電工技術(shù)學(xué)課件

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1、 電 工 學(xué) 研 究 電 工 技 術(shù) 和 電 子 技 術(shù) 的 理 論 及 其 應(yīng) 用 的 科 學(xué) 技 術(shù) 。電 工 技 術(shù) （ 上 冊 ）（ 電 工 學(xué) ）電 工 電 子 技 術(shù) 電 子 技 術(shù) （ 下 冊 ） 電 路 分 析 基 礎(chǔ) 磁 路 與 電 機(jī) 模 擬 電 子 技 術(shù) 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 大 學(xué) 工 科 各 專 業(yè) 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 電 工 理 論 是 在 實 驗 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起來 的 一 門 學(xué) 科 本 課 程 具 有 理 論 與 實 踐 緊 密 結(jié) 合的 特 點 是 后 續(xù) 專 業(yè) 課 程 及 以 后 從 事 工 業(yè)技 術(shù) 的 必 要 基 礎(chǔ)課 程 的 性 質(zhì)

2、考 核 方 式1、 平 時 成 績 ： 30作 業(yè) 、 出 勤 、 課 堂 表 現(xiàn) ： 10實 驗 ： 202、 期 終 考 試 ： 70 第 一 章電 路 的 基 本概 念 、 定 律 與 分 析 方 法 1.1 電 路 的 基 本 概 念1.2 電 路 的 基 本 元 件1.3 電 路 的 基 本 狀 態(tài) 和 電 氣 設(shè) 備 的 額 定 值1.4 電 路 中 電 位 的 概 念 及 計 算 1.6 電 路 的 分 析 方 法 1.5 基 爾 霍 夫 定 律 電 路 的 基 本 概 念 、 定 律 與 分 析 方 法第 一 章 1.1 電 路 的 基 本 概 念電 路 ： 電 流 所 通 過

3、 的 路 徑 。 它 是 由 電 路 元 件 按一 定 方 式 組 合 而 成 的 。電 路 的 作 用 一 ： 實 現(xiàn) 電 能 的 傳 輸 和 轉(zhuǎn) 換 發(fā) 電 機(jī) 電 燈電 動 機(jī) 電 爐 升 壓變 壓 器 降 壓變 壓 器 輸 電 線 電 源 中 間 環(huán) 節(jié) 負(fù) 載 一 、 電 路 的 組 成 和 作 用 電 源 ： 將 非 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 電 能 的 裝 置 ， 或 提 供 電 能 的 裝 置 。 例 如 ： 發(fā) 電 機(jī) 、 干 電 池負(fù) 載 ： 將 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 非 電 能 的 裝 置 ， 或 消 耗 電 能 的 裝 置 。 例 如 ： 電 動 機(jī) 、 電 爐 、 燈中 間

4、環(huán) 節(jié) ： 連 接 電 源 和 負(fù) 載 的 部 分 ， 起 傳 輸 和 分 配 電 能 的 作 用 。 例 如 ： 輸 電 線 路電 路 的 作 用 之 二 ： 傳 遞 和 處 理 信 號 。 放大器 電 源（ 信 號 源 ） 中 間 環(huán) 節(jié) 負(fù) 載 電 路 的 組 成 ： 電 源 、 負(fù) 載 、 中 間 環(huán) 節(jié) 三 部 分 二 、 電 路 模 型電池 燈泡 負(fù) 載電 源理 想 電 路 元 件 ： 在 一 定 條 件 下 ， 突 出 其 主 要 電 磁 性 能 ， 忽 略 次 要 因 素 ， 將 實 際 電 路 元 件 理 想 化 （ 模 型 化 ） 。 主 要 有 電 阻 、 電 感 、 電

5、 容 元 件 、 電 源 元 件 。電 路 模 型 ： 由 理 想 電 路 元 件 所 組 成 的 電 路 ， 就 是 實 際 電 路 的 電 路 模 型 。 E I R U+_ +_ 電 路 的 物 理 量 電 流電 壓電 動 勢電池 燈泡 負(fù) 載電 源 E I R U+_ +_三 、 電 壓 和 電 流 的 參 考 方 向 電 路 中 物 理 量 的 方 向物 理 量 的 方 向 ： 實 際 方 向參 考 方 向?qū)?際 方 向 ： 物 理 中 對 電 量 規(guī) 定 的 方 向 。參 考 方 向 ： 在 分 析 計 算 時 ， 對 電 量 人 為 規(guī) 定 的 方 向 。 物 理 量 的 實 際

6、 方 向 物 理 量 單 位 實 際 正 方 向電 流 I A、 kA、 mA、 A 正 電 荷 移 動 的 方 向 電 動 勢 E V、 kV、 mV、 V 電 源 驅(qū) 動 正 電 荷 的方 向 (低 電 位 高 電 位 )電 壓 U V、 kV、 mV、 V 電 位 降 落 的 方 向 (高 電 位 低 電 位 ) 電 路 分 析 中 的 參 考 方 向問 題 的 提 出 ： 在 復(fù) 雜 電 路 中 難 于 判 斷 元 件 中 物 理 量 的 實 際 方 向 ， 電 路 如 何 求 解 ？電 流 方 向AB？ 電 流 方 向BA？E 1 A BR E2IR+_ +_ (1) 在 解 題 前

