第1章直流电路
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电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理
5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁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：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
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：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E
第一章 直流电路
图示电路 （1）电路的支路 数b=3，支路电流 有i1 、i2、 i3三个。 （2）节点数n=2， 可列出2－1=1个独 立的KCL方程。 节点a
i1
R1 + us1 － Ⅰ
a
i2 i3
R3 Ⅱ R2 + us2 －
b
i1 i 2 i 3 0
（3）独立的KVL方程数为3－(2－1)=2个。 i1 R 1 i 3 R 3 u s 1 回路I 回路Ⅱ
• • 当电阻元件的电压和电流取非关联参考方向时，
欧姆定律表达为 • u=-R· 或i=-u/R i
•
电导：电阻元件的参数除电阻R外，还有 另一个参数，其数值为电阻的倒数，称为电导 G，单位为西门子(S)，即
• G=1/R
线性电阻的伏安特性
1.3 电阻的串、并联
图1-17为两个电阻R1 、R2并联，总电 流是i，每个电阻分得的分别为i1和i2：
对直流：I=Q/t
i dq dt ( 对变动电流，瞬时电流 的表达式 )
大写 I 表示直流电流,小写 i 表示电流的一般符号
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用一个箭头表示。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 a 实际方向 (a) i> 0
i
b a
参考方向
i
b
实际方向 (b ) i< 0
如果求出的电流值为正，说明参考方向 与实际方向一致，否则说明参考方向与实际 方向相反。
2. 电压、电位和电动势
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移 至b点电场力所做的功。
u ab
dW ab dq
电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点 电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。
第一章直流电路 基尔霍夫电流定律
方法：
I1
I2 I4
1、先确定各支路电流方向。
2、列写KCL方程。
3、有N个节点，可列出N个方程。
I3
由基尔霍夫第一定律可知
I1 - I2 + I3 - I4 0
代入已知值
2 - (-3) + (-2) - I4 0
可得： I4 3A
难点:式中括号外正负号是由基尔霍夫第一定律根据电流的参考方向确定的， 括号内数字前的负号则是表示实际电流方向和参考方向相反。
例2 电路如下图所示，求电流 I3。
I1
I3
A
R3
B
R1 U s1
I2
R2
I4
R4
Us2
I5
R5
对A节点 I1 - I 2 - I3 0
因为
I1 I2
所以
I3 0
同理，对B节点： I 4 - I5 + I3 0
因为 I4 I5
也得
I3 0
由此可知，没有构成闭合回路的单支路电流为零
变形得： I1+I3+(-I2)+(-I4)+(-I5)=0
I1
I5
I2
a
I3
I4
如果规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，则可 得出下面的结论：
∑I=0
∑(路的任一节电上，电流的代数和永远等于零。
例1 如图所示电桥电路，已知I1 = 2A，I2 = -3A， I3 =- 2 A， 试求电流I4。
LOGO
LOGO 基尔霍夫电流定律
目录
CONTENTS
01
定律内容
02
定律表达式
03
例题
相关标题文字
第1章 直流电路(电工学C)
理想电压源
本身功耗忽略不计， 只起产生电能的作用
理想电流源
理想电源元件的两种工作状态
进入理想无源元件
《电工学B》
第1章 直流电路
一、理想有源元件
1.理想电压源（恒压源）
I
+
+
US -
U=定值
-
图形符号
U
US
O
I
伏安特性
特点
（1）Ｕ恒定 （2）I=?
