第一章-直流电路
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。
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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
电工学第一章直流电路
（三）电路的短路 开关SA接“3” 号位置，电路中的 短路电流： I短 E r U外 E I短r 0
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（四）电路在三种状态下各物理量的关系
电路 状态
电流
电压 电源消耗功率 负载功率
断路 I 0
U E
PE 0
（一）部分电路欧姆定律 （二）全电路欧姆定律
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（一）部分电路欧姆定律 1.部分电路欧姆定律的内容 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体
两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I=U/R 。
式中 I—导体中的电流，A； U —导体两端 的电压，V； R—导体的电阻，Ω。
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即：
I I1 I2 In
2.串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和，即：
U U1 U2 Un
3.串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之
和，即：
R R1 R2 Rn
注：（1）如果电路中串联的 n 个电阻值相等（均为 R0），
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（二）电阻率 概念：长度为1m、截面为1mm2的导体，在一定温度下 的电阻值，用符号ρ表示。其单位为Ω·m（欧米）。 纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最 好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采 用导电性能良好的铜、铝作导线。
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的电压表，它的内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时，允 许流过的最大电流是多少？
解：
I
U R0
300 40 103
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
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
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
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新授课
）跨步电压触电
当导线断落在地上时，会在导线周围形成强电场，此时如果走近导线，形成跨步电压，从而造成触电。
三、触电的救护知识
抢救首先是要使触电者脱离电源，其次是迅速对症救治。
）若开关离触电地点较远，应用干木棒、竹竿等挑开触电者身上的电线或带电体，如图（b）所示。
）若离电源开关或插头等较近时，应该首先拔下电源插头、拉断电源开关、用绝缘性能完好的电工钳等切断电线，如图（c）所示。
使触电才仰卧，松开其衣领、裤带，清理口腔内异物，使头部后仰。
救护者一手捏紧触电者鼻孔，另一只手掰开触电者口腔。
救护者作深吸气后，紧贴触电者往嘴里吹气。
松开触电者鼻、嘴，让其自行呼气约3 s。
此过程做到至触电者能自主呼吸为止。
）胸外心脏挤压法
新授课
：向电路提供能量的设备。
它能把其他形式的能转换成电能。
常见的电源有干电池、蓄电池、光电池、发电机等。
有时我们把居民住宅供电的电力变压器也看成
新授课
电流的方向）电流的参考方向
新授课
线绕电阻器微调电位器
电位器
常用电阻器的实物图
电阻器的主要参数包括：电阻值、允许偏差、额定功率等。
常用的表示方法有以下三种：
a.直标法
用阿拉伯数字和单位符号在电阻体上直接标出电阻阻值，用百分比直接标出允许偏
热敏电阻
．压敏电阻
压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两端，当出现过电压时，急剧减小，将电流分流起到保护并联在一起的元件的作用，其外形如下图所示。
压敏电阻
二、欧姆定律
1826年德国科学家欧姆通过实验证明：电路中的电流I与导体电阻两端电压正比，与导体电阻值成反比。
这就是后来以他名字命名的欧姆定律。
用公式表示为
321tot I I I I ++=
tot 321I I I I =++
3R 的电压相同，用欧姆定律得
11R U I = 22R U I = 33R U I = p
tot R U I =
的公式，写出
p
321R U R U R U R U =++ p
3211111R R R R =++（上式除以U ） 2、R 3并联后的等效电阻。
结论：并联电路等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
11111
）串联电路中的电压分配
——分电压
分电压的和等于总电压，即
CD BC AB AD U U U U ++=
下面进行推导，电路图如图所示。
U U =
U U U U =++321
（欧姆定律）I R I R I R I R s 321=++
除各项）
（用I I
I
R I I R I I R I I R s 321=++ s 321R R R R =++
新授课
复杂电路中涵盖的几个概念
支路：一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。
节点：三条以上支路的交汇点。
回路：电路中的任一闭合路径。
网孔：回路内部不含有支路的最简单的回路。
规定流出节点的电流为正，流入节点的电流为负，41532I I I I I ++=+
由此得到结论：电路中流入的电流一定等于流出的电流。
．基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律：任一回路中，任一时刻从一点出发绕回路一周回到该点时，支路电压的代数和等于零。
即
在上图所示的电路中，闭合回路ABCD 中的电压关系可写成：0DA CD BC AB =+++U U U U
设电流参考方向为顺时针方向，则
要求三个支路电流。
需列出三个独立的方程式。
设定电流的参考方向如图所示。
，用基尔霍夫第一定律，列电流方程
032=-+I I （1，用基尔霍夫第二定律，列回路电压方程01112=+-I R E E ，列回路电压方程
0222=+-I R E ）、（3）式得方程组
⎪⎩⎪
⎨⎧=+-=+-+-=-+00.6117240
1301170.6023
12321I I I I I I I A 5A 5A 1021=-==I I I ；；
由计算结果可知，实际电流的方向与所设的参考方向相反，电源是充电电流。
．基尔霍夫电流定律（节点定律）：电路中任一个节点，在任一时刻流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，即∑．基尔霍夫电压定律：任一回路中，任一时刻从一点出发绕回路一周回到该点时，各支路电压的代数和等于零。
即∑Ｕ。