第1章 电路分析基础
合集下载
电路分析基础第1章
手电筒电路：
干 电 池
导线
二、集总假设、电路元件 1. 集总假设：
J不考虑电路中电场与磁场的相互作用； J不考虑电磁波的传播现象； J实际 电路的 尺寸远小于最 高 工作 频 率所对应 的 波
长 时， 可 将它 所 反映 的 物 理 现象 分 别进行 研究， 即 用三种基本元件表示其三种物理现象；
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第十一章 集总电路中电压、电流的约束关系 网孔分析和节点分析 叠加方法和网络函数 分解方法和单口网络 电容元件和电感元件 一阶电路 二阶电路 阻抗与导纳 耦合电感和理想变压器
第一章 集总电路中的电压、电流约束关系
1-1 电路及集总电路模型 1-2 电路变量，电压，电流及功率 1-3 基尔霍夫定律 1-4 电阻元件 1-5 电压源 1-6 电流源 1-7 受控源 1-8 分压电路，分流电路 1-9 两类约束，支路电压法和支路电流法
掌握基本概念、基本理论、基本方法。
集总电路： 由电 阻 、电容、电感等元件组成的
电路。（电阻电路、动态电路）
集总参数电路：当实际电路的尺寸远小于使用时
其最高工作频率所对应的波长时，可以用“集总参数 元件”来构成实际部、器件的模型。每一种元件只反 映一种基本电磁现象，且可由数学方法加以定义。
例如，无线电调频接收机，若所接收的信号频率为100MHz， 对应波长λ＝c/f = 3m，连接接收天线与接收机之间的传输线 即便只有1m长，也不能作为集总电路来处理。 又如，我国电力用电频率为50Hz，对应的波长为6×106m，对 以此为工作频率的用电设备来说，其尺寸远小于这一波长，可 以按集总电路处理，而对于远距离输电线来说，就不能按集总 电路来处理。
电路分析基础第一章 电路模型和电路定律
+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
上页
下页
电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
上页 下页
3. 关联参考方向 元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联 采用相同的参考方向称之为 参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之，称为非关联参考方向。 极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
上页 下页
注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
3. 电能（W ,w）
在电压、电流一致参考方向下，在t0到t的时间内 该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
上 页 下 页
电路理论中研究的是 理想电路元件构成的电路（模型）。
电路模型，不仅能够反映实际电路及 其器件的基本物理规律，而且能够对 其进行数学描述。这就是电路理论把 电路模型作为分析研究对象的实质所 在。
干电池 Battery 电路理论中，“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛，可引申至非电情况。
例：手电筒电路
开关 灯泡
10BASE-T wall plate
电路分析基础第1章 电路的基本概念与定律
14
第1章电路的基本概念和定律 (1) (2)按选定的参考方向分析电路，求解电流。若计算结 果为正(i＞0)，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计 算结果为负值(i＜0)，说明电流的参考方向与实际方向相反， 如图1-3 (3)若没有设定参考方向，则电流的正、负没有意义。 在电路中，元件的电流参考方向可用箭头表示，如图14所示；在文字叙述时可用电流符号加双字母构成的下标表 示，如iab，它表示电流由a流向b，并有iab＝－ib方向与实际方向的关系
16
第1章电路的基本概念和定律
图1-4 电流参考方向的表示
17
第1章电路的基本概念和定律 【例1-1】 图1-5中，1、2、3三个方框表示三个元件或 电路，箭头表示电流的参考方向，i1、i2、i3表示电路中的电 流。说明当i1＝i2＝i3＝1A和当i1＝i2＝i3＝-1A时各电路电流 的真实方向。 解 (1)当电流大小均为1A时，由于电流大于零，故其真 实方向与参考方向相同。即i2真实方向由c流向d；i3真实方 向由f流向e；而i1由于没有参考方向而无法确定其实际方向。
6
第1章电路的基本概念和定律 为了便于对电路进行分析与计算，对复杂的实际问题进 行研究，在理论分析中常常把实际电路中的各种设备和电路 元(器)件用能够表征电路主要电磁性质的理想化的电路元件 来表示。例如，电阻具有消耗电能的特性，我们就可以将具 有这一特性的电灯、电炉等用电器都用电阻来代替，虽然这 种替代会带来一定的误差，但在一定条件下是可以忽略的。 在实际工程问题中，若需要更精密地做研究时，可再考虑由
20
第1章电路的基本概念和定律
1.2.2 1. 一般情况下，导体中的电荷无规则的自由运动不能形成
在匀强电场中，正电荷Q在电场力的作用下，由a点移
第1章电路的基本概念和定律 (1) (2)按选定的参考方向分析电路，求解电流。若计算结 果为正(i＞0)，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计 算结果为负值(i＜0)，说明电流的参考方向与实际方向相反， 如图1-3 (3)若没有设定参考方向，则电流的正、负没有意义。 在电路中，元件的电流参考方向可用箭头表示，如图14所示；在文字叙述时可用电流符号加双字母构成的下标表 示，如iab，它表示电流由a流向b，并有iab＝－ib方向与实际方向的关系
