电路与电子技术第一章
_
I=3A R
U= -6V +
b
I=-3A R a_ b U= -6V +
U 6 R Ω 2Ω I 3
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U 6 R Ω 2Ω I 3
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电路与电子技术
问题与讨论
(1)分析计算电路时,首先要画出 电路图 ,标出电 压、电流的 参考方向 。
人为任意 设定的。未标正方向的前提 (2)正方向是________ 没有意义的 。 下,讨论电压、电流的正、负值是__________
+ U =0 _ S
(d)与理想电压源并联的元件对外电路而言为可视为开路。 a a R2 + + R2 E R1 E I _ S _ b b
+ 则: 当R1接入时 : E _ I=5A
当R1 R2 同时接入时:I=10A 太原理工大学
例 设: E=10V
I
a
+ R2 R1 2 Uab 2 _
b
电能 非电能
· 中间环节:连接电源和负载
电源
手电筒电路
电路的基本功能
•电能的输送和转换(如电力工程) •信号的传递与处理(如信息工程)
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2.电路模型和理想元件 将实际电路中的元件用理想元件来表示,构成的
电路图——电路模型
常用的理想元件
R
电阻
L
电感
+
C
+
_ E
理想电压源
IS
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2.开路
R0 + E _ a I RL b a 有源 a + 无源 a
+
UOC _
特点:
输出电流 I = 0 输出功率P = 0
开路电压: U = E OC
R0
二端
网络
UOC
b
二端
网络
-
R0
b
+ _UOC
b
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3.短路
FU
R0
a
特点:
输出电压U = 0 输出功率P = 0
和电子电路;按电路中元器件的性质分为线性电路和
非线性电路;按电路的复杂程度又分为简单电路和复 杂电路。
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R1
R2 R3
E2
E1
简单的复杂电路
较复杂的(简单)电路
电路的组成:
电 源 信号源
中间环节
负载
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开关 电池 白炽灯
•电源:非电能 •负载:电能 负载
元件3功率 P3 U 3 I1 ( 10) 2W 20W
元件4功率 P4 U 2 I 3 10 ( 3)W 30W
元器件1、2发出功率是电源,元器件3、4 吸收功率是负载。上述计算满足ΣP = 0 。
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2. 常用电路(负载)元件及其基本特性
两个元件串联和并联时参数的计算公式 连接方式
串联 并联 等效电阻R 等效电感L 等效电容C
R R1 R2
R1 R2 R R1 R2
L L1 L2
L1 L2 L L1 L2
C1C 2 C C1 C 2
C C1 C 2
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3.常用电源模型及其等效变换
(1)电阻元件 (R常用单位:、k、M )
+
i R
u
-
u iR p iu i R
2
耗能元件(电阻器、白炽灯、电炉等) i 线 u 性 u R 常数 O 电 i 阻 伏安特性 i 非 u 线 u R 常数 性 i 电 O 阻
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(2)电感元件 单位电流产生的磁链 ①电感 i + u -
负载元件消耗(吸收)的功率;
电源元件产生(提供)的功率。
+ U + U
—
P=UI P = -U I
—
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③判别 若 P0 若P0
电路与电子技术
吸收(取用)功率,元器件为负载。 发出(产生)功率,元器件为电源。
+ R - I + US1 UR US2 + -
例 已知:US1 = 15V,US2 = 5V,
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1.1.2 电路的基本工作状态
电路有三种状态: 通路(有载) 、开路、短路。 1.通路 I 电路中有电流和功率的转换 a ①电流
R0 + E_
RL
+ Uab ②电压 _
b
E I R0 RL
U ab E IR0
R0 ↓→I R0 ↓→ Uab ↑
