電工學(xué)1章直流電路課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,第,1,章 直流電路,1,1.1 電路的作用和組成,1.2 電路的基本物理量,1.3 電路的狀態(tài),,1.4 電路中的參考方向,1.5 理想電路元件,1.6 基爾霍夫定律,1.7 支路電流法,,下一章,,上一章,,返回主頁(yè),1.8 疊加定理,1.9 等效電源定理,,,1.10 非線性電阻電路,,,,2,,,,1.1,電路的作用和組成,一、什么是電路,,電路就是電流流通的路徑是由某些元、器件為完成一定功能、按一定,,方式組合后的總稱S,E,,,,3,二、電路的作用,+,mA,,,一是實(shí)現(xiàn)能量的輸送和轉(zhuǎn)換二是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理E,,,,,三、電路的組成,,電源：將非電形態(tài)的能量,,轉(zhuǎn)換為電能負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換為,,非電形態(tài)的能量導(dǎo)線等：起溝通電路和,,輸送電能的作用S,E,,E,S,,,,,4,,從電源來看，電源本身的電流通路稱為內(nèi)電路，,,電源以外的電流通路稱為外電路當(dāng)電路中的電流是不隨時(shí)間變化的直流電流時(shí)，,,這種電路稱為直流電路當(dāng)電路中的電流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交,,流電流時(shí)，這種電路稱為交流電路。

無源網(wǎng)絡(luò),,有源網(wǎng)絡(luò),二端,,網(wǎng)絡(luò),二端,,網(wǎng)絡(luò),,,5,1.2,電路的基本物理量,I,1.,電流,電流的實(shí)際方向：規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向E,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,＋,直流電路中：,I,,,=,Q,,t,i,,,=,d,q,,d,t,,,,（,A,）,,,,6,2.,電位,電場(chǎng)力將單位正電荷從電路,,的某一點(diǎn)移至參考點(diǎn)時(shí)所消,,耗的電能參考點(diǎn)的電位為零I,,E,,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,直流電路中電位用,V,,表示，單位為伏,[,特,],（,V,）參考點(diǎn)的選擇：,①,選,大地為參考點(diǎn)：,②,選元件匯集的公共端或公共線為參考點(diǎn)：,,,,,,7,3.,電壓,電場(chǎng)力將單位正電荷從電路,,的某一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)所消,,耗的電能電壓就是電位差I(lǐng),,U,S,＋,,,,－,＋,,E,,－,＋,,,,－,U,L,直流電路中電壓用,U,表示，單位為伏,[,特,],（,V,）U,S,是電源兩端的電壓，,U,L,是負(fù)載兩端的電壓4.,電動(dòng)勢(shì),電源中的局外力（非電場(chǎng)力）將單位正電荷從電源負(fù)極,,移至電源正極時(shí)所轉(zhuǎn)換而來的電能稱為電源的電動(dòng)勢(shì)。

電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：由低電位指向高電位符號(hào)：,E,或,e,，單位：,V,8,5.,電功率,定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能電源產(chǎn)生的功率：,P,E,=,E,,I,符號(hào)：,P,（直流電路）單位：,W,負(fù)載取用的功率：,P,L,=,U,L,,I,I,,E,,U,S,,＋,,,,－,＋,,,－,＋,,,,－,U,L,,,,,6.,電能,,定義：在時(shí)間,t,內(nèi)轉(zhuǎn)換的電功率稱為電能：,W,=,P,,t,,符號(hào)：,W,（直流電路）單位：,J,單位轉(zhuǎn)換：千瓦時(shí)（,kW,·,h,）,,,1,千瓦時(shí)為,1,度電，,1 kW,·,h,＝,3.6,?,10,6,J,電源輸出的功率：,P,=,U,S,,I,U,S,,,9,當(dāng)電源與負(fù)載接通，電路中有,,了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換電路的這一狀態(tài)稱為通路1.3,電路的狀態(tài),一、通路,I,E,U,S,,＋,,,,－,＋,,,,－,U,L,,S,,通路時(shí)，電源向負(fù)載輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱,,為有載或稱電源處于負(fù)載狀態(tài)各種電氣設(shè)備在工作時(shí)，其電壓、電流和功率都有一,,定的限額，這些限額是用來表示它們的正常工作條件,,和工作能力的，稱為電氣設(shè)備的額定值10,二、開路,,S1,,S2,E,EL1,EL2,當(dāng)某一部分電路與電源斷開，,,該部分電路中沒有電流，亦無,,能量的輸送和轉(zhuǎn)換，這部分電,,路所處的狀態(tài)稱為開路。