16
第1章电路的基本概念和定律
图1-4 电流参考方向的表示
17
第1章电路的基本概念和定律 【例1-1】 图1-5中，1、2、3三个方框表示三个元件或 电路，箭头表示电流的参考方向，i1、i2、i3表示电路中的电 流。说明当i1＝i2＝i3＝1A和当i1＝i2＝i3＝-1A时各电路电流 的真实方向。 解 (1)当电流大小均为1A时，由于电流大于零，故其真 实方向与参考方向相同。即i2真实方向由c流向d；i3真实方 向由f流向e；而i1由于没有参考方向而无法确定其实际方向。
6
第1章电路的基本概念和定律 为了便于对电路进行分析与计算，对复杂的实际问题进 行研究，在理论分析中常常把实际电路中的各种设备和电路 元(器)件用能够表征电路主要电磁性质的理想化的电路元件 来表示。例如，电阻具有消耗电能的特性，我们就可以将具 有这一特性的电灯、电炉等用电器都用电阻来代替，虽然这 种替代会带来一定的误差，但在一定条件下是可以忽略的。 在实际工程问题中，若需要更精密地做研究时，可再考虑由
20
第1章电路的基本概念和定律
1.2.2 1. 一般情况下，导体中的电荷无规则的自由运动不能形成
在匀强电场中，正电荷Q在电场力的作用下，由a点移
电路分析基础(第四版)课后答案第1章
电路分析基础(第四版)课后答案第1章
目录 Contents
• 电路分析的基本概念 • 电路分析的基本定律 • 电路分析的基本方法 • 电路分析的应用
01
电路分析的基本概念
电路的定义和组成
总结词
电路是由若干个元件按照一定的方式连接起来，用于实现电能或信号传输的闭 合部分组成。电源是提供电能的设备，负载是消 耗电能的设备，中间环节则包括导线和开关等用于连接电源和负载的元件。
详细描述
电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量，电压是指电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功，功 率是指单位时间内完成的电功或电能消耗，能量则是指电荷在电场中由于电场力作用而具有的势能。这些物理量 在电路分析中具有重要的作用。
02
电路分析的基本定律
欧姆定律
总结词
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它描述了电路中 电压、电流和电阻之间的关系。
电路元件的分类
总结词
电路元件可以分为线性元件和非线性元件两大类。
详细描述
线性元件的电压和电流关系可以用线性方程表示，而非线性元件的电压和电流关 系则不能用线性方程表示。常见的线性元件包括电阻、电容和电感，而非线性元 件有二极管、晶体管等。
电路的基本物理量
总结词
电路的基本物理量包括电流、电压、功率和能量等。
详细描述
网孔电流法是以网孔电流为未知量，根据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，求解各网 孔电流的方法。该方法适用于具有多个网孔的电路，特别是网孔较多的复杂电路。
04
电路分析的应用
电阻电路的分析
总结词
电阻电路是最基本的电路类型，其分析方法 主要包括欧姆定律、基尔霍夫定律等。
详细描述
目录 Contents
• 电路分析的基本概念 • 电路分析的基本定律 • 电路分析的基本方法 • 电路分析的应用
01
电路分析的基本概念
电路的定义和组成
总结词
电路是由若干个元件按照一定的方式连接起来，用于实现电能或信号传输的闭 合部分组成。电源是提供电能的设备，负载是消 耗电能的设备，中间环节则包括导线和开关等用于连接电源和负载的元件。
详细描述
电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量，电压是指电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功，功 率是指单位时间内完成的电功或电能消耗，能量则是指电荷在电场中由于电场力作用而具有的势能。这些物理量 在电路分析中具有重要的作用。
02
电路分析的基本定律
欧姆定律
总结词
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它描述了电路中 电压、电流和电阻之间的关系。
电路元件的分类
总结词
电路元件可以分为线性元件和非线性元件两大类。
详细描述
线性元件的电压和电流关系可以用线性方程表示，而非线性元件的电压和电流关 系则不能用线性方程表示。常见的线性元件包括电阻、电容和电感，而非线性元 件有二极管、晶体管等。
电路的基本物理量
总结词
电路的基本物理量包括电流、电压、功率和能量等。
详细描述
网孔电流法是以网孔电流为未知量，根据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，求解各网 孔电流的方法。该方法适用于具有多个网孔的电路，特别是网孔较多的复杂电路。
04
电路分析的应用
电阻电路的分析
总结词
电阻电路是最基本的电路类型，其分析方法 主要包括欧姆定律、基尔霍夫定律等。
详细描述
《电路分析基础》第一章：集总电路中电压(流)的约束关系
信息学院电子系
10
(3). 功率
中¾ 定义：电路中能量转换的速率 p(t) = dw = u(t)i(t) (关联参考方向) 国dt SI单位：瓦[特](W)
能量传 输方向
海 p(t)>0，吸收功率，功率的实际方向与参考方向一致 洋 p(t)<0，产生功率，功率的实际方向与参考方向相反
大 ¾ 在 t0 到 t 的时刻内所吸收的能量为：
¾ 分类
大 线性电阻与非线性电阻 学 时变电阻与非时变电阻
特性曲线
信息学院电子系
21
(1). 线性电阻元件
¾两端的电压与电流服从欧姆定律
中 形式一： u(t)=Ri(t)
（关联参考方向）
• R 称为电阻，其 SI单位为欧[姆](Ω)
