第1章 电路分析基础复习

3. 电压源与电流源的等效变换
I + E – R0 电压源 由图a 由图a： U = E－ IR0 等效变换条件: 等效变换条件: E = ISR0 + U – RL IS R0 I U + R0 U – RL
电流源 由图b 由图b： U = ISR0 – IR0
E IS = R0
对外有效！！！ 对外有效！！！
1.1.1 电流、电压的参考方向 电流、
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对电学基本物理量规定的方向 物理量 电流 I 电压 U 电动势E 电动势 实 际 方 向 正电荷运动的方向 正电荷运动的方向 高电位 → 低电位 电位降低的方向) (电位降低的方向) 低电位 → 高电位 电位升高的方向) (电位升高的方向) 单 位 kA 、A、mA、 A、mA、 µA kV 、V、mV、 、 、 µV kV 、V、mV、 、 、 µV
1. 2 基尔霍夫定律
I1 + E1 − R1 1 I3 R3 a I2 R2 3 2 + − E2
b 支路：电路中的每一条分支。 支路：电路中的每一条分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。 结点：三条或三条以上支路的联接点。 结点：三条或三条以上支路的联接点。 回路：由支路组成的闭合路径。 回路：由支路组成的闭合路径。 网孔：内部不含其它支路的单孔回路。 网孔：内部不含其它支路的单孔回路。
第1章 电路分析基础
1.1 电路元件 1.2 基尔霍夫定律 1.3 电路中电位的概念及计算 1.4 叠加原理 1.5 等效电源定理
第1章 电路分析基础
本章要求: 本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 1.理解电压与电流参考方向的意义； 理解电压与电流参考方向的意义 2. 会计算电路中各点的电位； 会计算电路中各点的电位； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态， 了解电路的有载工作、开路与短路状态， 理解电功率和额定值的意义， 理解电功率和额定值的意义，掌握各种基本元 件的特性和用法； 件的特性和用法； 4. 理解电路的基本定律和定理并能正确应用。 理解电路的电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 电压源和电流源的等效关系只对 电路而言， 对电源内部则是不等效的。 内部则是不等效的 对电源内部则是不等效的。 中不损耗功率， 例：当RL= ∞ 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 中则损耗功率。 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。 等效变换时 两电源的参考方向 参考方向要一 一对应。 ② 等效变换时，两电源的参考方向要一 一对应。 a a + a a – E E – IS R0 + IS R0 R0 R0 b b b b 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 ③ 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 串联的电路， ④ 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路， 都可化为一个电流为 和这个电阻并联的电路。 都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。
IA + IB + IC = 0
1.2.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律) 基尔霍夫电压定律（KVL定律 定律)
1．定律 在任一瞬间，从回路中任一点出发， 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路绕行 一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。 一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。 在任一瞬间，沿任一回路绕行方向， 在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各 段电压的代数和恒等于零。 段电压的代数和恒等于零。 即： ∑ U = 0 I1 I2 a E 对回路1： 对回路 ： 1 = I1 R1 +I3 R3 或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0 R2 + R1 + I3 R3 E2 对回路 ：I R +I R =E E1 对回路2： 2 2 3 3 2 1 2 − − 或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0 b 基尔霍夫电压定律（KVL） 基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任一 回路中各段电压间相互制约的关系。 回路中各段电压间相互制约的关系。
电气设备的额定值 额定值: 额定值 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。 额定值表示电气设备的使用能力。 例： 灯泡： 灯泡：UN = 220V ，PN = 60W 电阻： 电阻： RN = 100Ω ，PN =1 W Ω 电气设备的三种运行状态 额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 经济合理安全可靠) 额定工作状态： 过载(超载) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏) 设备易损坏) 欠载(轻载) 欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济) 不经济)