7、 先 設(shè) 定 一 個 方 向 ， 作 為 參 考 方 向 ；解 決 方 法(3) 根 據(jù) 計 算 結(jié) 果 確 定 實 際 方 向 ： 若 計 算 結(jié) 果 為 正 ， 則 實 際 方 向 與 假 設(shè) 方 向 一 致 ； 若 計 算 結(jié) 果 為 負(fù) ， 則 實 際 方 向 與 假 設(shè) 方 向 相 反 。(2) 根 據(jù) 電 路 的 定 律 、 定 理 ， 列 出 物 理 量 間 相 互 關(guān) 系 的 代 數(shù) 表 達(dá) 式 ； 例 已 知 ： E=2V, R=1問 ： 當(dāng) U分 別 為 3V 和 1V 時 ， IR=?解 ： (1) 假 定 電 路 中 物 理 量 的 參 考 方 向 如 圖 所 示 ；(

8、2) 列 電 路 方 程 ： EUU R REURUI RR EUUR E Ra bU+ _+ _IRUR+ _ (3) 數(shù) 值 計 算 A11 21 V1 A112-3 3V RRIU IU （ 實 際 方 向 與 參 考 方 向 一 致 ）（ 實 際 方 向 與 參 考 方 向 相 反 ） REUIR E IRR URa bU+ _+ _ + _ (3) 為 了 避 免 列 方 程 時 出 錯 ， 習(xí) 慣 上 把 I 與 U 的 方 向 按 相 同 方 向 假 設(shè) 。 （ 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 ）(1) “實 際 方 向 ” 是 物 理 中 規(guī) 定 的 ， 而 “ 參 考 方 向 ” 則

9、 是 人 們 在 進(jìn) 行 電 路 分 析 計 算 時 , 任 意 假 設(shè) 的 。 (2) 在 以 后 的 解 題 過 程 中 ， 注 意 一 定 要 先 假 定 物 理 量 的 參 考 方 向 ， 然 后 再 列 方 程 計 算 。 缺 少 “ 參 考 方 向 ” 的 物 理 量 是 無 意 義 的 . 提 示 四 、 功 率做 功 的 速 率 ： dtdwp A Bi+ _u uidtudqdtdwp 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 下 UIP0p 吸 收 功 率 負(fù) 載 ； uip 非 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 下UIP 0p 發(fā) 出 功 率 電 源iA B+_ u 1.1.3/7 圖 1.1.9中

10、 ， 哪 些 元 件 吸 收 功 率 ， 哪 些 元 件 提 供功 率 ， 并 求 出 吸 收 與 提 供 的 功 率 大 小 。 1.2 電 路 元 件二 端 元 件 ： 電 阻 電 感 電 容 電 壓 源 電 流 源一 、 電 阻 元 件 R :（ 單 位 ： 、 k、 M ）1. 線 性 電 阻 :電 阻 值 與 它 所 通 過 的 電 流 和 所 施 加 的 電壓 無 關(guān) 。 即 電 阻 值 固 定 不 變 . 也 可 以 說 滿 足 歐 姆 定律 的 電 阻 為 線 性 電 阻 . IRU RIU+ _歐 姆 定 律 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 下 IRU RU I_+ RU I+_ 非

11、 關(guān) 聯(lián) 參 考 方 向 下伏 - 安 特 性i u constiuR 電 導(dǎo) UIG 單 位 S（ 西 門 子 ） 0222 GuRuRip 伏 - 安 特 性 ui constiuR2.非 線 性 電 阻 元 件 二 、 電 感 元 件 L： 單 位 電 流 產(chǎn) 生 的 磁 鏈（ 單 位 ： H, mH, H）u i+- Li dtdiLdtdu 1. 電 感 中 電 流 、 電 壓 的 關(guān) 系u i+-線 性 電 感 : L=Const (如 :空 心 電 感 不 變 )非 線 性 電 感 : L = Const (如 :鐵 心 電 感 不 為 常 數(shù) )當(dāng) Ii (直 流 ) 時 ,

12、0dtdi 0u所 以 ,在 直 流 電 路 中 電 感 相 當(dāng) 于 短 路 . 2. 電 感 的 功 率 和 儲 能關(guān) 聯(lián) 方 向 下 uip 221Liw三 、 電 容 元 件 C : uqC 單 位 電 壓 下 存 儲 的 電 荷（ 單 位 ： F, F, pF）+ +- - - - +q-qu i+- ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )t 0 t t0 01 1 1 1i t u d u d u d i0 u dL L L L dtduCdtdqi 1. 電 容 上 電 流 、 電 壓 的 關(guān) 系 uqC當(dāng) Uu (直 流 ) 時 , 0dtdu 0i所 以 ,在 直 流

13、電 路 中 電 容 相 當(dāng) 于 斷 路 .u i C+- 線 性 電 容 : C=Const 非 線 性 電 容 : C = Const 2. 電 容 的 功 率 和 儲 能關(guān) 聯(lián) 方 向 下 uip 221Cuw diCu diCdiCdiCtu t tt 0 00)(1)0( )(1)(1)(1)( 無 源 元 件 小 結(jié) 理 想 元 件 的 特 性 （ u 與 i 的 關(guān) 系 ）L CR iRu dtdiLu dtduCi關(guān) 聯(lián) 參 考 方向 1.3 電 路 的 基 本 狀 態(tài) 和 電 氣 設(shè) 備 的 額 定 值 伏 安 特 性 （ 外 特 性 ） oU E IR I UE1.3.1 電

14、 源 有 載 工 作 （ 開 關(guān) 合 上 ） 1. 電 壓 與 電 流 關(guān) 系 R0R時 ， UE IUROE Rdc+-ba +_ R0R端 電 壓 單 位 ： w、 Kw 2oIREIUI PPP E 式 中 ： PE=EI-是 電 源 產(chǎn) 生 的 功 率 P=R0I2-是 電 源 內(nèi) 阻 上 所 損 耗 的 功 率 P=UI-是 電 源 輸 出 的 功 率 2. 功 率 與 功 率 平 衡 IUROE Rdc+-ba +_ 3. 額 定 值 與 實 際 值 額 定 值 概 念 ： 在 實 際 電 路 中 ， 電 氣 設(shè) 備 的 電 壓 、 電 流都 有 一 個 額 定 值 ， 它 是 制