国• 对于非关联参考方向， u(t)=－Ri(t)
• 欧姆定律体现电阻对电流呈现阻力的本质
¾ 受控源的功率根据受控支路计算 p(t)= u2(t) i2(t)
信息学院电子系
29
例 求受控源的功率
中a
I2
国 I3
海洋大学 思路： P=ui；分析电路构成；依据为KCL、KVL和VCR
信息学院电子系
30
If
If
+
中ω
_ RIf
国海洋大学 CCVS 直流发电机
μ = 1+ R2 R1
VCVS 由运放构成比例器
信息学院电子系
4
1.2 电路变量 电流、电压及功率
中电路的特性是由电流、电压和功率等物理量来描述的
(1). 电流
国 ¾ 电量: 带电粒子所带电荷的多少(符号:q或Q，单位:库[仑]( C ))
海 ¾ 电流: 带电粒子定向移动形成电流
电路分析基础
V RI
若采用非关联参考方向，如图 1-6（b）所示，则电阻 R 两端的电压为
（1-1）
（1-2 V RI 当电阻的单位为欧姆（Ω） 、电流的单位为安培（A）时，电压的单位为伏特（V） 。 例 1-1 应用欧姆定律对图 1-7 的电路列出式子，并求电阻 R 。
6V
3A
R
6V
-3A
R
-6V
—3—
Байду номын сангаас
P = –VI
（1-4）
在此规定下，将电流 I 和电压 V 数值的正负号如实代入公式，如果计算结果为 P > 0 时，表 示元件吸收功率，该元件为负载；反之，P < 0 时，表示元件发出功率，该元件为电源。 例 1-2 图 1-8 所示电路中，已知：V S1 = 15V，V S2 = 5V，R = 5Ω，试求电流 I 和各元件 的功率。 R 解：由图中电流的参考方向，可得
I E VS Ro RL Ro RL
（1-5）
式中，R L 为负载电阻，R o 为电源的内阻，通常 R o 很小。负载两端的电压也就是电源输出电
—4—
压： V = E – IRo = V S – IR o 通路时的功率平衡关系式为：
PRL PE PRO EI I 2 Ro VI
第 1 章 电路分析基础
电工电子技术的应用离不开电路。电路由电路元件构成。本章着重介绍电路的基本 概念、常用电路元件、电路的基本定律和电路常用的分析方法，为学习各种类型的电工电子 电路建立必要的基础。
1.1
1.1.1
电路的基本概念
电路的组成和作用
从日常生活和生产实践可以体会到，要用电一般要用导线、开关等将电源和用电设备或 用电器连接起来，构成一个电流流通的闭合路径。这就是所谓电路。 电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三 个最基本的部分。例如图 1-1 所示的手电筒电路中，电池把化学能转换成电能供给灯泡，灯 泡却把电能转换成光能作照明之用。 凡是将化学能、 机械能等非电能转换成电能的供电设备， 称为电源，如干电池、蓄电池和发电机等；凡是将电能转换成热能、光能、机械能等非电能 的用电设备，称为负载，如电热炉、白炽灯和电动机等；连接电源和负载的部分，称为中间 环节，如导线、开关等。 电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用分为两个方面：其一实现电能的传输和 转换（如电力工程，它包括发电、输电、配电、电力拖动、电热、电气照明、以及交直流电 之间的整流和逆变等等。 ） ；其二进行信号的传递与处理（如信息工程，它包括语言、文字、 音乐、图象的广播和接收、生产过程中的自动调节、各种输入数据的数值处理、信号的存储 等等。 ） 。电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多的侧重于传输效率的提高， 后者多侧重于信号在传递过程中的保真、运算的速度和抗干扰等。
第1章 电路分析基础
Conclusion：支路电流法的一般解题步骤： 1. 确定电路的支路数，选定参考方向，设待求支路电流的 数为m。 2. 选定所有的独立结点(n-1)，应用kcl列写n-1 个方程。 3. 选择独立回路并指定每个回路的绕行方向，应用kvl列写m(n-1)个方程。 4.联立求解方程，得出m个结果。 5. 应用欧姆定律求出各支路的电压。 例题：书19页例1.10、1.11
i1
u R1
R2 R1 R2
iS
i2
u R2
R1 R1 R2
iS
简单电阻电路的计算：18页例1.9
第40页，共58页。
1.3.3支路电流法
电路有m条电路，以m条支路电流作为未知量，应用
基尔霍夫定律列出m个独立的方程式，联立求解方程式 即可解出各支路电流。这就是支路电流法。
I1 U1
R1
a I2
b
电感(Inductance)等 为了对实际电路进行分析，可忽略负载的次要因素，将其近 似看作理想电路元件，简称为元件（Element ） 。 元件通过端子与外电路相连，按端子的数目可将元件分为 ：二端元件、三端元件、四端元件等。
第4页，共58页。
实际情况中，电路由电源（信号源）、负载和中间环结组 成。
3、联立求解3个方程即可。
R1
b
3个方程如下： Il＋I2＋IS3－I4＝0 I1R1－US1＋US2－I2R2＝0 I2R2－US2＋I4R4＝0
解之得：
Il＝－22(A)
I2＝14(A) I4＝10(A)
第43页，共58页。
1.3.4结点电压法 以结点电压作为未知量，将各支路电流用结点电压表示
U4
R2
R3
U5
R4 R5
i1
u R1
R2 R1 R2
iS
i2
u R2
R1 R1 R2
iS
简单电阻电路的计算：18页例1.9
第40页，共58页。
1.3.3支路电流法
电路有m条电路，以m条支路电流作为未知量，应用
基尔霍夫定律列出m个独立的方程式，联立求解方程式 即可解出各支路电流。这就是支路电流法。
I1 U1
R1
a I2
b
电感(Inductance)等 为了对实际电路进行分析，可忽略负载的次要因素，将其近 似看作理想电路元件，简称为元件（Element ） 。 元件通过端子与外电路相连，按端子的数目可将元件分为 ：二端元件、三端元件、四端元件等。
