《电工电子学》电路及其分析方法

之分。
A +–
EU +–
I
例如：E=3V，若假定电压的参
考方向为上“+”下“–”，
R
则U=3V或UAB=3V
B
反之，若假定电压的参考方向为上“–” 下“+”，则U= –3V或UBA= –3V
参考方向 在分析计算时人为规定的方向。
1.3.1 在规定参考方向的情况下利用欧 姆定律写方程应注意的事项
U、I 参考方向相同时， U、I 参考方向相反时，
内容简介
电路分析（1、2、3） 电机拖动（4、5）
模拟电路（9、10、11） 数字电路（13、14）
学习方法及几点要求
❖ 保持良好的课堂秩序 ❖ 严格遵守上课纪律 （随机点名5次旷课
取消考试资格） ❖ 认真完成课后作业 （作业缺1/3取消考试
资格） ❖ 认真做好实验
第 1 章 电路及其分析方法
U 、I参考方向相同
U＝－RI （b）
U＝－RI （c）
U、 I参考方向相反
图B中若I= –2A，R=3，则U=–– (–2)×3=6V
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
例1.2 应用欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻R
＋
＋
－
UI
6V 2A R
UI
6V －2A R
UI R
－6V 2A
E
0
I
① 电流的大小由负载决定。
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 化不大，即电源带负载能力强。
2、 电源有载工作特点
I
③ 电源输出的功率由负载决定。
+ E
+
-
U
R0
-
R I
将式U = E – IRo的两端同 时乘以电流I即得到下式
致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号，
当U、I参考方向一致时为正，否则为负。
3.在解题前，一定先假定电压电流的“参考方
向 ”，然后再列方程求解。即 U、I为代数
量，也有正负之分。当参考方向与实际方 向一致时为正，否则为负。
4.为方便列电路方程，习惯假设I与U 的参
考方向一致（关联正方向）。
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.1 电源有载工作
1、 开关闭合, 接通电源与负载
特征:
aI E+
d 开关闭合
有载
R0
U -
b
R
开关断开
开路
c cd短接
短路
2、 电源有载工作特点 由欧姆定律可列图中的电流
I= E
I
R0 + R
+ E
+
-
U
R0
-
R U 负载电阻两端电压 = RI
I
由上两式得 U = E - R0I
U
电源的外特性
_
U1
R01
+
+
U _
电源
电源： PE1= - 223×5= - 1115W
负载： PE2＝ 217×5= 1085W
+ _ R02
负载
E2 PR01＝ 0.6×52 =15W + PR02＝ 0.6×52 =15W
U2
-
∴ PE1= PE2+ PR01+ PR02
1.4.2 电源开路
开关 断开 特征:
aI
流入此部分电路的电流为 I， 则 这部分电路消耗的功率为:
U
R
b
P = U I (W)
如果U I正方不一致 结果如何？
功率有无正负？
4、功率的正负——电源与负载的判别
aI
U
R
b
aI
U
R
b
直流：P=UI（关联） P= - UI（非关联）
p的正负反映元件不同工作状态： p>0 吸收能量 p<0 产生能量
=
R1 R1 + R2
U
U –
+ U2
–
+
R1
U
R
–
R2 等效 R = R1+R2 电阻
1.6.2 电阻的并联
电路中两个或更多个电阻联接在两个公共的结点
之间，受到同一电压。
等效电阻
I=I1+I2
+
I1
I2
U
R1 R2
–
I
+ UR –
R = 1 = R1R2 1 + 1 R1 + R2 R1 R2
电导 G = G1 + G2 = Gi 单位：西[门子]（S）
负载
E
R
连接导线
电源
负载
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。
电路元件的模型化(符号及参数)： 实际电路元件（复杂的电磁性质） 理想电路元件（单一的电或磁的性质）
1.2.2 电路中的元件
电阻
实际 电路
由理想 电感
电 件路组理元成想电路电元容件
电路 模型
电源
理想有源元件
例1.4
A I
N
已知： UAB=3V
I = – 2A
B
求：N的功率，并说明它 是电源还是负载
因为此例中电压、电流的参考方向相同
解：P=UI = (–2)×3= – 6W
而P为负值，所以N发出功率是电源
如图，U＝220V，I＝5A，内阻R01＝R02＝0.6 例1.3 (1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2；
实际方向：电位降落的方向 高电位 低电位 mV 3.电动势：电源力把单位正电荷从电源的低电位端经电 μV
源内部移到高电位端所作的功。
e（交流）
E （直流） 单位：同电压
实际方向：电源驱动正电荷的方向 低电位 高电位
二、物理量正方向的表示方法
I
电 池
灯 泡
+ EU
_
aຫໍສະໝຸດ Baidu
R + Uab _
b
电压
a 正负号
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。
7Ω
2Ω
7Ω
10Ω
10Ω
b
5Ω b
例2 求图示电路中U=？
2
+ 41V
–
2
1 R" 1
2
+ 1 U
–
解： R"=(2+1)//1=3/4
例2 求图示电路中U=？
2
R"=3/4
R' =(2+3/4)//1
+ +
=11/15
41V
U1=
41 ×11/15 2+11/15
–
U1 –
=11V
U2=
11 2+3/4
基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从 的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部 分电流相互之间的内在联系。
基尔霍夫电流定律(KCL)
(Kirchhoff’s Current Law)
基尔霍夫电压定律(KVL)
(Kirchhoff’s Voltage Law)
名词注释：
支路：电路中的每一个分支，流过同一个电流。
×3/4
=3V
R'
2 1
+ R" –U2
例2 求图示电路中U=？
2
+ 41V
–
+
U1 – 1
2
2 +
1 –U2
+ 1 U
–
解： U2=3V
U=
3 2+1
×1 =1V
对于复杂电路（如下图）仅通过串、并联无法求解， 必须经过一定的解题方法，才能算出结果。
如：
R6
I3
+E3
R3
1. 5 基尔霍夫定律
考核方法
总成绩
=
平时 30%
+
期末 70%
❖平时成绩考核方法： ❖课后作业——20％（包括随机的课堂练习、
每章测试）
❖出勤记录（随机）——10％
课程的任务
❖ 课程任务：
➢使学生通过本课程的学习，获得电工电子技术 必要的基本理论，基本知识和基本技能，了解 电工技术的应用和电工事业的发展概况。
➢为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程 技术等工作打下一定的基础。因此，本课程在 非电专业的教学计划中占有重要地位和作用。
I=0
I
+ E
+
Ro
U0 -
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 )
P = 0 负载功率
有I
电路中某处断开时的特征:
源
1. 开路处的电流等于零；
电 路
I =0
2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
R
+ U –
1.4.3 电源短路
IS
R1
E
U
R2
R0
特 U=0
I=IS=E/ R0
征 P = 0 PE = P = R0IS2
电源: 提供 电能的装置
中间环节：传输和分 配电能的作用
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
...
