电工电子技术电路及其分析方法
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例如：一个白炽灯在有电流通过时
消耗电能
(电阻性)
R
i
产生磁场 储存磁场能量 L
忽略 L R
(电感性)
1.2 电路模型
开关
+
电源
E–
负载
R0
连接导线
S 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。
1.3 电压和电流的参考方向
对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、 功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。
但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很 难事先判断出来。因此电路中各处电压、电流的实际方 向也就不能确定。为此引入参考方向的规定。
习惯上规定 电流的实际方向为：
正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向；
电压的实际方向为： 由高电位端指向低电位端； 电动势的实际方向为： 由低电位端指向高电位端。
1.3 电压和电流的参考方向
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
当开关断开时，电源则处于开路(空载)状态。
a
++
E_
U0
R0
_
b
c
电源开路时的特征
I
I=0
R
U = U0 = E
P=0
d
1.4.3 电源短路 当电源两端由于某种原因连在一起时，电源则被短路。
a IS
c
电源短路时的特征
+
U=0
E_
I = IS = E/R0
UR
P=0
R0
PE = P = R0IS2
电流过大，将烧毁电源！
1.4.1 电源有载工作
a
c
++
I
2．功率与功率平衡
UI = EI – R0I2 功率 P = PE – P 平衡式
E_
U
R 电源输 电源产 内阻消
R0
_
b
出功率 生功率 耗功率
d
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
Βιβλιοθήκη Baidu
1．电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI
功率的单位：瓦[特](W) 或千瓦(kW)
第 1 章 电路及其分析方法
电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技 术的基础。
本章首先讨论电路的基本概念和基本定律，如电路 模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的 工作状态以及电路中电位的计算等。这些内容是分析与 计算电路的基础。
然后介绍几种常用的电路分析方法，有支路电流法、 叠加定理、电压源模型与电流源模型的等效变换和戴维 宁定理。
电压与电流参 考方向相反
电流的参考方向 与实际方向相反
11.4.4.1 电电源源有有载载工工作 作、开路与短路
a
1.c4.1 电源有载U 工作
++
E_
U
R0
_
I
E
R0I
R
U
O
I
b
d
1．电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI 或 U = E – R0I
电源的外特性曲线
当 R0 << R 时， 则 U E 说明电源带负载能力强
b
d
为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断
路器，用以保护电路。
电压、电流的参考方向： 任意假定。
电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用
极性“+”、“–”外，还用双下标或箭头表示。 当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值为
正，反之则为负值。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参 R 考方向相反 。
1.4.1 电源有载工作 3．电源与负载的判别 [例 1] A I 已知：图中 UAB = 3 V， I = – 2 A
N 求：N 的功率，并说明它是电源还 是负载
B
[解] P = UI = (–2) 3 W = – 6 W 因为此例中电压、电流的参考方向相同
而 P 为负值，所以 N 发出功率，是电源。 想一想，若根据电压电流 的实际方向应如何分析？
U = E – R0I
1.4.1 电源有载工作 3．电源与负载的判别 根据电压、电流的实际方向判别，若
U 和 I 的实际方向相反，则是电源，发出功率； U 和 I 的实际方向相同，是负载，取用功率。
根据电压、电流的参考方向判别 若电压、电流的参考方向相同 P = UI 为负值，是电源，发出功率； P = UI 为正值，负载，取用功率。
...