W = ∫ Ri dt
2 t1
t2
（J） 焦耳 ）
实际的电阻，R为正值，所以，p及W为非负 实际的电阻， 为正值，所以， 值，电阻是无源元件。 电阻是无源元件。
1.1.3 理想电压源与理想电流源
理想电压源（恒压源） 理想电压源（恒压源） I + E _ + U _ E RL O I U
外特性曲线 (1) 内阻R0 = 0 内阻R 特点: 特点: (2) 输出电压是一定值，不受外电路影响。 输出电压是一定值 不受外电路影响。 压是一定值， 对直流电压， 对直流电压，有 U ≡ E。 (3) 恒压源中的电流由外电路决定。 恒压源中的电流由外电路决定。 V，接上R 恒压源对外输出电流。 设 例1： E = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。 电压恒定， V， 当 RL= 1 Ω 时， U = 10 V，I = 10A 电压恒定，电 V， 当 RL = 10 Ω 时， U = 10 V，I = 1A 流随负载变化
2.电流源： 2.电流源： 电流源
电流源是由电流 IS 和内阻 R0 并联的电源的 电路模型。 电路模型。 Us=ISR0 U
电流源 理 想 电 流 源
I + IS R0 U R0 U － RL
电流源模型
由上图电路可得: 由上图电路可得: U I O I = IS − IS R0 若 R0 = ∞ 电流源的外特性 理想电流源 : I ≡ IS >>R 可近似认为是理想电流源。 若 R0 >>RL ，I ≈ IS ，可近似认为是理想电流源。
注意： 注意： 只有在参考方向选定后， 只有在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有 正负之分。 正负之分。
2.电阻元件的功率和能量 2.电阻元件的功率和能量
在关联参考方向下，电阻元件的功率为 关联参考方向下， 方向下
u p = ui = Ri = R
2
2
（W） 瓦 ）
的时间内， 在t1到t2的时间内，电阻吸收的能量为
2. 电路基本物理量的参考方向 (1) 参考方向（正方向） 参考方向（正方向） 在分析与计算电路时， 在分析与计算电路时，为计 + 算方便， 算方便，对元件中的电流或其 E 两端的电压所假定的方向。 两端的电压所假定的方向。 _ (2) 参考方向的表示方法 电流： 电流： 箭 标 双下标 a I R Iab b 电压： 电压： 正负极性 双下标
或: ∑Ｉ= 0 I 对结点 a： 1+I2 = I3 ： 或 I1+I2–I3= 0
实质: 电流连续性的体现。 实质 电流连续性的体现。 b 基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一 结点处各支路电流间相互制约的关系。 结点处各支路电流间相互制约的关系。
2．推广 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一 假设的闭合面 广义节点) 闭合面。 假设的闭合面。(广义节点) I =? 例: 广义结点 IA A I IB IC B C 5Ω Ω + 6V _ 1Ω Ω 2Ω Ω +12V _ 1Ω Ω I=0 5Ω Ω
理想电流源（恒流源) 理想电流源（恒流源) I IS + U _ RL
O
U
内阻R 特点: 特点: (1) 内阻R0 = ∞ ； (2) 输出电流是一定值，不受外电路影响。 输出电流是一定值 不受外电路影响。 流是一定值， (3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。 由外电路决定。 恒流源对外输出电流。 例1： IS = 10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电流。 设 ，接上R 当 RL= 1 Ω 时， I = 10A ，U = 10 V 当 RL = 10 Ω 时， I = 10A ，U = 100V 电流恒定，电压随负载变化。 电流恒定，电压随负载变化。
IS 外特性曲线
I
受控源 （受控电源）
独立电源： 独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受 外电路的控制而独立存在的电源。 外电路的控制而独立存在的电源。
受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中 受控电源： 其它部分的电流或电压控制的电源。 其它部分的电流或电压控制的电源。 受控源的特点：受控源的输出与控制量成比例。 受控源的特点：受控源的输出与控制量成比例。 当控制电压或电流等于零时， 当控制电压或电流等于零时， 受控源 的输出电压或电流也将为零。 的输出电压或电流也将为零。
I R
a + U _ b + U– b
a Uab
(3) 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致 电流(或电压)值为正值 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 一致， 正值； 实际方向与参考方向相反 电流(或电压)值为负值 相反， 负值。 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 例： I 若 I = 5A，则电流从 a 流向 b； ， ； a R + U – a R b b 若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。 ， 若 U = 5V，则电压的实际方向 ， 从 a 指向 b； ； 若 U= –5V，则电压的实际方向 ， 从 b 指向 a 。