15、 造 廠 家 綜 合 考 慮 了 用 電 設(shè) 備 的工 作 能 力 、 運(yùn) 行 性 能 、 經(jīng) 濟(jì) 性 、 可 靠 性 及 其 使 用 壽 命 等命 等 因 素 制 定 的 。 電 路 中 通 常 以 UN、 IN、 PN表 示 。 在 使 用 時 ， 電 壓 、 電 流 、 功 率 的 實 際 值 不 一 定 等 于 它們 的 額 定 值 。 1.3.2. 電 源 開 路 （ 開 關(guān) 斷 開 ） I=0U=U0=EP=0 IUROE Rdc+-ba +_P E=0 ， P=0 開 路 電 壓 1.3.3. 電 源 短 路 IUROE Rdc+-ba +_U=0I=IS=E/R0P=0 P E

16、=P=R0I2, 短 路 電 流 節(jié) 點 電 位 的 概 念 ：Va = 5V a 點 電 位 ：ab1 5A ab1 5AV b = -5V b 點 電 位 ： 在 電 路 中 任 選 一 節(jié) 點 ， 設(shè) 其 電 位 為 零 （ 用此 點 稱 為 參 考 點 。 其 它 各 節(jié) 點 對 參 考 點 的 電 壓 ， 便 是該 節(jié) 點 的 電 位 。 記 為 ： “ VX”（ 注 意 ： 電 位 為 單 下 標(biāo) ） 。標(biāo) 記 ） ， 1.4 電 路 中 電 位 的 概 念 及 計 算電 壓 的 概 念 ： 兩 點 間 的 電 壓 就 是 兩 點 的 電 位 差 某 點 電 位 值 是 相 對 的

17、 ， 參 考 點 選 得 不 同 ，電 路 中 其 它 各 點 的 電 位 也 將 隨 之 改 變 ； 電 路 中 兩 點 間 的 電 壓 值 是 固 定 的 ， 不 會 因參 考 點 的 不 同 而 改 變 。注 意 ： 電 位 和 電 壓 的 區(qū) 別 Uab=610=60VUca=204=80VUda=56=30VUcb=140VUdb=90V 以 a電 為 參 考 點Vv-Va=Uba Vb=Uba=-60VVc-Va=Uca Vc=Uca=+80VVd-Va=Uda Vd=Uda=+30V例 E1=140V+_ E2=90V +_20 564A 6A10Ac b da E1=140V+

18、_ E2=90V +_20 564A 6A10Ac b da以 b電 為 參 考 點 Va=Uab= 60V Vc=Ucb= 140V Vd=Udb= 90V 以 a電 為 參 考 點Vb=Uba= 60VVc=Uca= 80VVd=Uda= 30V 電 位 在 電 路 中 的 表 示 法E1+_ E2+_ R1R2 R3 R1R2 R3+E1-E2 R1R2+15V-15V 參 考 電 位 在 哪 里 ？ R1R2 15V+-15V+- （ 1） 電 路 中 某 一 點 的 電 位 等 于 該 點 與 參考 點 （ 電 位 為 零 ） 之 間 的 電 壓 。 （ 2） 參 考 點 選 的 不

19、 同 ， 電 路 中 各 點 的電 位 值 隨 著 改 變 ， 但 是 任 意 兩 點 間 的 電 壓 值是 不 變 的 。 所 以 各 點 電 位 的 高 低 是 相 對 的 ，而 兩 點 間 的 電 壓 是 絕 對 的 。電 位 小 結(jié) 1.4.7/20 求 開 關(guān) 斷 開 和 閉 合 兩 種 狀 態(tài) 下 A點 電 位 1.5 基 爾 霍 夫 定 律 （ 克 希 荷 夫 ）名 詞 注 釋 ： 節(jié) 點 ： 三 個 或 三 個 以 上 支 路 的 聯(lián) 結(jié) 點支 路 ： 電 路 中 每 一 個 分 支回 路 ： 電 路 中 任 一 閉 合 路 徑基 爾 霍 夫 電 流 定 律 應(yīng) 用 于 結(jié) 點

20、基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 應(yīng) 用 于 回 路 支 路 ： ab、 ad、 . （ 共 6條 ）回 路 ： abda、 bcdb、 . （ 共 7 個 ）節(jié) 點 ： a 、 b、 c 、 d (共 4個 ）例I3 E4E 3_+ R3R6+R4 R5R1 R2a b cdI1 I2I5I6I4 - 1.5.1 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 （ KCL方 程 ） 對 任 何 節(jié) 點 ， 在 任 一 瞬 間 ， 流 入 節(jié) 點 的 電 流 等 于由 節(jié) 點 流 出 的 電 流 。 或 者 說 ， 在 任 一 瞬 間 ， 一 個 節(jié)點 上 電 流 的 代 數(shù) 和 為 0。 4231 IIII

21、基 爾 霍 夫 電 流 定 律 的 依 據(jù) ： 電 流 的 連 續(xù) 性 I =0即 ：I1 I2 I3I4例 或 ： 04231 IIII 電 流 定 律 還 可 以 擴(kuò) 展 到 電 路 的 任 意 封 閉 面 。閉 合 面 ； I 1 +I2=I3 例 I=0 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 的 擴(kuò) 展I=?E2 E3E1+_ R R1R+_ +_R例 I1I2I3 A BC I4I5 I6A: I1 =I4+I6B: I 2 +I4=I5C: I5 +I6=I3 1.5.2 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 （ KVL方 程 ） 對 電 路 中 的 任 一 回 路 ， 沿 任 意 繞 行 方

