第1章电路分析基础

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看见“+”写“+”看见“-”写“-” 电阻：
I1 E1 R1
1
电流参考方向与循行方向一致，其电压写
“+”，否则写“-” I2 a
I3 b
R2 R3
2
E2
对回路1： I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0 对回路2： I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
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1
E1

1
I3 b
2
R3
2

E2 对回路2：I2 R2+I3 R3=E2
或
I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
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1. 列方程前标注回路循行方向； 2. 应用 U = 0列方程时，项前符号的确定：电动势：电动势的参考方向与所选回路循行方向相反
者，取正号，一致者取负号。
R
– – 表达式中有两套正负号： (1) 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定。 (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取 U、I 参考方向相同。
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例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 + +
U 6V I 2A (a) R U 6V I –2A (b) R
1. 定律在任一瞬间, 从回路中任一点出发, 沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。即： U = 0 I1 I2 E1 = I1 R1 +I3 R3 对回路1： a 或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0 R R
内容
电工技术电工学电子技术数字电子技术模拟电子技术
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总学时：48 其中：讲课 32 学时实验 16 学时周学时：4
学分：2.5
成绩评定方法：平时（20%）+实验（20%）+考试（60%）
考核方式：闭卷
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第1章电路分析基础
1-1 电路的基本概念
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四、电功率和电能
电功率(简称功率) 电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。用P表示，单位：瓦特（Watt），简称瓦，符号W。
P = UI
电能一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量。用W表示。单位：“度”，千瓦时，符号是kW· h。
W = Pt
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I1 a I3 b R3 I2
入出
或: Ｉ = 0
E2
E1
R1
R2
I1 + I2 = I3 对结点 a：
或 I1 + I2 – I3 = 0
实质: 电流连续性的体现。
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。
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例已知：I1=0.01μΑ， I2=0.3μΑ， I5=9.61μΑ，试求电流I3，I4和I6。
I6
I2
I4
I5
I 3 I1 I 2 0.01 0.3 0.31A
I6 I2 I4 0.3 9.3 9.6A
I1
I3
I4 I5 I3 9.61 0.31 9.3A
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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。例:
3. 开口电压可按回路处理
对回路1：
电位升 = 电位降 E2 =UBE + I2R2 U=0 I2R2 – E2 + UBE = 0
E1
+ –
E2
+ –
+
B
R1
R2
1 UBE
I2
_
E
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例：图中若 U1= – 2 V，U2 = 8 V，U3 = 5 V， U5 = – 3 V， R4 = 2 ，求电阻 R4 两端的电压及流过它的电流。解：设电阻 R4 两端电压的极性及流过它的电流 I的参考方向如图示。沿顺时针方向列写回路 U 的 KVL 方程式 b + 2 – c – U1 + U2 – U3 – U4 + U5 = 0 – U1 U3 代入数据，有 + + a (–2)+ 8 – 5 – U4+(–3)= 0 I d – R4 U4 = – 2 V – U5 + U4 U4 = – IR4 + e I = 0.5 A
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2. 举例求图示电路中 E 各点的电位:Va、 1 140V Vb、Vc、Vd 。
解：设 a为参考点，即Va= 0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
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习题：P36 1-1
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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行而规定的允许值。
电气设备不在额定条件下运行的危害：
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。
习题：P36 1-3； P40 1-27
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消耗电能 (电阻性)
R 忽略 L L R
i
产生磁场储存磁场能量 (电感性)
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例：
I E R0 + 开关 + U R
手电筒电路
干电池
导线
灯泡
手电筒的电路模型
用理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型。
今后分析的都是指电路模型，简称电路。
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2. 开路
电路断开 E I

Ro
特征: I=0
U0
R
U = U0 = E 电源端电压
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3. 短路
特征: 电源外部端子被短接 I E 为防止事故发生，需 U0 R 在电路中接入熔断器或 R0 自动断路器，用以保护
E I IS 短路电流(很大) R0
IA IAB IC IB C IBC A ICA B
广义结点
I =?
I 5 + 6V _ 1 2 + _12V 1 5
IA + IB + IC = 0
I=0
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电路中电位的概念及计算
1. 电位的概念电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX” 。通常设参考点的电位为零。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。
d
c
E2 90V
20
5 6
4A
+140V
d +90V

6

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二、基尔霍夫电压定律（KVL定律)
1. 定律在任一瞬间, 从回路中任一点出发, 沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。
I1 E1 R1
1
a I3 b R3
I2 R2
2
对回路1： E1 U R1 U R 3
E2
E1 = I1 R1 +I3 R3
对回路2： U R 2 U R 3 E2 I2 R2+I3 R3= E2
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。
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基尔霍夫电压定律（KVL定律)
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电阻元件R
电感元件L
二、电路元件和电路模型
实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看等，它们的电磁性质是很复杂的。成理想电路元件。例如：一个白炽灯在有电流通过时
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结论： (1) 电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变； (2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图
c
E1 140V
20
a
5 6A 10A b
–
–
U 6 解: 对图(a)有, U = IR 所以: R 3Ω I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R U 6 3Ω I 2
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
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电路有三种工作状态：通路、开路和短路 1. 通路
开关闭合, 接通电源与负载 E 电压电流关系 R I U R
U E
(1) 电流的大小由负载决定 U = IR 负载端电压或 U = E – IR0
电源的外特性
E I R0 R
0
I
o
(2) 在电源有内阻时，I U 。当 R0<<R 时，则U E ，表明当负载变化时，电源的端电压变 I 化不大，即带负载能力强。
c
20 4A 6
a
5 6A 10A
d

E2 90V
b 设 b为参考点，即Vb = 0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
电路。
U= 0
电源端电压
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由于某种需要将电路的某一段短路，称为短接。
I + E _ U R0 R R1
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例将开关S在断开和闭合两种状态下的电流和各个电压的数值填入下表
开关状态 S断开 S闭合
I /A
Uab /V
Ucd /V
Uae /V
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
负载: 取用电能的装置
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(2) 实现信号的传递与处理
信号处理：放大、调谐、检波等信号源: 提供信息
话筒扬声器
放大器
直流电源: 提供能源
负载直流电源
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二、电路元件和电路模型
电路元件电源元件耗能元件无源元件储能元件电容元件C
三、电路的工作状态
电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向习惯上规定电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；
电压的实际方向：由高电位端指向低电位端；
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2. 电路基本物理量的参考方向 (1) 参考方向 + 在分析与计算电路时，对 E 3V 电量任意假定的方向。 (2) 参考方向的表示方法电流：箭标双下标 a
1-2 基尔霍夫定律
I1
R1 a R2
I2
I3
E1
1
3
b
R3
2
E2
Leabharlann Baidu
支路：电路中的每一个分支。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。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。
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一、基尔霍夫电流定律(KCL定律)
1. 定律在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。即 : Ｉ = Ｉ
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 。
注意：在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
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欧姆定律
U、I 参考方向相同时 U、I 参考方向相反时
+
U I
U=IR
+
U I R
U = – IR
1-2 基尔霍夫定律
1-3 支路电流法 1-4 叠加原理 1-5 电压源与电流源及其等效变换
1-6 戴维宁定理
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1-1电路的基本概念
一、电路的组成
(1) 实现电能的传输、分配与转换
电灯电动机电炉 ...
发电机
升压变压器
输电线
降压变压器
电源: 提供电能的装置
R0
I + U _
I R Iab b
电压：
正负极性双下标
+ a
U
– b
Uab
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(3) 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相反，电流(或电压)值为负值。例： a I R + U – a R b b 若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。

第1章 电路分析基础

第1章电路分析基础