第4页，共58页。
实际情况中，电路由电源（信号源）、负载和中间环结组 成。
3、联立求解3个方程即可。
R1
b
3个方程如下： Il＋I2＋IS3－I4＝0 I1R1－US1＋US2－I2R2＝0 I2R2－US2＋I4R4＝0
解之得：
Il＝－22(A)
I2＝14(A) I4＝10(A)
第43页，共58页。
1.3.4结点电压法 以结点电压作为未知量，将各支路电流用结点电压表示
U4
R2
R3
U5
R4 R5
第1章电路分析基础
电功率（P） W W q P U I t q t
单位: MW, kW, W,mW等 对电阻:
I a +
2
a
+ R _
b
对电动势：
UR 2 PR U R I R I R R R
b
_ Eba
Uab
PE E I E
a
或 恒压源：
PU S U S IU S
PI S U I S I S
即： I =0
若流入为正
I4
则流出为负
基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例
广义节点
例
I=?
R R + R + R1
I1
I2 I3
+
_ U1
_ U2
_ U3
I1+I2=I3
I=0
P7例1－3
a I6
+
I3 I1 I5 I4 R3 G d R4
R1
US b R2 I2 c
电 压
方向：正电荷在电场的作用下，从高电位
向低电位移动。规定这时正电荷的的移动方 向为电压的正方向。 在分析电路之前，可以任意选择某一方向为 电压的参考方向。当实际电压方向与参考方 向一致时，电压值为正，反之为负。
单位：伏特(V)
千伏(kV) 毫伏(mV)
电 压
关联方向 当a、b两点间所选择的电压参 考方向由a指向b时，也选择电流的参考 方向经电路由a指向b，这种参考方向的 定义方式成为关联方向。
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。 短路时，可将电源外电阻视 为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
电工电子第1章电路与电路分析基础
1.2 电路的基本物理量
其代数和即为该点的电位。从待求点参考点到参考点的路 径往往不止一条，但对同一参考点而言，某一点的电位值 具有唯一性。一般尽量选择简单的路径进行计算。 1.2.3 电动势
电动势反映了电源把其他形式的能量转换为电能本领 的大小。电源常用符号E或US表示。电动势的实际方向为 由电源负极经电源内部到电源正极，即电源内部电位升高 的方向。
1.2 电路的基本物理量
图1-8 例1-1图 例1-1 电路如图1-8所示，已知E1=6V，E2=4V，R1=4Ω， R2=2Ω。 如果以B点为参考点，求A、C点电位。
1.2 电路的基本物理量
解：各电阻中电流的参考方向如图1-8所示。通过观察，R1、R2、 E1形成一个简单的串联回路，R3没有形成回路。以B点为参考点，
P
U I
U
U R总
39.5
220 4.84 1.06
1.47kW
通过计算说明，线路长度仅仅为1km，导线截面已增 大到50平方毫米，线路上仍然有39.5V的电压降，负载端 电压降低到180.5V，造成了电能大量浪费的同时，负载甚 至将无法正常工作。
1.3 电路中的电阻 图1-14 线路的功率损耗
1.3.2 欧姆定律与电阻的串并联
1.一段电路的欧姆定律
I
Uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱR
图1-12一段含有电阻的电路 图1-13线性元件的伏安特性曲线
1.3 电路中的电阻 伏安特性曲线：元件的电压与电流的关系曲线。 线性电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线。 线性电路：由线性元件构成的电路。 非线性电路：含有非线性元件的电路叫做。 2.全电路欧姆定律
则有 UB＝0，I3＝0
电路分析基础教案
电路分析基础教案第一章：电路基本概念1.1 电流、电压和电阻学习目标：1. 了解电流、电压和电阻的概念及它们之间的关系。
2. 掌握欧姆定律的运用。
教学内容：1. 电流的概念及电流的表示方法。
2. 电压的概念及电压的表示方法。
3. 电阻的概念及电阻的表示方法。
4. 欧姆定律的内容及其应用。
教学活动：1. 引入电流、电压和电阻的概念，引导学生通过实际电路观察和体验。
2. 讲解欧姆定律，并引导学生进行相关计算练习。
作业与评估：1. 完成电流、电压和电阻的相关计算练习。
2. 设计一个简单的电路，测量电流、电压和电阻的值。
1.2 电路元件学习目标：1. 了解电路元件的种类及作用。
2. 学会使用电路元件进行电路搭建。
教学内容：1. 电路元件的分类及其特点。
2. 电路元件的符号及其表示方法。
3. 电路元件的实际应用。
教学活动：1. 介绍电路元件的种类及其作用，展示电路元件。
2. 讲解电路元件的符号及其表示方法。
3. 引导学生进行电路搭建，实际应用电路元件。
作业与评估：1. 识记电路元件的符号及其表示方法。
2. 完成电路搭建，观察电路元件的实际应用。
1.3 串联电路和并联电路学习目标：1. 了解串联电路和并联电路的特点。
2. 学会分析串联电路和并联电路的电压、电流关系。
教学内容：1. 串联电路的特点及其电压、电流关系。
2. 并联电路的特点及其电压、电流关系。
3. 串并联电路的判断方法。
教学活动：1. 讲解串联电路的特点及其电压、电流关系。
2. 讲解并联电路的特点及其电压、电流关系。
3. 引导学生进行串并联电路的判断练习。
作业与评估：1. 掌握串联电路和并联电路的特点及其电压、电流关系。
2. 进行串并联电路的判断练习。
1.4 简单电路的测量学习目标：1. 学会使用电压表、电流表进行电路测量。