22、 向 轉(zhuǎn) 一 周 ， 其電 位 升 等 于 電 位 降 。 或 ， 電 壓 的 代 數(shù) 和 為 0。例 如 ： 回 路 a-d-c-a 4 4 5 5 3 4 3 3I R IR E E IR 電 位 升 電 位 降即 ： 0U或 ：4 4 5 5 3 4 3 3 0IR IR E E IR bI3 E4E3_+ R3R6+R4 R5R1 R2a cdI1 I2I5I6I4 - 4 4 5 5 3 4 3 3 0IR IR E E IR I3 E4E3_+ R3R6+R4 R5R1 R2a b cdI1 I2I5I6I4 - 或 E IR 注 ： 電 動 勢 參 考 方 向 與 回 路 繞 行

23、 方 向 相 同 時 取 正 ，否 則 取 負(fù) ； 電 阻 電 流 方 向 與 繞 行 方 向 相 同 是 取 正 ，否 則 取 負(fù) 。 3 4 4 4 5 5 3 3E E I R I R I R RIUE ab E +_R abUabI基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 也 適 合 開 口 電 路 。例 +_ 1.6 電 路 的 分 析 方 法1.6.1 電 路 的 等 效 化 簡等 效 的 概 念N1 外電路+- ui N2 外電路+- uiN1和 N2等 效 電 阻 串 聯(lián)1. 定 義 : 若 干 個 電 阻 元 件 一 個 接 一 個 順 序 相 連 , 并 且 流 過 同 一 個 電

24、流 。 2. 等 效 電 阻 : Req=R1+R2+ +Rn= nRU R_+U U1U 2R1R2+_ +_ 電 阻 串 并 聯(lián) 的 等 效 變 換 21 2121 )(RRR IRRRIUUUeq 3. 分 壓 公 式 : 各 段 電 壓 降 與 阻 值 成 正 比 。,11 URRU eq ,22 URRU eq2121 R:RU:U 并 且 P1： P2=R1： R2U R _+U U1U2R1R2+_ +_I 1. 定 義 : 若 干 個 電 阻 都 連 接 到 同 一 對 節(jié) 點 上 ,并 聯(lián) 時 各 電 阻 承 受 同 一 電 壓 。2. 等 效 電 阻 : 1 2 1 2 1

25、n n nU U UI I I I UR R R R n21 R1R1R1R1 n21 GGGG R1 R2 RnI1 I2 In IU+_電 阻 并 聯(lián) 3. 分 流 公 式 : IRR RRIRRUI 21 2111 IRR RRIRRUI 21 1222 即 電 流 分 配 與 電 阻 成 反 比 .功 率 P1:P2=R2:R1: :1 2 2 1I I R R 電 壓 源 伏 安 特 性電 壓 源 模 型 oIREU I UE Ro越 大斜 率 越 大電 源 的 兩 種 模 型 ： 電 壓 源 和 電 流 源 。UIRO+- E +_電 壓 源 與 電 流 源 及 其 等 效 變 換

26、 理 想 電 壓 源 （ 恒 壓 源 ） : RO= 0 時 的 電 壓 源 .特 點 ： (1） 輸 出 電 壓 不 變 ， 其 值 恒 等 于 電 動 勢 。 即 U ab E； （ 2） 電 源 中 的 電 流 由 外 電 路 決 定 。伏 安 特 性 IUabEE I+_ abUab+_ 恒 壓 源 中 的 電 流 由 外 電 路 決 定設(shè) : E=10V當(dāng) R 1 R2 同 時 接 入 時 ： I=10A例 當(dāng) R1接 入 時 ： I=5A則 ： IE +_ abUab 2 R1 R22+_ 電 流 源 oabS RUII Is Uab I外特性 電流源模型 RORO越 大特 性 越

27、 陡IS RO abUabI +_ 理 想 電 流 源 （ 恒 流 源 ): RO= 時 的 電 流 源 . 特 點 ： （ 1） 輸 出 電 流 不 變 ， 其 值 恒 等 于 電 流 源 電 流 I S； IUab IS 伏安特性（ 2） 輸 出 電 壓 由 外 電 路 決 定 。abI UabIs +_ 恒 流 源 兩 端 電 壓 由 外 電 路 決 定設(shè) : IS=1 A R=10 時 ， U =10 V R=1 時 ， U =1 V則 :例 IUIs R+_ 電 壓 源 中 的 電 流如 何 決 定 ？ 電 流源 兩 端 的 電 壓 等于 多 少 ？例 IE R _+ab Uab=?