空载I=0 有载:I=U/R 短路I =∞
《电工学B》
第1章 直流电路
基尔霍夫电流定律的推广应用
＋UCC
RB
RC
B C IC
IB
E
IE
IC+ IB - IE＝0
可将KCL推广到 电路中任何一个 假定的闭合面。
——广义结点
I
5
6V+_ 1
2
I=0
I =? +_12V 1 5
《电工学B》
第1章 直流电路
例 1 图示的部分电路中，已知 I1＝3 A，I4＝－5 A， I5＝8 A，试求I2、I3和I6。
若从某点出发绕回路一周回到原点，电位的变
化等于零。 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，
同一瞬间电位升等于电位降。
《电工学B》
第1章 直流电路
选择环行方向
+
+
电位升 = 电位降 US1 + U2 = US2 + U1
US1__ U1 R1
__US2 R2 U2
R3
+
US1 + U2 －US2 － U1 ＝ 0 I1
U_L
功率平衡：PE , PS , PL
第一章 直流电路
第二节 电阻
第一章 直流电路 3．电阻的参数标注方法 （3）色标法 色标电阻（色环电阻）器用四环、五环标法。电阻的色标位置和倍 率关系为颜色、有效数字、允许偏差（%）。其含义见表1-3所示。四色环电阻器 的前两个色环表示标称值二位有效数字，第三个色环表示倍率（10n）,第四个色环 表示误差。五色环电阻器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。五色环电阻 器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。
V
-
（a）电压测量实物接线
（b)电压测量原理电路图 图1-8 直流电流的测量
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路 3.电动势 电路中因其他形式的能量转换为电能所形成的电位差，叫做电动势。 用字母E 表示，单位是伏特。 电动势的方向规定在电源内部负极指向电源正极，即电位升高的方 向。 电源之所以能够持续不断地向电路提供电流，也是由于电源内部存 在电动势的缘故。电动势反映了电源内部能够将非电能转换为电能的 本领，代表了电场力将电源内部的正电荷从电源负极移到电源正极所 做的功，是电能累积的过程。而电压则是电场力将单位正电荷从高电 位移到低电位所做的功，是电能消耗的过程。
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
二、电路图
电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种 表示电路结构的图形。
表1-1 部分电工图形符号
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
三、电流
1．电流的形成
一切电的现象都起源于电荷的存在或电荷的运动。 电荷的有规则移动即形成电流。形成电流的形式多 种多样，例如，在金属导体中的电流是自由电子部 分脱离原子核的束缚；在电解液中，电流是正负离 子在溶液中定向自由运动形成的；在半导体中，自 由电子和空穴的有规则运动形成了电流。
第一章 直流电路
特点：
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
第1章直流电路
一般金属电阻的阻值不随所加电压和通过的电流而改 变， 即在一定的温度下其阻值是常数，这种电阻的伏安 特性是一条经过原点的直线，如图 1 - 7 所示。这种电阻 称为线性电阻。
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于
第1章直流电路
内容提要 本章主要讨论电路模型、电路的 基本物理量、电路的基本元件。引 进了电流。电压的参考方向的概念。 应用欧姆定律、基尔霍夫定律等电 路的基本定律对直流电路进行分析 计算。
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导 线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流 流通的整体。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导 线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流 流通的整体。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法
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第1章 目录
1.1 电路的作Βιβλιοθήκη 和组成第1章 1?1电路是电流流通的路径，它是由某些电器设备和元器
件为实现能量的传送和转换，或者实现信号的传递或
处理而组合后的总称。 电路的作用
1.电能的传输与转换
2. 传递与处理信号
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
?
话筒
扬声器 放
大 器
1 电源
2 中间环节
–
–
当R0=0时， U = E ，是一定值，则
U = E – R0 I I是任意的,由负载电阻和U确定，这
样的电源称为理想电压源或恒压源。
*凡与恒压源并联的元件,两端电压
等于恒压源的电压
1.5.2 电流源
将式 U = E – R0 I 两
边同除以 R0，则得
UR0=
E R0
–
I
= IS – I
IS
电流过大，将烧毁电源
第1章 1? 2
R0
R1
I
E
U R2
有 I 视电路而定
源
电
路
U=0
短接
1.3 参考点
电路中某一点的电位是指 由这一点到 参考点的电压
电路的参考点 可以任意选取 电路的参考点选定后,各点就有确定的数值 ----电位的单值性
通常认为参考点的电位为零
电路中各点的电位随参考点选的不同而改变， 但是任意两点间的电压不变。
最后，希望大家重视和学好这门课，更重要的 是用好这门课。
第1章 直流电路
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路状态 1.3 参考点 1.4 电路中的参考方向 1.5 理想电路元件 1.6 基尔霍夫定律 1.7 支路电流法 1.8 叠加原理 1.9 戴维宁定理与诺顿定理 1.10 非线性电阻电路的分析
理理 想想 电电 压流 源源
电电电 阻感容 RLC
1.5 理想电路元件
第1章 1?5
一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式
表示称为 电压源，用电流的形式表示称为 电流源。
1.5.1 电压源
I
外特性曲线 U/V
理想电压 源电路
+ E
+
理想电压源
Us =E
+
+I
– U RL
E –
U RL
R0
0
I/A
电源的外特性曲线
当R0 << R时， U E 说明电源带负载能力强
U=RI U=E –R0I
1.2 电路的状态
第1章 1? 2
1.2.1 电源有载工作
A
C
I
E
U
R
R0
2. 功率与功率平衡
UI=EI –R0I2 P =PE – P
电源输 电源产 内阻消 出功率 生功率 耗功率
B
1. 电压与电流
I= E R+ R0
U=RI U=E –R0I
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
功率的单位：瓦 [特](W) 或千瓦 (KW)
1.2.1 电源有载工作
I
3. 额定值与实际值
第1章 1? 2
额定值是为电气设备在
+
给定条件下正常运行而 规定的允许值
电源 U
S1
–
S2 S2
电气设备不在额定 条件下运行的危害： P
3 负载 信号源
负载
电路的组成
话筒把声音（信息）? 电信号
其它形式的能量? 电能
扬声器把电信号?