有,,源,,電,,路,,,,開路的特點(diǎn)：,開路處的電流等于零,I,＝,0,開路處的電壓應(yīng)視電路情況而定,電源既不產(chǎn)生也不輸出電功率，電源這時(shí)的狀態(tài)稱為空載U,視電,,路而定,,,,,,11,三、短路,當(dāng)某一部分電路的兩端用電,,阻可以忽略不計(jì)的導(dǎo)線或開,,關(guān)連接起來，使得該部分電,,路中的電流全部被導(dǎo)線或開,,關(guān)所旁路，這一部分電路所,,處的狀態(tài)稱為短路或短接S1,,S2,電源短路,,短路的特點(diǎn)：,短路處的電壓等于零,U,＝,0,短路處的電流應(yīng)視電路情況而定,I,視電路而定,有,,源,,電,,路,EL1,EL2,,,,,,12,1.4,電路中的參考方向,,,,I,I,,,,原則上參考方向可任意選擇在分析某一個(gè)電路元件的電壓與電流的關(guān)系,,時(shí)，需要將它們聯(lián)系起來選擇，這樣設(shè)定的,,參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向＋,,,,,,－,U,電源,,,,負(fù)載,＋,,,,,,－,U,,,13,1.5,理想電路元件,理想電路元件,理想有源元件,理想無源元件,電,,壓,,源,電,,流,,源,電,,阻,,元,,件,電,,容,,元,,件,電,,感,,元,,件,,,,,,14,一、理想有源元件,1.,電壓源,,＋,,,,,－,U,S,,,,I,,＋,,,,,－,U,＝,U,S,＝,定值,U,S,U,,O,,I,,,電壓源的特點(diǎn)：,輸出電流,I,不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。

可提供一個(gè)固定的電壓,U,S,,，稱為源電壓輸出電壓,U,等于源電壓,U,S,,，是由其本身所確定的定值，,,與輸出電流和外電路的情況無關(guān)15,2.,電流源,I,S,,,,,U,,＋,,,,,－,I,＝,I,S,＝定值,I,S,U,,O,,I,,,電流源的特點(diǎn)：,輸出電流,I,等于源電流,I,S,,，是由其本身所確定的定值，,,與輸出電壓和外電路的情況無關(guān)輸出電壓,U,不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)電激流,,,可提供一個(gè)固定的電流,I,S,,，稱為源電流16,,當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)，,,它們輸出（產(chǎn)生）電功率，起電源作用＋,,,,,－,U,S,,,,I,,U,,＋,,,,－,I,S,,,,,＋,,,,－,U,,I,,,,,,＋,,,,,－,U,S,,,,I,,U,,＋,,,,－,I,S,,,,,＋,,,,－,U,,I,,,當(dāng)電壓源和電流源的電壓和電流實(shí)際方向如上圖時(shí)，,,它們?nèi)∮茫ㄏ模╇姽β剩鹭?fù)載作用17,二、理想無源元件,,電阻元件,當(dāng)電路的某一部分只存在電,,能的消耗而沒有電場(chǎng)能和磁,,場(chǎng)能的儲(chǔ)存，這一部分電路,,可用電阻元件來代替＋,,,,,,,－,,R,,i,,u,,R,,,=,u,,i,（,?,）,,,,,線性電阻與非線性電阻,P = UI = RI,2,,=,U,2,,R,,電阻消耗的功率,,,18,,電阻圖片,水泥電阻,線繞電阻,碳膜電阻,可變電阻,壓敏電阻,功率電阻,,,,,,19,,［例,1.5.1,］,在圖示直流電路中，已知,U,S,＝,3 V,，,I,S,＝,3 A,，,R,＝,1,?,。