2
③功率
PRL PE PR0 EI I R0 Uab I
di u 0 , (e 0) 当交流 时, 0 dt 电感通直流,对直流电感相当于短路。
电感阻交流,对交流电感有反抗作用。
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④电感的磁场能量 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为: (3)电容元件
1 2 w L Li 2
①电容 单位电压下存储的电荷
电容符号 C
R = 5Ω,试求电流I 和各 解:元器件的功率。
U S1 U S2 15 5 I A 2A R 5 根据能量守恒定律, PS1 U S1 I 15 2W 30W 电路中的功率平衡。
PS2 U S2 I 5 2W 10W
PR I R 2 5W 20W
两套正负号 (3)应用欧姆定律列写式子时,式中有____________ 列写公式时,根据U、I 的 正方向 得_______________ 公式中的正负号 ________ U、I 的值本身有正值 ____和负值 _____之分
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例 试求: a 当U分别为 3V 和 1V 时的电流IR。 +
R
b
a
I′ = -5A b R
注意:引入参考方向后,物理量为代数量 若计算结果为正(I > 0),则实际方向与参考方向一致; 若计算结果为负(I′<0),则实际方向与参考方向相反。
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① 参考方向的表示方法 I 箭 标
R
双下标 参考极性
Uab
a a
b
电路与电子技术 ③ 关联参考方向 R I a b + U 关联参考方向 U与 I 的方向一致
理想电流源
电容
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电路模型 电路模型是实际电路的科学抽象
i + _ 手电筒电路模型 R0
S
RL
+ u -
R L
US
日光灯电路的模型
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3. 电路基本物理量及其参考方向 实际方向
+
I
+ _
+
I E
+
+
U -
E
_
Us R
U
物理量 电流 I
单 位 A, kA,mA,μ A
实际方向 正电荷定向移动的方向
电压 U
电动势 E
V, kV,mV,μ V
V, kV,mV,μ V
电场力作用,电位降落的方向
电源力作用,电位升高的方向
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电路与电子技术
参考方向(假设方向、正方向) 分析计算电路时,人为任意设定的电量方向
电流方向 a b? 电流方向 b a?
例
a
I = 5A
电容通交流,对交流电容也有反抗作用。
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电路与电子技术 ④电容的电场能量 电容是一种储能元件, 储存的电场能量为:
wC
1 Cu 2 2
理想元件电压与电流 的关系 R L C
u iR
di u L dt
du iC dt
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(4) 理想元件的串联和并联
目录
电路与电子技术
问题与讨论
I
US
+ _
否 因为R = 0 时
a R
+ _
US I 0
理想电压源两端 可否短路?
Uab
b
US 理想电源特性中不变的是: _________ I 理想电源特性中变化的是:__________ 外电路的改变 _________________ 会引起 I 的变化。
(2) 列电路方程
R =1Ω IR + UR
—
+ U
E= 2V
—
b
-
解:(1) 假定电路各电量的正方向如图所示;
U UR E
UR U E
UR U E IR R R
(3) 数值计算
32 U 3V时: IR A 1A 1
(实际方向与假设方向一致) 1 2 U 1V时: IR A 1A 1 (实际方向与假设方向相反)
目录
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电路与电子技术 ④额定值
电源和负载等电气设备在一定工作条件下其工 作能力是一定的。 为表示电气设备的正常工作条件和工作能力所 规定的数据统称电气设备的额定值。 额定电压UN、额定电流IN和额定功率PN 额定值一般都列入产品说明书中,或直接标明在 设备的铭牌上,使用时务必遵守这些规定。如果超过 或低于这些额定值,都有可能引起电气设备的损坏或 降低使用寿命,或使其不能发挥正常的效能。
电路与电子技术基础总复习题及解