28、Is原 則 ： Is不 能 變 ， E 不 能 變 。 EIRUab 電 壓 源 中 的 電 流 I= IS恒 流 源 兩 端 的 電 壓+_ 兩 種 電 源 的 等 效 互 換 等 效 互 換 的 條 件 ： 對 外 的 電 壓 電 流 相 等 。I = I U ab = Uab即 ： IRO+-E baUab+_ IS abUabI RO +_ 等 效 互 換 公 式 oab RIEU IRO+-E baUab RIRI RIIU oos osab 則 oRIE RIRI oos RIE os RR oo I = I Uab = Uab若 IS abUabIRO +_+_ oo os RR

29、 REI RR RIE oo os 電 壓 源 ab電 流 源 UabROIs I +_aE +- bI UabRO _+ 等 效 變 換 的 注 意 事 項“等 效 ” 是 指 “ 對 外 ” 等 效 （ 等 效 互 換 前 后 對 外 伏 -安特 性 一 致 ） ， 對 內(nèi) 不 等 效 。(1) R O中 不 消 耗 能 量RO中 則 消 耗 能 量 0 II EUU abab對 內(nèi) 不 等 效 對 外 等 效aE+- b IUabRO RL+_ Is aRO bUab I RL+_時例 如 ： LR 注 意 轉(zhuǎn) 換 前 后 E 與 Is 的 方 向(2) aE +- bIROE +- b

30、IRO a Is aRO bI aIs R O bI (3) 恒 壓 源 和 恒 流 源 不 能 等 效 互 換aE +- bI 0EREI oS （ 不 存 在 ）abI UabIs +_ (4) 進(jìn) 行 電 路 計 算 時 ， 恒 壓 源 串 電 阻 和恒 電 流 源 并 電 阻 兩 者 之 間 均 可 等 效 變換 。 RO和 RO不 一 定 是 電 源 內(nèi) 阻 。 111 REI 333 REI R1 R3 IsR2 R5 R4I3I1 I 應(yīng)用舉例-+ IsR1E1 +-R3R2 R5R4IE3 I=? (接 上 頁 )IsR5 R4IR 1/R2/R3I1+I3 R1 R3 IsR

31、2 R5 R4I3I1 I 45 4RRR EEI d d +Rd Ed +R4E4R5I- -(接 上 頁 )ISR5 R4IR1/R2/R3I1+I3 44 321 32131 / /RIE RRRR RRRIIE Sdd 10V +- 2A 2I討 論 題 ?IA32 410 A72210 A5210 III哪個答案對 ? +-10V +- 4V2 未 知 數(shù) ： 各 支 路 電 流解 題 思 路 ： 根 據(jù) 基 爾 霍 夫 定 律 ， 列 節(jié) 點 電 流 和 回 路 電 壓 方 程 ， 然 后 聯(lián) 立 求 解 。1.6.2 支 路 電 流 法 解 題 步 驟 ：1. 對 每 一 支 路

32、 假 設(shè) 一 未 知 電 流 （ I1-I6）4. 解 聯(lián) 立 方 程 組對 每 個 節(jié) 點 有0I2. 列 電 流 方 程對 每 個 回 路 有 E IR 3. 列 電 壓 方 程節(jié) 點 數(shù) N=4支 路 數(shù) B=6E4E3 -+ R3R6R4 R5 R1 R2I2 I5I6I1I4I3 + _例 1 節(jié) 點 a： 143 III 列 電 流 方 程 (N-1)節(jié) 點 c： 352 III 節(jié) 點 b： 261 III 節(jié) 點 d： 564 III ba cd （ 取 其 中 三 個 方 程 ）節(jié) 點 數(shù) N=4支 路 數(shù) B=6E4E 3 -+ R3R6R4 R5R1 R2I2 I5I6I

33、1I4I3 + _ 列 電 壓 方 程 (B-N+1)電 壓 、 電 流 方 程 聯(lián) 立 求 得 ： 61II ba cd 33435544 : RIEERIRIadca 6655220 : RIRIRIbcdb 1144664 : RIRIRIEabda E4E3 -+ R3R6R4 R5R1 R2I2 I5I6I1I4I3 + _ 是 否 能 少 列一 個 方 程 ?N=4 B=6 SII 33 R6a I3sI3dE +_ b cI1 I2 I4I5 I6R5R4R2R1 Ux例 2 0 : 0 : 0 : 364 542 321 SSIIIc IIIb IIIa 電 流 方 程支 路

34、電 流 未 知 數(shù) 少 一 個 ：支 路 中 含 有 恒 流 源 的 情 況 N=4 B=6 電 壓 方 程 ： 1552211 : ERIRIRIabda 0: 556644 RIRIRIbcdbdE +_ b cI1 I2 I4I5 I6R5R4R2R1 Uxa I3s 支 路 電 流 法 小 結(jié)解 題 步 驟 結(jié) 論 與 引 申12 對 每 一 支 路 假 設(shè)一 未 知 電 流 1. 假 設(shè) 未 知 數(shù) 時 ， 正 方 向 可 任 意 選 擇 。對 每 個 節(jié) 點 有0I 1. 未 知 數(shù) =B， 4 解 聯(lián) 立 方 程 組對 每 個 回 路 有E IR #1 #2 #3根 據(jù) 未 知

35、數(shù) 的 正 負(fù) 決 定 電 流 的 實 際 方 向 。3 列 電 流 方 程 ：列 電 壓 方 程 ： 2. 原 則 上 ， 有 B個 支 路 就 設(shè) B個 未 知 數(shù) 。 （ 恒 流 源 支 路 除 外 ） 例 外 ？若 電 路 有 N個 節(jié) 點 ，則 可 以 列 出 ？ 個 獨(dú) 立 方 程 。(N-1) I1 I2 I32. 獨(dú) 立 回 路 的 選 擇 ：已 有 (N-1)個 節(jié) 點 方 程 ， 需 補(bǔ) 足 B -（ N -1） 個 方 程 。 一 般 按 網(wǎng) 孔 選 擇 支 路 電 流 法 的 優(yōu) 缺 點優(yōu) 點 ： 支 路 電 流 法 是 電 路 分 析 中 最 基 本 的 方 法 之