求：,(1),電壓源的電流和電流源的電壓；,(2),討論電路的功率平衡關(guān)系＋,,,－,R,,I,,U,S,,,,,I,S,,＋,,,－,U,［解］,(1),由于電壓源與電流源串聯(lián),I,＝,I,S,＝,3,,A,根據(jù)電流的方向可知,U,＝,U,S,＋,RI,S,,,＝,( 3 + 1,?,3 ) V = 6 V,,,,(2),功率平衡關(guān)系,電壓源吸收電功率：,P,L,＝,U,S,,I,＝,( 3,?,3 ) W,,= 9 W,,電流源發(fā)出電功率：,P,O,＝,U,,I,S,＝,( 6,?,3 ) W,,= 18 W,電阻,R,消耗的電功率：,P,R,＝,R,,I,S,＝,( 1,?,3,2,) W,,= 9 W,,功率平衡：,P,O,,＝,,P,L,＋,,P,R,,,20,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,1.6,基爾霍夫定律,一、基爾霍夫電流定律（,KCL,）,b,a,,,電路中,3,個(gè)或,3,個(gè)以,,上電路元件的連接點(diǎn),,稱為結(jié)點(diǎn)有,a,、,b,兩個(gè)結(jié)點(diǎn) 21,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,有,acb,、,adb,、,aeb,三條支路 。

R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,c,＋,,,－,,,R,2,,I,2,,U,S2,,,d,,R,3,,I,3,,,R,4,,e,,兩結(jié)點(diǎn)之間的每一條,,分支電路稱為支路22,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,由于電流的連續(xù)性，,,流入任一結(jié)點(diǎn)的電流,,之和等于流出該結(jié)點(diǎn),,的電流之和對(duì)結(jié)點(diǎn),a,I,1,,＋,I,2,,＝,I,3,I,1,,＋,I,2,,－,I,3,,＝,0,流入結(jié)點(diǎn)的電流前取正號(hào)，,,流出結(jié)點(diǎn)的電流前取負(fù)號(hào)23,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,在電路的任何一個(gè),,結(jié)點(diǎn)上，同一瞬間,,電流的代數(shù)和為零對(duì)任意波形的電流：,,,?,i,＝,0,,在直流電路中：,,,?,I,,＝,0,,,,,基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中,,任意結(jié)點(diǎn)，而且還可以推廣應(yīng)用于,,電路中任何一個(gè)假定的閉合面,,,——,,廣義結(jié)點(diǎn)I,C,,,,I,E,I,B,I,C,I,B,I,E,I,C,＋,I,B,－,I,E,＝,0,,,24,,［解］ 由圖中所示電流,,的參考方向，應(yīng)用基爾霍夫,,電流定律，分別由結(jié)點(diǎn),a,、,,b,、,c,求得,I,6,＝,I,4,－,I,1,,,＝,,(,－,5,－,3 ),,A,＝－,8 A,,［例,1.6.1,］,在圖示部分電路中，已知,I,1,＝,3 A,，,I,4,＝－,5 A,，,I,5,＝,8 A,,。

試求,I,2,,，,I,3,和,I,6,,a,I,1,,,,,I,3,,I,2,,I,4,,I,5,,I,6,,c,b,I,2,＝,I,5,－,I,4,＝［,8,－,(,－,5 ),,］,A,＝,13 A,I,3,＝,I,6,－,I,5,＝,(,－,8,－,8 ),,A,＝,,－,,16 A,或由廣義結(jié)點(diǎn)得,I,3,＝,－,I,1,－,I,2,＝,(,－,3,－,13,,),,A,＝－,16 A,,,,,,25,二、基爾霍夫電壓定律（,KVL,）,由電路元件組成的閉,,合路徑稱為回路有,adbca,、,aebda,和,aebca,三個(gè)回路 ＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,b,a,,,c,d,,,＋,,,－,,,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,d,e,,,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,e,,,,,,未被其他支路分割的單孔回路稱為網(wǎng)孔。