电力系统示意图
信号源: 提供信息
话筒
信号处理： 放大、调谐、检波等
放 扬声器 负载
大
接受和转换信号
器
扩音机电路示意图
2. 电路的作用 (1) 实现电能的传输与转换 (2)实现信号的传递与处理
+
U=IR
+
U IR
U
–
–
表达式中有两套正负号：
U = – IR IR
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。（关联方向）
例1.1 应用欧姆定律对下图电路列出式子。
＋ I
U
－
＋I U
－
－ I
U
＋
表达式 U＝RI （a）
－ (a)
－ (b)
＋ (c)
解
(a) R = U = 6 = 3
I
2
(b) R = - U I
= - 6 =3 -2
(c) R = - U = - - 6 = 3
I
2
小结
1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理 现象，“参考方向” 是人为假设的方向。
2.方程U/I=R 只适用于R 中U、I参考方向一
1.6.2 电阻的并联
电路中两个或更多个电阻联接在两个公共的结点 之间，受到同一电压。
I=I1+I2
+
I1
I2
U
R1 R2
–
分流公式
I +
I1
=
U R1
=
IR R1
=
R2 R1 + R2
I
UR
–
I2
=
U R2
=
IR R2
=
R1 R1 + R2
I
例1 计算图中所示两电路a，b间的等效电阻
a
4Ω
a
4Ω
UI = EI – I²Ro
3、功率与功率平衡
P =PE – P
P = PE – P
电源输 电源产 内阻消
出功率 生功率 耗功率 功率的单位：瓦[特](W)
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
或千瓦(KW)
4、功率的正负——电源与负载的判别
１.物理学中的定义：设电路任意两点间的电压为 U ,
R0
R1
I
E
U R2
有 I 视电路而定
源
电
路
U=0
短接
电流过大，将烧毁电源
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
1.6 电阻的串联与并联
1.6.1 电阻的串联
电路中两个或更多个电阻一个接一个地顺序相
联，并且在这些电阻中通过同一电流。
I
分压公式
I
++
如：
U1
–
U1
=
R1 I
学习重点提示
本章是电工技术全课程的基 础，应深入理解，熟练掌握。
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
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了实现某种应用目的, 由电工设备或电路元件按一定方式连接而成的。
1. 电路的组成
电工电子学
课程名称：电工电子学
ELECTROTECHNICS AND
ELECTRONIC
教材名称： 《电工学简明教程》第二版
秦曾煌 主编 高等教育出版社 2007
参考教材：
下上《篇篇参电考工参：学考《》：电上《子、技电下术路册基》础》
第邱模关六拟源部版分编秦、著曾数煌字部主分 编 高等高教等育高出教康等版育华教社光出育1版9出编9社版著9 社2004
实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
例： I aR
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b； b 若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。
若 U = 5V，则电压的实际方向
+ U – 从 a 指向 b；
aR 注意：
b 若 U= –5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a 。
在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负
名词解释
激励与响应: 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。
电路分析： 已知电路的结构和元件参
数，讨论电路的激励与响应之 间的关系。
1.2 电路模型
1.2.1 电路模型 1.2.2 电路中的元件 1.2.3 电路中的物理量
1.2.1 电路模型
S
电
源
+
U_ ab b
箭 头a
Uabb
电流： 箭标
a
双下标 Uab（高电位在前， 双下标
低电位在后）
I Rb Iab
1.3 电压和电流的参考方向
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？
U1
A IR B R
电流方向 BA？
U2
电路分析中的假设正方向（参考方向）
解决方法
(1) 在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正 方向）；
(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；
(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。
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；
理想无源元件
理想 电压源
+
-
理想 电流源
电 电电 阻 感容
R LC
1.2.3 电路中的物理量 一、电流、电压、电动势
1.电流：单位时间内，通过某一导体横截面的电荷量。
i=dq/dt（交流） I=q/t（直流） 单位：安培（A）mkAA
实际方向：正电荷移动的方向
μA
2.电压：两点间的电位差
uab=va-vb（交流） Uab=Va-Vb（直流） 单位：伏（V） kV
(2)试说明功率的平衡
I
+
E1 -
_
U1
R01
+
电源
解(1)电源
+
U _
+ _ R02
负载
U＝E1－U1＝E1－IR01
E2 +
E1＝U＋R01I＝220＋
0.6×5=223V
U 2（2）负载
- U＝E2＋ U2＝E2＋R02I
E2＝U－R02I＝220－ 0.6×5 R01＝217V
（2）
I
+
E1 -