36、一 。 只 要 根 據(jù) 基 爾 霍 夫 定 律 、 歐 姆 定 律 列 方 程 ， 就 能 得 出 結(jié) 果 。缺 點 ： 電 路 中 支 路 數(shù) 多 時 ， 所 需 方 程 的 個 數(shù) 較 多 ， 求 解 不 方 便 。支 路 數(shù) B=4須 列 4個 方 程 式a b 節(jié) 點 電 壓 法 適 用 于 支 路 數(shù) 多 ， 節(jié) 點 少 的 電 路 。 如 : 共 a、 b兩 個 節(jié) 點 ， b設(shè) 為參 考 點 后 ， 僅 剩 一 個 未知 數(shù) （ a點 電 壓 Ua） 。abVa節(jié) 點 電 壓 法 中 的 未 知 數(shù) ： 節(jié) 點 電 壓 “UX”。節(jié) 點 電 壓 法 解 題 思 路 假 設(shè) 一 個

37、 參 考 點 ， 令 其 電 位 為 零 , 求 其 它 各 節(jié) 點 電 壓 ，求 各 支 路 的 電 流 或 電 壓 。 1.6.3 結(jié) 點 電 壓 法 節(jié) 點 電 壓 方 程 的 推 導(dǎo) 過 程 （ 以 下 圖 為 例 ）I1 A BR1 R2+- -+E1 E2R3 R4 R5+- E5I2 I3I4 I5C 則 ： 各 支 路 電 流 分 別 為 ： 1 21 21 243 3 4 55 5 A AA B B B E U U EI IR RU U UI IR RU EI R 、 、 V0CV設(shè) ： 543 321 III III 節(jié) 點 電 流 方 程 ：A點 ：B點 ： 將 各 支

38、路 電 流 代 入 A、 B 兩 節(jié) 點 電 流 方 程 ，然 后 整 理 得 ： 1 21 2 3 3 1 21 1 1 1A B E EU UR R R R R R 53 4 5 3 51 1 1 1B A EU UR R R R R 其 中 未 知 數(shù) 僅 有 ： UA、 UB 兩 個 。 節(jié) 點 電 壓 法 列 方 程 的 規(guī) 律以 A節(jié) 點 為 例 ： 1 21 2 3 3 1 21 1 1 1A B E Eu uR R R R R R 方 程 左 邊 ： 未 知 節(jié) 點 的 電壓 乘 上 聚 集 在 該 節(jié) 點 上 所有 支 路 電 導(dǎo) 的 總 和 （ 稱 自電 導(dǎo) ） 減 去 相

39、 鄰 節(jié) 點 的 電壓 乘 以 與 未 知 節(jié) 點 共 有 支路 上 的 電 導(dǎo) （ 稱 互 電 導(dǎo) ） R1 R2+- -+E1 E2R3 R4 R5+- E5I2 I3I4 I5CA B 節(jié) 點 電 位 法 列 方 程 的 規(guī) 律以 A節(jié) 點 為 例 ： 1 21 2 3 3 1 21 1 1 1A B E EU UR R R R R R 方 程 右 邊 ： 與 該 節(jié) 點 相 聯(lián)系 的 各 有 源 支 路 中 的 電 動勢 與 本 支 路 電 導(dǎo) 乘 積 的 代數(shù) 和 ： 當(dāng) 電 動 勢 方 向 朝 向該 節(jié) 點 時 ， 符 號 為 正 ， 否則 為 負(fù) 。 A BR1 R2+- -+E

40、1 E2R3 R4 R5+- E5I2 I3I4 I5C 53 4 5 3 51 1 1 1B A EU UR R R R R 按 以 上 規(guī) 律 列 寫 B節(jié) 點 方 程 ：R1 R2+- -+E1 E2R3 R4 R5+- E5I2 I3I4 I5CA B 節(jié) 點 電 壓 法應(yīng) 用 舉 例 （ 1） I1E1 E3R1 R4R3R2 I4I3I2 AB 電 路 中 只 含 兩 個節(jié) 點 時 ， 僅 剩 一 個未 知 數(shù) 。VB = 0 V設(shè) : 311 31 2 3 41 1 1 1A EER RU R R R R 則 ： I1I4求 設(shè) ： 0BV節(jié) 點 電 壓 法應(yīng) 用 舉 例 （ 2

41、）電 路 中 含 恒 流 源 的 情 況則 ： BR1 I2I1E1Is R2ARS1 11 21 1 1SA SE IRU R R R ? 111 21 1SA E IRU R R R1 I2I1E1Is R2ABRS 11 2 11 1( )A SEU IR R R 對 于 含 恒 流 源 支 路 的 電 路 ， 列 節(jié) 點 電 壓 方 程 時 應(yīng) 按以 下 規(guī) 則 ：方 程 左 邊 ： 按 原 方 法 編 寫 ， 但 不 考 慮 恒 流 源 支 路 的 電 阻 。 方 程 右 邊 ： 寫 上 恒 流 源 的 電 流 。 其 符 號 為 ： 電 流 朝 向 未 知 節(jié) 點 時 取 正 號

42、， 反 之 取 負(fù) 號 。 線 性 電 路 特 點 ：（ 1） 齊 次 性 ：則 KX KY若 X Y（ 2） 疊 加 性 ： 若 X1 Y1， X2 Y2則 X1+X2 Y1+Y21.6.4 疊 加 定 理 在 多 個 電 源 同 時 作 用 的 線 性 電 路 (電 路 參 數(shù) 不隨 電 壓 、 電 流 的 變 化 而 改 變 )中 ， 任 何 支 路 的 電流 或 任 意 兩 點 間 的 電 壓 ， 都 是 各 個 電 源 單 獨(dú) 作用 時 所 得 結(jié) 果 的 代 數(shù) 和 。 +B I2R1I1E 1 R2A E2I3R3+_ +_原 電 路 I2R1I1 R2AB E2I3R3 +_E