2. 学会使用欧姆表测量电阻。
教学内容：1. 电压表、电流表的使用方法及其注意事项。
2. 欧姆表的使用方法及其注意事项。
3. 简单电路的测量方法。
第1章 电路分析基础
R0 US
+
U RL
U/V
U= US
电 流 源
_
_
0
b 电压源电路
I/A
理想电压源的外特性
当实际电压源的内阻 R0 0（相当于短路）时，U = US 为一定 值，此时通过电压源的电流I 则由负载电阻 RL 和 U 共同确定，这样 的电源称为理想电压源简称电压源。
电 流 源
a
I
I/A I=IS RL U/V
I1 R1 I6
b
I2
支路：共 ？条
节点：共 ？个
6条 4个
7个
a I4 I3
R6 I5 US4 +U
c
回路：共 ？个
R5
d _ R3
独立回路：？个
S3
有几个网眼就有几个独立回路
3. 基尔霍夫电流定律KCL
用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括 基氏电流定律（KCL）和基氏电压定律（KVL)两个定律。
所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件 的性质，或是电源，或是负载。
检验学习结果
1. 电路由哪几 部分组成？试 述电路的功能 。 2. 电路元件与实 体电路器件不何 不同？何谓电路 模型？
3. 为何要引入 参考方向？参 考方向与实际 方向有何联系 与区别？
4. 如何判别元件 是电源还是负载 ？
（2） 电压 ☆ 电压是电路中产生电流的根本原因。 ☆ 电压等于电路中两点电位之差。 ☆ 电路中a、b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。
uab
dwab dq
或
U ab
Wab Q
大写 U 表示直流电压，小写 u 表示电压的一般符号 电压的单位及换算：1V=103mV=10-3KV
电路分析基础
第一篇 电路分析基础【本篇介绍】该篇介绍电路分析的基本概念、基本理论、基本方法和基本定律。
该部分是电路分析的基础。
通过该部分的学习，使同学们掌握分析电路的基本知识与方法，为今后学习和工作打下基础。
第一章 电路的基本概念及基本定律1.1 教学目标本章教学主要目标是让学生掌握电路分析的一些基础知识—基本概念和基本定律。
在基本概念中要明确如何将实际电路转化为电路模型？电路分析中的基本变量有哪些？掌握电路分析的基本定律—基尔霍夫定律和欧姆定律，为学习后面各章打下基础。
1.2 教学内容（1） 电路模型（2） 电路基本变量（3） 基尔霍夫电压定律（KVL ）、基尔霍夫电流定律（KCL ）和欧姆定律 （4） 电路元件1.3 重点、难点指导1.3.1 电路模型。
电路模型就是把实际电路器件构成的电路进行抽象得出来的模型，俗称电路图。
对实际电路进行模型化处理的前提是：假设电路中的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过程都集中在各理想元件内部进行。
即所谓的电路理论的集中化假设。
集中参数元件的主要特点是：元件外形尺寸与其正常工作频率所对应的波长而言小很多。
1.3.2 电路基本变量电路分析中的基本变量为电流、电压和功率，其中tt q t i d )(d )(=)(d )(d )(t q t w t u =)()(d )(d )(t i t u tt w t p ==在应用这些变量分析电路问题时，一定要注意以下三个问题：1. 在电路图中所用到的电流或电压，一定要先设定参考方向，这是求解电路的前提，否则所得结果的正、负值没有意义。
2. 一定要搞清楚某支路上电流和电压方向是关联还是非关联参考方向。
否则无法列出方程。
如图1-1所示，对于网络N 2而言，u 和i 方向是关联的；对于网络N 1而言，u 和i 方向是非关联的。
3. 在计算元件（或网络）的功率时，若u 和i则功率ui p =若u 和i 方向非关联，则功率应写为图1-1 参考方向示例ui p −=若p >0，则说明该元件（或网络）吸收功率；若p <0，则说明该元件（或网络）产生功率。
电工第一章电路分析基础
相当于电源
三、 电路的工作状态
全电路欧姆定律
1、电路的负载状态
1）电压电流关系
I a S
E I R0 R
U E R0 I E
电源外特性
R
R0
c E
-
.
U
b
负载状态
2）功率关系
如果将电压电流关系两端同时乘以I则可得：
IU IE I R0
2
P=UI——负载消耗功率； PE=IE——电源产生的功率；
二、用支路电流法分析电路的一般步骤
1）在电路图上，标出电流、 电压、电动势等各物理量的参 考方向。 2）对（n-1）个独立节点列写 KCL方程 对节点a列出
c
US1
R1 I1 I3
第一章
电路分析基础
8学时
1-1 电路的基本概念
一、电路的组成及作用
电源 中间环节 负载
强电电路:处理的是电 能，即实现电能的传输 与转换
信 号 源
弱电电路:处理的是信号， 即实现信号的传递与处 理
强、弱电电路中的物理量 都是电流、电压
即：电路由电源（信号源）、 负载、中间环节等组成
二、电路中的基本物理量与参考方向
任 意 电 路
I U c
任 意 电 路
I U d
任 意 电 路
P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W
相当于电源
相当于负载 相当于负载
电动势（电源）的实际方向：是由低电位指向高电位， 即电位升高的方向。正好与电压的实际方向相反。
E ——直流电动势
三、 电路的工作状态
全电路欧姆定律
1、电路的负载状态
1）电压电流关系
I a S
E I R0 R
U E R0 I E
电源外特性
R
R0
c E
-
.
U
b
负载状态
2）功率关系
如果将电压电流关系两端同时乘以I则可得：
IU IE I R0
2
P=UI——负载消耗功率； PE=IE——电源产生的功率；