有,adbca,、,aebda,兩個(gè)網(wǎng)孔 26,由于電位的單值性，,,從,a,點(diǎn)出發(fā)沿回路環(huán),,行一周又回到,a,點(diǎn)，,,電位的變化應(yīng)為零對(duì)回路,adbca,U,S2,＋,U,1,＝,U,S1,＋,U,2,,與回路環(huán)行方向一致的電壓前取正號(hào)，,,與回路環(huán)行方向相反的電壓前取負(fù)號(hào)＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,b,a,,,c,d,,,＋,,,－,U,1,,,＋,,,－,U,2,,U,S2,＋,U,1,－,U,S1,－,U,2,＝,0,,,,,,27,在電路的任何一個(gè)回,,路中，沿同一方向循,,行，同一瞬間電壓的,,代數(shù)和為零對(duì)任意波形的電壓,?,u,＝,0,在直流電路中：,?,U,＝,0,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,,,,,,28,如果回路中理想電壓源,,兩端的電壓改用電動(dòng)勢(shì),,表示，電阻元件兩端的,,電壓改用電阻與電流的,,乘積來表示，則,?,RI,＝ ?,E,＋,,,－,,,,,R,1,,I,1,,U,S1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,U,S2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,或?,U,＝ ?,E,?,U,＋ ?,RI,,＝ ?,E,對(duì)回路,adbca,R,1,I,1,－,R,2,I,2,,＝,E,1,－,E,2,,與回路環(huán)行方向一致的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)前面取正號(hào)，,,不一致的前面取負(fù)號(hào)。

＋,,,－,,,,R,1,,I,1,,E,1,,＋,,,－,R,2,,I,2,,E,2,,,R,3,,I,3,,,R,4,,b,a,,,c,d,e,,,,,,,,,,,,29,,基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中任一閉,,合的回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任何一個(gè),,假想閉合的一段電路將,a,、,b,兩點(diǎn)間的電壓,,作為電阻電壓降一樣考,,慮進(jìn)去R,,I,－,U,＝－,E,＋,,,－,,U,,＋,,,,,,,－,R,,I,,E,或,U,S,b,a,,,,或,R,,I,－,U,＋,U,S,＝,0,,,,,,30,,［解］,,由回路,abcdefa,U,ab,+,U,cd,－,U,ed,+,U,ef,,＝,E,1,－,E,2,,［例,1.6.2,］,在圖示回路中，已知,E,1,＝,20 V,，,E,2,＝,10 V,，,U,ab,＝,4 V,,，,U,cd,＝－,6 V,,，,U,ef,＝,5 V,,試求,U,ed,,,和,U,ad,,＋,,,－,,R,2,,,E,2,e,a,,,,,R,3,,,R,4,,＋,,,－,U,cd,＋,,,－,R,1,,E,1,,,＋,,,－,U,ef,＋ －,U,ab,U,ed,＋ －,b,d,f,c,＋ －,U,ad,求得,,,U,ed,,＝,,U,ab,+,U,cd,+,,U,ef,－,E,1,+,E,2,,,＝,,[ 4 + (,－,6 ),＋,5,－,20,＋,10 ] V,＝－,7 V,,,,,,,31,,由假想的回路,,,abcda,U,ab,+,U,cd,－,U,ad,,＝－,E,2,,＋,,,－,,R,2,,,E,2,e,a,,,,,R,3,,,R,4,,＋,,,－,U,cd,＋,,,－,R,1,,E,1,,,＋,,,－,U,ef,＋ －,U,ab,U,ed,＋ －,b,d,f,c,＋ －,U,ad,求得,,,U,ad,＝,,U,ab,+,U,cd,+,E,2,,,＝,,[ 4 + (,－,6,,),＋,10 ] V,＝,8 V,,,,,,,32,1.7,支路電流法,,,,,支路電流法解題的一般步驟,,,,,R,1,,E,1,,＋,,,－,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,,R,1,,E,1,,＋,,,－,,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,,(1),確定支路數(shù)，選擇各,,支路電流的參考方向。