43、2單 獨(dú) 作 用 內(nèi) 容 : +_ AE 1 B I2R1I1 R2I3R3E1單 獨(dú) 作 用 I2I1 A I2I1 IIIIII III 333222111 +B I2R1I1E1 R2A E2I3R3+_ +_ E1+ B_ R1 R2I3R3 R1 R2AB E2I3R3 +_ 例 +-10I4A 20V10 10 用 疊 加 原 理 求 ：I= ?I=2A I= -1AI = I+ I= 1A+10I4A10 10 +-10I 20V10 10解 ： 應(yīng) 用 疊 加 定 理 要 注 意 的 問 題1. 疊 加 定 理 只 適 用 于 線 性 電 路 （ 電 路 參 數(shù) 不 隨 電 壓

44、 、 電 流 的 變 化 而 改 變 ） 。 2. 疊 加 時 只 將 電 源 分 別 考 慮 ， 電 路 的 結(jié) 構(gòu) 和 參 數(shù) 不 變 。 暫 時 不 予 考 慮 的 恒 壓 源 應(yīng) 予 以 短 路 ， 即 令 E=0； 暫 時 不 予 考 慮 的 恒 流 源 應(yīng) 予 以 開 路 ， 即 令 Is=0。3. 解 題 時 要 標(biāo) 明 各 支 路 電 流 、 電 壓 的 正 方 向 。 原 電 路 中 各 電 壓 、 電 流 的 最 后 結(jié) 果 是 各 分 電 壓 、 分 電 流 的 代 數(shù) 和 。 = + 4. 疊 加 原 理 只 能 用 于 電 壓 或 電 流 的 計 算 ， 不 能 用

45、來 求 功 率 。 如 ：5. 運(yùn) 用 疊 加 定 理 時 也 可 以 把 電 源 分 組 求 解 ， 每 個 分 電 路 的 電 源 個 數(shù) 可 能 不 止 一 個 。 333 III 設(shè) ： 323323 32333233 )()( )( RIRI RIIRIP 則 ：I3R3 = + 例 US =1V、 IS=1A 時 ， Uo=0V已 知 ：US =10 V、 IS=0A 時 ， Uo=1V求 ：US =0 V、 IS=10A 時 ， Uo=?US線 性 無源 網(wǎng) 絡(luò) UOIS設(shè)解 ： SSO IKUKU 21 （ 1） 和 （ 2） 聯(lián) 立 求 解 得 ： 1.01.0 21 KKV

46、1 OU 當(dāng) US =1V、 IS=1A 時 ， )1(.011 21 KKUO當(dāng) US =10 v、 IS=0A 時 ， )2(.1010 21 KKUO +_ 名 詞 解 釋 ：無 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 中 沒 有 電 源 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 中 含 有 電 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) ： 若 一 個 電 路 只 通 過 兩 個 輸 出 端 與 外 電 路 相 聯(lián) ， 則 該 電 路 稱 為 “ 二 端 網(wǎng) 絡(luò) ” 。 A B AB 1.6.5 等 效 電 源 定 理 戴 維 南 定 理注 意 ： “ 等 效 ” 是 指 對 端 口 外 等 效概 念 ： 有

47、 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 用 電 壓 源 模 型 等 效 。 等 效 電 壓 源 的 內(nèi) 阻 等 于 有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) 相 應(yīng) 無 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò)的 輸 入 電 阻 。 （ 有 源 網(wǎng) 絡(luò) 變無 源 網(wǎng) 絡(luò) 的 原 則 是 ： 電 壓 源短 路 ， 電 流 源 斷 路 ）等 效 電 壓 源 的 電 動 勢（ E ） 等 于 有 源 二 端網(wǎng) 絡(luò) 的 開 路 電 壓 ； o ABR R ocE U 相 應(yīng) 的無 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) AB有 源二 端 網(wǎng) 絡(luò) ocUAB+_ 戴 維 南 定 理 應(yīng) 用 舉 例 （ 之 一 ）已 知 ： R 1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E

48、=10V求 ： 當(dāng) R5=10 時 ， I5=?R1R3+ _ R2R4R5EI5 R5I5R1R3 + _ R2R4E等 效 電 路有 源 二 端網(wǎng) 絡(luò) 第 一 步 ： 求 路 電 壓 Uoc V2 43 421 2 RRRERRRE UUU DBADoc 第 二 步 ： 求 輸 入 電 阻 RdC RdR1R3 R2R4AB D 4321 / RRRRRd =20 30 +30 20=24 UocR1R3 + _ R2R4EABC D +_ +_EdRd R5I5等 效 電 路 24 dR V2dER5 I5R1R3 + _ R2R4E 第 三 步 ： 求 未 知 電 流 I5+_EdRd

49、 R5I5E d = U oc = 2VRd=24 105 R 時A059.0 1024255 RREI d d 戴 維 南 定 理 應(yīng) 用 舉 例 （ 之 二 ）求 ： U=?4 4 50 5 33 AB1A RL+_8V _ +10VCDE U+_ 第 一 步 ： 求 開 路 電 壓 Uoc V9 54010 EBDECDACoc UUUUU _ +4 4 50 AB+_8V 10VCDE Uoc1A5 此 值 是 所 求結(jié) 果 嗎 ？ +_ 第 二 步 ：求 輸 入 電 阻 Rd R d 57 54/450dR4 4 505 AB1A+_8V _ +10VCDE Uoc4 4 505 +