《电路与电子技术基础》总复习题及解2013.11《电路与电子技术基础》总复习题及解2013.11一、问 答第一章答题1. 电流与电压为关联参考方向是指什么?答:电流参考方向(箭头方向)与电压降参考方向(“+”到“-”的方向)一致的方向。
第二章答题1. 应用叠加定理时,理想电压源不作用时视为短路,理想电流源不作用时视为 开路。
2、求含有受控源单口网络的戴维南(诺顿)等效电路的内阻时,屏蔽掉电源后须用 外施电压、电流 法求得。
第三章答题1、对于电容C 和电感L ,电压和电流间的关系为:,2、换路定律是指: 3、全响应解的两种表达式: (1)全响应=(零输入响应)+(零状态响应)(2)三要素法:第四章答题1、直流电路中,感抗为0,容抗为无穷大。
2、正弦电压 u (t ) =2U cos (?t + ?u )对应的相量表示为 u U U θ∠=•。
3、任意一个相量乘以j相当于该相量逆时针旋转90o 。
1倍,4、三相对称电源星型联结,相、线电压的关系为相电压是线电压的3且相电压滞后对应线电压30°。
对称电源△接线时,线电流、相电流之间关系为线电流等于3倍相电流,相位滞后对应相电流30°。
5、电阻元件的电压电流的有效值满足:U=IR,关联参考方向下电压和电流同相位,即第五章答题无第六章答题1、本征半导体电子浓度等于空穴浓度;N型半导体的电子浓度大于空穴浓度;P型半导体的电子浓度小于空穴浓度。
2、场效应管属于电压控制型器件,晶体三极管则属于电流控制器件。
3、晶体三极管工作在放大状态时,应使发射结正向偏置;集电结反向偏置。
4、稳定二极管稳压时是处于反向偏置状态,而二极管导通时是处于正向偏置状态。
5、 PN结的单向导电性,就是PN结正偏时导通,反偏时截止。
6、当温度升高时,三极管的集电极电流Ic 增加,发射结压降U BE减小。
第七章答题1、共模抑制比K CMR是差模放大倍数与共模放大倍数(绝对值)之比。
电路与电子技术 第1章 电路基本概念
负反馈电路 信号的运算与处理电路
数字电子技术-分析和设计
逻辑代数 组合逻辑电路 时序逻辑电路
二、课程结构和任务 前序课程
高等数学,大学物理
后续课程
计算机组成原理,微机原理等
课程任务
理论学习 实验学习
四、实验内容
1、基尔霍夫定律验证 2、戴维南,诺顿定理验证 3、仪器仪表的使用 4、单级放大电路
U ab
dW dq
(1.3)
式中dW是电场力所作的功,单位是焦耳(J)。
4、电位
点的电位,用符号V表示。
定义:电路中任选一点作为参考点,则其他各点与参考点的电压叫做该
例如,电路中a、b两点的电位分别表示为Va和Vb ,并且a、b两点间的电压 与该两点电位有以下关系: Uab = Va - Vb (1.4)
注意:对关联欧姆定律表达式写成I=U/R;对非关联欧姆定律表 达式写成I=-U/R(两套正负号:一是公式本身的,二是U.I的正负)
1.2.3 功率与能量
1、电功率
电能对时间的变化率即为电功率,简称功率。用p或P表示。功率的表达式 为: dW dW d q p u i (1.5)
dt
dq dt
解: 根据题目所给已知条件可得 P1 = U1 I1 = 1×1 = 1 W (吸收功率1 W,负载) P1+ P2 + P3= P4 + P5=35W P2 = U2 I2 = (-6)×(-3) = 18 W 结论:电路中各元件发出的功率 (吸收功率18 W,负载) 总和等于吸收功率总和,这就是 P3 = -U3 I3 = -(-4)×4 = 16 W 电路的“功率平衡”。 (吸收功率16W,负载) 功率平衡是能量守恒定律在电路 P4 = U4 I4 = 5×(-1) = -5 W 中的体现。 (发出功率5 W,电源) P5 = -U5 I5 = -(-10)×(-3) = -30 W (发出功率 30W,电源)
电工与电子技术 第一章
10V
10
I1 = -1A
《电工学》—电工技术
(1.4 )电流方向的表示方法
用箭头表示:箭头的指向为电流的参考方向。 (图中标出箭头)
i
参考方向
用双下标表示:如 iAB , 电流的参考方向由A
指向B。 (图中标出A、B)
A
i AB 参考方向
B
《电工学》—电工技术
(2) 电压
电位的概念 –单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该 点的电位。它表示外力将单位正电荷从参考点(0 电位)移动到的该点所作的功
即:R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
《电工学》—电工技术
电阻的开路与短路 i R
+
u
u
对于一电阻R
(1)当 R = 0 ,视其为短路。
0
i
i为有限值时,u = 0。
短路伏安特性曲线
u
(2)当 R = ,视其为开路。
-+ + -
1
2
4
3
5
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 1A
确定各元件的功率,指出哪些是电源、哪些是负载?