I,1,,I,2,,I,3,,(2,),確定結(jié)點(diǎn)數(shù)，列出,,獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方,,程式n,個(gè)結(jié)點(diǎn)只能列出,n,－,1,個(gè),,獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)方程式結(jié)點(diǎn),a,,:,I,1,＋,I,2,－,I,3,,＝,0,結(jié)點(diǎn),b,,:,－,I,1,－,I,2,＋,I,3,,＝,0,只有,1,個(gè)方程是獨(dú)立的,,,33,(3),確定余下所需的方程式數(shù)， 列出獨(dú)立,,的回路電壓方程式R,1,,E,1,,＋,,,－,,R,3,,,R,2,,E,2,,＋,,,－,I,1,,I,2,,I,3,,a,,b,,左網(wǎng)孔,,:,,,R,1,I,1,＋,R,3,I,3,,＝,E,1,,右網(wǎng)孔,,:,,R,2,I,2,＋,R,3,I,3,,＝,E,2,,,,(4,),解聯(lián)立方程式，求出各支路電流的數(shù)值R,1,I,1,＋,R,3,I,3,,＝,E,1,I,1,＋,I,2,,－,I,3,,＝,0,R,2,I,2,＋,R,3,I,3,,＝,E,2,,求出：,I,1,、,I,2,,和,I,3,34,,［解］ 選擇各支路電流的,,參考方向和回路方向如圖,R,4,,,,,R,3,,,＋,,,－,R,1,,U,S1,,,＋,,,－,R,2,,U,S2,,,［例,1.7.1,］,在圖示電路中，已知,U,S1,＝,12 V,,，,U,S2,＝,12 V,,，,R,1,＝,1,?,，,R,2,＝,2,?,，,R,3,＝,2,?,，,R,4,＝,4,?,。

求各支路電流,I,1,,I,2,,I,3,,I,4,,,上結(jié)點(diǎn),,,I,1,＋,I,2,－,I,3,,－,I,4,,＝,0,,左網(wǎng)孔,,,R,1,I,1,＋,R,3,I,3,－,U,S1,＝,0,,中網(wǎng)孔,,,R,1,I,1,－,,R,2,I,2,－,U,S1,＋,U,S2,＝,0,,右網(wǎng)孔,,,R,2,I,2,＋,R,4,I,4,－,U,S2,＝,0,,,,,,35,,代入數(shù)據(jù),R,4,,,,,R,3,,,＋,,,－,R,1,,U,S1,,,＋,,,－,R,2,,U,S2,,I,1,,I,2,,I,3,,I,4,,,I,1,＋,I,2,－,I,3,,－,I,4,,＝,0,I,1,＋,2,I,3,－,12,＝,0,I,1,－,,2,I,2,－,12,＋,12,,＝,0,2,I,2,＋,4,I,4,－,12,＝,0,,,,I,1,＝,4 A,，,I,2,＝,2 A,，,I,3,＝,4 A,，,I,4,＝,2 A,,,,,,36,1.8,疊加定理,,疊加定理是分析線性電路最基本的方,,法之一在含有多個(gè)有源元件的線性電路中，任,,一支路的電流和電壓等于電路中各個(gè)有,,源元件分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的,,電流和電壓的代數(shù)和。