二、用支路电流法分析电路的一般步骤
1）在电路图上，标出电流、 电压、电动势等各物理量的参 考方向。 2）对（n-1）个独立节点列写 KCL方程 对节点a列出
c
US1
R1 I1 I3
第一章
电路分析基础
8学时
1-1 电路的基本概念
一、电路的组成及作用
电源 中间环节 负载
强电电路:处理的是电 能，即实现电能的传输 与转换
信 号 源
弱电电路:处理的是信号， 即实现信号的传递与处 理
强、弱电电路中的物理量 都是电流、电压
即：电路由电源（信号源）、 负载、中间环节等组成
二、电路中的基本物理量与参考方向
任 意 电 路
I U c
任 意 电 路
I U d
任 意 电 路
P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W
相当于电源
相当于负载 相当于负载
电动势（电源）的实际方向：是由低电位指向高电位， 即电位升高的方向。正好与电压的实际方向相反。
E ——直流电动势
电路分析基础(邱关源 罗先觉 著) 第一章
i
u
非关联参考方向
+
返 回
上 页
下 页
例
A
＋
i
B
u
－
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？ 答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
注意
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变 ③参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压 、电流的实际方向不变。
电路符号
+
u
_
理想电流源的电压、电流关系
①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无 关；与它两端电压方向、大小无关。
返 回 上 页 下 页
②电流源两端的电压由电源及外电路共 同决定。 直流电流源的 伏安关系
u
例
0
i
+
u R
外电路 电流源不能开路！
返 回
上 页
下 页
实际电流源的产生： 可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极 电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电 子被激发产生一定值的电流等。
干电池
钮扣电池
返 回 上 页 下 页
2. 燃料电池（化学电源）
电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃料。约40-45%的化学能 转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。
氢氧燃料电池示意图
返 回 上 页 下 页
3. 太阳能电池（光能电源）
一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到P-N结上， 形成一个从N区流向P区的电流。约 11%的光能转变为电 能，故常用太阳能电池板。 一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A
第一章 电路分析基础
u0
u
电流源不能开路！
例1.10: 计算各元件的功率。
i
解:
2A
i iS 2 A
u 5V
产生
5V
u
_
满足：P（产）＝P（吸）
+
+
_
P2 A iS u 2 5 10W
P5V uS i 5 2 10W
吸收
实际电流源 i
伏安特性:
iS
i
u i iS RS
色码电阻
色别 黑 数字 0 误差 棕 1 红 2 橙 3 黄 4 绿 5 蓝 6 紫 7 灰 8 白 9 金 银 本色 I II III 5 10 20
有效数值 ‘0’的个数 1 2 3 4 误差等级 7 5 0
±5 %
6 8 0 0 = 6.8K
±10 %
二. 电阻元件的特性
参考方向与真实方向的关系
a
I(DC) i
(AC)
b b
I1 I2 b b
计算 结果
>0 一致 <0 相反
例1.1: 如何表示1A的电流从a点流向b点。
a
解:
a
a
I1=1A
I2= -1A 电流表
4.电流的测量 电流表要串联接入
被测量支路
电流表
二.电压
1. 电压的大小和极性
（1) 电压大小： 单位正电荷从 a点移到 b 点所获得的能量 u(t)=dw/dq （2) 电压极性： 高电位指向低电位，即电 压降方向。 (3) 电压的单位: 伏特（V) 1V=1000mV 1mV=1000uV
5i1 +
u+
1
解:
电路分析基础第一章
理想电流源 输出电流恒 定，两端电 压由它和负 载共同决定
（b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
三. 集总参数电路(lumped parameter circuit)
指由集总参数元件连接组成的电路,即用理想元件的组 合取代实际电路元器件和设备所得到的理想电路，又称电路 模型，简称电路。 • 集总参数元件：实际元件的电能消耗及电、磁能的贮存等现
对于电视天线及其传输线来说，其工作频率为108Hz数
量级，譬如某频道，工作频率约为200MHz，相应的工作波 长为1.5m，这时0.2m长的传输线也不能看作是集总参数电
路。对于不符合集总化假设的实际电路，就需要用分布
(distributed)参数电路理论或电磁场理论来研究，这将会 在以后见到。本书只讨论集中参数电路，而今后所说的 “元件”、“电路”均指理想化的集总参数的元件和电路。
它们分析和解决电路中的实际问题。
• 电路分析是“电路理论”学科的重要分支
电路理论(circuit theory)是物理学中电磁
学的一个分支，若从欧姆定律（1827年）和基尔
霍夫定律（1845年）的发表算起，至今已有170多
年的历史。随着电力和通信工程技术的发展，电