《电工学》—电工技术
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V
+
U
+
U
I
关联参考方向
I
非关联参考方向
电路与电子技术课件(英文版)-第一章 电路的基本概念
Topics Covered
Week 1
Week 2
Monday Nov. 25, 2019
Tuesday Nov. 26, 2019
Friday Nov. 29, 2019
Monday Dec. 2, 2019
Tuesday Dec. 3, 2019
Friday Dec. 6, 2019
Fundamentals of Electric Circuits: Elements of electric circuits; Kirchhoff’s law; Voltage/Current divider laws; Series and parallel circuits
10
Alessandra Volta (1745 – 1827)
Kirchhoff’s Voltage Law(KVL)
▪ The voltage, or potential difference, btw two points in a circuit indicates the energy required to move charge from one point to the other.
13
Kirchhoff’s Voltage Law(KVL)
▪ The principle underlying KVL is that no energy is lost or created in an electric circuit; in circuit terms, the sum of all voltages associated with source must equal the sum of the load voltages, so that the net voltage around a closed circuit is _________?.
电路与电子技术基础第一章
的
基 本 概
ab两点之间电压
uab
va
vb
Wa
Wb q
dW dq
念
及 电 路
电压 uab 表示单位正电荷从 a 点移动到 b点所失去的电位
元
能,因此也常称为电压降。
件
失去电位能Wa-Wb
Wa
Wb
a
b
高等学校电子教案: 电路与模拟电子技术
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件
V 表示
a 点电位
va
Wa q
高等学校电子教案: 电路与模拟电子技术
b 点电位
vb
Wb q
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1.3 电路的基本物理量(续6)
第 电压(续)电压的概念
一 章
电路(电场)中两点(如a与b)之间的电位差称为电压,
电 路
用 u 或 U 表示,单位也是伏特(V)
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1.2 电路模型
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第 为什么要引入电路模型?
一 章
构成实际电路的元器件种类繁多,形状各异,给分析和
电
设计带来困难。
路
的 基
只有对各种元器件的特性建立了数学模型,才可能对电
本 概
路进行深入分析。例如,对于最简单的手电筒,这样一
念 及
个电路,就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如
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1.3 电路的基本物理量(续3)
第 电流(续)电流的参考方向
一
章 电
电流的参考方向是人为定义的,
电路与电子技术基础 第1章
第一章 电路与元件
关联参考方向:电流参考方向与电压参 考方向一致(假定电流方向与假定电压 降方向一致)。
注意: 电压、电流的参 考方向可任意假定互 不相关,但为了分析 电路时方便,常常采 用关联参考方向。
第一章 电路与元件
关联参考方向举例 (associated reference direction)
第一章 电路与元件
第一章 电路与元件
主要内容: 1、电路变量(电流、电压、功率) 2、电路基本定律(欧姆定律、KCL、 KVL) 3、电阻、电源(独立源、受控源) 4、电路的三种状态(开路、短路、 带负载) 注意:电位(电势)
第一章 电路与元件
电路分析的主要任务在于求解电路物 理量,其中最基本的电路物理量就是 电流、电压和功率。
第一章 电路与元件
1.4 理 想 电 源 不管外部电路如何,其两端电压 总能保持定值或一定的时间函数的电 源定义为理想电压源。
图 1.4-1 理想电压源模型
第一章 电路与元件
(1) 对任意时刻t1, (直流)理想电压源 的端电压与输出电流的关系曲线(称伏安特 性)是平行于i轴、其值为us(t1)的直线,如图 1.4-2 所示。 理想电压源的内阻多大? 内阻=伏安曲线斜率
第一章 电路与元件
kW·h读作千瓦小时,它是计量电 能的一种单位。1000W的用电器具加电 使用1h,它所消耗的电能为1kW·h, 即 日常生活中所说的1度电。有了这一概 念,计算本问题就是易事。
第一章 电路与元件
开路和短路
• 开路:两点之间的电阻为无穷大。 根据i = u/R,开路时无论电压多大,电 流恒为零。 • 短路:两点之间的电阻为零。 根据u = i R,短路时无论电流多大,电 压恒为零。
电工与电子技术于宝琦主编第一章课后习题答案
1-1、根据图1-40示参考方向,判断元件是吸收还是发出功率,其功率各为多少?图1-40 习题1-1图解:UI 为关联参考方向,5210P UI W ==⨯=0P >,吸收功率,负载性UI 为关联参考方向,5210P UI W ==⨯=0P >,吸收功率,负载性 UI 为非关联参考方向,5210P UI W =-=-⨯=-0P <,发出功率,电源性 UI 为非关联参考方向,5210P UI W =-=-⨯=-0P <,发出功率,电源性 1-2、各元件的条件如图1-41所示:(1)若元件A 吸收功率为10W ,求I a ;(2)若元件B 产生功率为(-10W ),求U b ; (3)若元件C 吸收功率为(-10W ),求I c ;(4)求元件D 吸收的功率。