37,,,,R,1,,,R,2,,,,,,R,1,,,R,2,,,,,,,R,1,,I,1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,,I,S,,U,S,,,＋,,,－,U,S,,＋,,,－,U,S,由支路電流法可得,I,1,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,R,2,I,S,,R,1,＋,R,2,I,S,,,I,S,,,,,,I,1,,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,?,,＋,,,－,U,S,I,S,,,I,S,,,,＋,,,－,U,S,I,1,,=,R,2,I,S,,R,1,＋,R,2,?,=,I,1,?,I,1,?,I,1,,?,I,2,,?,I,1,,?,I,2,,?,,,,,,38,,,,R,1,,,R,2,,,,,,R,1,,,R,2,,,,,,,R,1,,I,1,,＋,,,－,,R,2,,I,2,,,I,S,,U,S,,,＋,,,－,U,S,,＋,,,－,U,S,由支路電流法可得,I,S,,,I,S,,,,,,I,2,,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,?,,＋,,,－,U,S,I,S,,,I,S,,,,＋,,,－,U,S,I,1,,?,I,2,,?,I,1,,?,I,2,,?,I,2,,=,U,S,,R,1,＋,R,2,R,1,I,S,,R,1,＋,R,2,I,2,,=,R,1,I,S,,R,1,＋,R,2,?,=,I,2,?,I,2,?,,,,,,39,,（,1,）在考慮某一有源元件單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)令,,其他有源元件中的,U,S,= 0,，,I,S,= 0,。

即應(yīng)將其他電,,壓源代之以短路 ，將其他電流源代之以開路應(yīng)用疊加定理時(shí)要注意：,,（,2,）最后疊加時(shí)，一定要注意各個(gè)有源元件,,單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓分量的參考方向是否與,,總電流和電壓的參考方向一致，一致時(shí)前面取正,,號(hào)，不一致時(shí)前面取負(fù)號(hào)3,）疊加定理只適用于線性電路4,）疊加定理只能用來分析和計(jì)算電流,,和電壓，不能用來計(jì)算功率40,,［例,1.8.1,］,在圖示電路中，已知,U,S,＝,10 V,,，,I,S,＝,2 A,,，,R,1,＝,4,?,，,R,2,＝,1,?,，,R,3,＝,5,?,，,R,4,＝,3,?,試用疊加定理求通過電壓源的電流,I,5,,和電流源兩端的電壓,U,6,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,,,41,,［解］電壓源單獨(dú)作用時(shí),,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,?,6,,R,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,5,,',',',,,=,I,2,?,I,4,＋,I,5,?,?,=,U,S,,R,1,＋,R,2,＋,U,S,,R,3,＋,R,4,=,10,,4,＋,1,＋,10,,5,＋,3,(,),A = 3.25 A,=,I,2,?,I,4,－,U,6,?,?,R,2,R,4,=,－,1.75 V,=,10,,4,＋,1,－,10,,5,＋,3,(,),1,?,3,?,V,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,,,42,電流源單獨(dú)作用時(shí),=,I,2,?,I,4,+,U,6,?,?,R,2,R,4,,,R,2,,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,5,,",,",,",,",,=,I,2,I,4,－,I,5,?,?,?,=,R,1,,R,1,＋,R,2,I,S,－,R,3,,R,3,＋,R,4,I,S,=,4,,4,＋,1,－,(,),A = ( 1.6,－,1.25 ) A= 0.35 A,?,2,5,,5,＋,3,?,2,= ( 1,?,1.6 + 3,?,1.25 ) V = 5.35 V,,,,R,2,,＋ －,U,S,I,2,,＋,,,－,U,6,I,S,,,,R,1,,I,1,,,R,4,,I,4,,,R,3,,I,3,,I,5,,,,,最后求得,=,I,5,I,5,＋,I,5,?,?,= ( 3.25,＋,0.35 ) A = 3.6 A,=,U,6,?,U,6,+,U,6,?,= (,－,1.75 + 5.35 ) V = 3.6 V,,,43,1.9,等效電源定理,,等效電源定理是將有源二端網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)等效,,電源代替的定理。