路理论逐渐形成一门比较系统且应用广泛的工程 学科。自20世纪60年代以来，新的电子器件不断 涌现，集成电路、大规模集成电路、超大规模集 成电路的飞跃发展、计算机技术的迅猛发展和广 泛应用等等，
l
这样，可以认为传送到实际电路各处的电磁能量是同时 到达的。这时，与电磁波的波长相比，电路尺寸可以忽略不 计。从电磁场理论的观点来看，整个实际电路可看作是电磁 空间的一个点，这与经典力学中把小物体看作质点是相类似 的。
电路分析基础(第四版)课后答案第1章
示。 由KCL推广形式可知I1＝0；由KVL对回路A列方程， 有
6I－5－5+4I=0
55 I 1A 46
自a点沿任何一条路径巡行至b点， 沿途各段电路电压之代数 和即是电压Uab。 Uab=6I－5+10I1+5－3=3 V
19
第１章 电路基本概念 1.7 求图示各电路中的电流I。 解 图（a）电路中， 由KVL， U=2I－2=6 V 所以
41
第１章 电路基本概念
题解1.12图
42
第１章 电路基本概念
由KCL推广可知I1＝0， 应用KVL， 由回路Ⅰ求得电压
源
Us=(2+1+3)×2=12 V
由回路Ⅱ
6 I 1.2 A 5
所以节点a Va=2×1+5－6=1 V
43
第１章 电路基本概念 1.13 求图示各电路ab端的等效电阻Rab。
32
第１章 电路基本概念
1.10
求图示各电路中的电流I。
题解1.10图
33
第１章 电路基本概念
解 图(a)：
I 100 2A [50 / /50 6 / /30] / /60 / /20 40
图(b)： 在图示电路中设节点a及电流I1、I2、I3、I4的参 考方向，如题解1.10图(b)所示。 应用电阻串并联等效， 得 电流
图(b)： 在图示电路中设电压U1的参考方向， 如题解1.8
图(b)所示。 应用电阻串并联等效及分压关系式， 得电压
(2 4) / /3 U1 9 6V (2 4) / /3 1
所以
4 2 U U1 6 4 V 24 3
27
第１章 电路基本概念 图(c)： 在图示电路中设电流I1、 I2的参考方向， 如题解
电路分析基础第一章
在电路分析过程中电流的参考方向是可以任意 假定的，通常将选定的参考方向称为电流的正方 向。
I =－2A
在求解电路中的电流时，应该首先选定电流的 参考方向（正方向），然后根据假设的电流方向进 行分析求解。 若求得I > 0，则电流的实际方向与参考方向一致 若求得I < 0，则电流的实际方向与参考方向相反
二、受控源的类型
电压控制电压源（VCVS） 电压控制电流源（VCCS） 电流控制电压源（CCVS）； 电流控制电流源（CCCS）
三、受控源的符号
＋ u1 ＋ ＋ u1 －
u1
－
＋
u1
－
电压控制电压源
电压控制电流源
i1
i1
－
i1
gi1
电流控制电压源
电流控制电流源
1-4 基尔霍夫定律
在电路理论中，电路元件的电压、电流受自身伏安关系的 约束。当各元件联接成一个电路以后，电路中的电压、电流除 了必须满足元件自身的约束方程以外，还必须同时满足电路结 构的约束。这种约束体现为基尔霍夫的两个定律，即基尔霍夫 电流定律（Kirchhoff’s Current Law)，简写为KCL）和基尔 霍夫电压定理（Kirchhoff’s Voltage Law)，简写为KVL。
1-2 电路的基本变量
1-2-1 电流
一、电流的定义
电荷的定向移动形成电流，电流的大小 用电流强度来描述，符号为I或i。电流强度 定义为电位时间流过导体横截面的电量，即
dq i dt
如果电流的大小方向随时间变化，称为交流电 流；若电流的大小方向不随时间变化，称为直流电 流。在这种情况下，通过导体横截面的电量Q与时间 t呈正比，即
i iS u / RS
I =－2A
在求解电路中的电流时，应该首先选定电流的 参考方向（正方向），然后根据假设的电流方向进 行分析求解。 若求得I > 0，则电流的实际方向与参考方向一致 若求得I < 0，则电流的实际方向与参考方向相反
二、受控源的类型
电压控制电压源（VCVS） 电压控制电流源（VCCS） 电流控制电压源（CCVS）； 电流控制电流源（CCCS）
三、受控源的符号
＋ u1 ＋ ＋ u1 －
u1
－
＋
u1
－
电压控制电压源
电压控制电流源
i1
i1
－
i1
gi1
电流控制电压源
电流控制电流源
1-4 基尔霍夫定律
在电路理论中，电路元件的电压、电流受自身伏安关系的 约束。当各元件联接成一个电路以后，电路中的电压、电流除 了必须满足元件自身的约束方程以外，还必须同时满足电路结 构的约束。这种约束体现为基尔霍夫的两个定律，即基尔霍夫 电流定律（Kirchhoff’s Current Law)，简写为KCL）和基尔 霍夫电压定理（Kirchhoff’s Voltage Law)，简写为KVL。
1-2 电路的基本变量
1-2-1 电流
一、电流的定义
电荷的定向移动形成电流，电流的大小 用电流强度来描述，符号为I或i。电流强度 定义为电位时间流过导体横截面的电量，即
dq i dt
如果电流的大小方向随时间变化，称为交流电 流；若电流的大小方向不随时间变化，称为直流电 流。在这种情况下，通过导体横截面的电量Q与时间 t呈正比，即
i iS u / RS
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
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
章目录 上一页 下一页 回
退出
(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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
d
c
E2 90V
20
5 6
4A
+140V
d +90V
6