10VU b10V2V图1-41习题1-2图解:UI 为非关联参考方向,1010a P UI I W =-=-⨯=,1a I A =-UI 为非关联参考方向,110b P UI U W =-=-⨯=,10b U V =- UI 为关联参考方向,1010c P UI I ==⨯=-,1c I A =- UI 为非关联参考方向,322104P UI mW -=-=-⨯⨯=-吸收的功率是-4mW 。
1-3、求图1-42所示电路中的电压U ab 。
ba) b)图1-42 习题1-3图解:(a)3121I A A ==+ 32187ab U V =-+⨯+=或1187ab U V =-⨯+=(b )6124I A A ==+ 64142ab U V =-+⨯+=或1242ab U V =-⨯+=1-4、求图1-43示电路中的电压U ac ,U ab 和电流I 。
2Ω2Ω+_2ΩU图1-43习题1-4图图1-44习题1-5图图1-45习题1-6图解:列写最大回路的KCL 方程可求I(122122)1284I +++++=-= 所以0.4I A =(212)8100ac U I V =+++-= (212)810ab U I V=+++=1-5、电路如图1-44所示。
第一章内容,电路与电子技术基础
+
E3
_
R3
回路:abda、 bcdb、 … ... (共7 个)
一、基尔霍夫电流定律(KCL) 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。 例
即: I =0
I2
I1 I 3 I 2 I 4
I3
或:
I1
I4
I1 I 3 I 2 I 4 0
电能: 电路元件在一段时间内消耗的能量为电能。
A Pt UIt
当电压选用伏特、电流选用安培、时间选用秒时,能量的单位为焦耳。
学习中注意:额定值和实际值的区别!
第二节 电压源、电流源及其等效转换
一、电压源 1.理想电压源 (恒压源): RO= 0 时的电压源. I a Uab 伏安特性
+
US
+
I=?
- E3
R4
Is
应 用 举 例
R5
E1 I1 R1 E3 I3 R3
R1 I1
R2
I
I3
R3 R4
Is
Ed I1 I 3 R1 // R2R // R 5 3 R d R1 // R2 // R3 E4 I S R4
R1 R2
I
(接上页) R5 Rd Is + Ed R5 I R4 I R4 E4 + -
三、电路的几种工作状态 1. 有载工作状态 I a RO + -E Uab RL
E I R R
0
L
RL越小,I越大,RL小称为 负载重、RL大称为负载轻
b
E
L O
Uab
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型,称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大,越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源:理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件,流过它的电流总保持恒定,与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数,与电压无关;
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
-
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR( i 关联u ) R( 或 i 非关联)
电阻参数R:表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻:R为常数;简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意,非线性电阻不满足欧姆定律。
单位:SI单位是欧[姆](Ω)。计量大电阻时,以千欧 (KΩ)、兆欧(MΩ)为单位。
电阻的参数也可以用电导表示,其SI单位是西[门 子](S)。线性电阻用电导表示时,伏安关系为
②箭头,如图(a) i。
参考方向的意义:若电流的参考方向和实际方向一致, 则电流取正值,反之则取负值。如图(a)、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
电工电子技术 第一章 直流电路
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来,就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式: R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开,这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时,外电路的电阻可视为零,又由于电源内阻 很Rs 小,根据欧姆定律,可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
(4)将六个独立方程联立求解,得各支路电流的值。 联立①结果为:
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中,各种电气设备和电路元件都有额定值, 只有按额定值使用,即额定工作状态,电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠,经常合理,使用寿命才 会长,如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题,如下图中的电桥电路时, 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