连接电源和负载，传输、分配电能
电能? 其它形式的能量
声音（信息）
1.1 电路的作用与组成部分
第1章 1?1
发电机
电源
升压 输电线 降压
变压器
变压器
中间环节
电灯 电动机
?
负载
话筒 信号源
扬声器 放 大 器
电压的参考方向除用+、–极性和双下标表示外，还可用箭头表示。
电流的参考方向则用箭头和双下标表示。
关联参考方向
第1章 1?4
I E
电源关联参考方向
+
+I
U
U
R
–
–
图A
图B
负载关联参考方向
未标示参考方向的情况下 ,电流电压的正负无意义 .
1.5 理想电路元件
实际的电路元件或器件 其电磁性质是很复杂的
第1章 1?3
1.3 参考点
a
R1 b R2 c
+ E1
–
I3
R3
–
E2 +
第1章 1?3
d
若以d为参考点，
则:
简
Va = E1
化
Vb = I3 R3
电
Vc = – E2
路
a R1
+E 1
b R2 c
– E2 R3
d
1.4 电路中的参考方向
第第11章章 11??34
A
+–
I
电压的实际方向： 由高电位端指向 低电位端
电 工 电 子 技 术
电工电子技术是一门技术基础课，这门课的特
点就是：它的内容主要是一些基础知识、基本理 论以及一些基本技能。在这门课中，同学可以学 到日常生活中都需要用到的直流电、交流电、变 压器、半导体器件、以及模拟信号和数字信号之 间的转换等等知识和基本技能。因此内容比较简 单。它又是跟实际生活联系紧密一门课，学起来 比较要趣味。
EU
–+ B
R
电流的实际方向： 正电荷运动的方向或
负电荷运动的反方向
电压、电流的参考方向： 任意假定
电压、电流参考方向与实际方向相同为正值，相反为负值
例如： E=3V，若假定电压的参考方向为 上“ +”下“ –”，则 U=3V 或UAB=3V
反之，若假定电压的参考方向为上“ –”
下“+”，则U= –3V或UAB= –3V
即
IS
=
U R0
+
I
第1章 1?5
I
U+
R0
理想
R0
U
电流
RL 源电
路
–
外特性曲线
U/V
理
想
当R0=? 时,I 恒等于 IS 是
一定值，而其两端电压 U 是任意的 , 由负载电阻和
电 流
IS确定，这样的电源称为 理想电流源或恒流源 。
源 凡与恒流源串联的元件,其电流
0
Is I/A 等于恒流源的电流.
负载
电源和信号源 的电压或电流 称为激励，它推动电路的工作。 由激励在电路中产生的 电压和电流 称为响应
电路分析 是在已知电路结构和参数 的条件下，讨论
激 励
与
响 应
的关系
1.2 电路的状态
第1章 1?2
1.2.1 电源有载工作(通路)
A
C
U
E U
I
E
R0I
R
U
R0
0
I
B
D
1. 电压与电流
I= E R+ R0
电源输出的电流和功 率由负载的大小决定
不能充分利用设备的能力
降低设备的使用寿命甚至损坏设备
1.2 电路的状态
1.2.2 开路
A
C
I
E
U0
R
R0
B
D
特征
I=0 U=U0=E P=0
第1章 1? 2
1.2 电路的状态
1.2.3 短路
IS
R1
E
U
R2
R0
特 U=0
I=IS=E/ R0
征 P = 0 PE = P = R0IS2
第1章 1?5
为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略 实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看 成理想电路元件 。
1.5 理想电路元件
第第11章章 11??25
电 源
负载
连接导线
S
E
R
电路实体
电路模型
用理想电路元件组成的电路， 称为实际电路的 电路模型。
理想电路元件
第1章 1?5
理想电源元件 理想无源元件