话筒
放大 扬声器 器
2．电路的组成部分
电源：提供 电能的装置
负载：取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
电炉
...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
2．电路的组成部分
信号源: 提供信息
话筒
信号处理： 放大、调谐、检波等
放大 扬声器 器
直流电源: 提供能源
直流电源
最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素 法分析暂态过程。
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电压源与电流源及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
1.4.1 电源有载工作
I
4．额定值与实际值
+
额定值是为电气设 备在给定条件下正常运
电源 U
S1
S2
S3
行而规定的允许值。
–
电气设备不在额定 条件下运行的危害： P
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。
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.2 电源开路
R0
在电路图中所标电压、电流、电动 势的方向，一般均为参考方向。
+I
U
R
+I
U
R或
–I
U
R
–
–
+
图A
图B
图C
欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。
U、I 参考方向相同 表达式 U = R
I
U、I 参考方向相反 U = – IR
图 B 中若 I = –2 A，R = 3 ，则 U = – (––2) 3 V = 6 V
消耗电能
(电阻性)
R
i
产生磁场 储存磁场能量 L
忽略 L R
(电感性)
1.2 电路模型
开关
+
电源
E–
负载
R0
连接导线
S 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。
1.3 电压和电流的参考方向
对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、 功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。
但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很 难事先判断出来。因此电路中各处电压、电流的实际方 向也就不能确定。为此引入参考方向的规定。
习惯上规定 电流的实际方向为：
正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向；
电压的实际方向为： 由高电位端指向低电位端； 电动势的实际方向为： 由低电位端指向高电位端。
1.3 电压和电流的参考方向
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
当开关断开时，电源则处于开路(空载)状态。
a
++
E_
U0
R0
_
b
c
电源开路时的特征
I
I=0
R
U = U0 = E
P=0
d
1.4.3 电源短路 当电源两端由于某种原因连在一起时，电源则被短路。
a IS
c
电源短路时的特征
+
U=0
E_
I = IS = E/R0
UR
P=0
R0
PE = P = R0IS2
电流过大，将烧毁电源！
1.4.1 电源有载工作
a
c
++
I
2．功率与功率平衡
UI = EI – R0I2 功率 P = PE – P 平衡式
E_
U
R 电源输 电源产 内阻消
R0
_
b
出功率 生功率 耗功率
d
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
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1．电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI
功率的单位：瓦[特](W) 或千瓦(kW)
第 1 章 电路及其分析方法
电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技 术的基础。
本章首先讨论电路的基本概念和基本定律，如电路 模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的 工作状态以及电路中电位的计算等。这些内容是分析与 计算电路的基础。
然后介绍几种常用的电路分析方法，有支路电流法、 叠加定理、电压源模型与电流源模型的等效变换和戴维 宁定理。
电压与电流参 考方向相反
电流的参考方向 与实际方向相反
11.4.4.1 电电源源有有载载工工作 作、开路与短路
a
1.c4.1 电源有载U 工作
++
E_
U
R0
_
I
E
R0I
R
U
O
I
b
d
1．电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI 或 U = E – R0I
电源的外特性曲线
当 R0 << R 时， 则 U E 说明电源带负载能力强
b
d
为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断
路器，用以保护电路。
电压、电流的参考方向： 任意假定。
电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用
极性“+”、“–”外，还用双下标或箭头表示。 当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值为
正，反之则为负值。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参 R 考方向相反 。
1.4.1 电源有载工作 3．电源与负载的判别 [例 1] A I 已知：图中 UAB = 3 V， I = – 2 A
N 求：N 的功率，并说明它是电源还 是负载
B
[解] P = UI = (–2) 3 W = – 6 W 因为此例中电压、电流的参考方向相同
而 P 为负值，所以 N 发出功率，是电源。 想一想，若根据电压电流 的实际方向应如何分析？
U = E – R0I
1.4.1 电源有载工作 3．电源与负载的判别 根据电压、电流的实际方向判别，若
U 和 I 的实际方向相反，则是电源，发出功率； U 和 I 的实际方向相同，是负载，取用功率。
根据电压、电流的参考方向判别 若电压、电流的参考方向相同 P = UI 为负值，是电源，发出功率； P = UI 为正值，负载，取用功率。
...
话筒
放大 扬声器 器
2．电路的组成部分
电源：提供 电能的装置
负载：取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
电炉
...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
2．电路的组成部分
信号源: 提供信息
话筒
信号处理： 放大、调谐、检波等
放大 扬声器 器
直流电源: 提供能源
直流电源
最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素 法分析暂态过程。
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电压源与电流源及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
1.4.1 电源有载工作
I
4．额定值与实际值
+
额定值是为电气设 备在给定条件下正常运
电源 U
S1
S2
S3
行而规定的允许值。
–
电气设备不在额定 条件下运行的危害： P
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。
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.2 电源开路
R0
在电路图中所标电压、电流、电动 势的方向，一般均为参考方向。
+I
U
R
+I
U
R或
–I
U
R
–
–
+
图A
图B
图C
欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。
U、I 参考方向相同 表达式 U = R
I
U、I 参考方向相反 U = – IR
图 B 中若 I = –2 A，R = 3 ，则 U = – (––2) 3 V = 6 V