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
2. 开路
电路 断开 E I
Ro
特征: I=0
U0
R
U = U0 = E 电源端电压
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
–
–
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
电路有三种工作状态：通路、开路和短路 1. 通路
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。
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
E1
1
I3 b
2
R3
2
E2 对回路2：I2 R2+I3 R3=E2
或
I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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。
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
例 已知：I1=0.01μΑ， I2=0.3μΑ， I5=9.61μΑ， 试求电流I3，I4和I6。
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
电路。
U= 0
电源端电压
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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。
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。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
基尔霍夫电压定律（KVL定律)
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出
习题：P36 1-1
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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。
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
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
章目录 上一页 下一页 回
退出
(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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
d
c
E2 90V
20
5 6
4A
+140V
d +90V
6
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
2. 开路
电路 断开 E I
Ro
特征: I=0
U0
R
U = U0 = E 电源端电压
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
–
–
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
电路有三种工作状态：通路、开路和短路 1. 通路
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。
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
E1
1
I3 b
2
R3
2
E2 对回路2：I2 R2+I3 R3=E2
或
I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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。
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
例 已知：I1=0.01μΑ， I2=0.3μΑ， I5=9.61μΑ， 试求电流I3，I4和I6。
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
电路。
U= 0
电源端电压
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
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。
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。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
基尔霍夫电压定律（KVL定律)
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出
习题：P36 1-1
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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
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
章目录 上一页 下一页 返回
退出
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。