有源二端網(wǎng)絡(luò),,,,R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,對(duì),R,2,而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于其電源在對(duì)外部,,等效的條件下可用一個(gè)等效電源來代替R,0,,＋,,,－,U,eS,,,,,戴維寧等效電源,R,0,,I,eS,,,,,,諾頓等效電源,,,,,,44,一、戴維寧定理,,,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端網(wǎng)絡(luò),,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,(b),戴維寧等效電源,輸出端開路時(shí)，二者的開路電壓,U,OC,應(yīng)相等輸出端短路時(shí)，二者的短路電流,I,SC,應(yīng)相等U,eS,＝,U,OC,由圖,(b),R,0,,=,U,eS,,I,SC,=,U,OC,,I,SC,由圖,(b),,,45,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端網(wǎng)絡(luò),,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,(b),戴維寧等效電源,因此,U,OC,＝,U,S,+,R,1,I,S,對(duì)于圖,(a),I,SC,,=,U,S,,R,1,+,I,S,R,0,,=,U,OC,,I,SC,=,U,S,+,R,1,I,S,U,S,,R,1,+,I,S,=,R,1,,,,,,46,二、諾頓定理,,,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,＋,,,,－,U,OC,I,SC,,,R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,(a),有源二端網(wǎng)絡(luò),(b),諾頓等效電源,R,0,,,,I,eS,,,,輸出端短路時(shí)，二者的短路電流,I,SC,,應(yīng)相等。

輸出端開路時(shí)，二者的開路電壓,U,OC,應(yīng)相等I,eS,＝,I,SC,由圖,(b),R,0,,=,U,OC,,I,eS,=,U,OC,,I,SC,由圖,(b),R,0,求法與戴維寧,,定理中相同,,,47,,諾頓等效電源,R,0,,,,I,eS,,,,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,,,,戴維寧等效電源,戴維寧等效電源和諾頓等效電源既然都可以用,,來等效代替同一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，因而在對(duì)外,,等效的條件下，相互之間可以等效變換等效變換的公式為,I,eS,,=,U,eS,,R,0,,變換時(shí)內(nèi)電阻,R,0,不變，,,I,eS,方向應(yīng)由,U,eS,的負(fù)極流向正極48,,［例,1.9.1,］,圖示電路中，已知,U,S,＝,6 V,,，,I,S,＝,3 A,,，,R,1,＝,1,?,，,R,2,＝,2,?,試用等效電源定理求通過,R,2,的電流,R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,［解］ 利用等效電源定理,,解題的一般步驟如下：,,（,1,） 將待求支路提出，使,,剩下的電路成為有源二端網(wǎng)絡(luò)R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,,有源二端網(wǎng)絡(luò),,,,,,49,,（,2,） 求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的,,開路電壓,U,OC,和短路電流,I,SC,,。

R,1,,＋,,,－,,I,S,,U,S,,,,,有源二端網(wǎng)絡(luò),＋,,,,－,U,OC,I,SC,,根據(jù),KVL,求得,U,OC,＝,U,S,+,R,1,I,S,＝（,6+1,? 3,）,V,＝,9 V,根據(jù),KCL,求得,I,SC,=,U,S,,R,1,+,I,S,=,6,,1,+3,,A = 9 A,(,),,,,,,50,,（,3,）用戴維寧等效電源或諾頓等效電源代替有源二端,,網(wǎng)絡(luò),,,簡(jiǎn)化原電路R,1,,＋,,,－,,R,2,,I,S,,U,S,,,R,0,,I,eS,,,,I,2,,R,2,,,用諾頓定理,,簡(jiǎn)化的電路,用戴維寧定理,,簡(jiǎn)化的電路,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,I,2,,R,2,,,,,,,,51,或用除源等效法求得,R,0,,I,eS,,,,I,2,,R,2,,,用諾頓定理,,簡(jiǎn)化的電路,用戴維寧定理,,簡(jiǎn)化的電路,,R,0,,＋,,,－,,U,eS,I,2,,R,2,,,U,eS,＝,,U,OC,＝,9 V,I,eS,＝,,I,SC,＝,9 A,R,0,=,U,OC,,I,SC,=,9,,9,,?,= 1,?,R,0,,＝,,R,1,＝,1,?,①,若用戴維寧定理,I,2,=,U,eS,,R,0,+,R,2,=,9,,1,＋,2,,A,= 3,A,(4),求待求電流,②,若用諾頓定理,I,2,=,R,0,,R,0,+,R,2,,I,eS,=,1,,1,＋,2,,? 9 A,= 3,A,,,,,,52,1.10,非線性電阻電路,,線性電阻的電阻值,,是一常數(shù)，線性電,,阻兩端的電壓和通,,過它的電流成正比。