50、_ +_EdRd 579V 33 等 效 電 路 57dR V9 ocd UE4 4 505 33 AB1A RL+_8V +10VCDE U+_ 第 三 步 ： 求 解 未 知 電 壓 V3.33333579 U +_EdRd 579V 33 V2132530 UE 5320R A2.651021 I 諾 頓 定 理有 源二 端網(wǎng) 絡(luò) AB概 念 ： 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 用 電 流 源 模 型 等 效 。 = ABId Rd 等 效 電 流 源 I d 為 有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 輸 出 端 的 短 路 電 流 等 效 電 阻 仍 為 相 應(yīng) 無 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) 的 輸 入 電 阻R

51、d 諾 頓 定 理 應(yīng) 用 舉 例 R5I5R1R 3 + _ R2R4E等 效 電 路有 源 二端 網(wǎng) 絡(luò)R1R3+ _ R2R4R5EI5已 知 ： R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V 求 ： 當(dāng) R5=10 時 ， I5=? 第 一 步 ： 求 輸 入 電 阻 Rd。 24 / 4321 RRRRRdC Rd R1R3 R2R4AB DR5I5R1R3 + _ R2R4ER1=20 , R2=30 R3=30 , R4=20 E=10V已 知 ： 第 二 步 ： 求 短 路 電 流 Id V5 V10 0 BA CD VV VV VA=VBId =0 ?R

52、1/R3 R2/R4+ -E A、 BC D有 源 二 端 網(wǎng) 絡(luò) DR1R3 + _ R2R4EAC B R5 IdR 1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V已 知 ： AIIId 083.021 3020 V5 V10 0 21 RR VV VV BA CDBC IdDR3 _ R2R4EAR1+I1 I2 A25.0 11 R VVI AC A167.022 R VVI DA R5I5R1R3 + _ R2R4E I5 ABId 240.083A R5 10Rd等 效 電 路 第 三 步 ： 求 解 未 知 電 流 I5。 A059.0 55 RR RII d

53、dd I5 ABId 240.083A R5 10Rd 電 路 分 析 方 法 小 結(jié)電 路 分 析 方 法 共 講 了 以 下 幾 種 ：兩 種 電 源 等 效 互 換支 路 電 流 法節(jié) 點 電 壓 法疊 加 原 理等 效 電 源 定 理 戴 維 南 定 理諾 頓 定 理 總 結(jié) 每 種 方 法 各 有 什 么 特 點 ？ 適 用 于 什 么 情 況 ？ 電 源 非 獨(dú) 立 源 （ 受 控 源 ）獨(dú) 立 源 電 壓 源電 流 源1.7 受 控 電 源 電 路 分 析 ib icECB受 控 源 舉 例 ib ic= ibrbe 獨(dú) 立 源 和 非 獨(dú) 立 源 的 異 同相 同 點 ： 兩

54、者 性 質(zhì) 都 屬 電 源 ， 均 可 向 電 路 提 供 電 壓 或 電 流 。不 同 點 ： 獨(dú) 立 電 源 的 電 動 勢 或 電 流 是 由 非 電 能 量 提 供 的 ， 其 大 小 、 方 向 和 電 路 中 的 電 壓 、 電 流 無 關(guān) ； 受 控 源 的 電 動 勢 或 輸 出 電 流 ， 受 電 路 中 某 個 電 壓 或 電 流 的 控 制 。 它 不 能 獨(dú) 立 存 在 ， 其 大 小 、 方 向 由 控 制 量 決 定 。 受 控 源 分 類 流 控 電 流 源 12 II I2I1 12 II I1 +- 1 IrE 流 控 電 壓 源 1 IrE +- EU1 1

55、 UE 壓 控 電 壓 源+- 1 UE +- E+_ 壓 控 電 流 源U1 12 UgI I212 UgI +_ 受 控 源 電 路 的 分 析 計 算電 路 的 基 本 定 理 和 各 種 分 析 計 算 方 法 仍 可使 用 ， 只 是 在 列 方 程 時 必 須 增 加 一 個 受 控源 關(guān) 系 式 。一 般 原 則 ： 例 求 ： I1、 I2ED= 0.4 UAB電 路 參 數(shù) 如 圖 所 示 1 2 1 21 10.4 S DA SD A E EU IR R R RE U 則 ： + +- _Es20V R1R3 R22A2 2 1 IsABI1 I2ED 設(shè) VB = 0根

56、據(jù) 節(jié) 點 電 壓 法解 ： 解 得 ： 15VAU A5.425.2A5.221520121 SIIII1 2 1 21 10.4 S DA SD A E EU IR R R RE U + +- _Es20V R1R3 R22A2 2 1 IsABI1 I2ED 解 :+ abU25V(a) + + abU5V(c) + a+-2V 5V U+- b2 (c) +(b) aU 5A2 3 b+(a) a+5V32 U+ a5A bU3(b) + 0413 III 0524 III 0635 III 21442211 EEIRIRIR 2226655 EIRIRIR 03554433 EIRI

57、RIR 當(dāng) 不 需 求 a、 c和 b、 d間 的 電 流 時 ， (a、 c)( b、d)可 分 別 看 成 一 個 結(jié) 點 。 10V 12015020 0 UE 00 R1A01010 I A1A222 28 I U IS S+ 2A I I I I1 2 1 22V 2V2A 圖 1 圖 2+ 用 戴 維 南 定 理 求 下 圖 電 路 中 5電 阻 中 的 電 流 Iab。 ( ) OC 6U 12 3 2 3 5V3 6 / ( )OR 3 6 3 5 . ( )ab 5I 05 A5 5 求 開 路 電 壓 UOC: 求 等 效 電 阻 RO: 求 電 流 Iab：解 ： 第 一 章結(jié) 束