I,U,O,,非線性電阻的電阻,,值不是常數(shù)，隨電,,壓或電流值的變化,,而變化，電壓與電,,流不成正比I,U,O,,,,,,53,,非線性電阻,,的圖形符號(hào),,,,,非線性電阻,,的伏安特性,I,U,Q,?,?,I,U,O,,工作點(diǎn),工作點(diǎn)處的電壓電流之,,比稱為靜態(tài)電阻R,,=,U,,I,= tan,?,Q,點(diǎn)附近的電壓的微小,,增量與電流的微小增量,,之比稱為動(dòng)態(tài)電阻r,,=,d,U,,d,I,= tan,?,,,,,,54,,求解含有非線性電阻的電路時(shí)，常采用,,圖解分析法當(dāng)電路中只含有一個(gè)非線性電阻時(shí)，可將它單獨(dú)從電,,路中提出，剩下的電路為一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)利,,用戴維寧定理，用一個(gè)戴維寧等效電源來代替這個(gè)線,,性有源二端網(wǎng)絡(luò)，由此可化簡(jiǎn)電路R,0,,＋,,,－,I,,U,S,,,,R,,＋,,,,,,－,U,I,U,O,,Q,U,I,,(0, ),,N,,U,S,R,0,M,(,U,S,,,,0),,U,,＝,U,S,－,R,0,I,負(fù)載線,非線性電阻的伏安特性,從圖中查得,U,和,I,,,,,,55,,［例,1.10.1,］圖（,a,）電路中，已知,U,S,＝,6 V,,，,R,1,＝,R,2,＝,2 k,?,，,R,3,,的伏安特性如圖（,b,）所示,。

求非線性電阻,R,3,上的電壓和電流及在工作點(diǎn)處的靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻,R,1,,＋,,,－,,R,3,,U,S,,R,2,,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,(a),(b),,,,,,56,,,,R,1,,＋,,,－,,R,3,,U,S,,R,2,,,,,R,0,,＋,,,－,,R,3,,U,eS,＋,,,,－,U,I,,(a),(c),U,eS,=,U,OC,=,R,1,,R,1,+,R,2,,U,S,=,2,?10,3,,(2,＋,2),?10,3,,? 6 V,= 3,V,R,0,=,R,1,R,2,,R,1,+,R,2,=,(2,?,,2),?10,6,,(2,＋,2),?10,3,?,= 1,?10,3,,?,= 1 k,?,［解］利用戴維寧定理將電路（,a,）化簡(jiǎn)為電路（,c,）,,,,,,57,,根據(jù)圖（,c,）作出負(fù)載線,N,M,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,,,,R,0,,＋,,,－,,R,3,,U,eS,＋,,,,－,U,I,,(c),I,＝,0,時(shí),U,,＝,U,eS,＝,3 V,I,,=,U,eS,,R,0,=,3,,1,?10,3,A,= 3,mA,U,＝,0,時(shí),,,,,,58,,由負(fù)載線和伏安特性的交點(diǎn),Q,N,M,I,/mA,U,/V,0,1,2,3,1,2,3,U,＝,1 V ,,I,＝,2 mA,R,,=,U,,I,=,1,,2,?10,－,3,?,Q,,靜態(tài)電阻,= 0.5,?10,3,,?,= 0.5 k,?,動(dòng)態(tài)電阻,r,,=,d,U,,d,I,=,1,,1,?10,－,3,?,= 1 k,?,=,?,U,,?,,I,?,I,?,U,,,,,第,1,章 結(jié) 束,,下一章,,上一章,,返回主頁(yè),2024/11/29,,59,。