工学直流电路.pptx

第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 第第 1 章章 直流电路直流电路第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.1 电路的作用和组成电路的作用和组成一、什么是电路一、什么是电路 电路就是电流流通的路径。电路就是电流流通的路径。E二、电路的组成二、电路的组成 电源：电源：将非电形态的能量转换为电能。将非电形态的能量转换为电能。负载：负载：将电能转换为电形态的能量。将电能转换为电形态的能量。导线等：导线等：起沟通电路和输送电能的作用。起沟通电路和输送电能的作用。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，这种电路称为这种电路称为直流电路直流电路。当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交 流电流时，这种电路称为流电流时，这种电路称为交流电路交流电路。三、直流电路与交流电路三、直流电路与交流电路 直流电路中变量的符号表示：直流电路中变量的符号表示：直流电路：用大写字母直流电路：用大写字母 I、U、P 交流电路：用小写字母表示瞬间变量交流电路：用小写字母表示瞬间变量 i、u、p第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.2 电路模型及电路变量电路模型及电路变量1.2.1 1.2.1 电路模型电路模型电路模型电路模型 在电路分析中，不直接在电路分析中，不直接 研究实际电路，而是研究实际电路，而是研研 究电路模型究电路模型。电路模型：电路模型：理想电路理想电路元件元件 连接构成连接构成SR0RE手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.电流电流电流电流电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。单位：安单位：安培培（A）直流电路中：直流电路中：I =Qti =dqdt（A）IEUS UL 1.2.2 1.2.2 电路变量电路变量电路变量电路变量定义：单位时间内通过电荷的变定义：单位时间内通过电荷的变定义：单位时间内通过电荷的变定义：单位时间内通过电荷的变 化率化率化率化率第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 2.2.电位电位电位电位电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消的某一点移至参考点时所消耗的电能。耗的电能。参考点的电位为零。参考点的电位为零。I EUS UL 直流电路中电位用直流电路中电位用 V 表示，单位为伏表示，单位为伏特特（V）。）。参考点的选择：参考点的选择：选选大地为参考点：大地为参考点：选元件汇集的公共端或公共线为参考点：选元件汇集的公共端或公共线为参考点：第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 3.电压电压电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时所消的某一点移至另一点时所消耗的电能。耗的电能。电压就是电位差。电压就是电位差。IUS E UL单位：伏单位：伏特特（V）。）。US 是电源两端的电压，是电源两端的电压，UL 是负载两端的电压。是负载两端的电压。4.4.电动势电动势电动势电动势电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势电动势。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。符号：符号：E 或或 e，单位：，单位：V。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 I EUS UL 电源产生的功率：电源产生的功率：PE=E I5.5.电功率电功率电功率电功率定义：单位时间内所转换的电能。定义：单位时间内所转换的电能。符号：符号：P（直流电路）。（直流电路）。单位：单位：W。负载取用的功率：负载取用的功率：PL=UL I电源输出的功率：电源输出的功率：P =US IUS第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.3 电路中的参考方向电路中的参考方向第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 参考方向：假设正方向参考方向：假设正方向 在分析计算时，对电流、电压人为规定的正方向在分析计算时，对电流、电压人为规定的正方向实际正方向：实际正方向：物理中对电流、电压规定的方向物理中对电流、电压规定的方向电流：正电荷运动的方向电流：正电荷运动的方向电压：由高电位端指向低电压：由高电位端指向低 电位端电位端例：例：IIaabb正值正值负值负值注意注意：在以后的解题过程中，一定要先假定在以后的解题过程中，一定要先假定“正正 方向方向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。，然后再列方程计算。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 一、参考方向的表示：一、参考方向的表示：1、电流参考方向的表示：、电流参考方向的表示：i 双下标表示双下标表示 箭头表示箭头表示iABAB2、电压参考方向的表示：、电压参考方向的表示：u“+”、“-”表示表示 箭头表示箭头表示uABAB 双下标表示双下标表示 u+-第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 i)原则上参考方向可任意选择。原则上参考方向可任意选择。ii)为了分析方便，常选定为了分析方便，常选定电压和电流的参考电压和电流的参考方向一致方向一致，这样设定的参考方向称为，这样设定的参考方向称为关联参关联参考方向考方向，否则称为，否则称为非关联参考方向非关联参考方向。i+-u关联参考方向关联参考方向i+-u非关联参考方向非关联参考方向注意：注意：第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 二、吸收功率二、吸收功率及及发出功率发出功率的判断：的判断：负载负载UL:电压与电流电压与电流真实真实方向方向相同相同，P=ULI0，吸收吸收功率，在电路中功率，在电路中消耗电消耗电能能I US UL 1)真实方向真实方向情况下情况下 电源电源US:电压与电流电压与电流真实真实方向方向相反相反，P=ULI0，该元件，该元件吸收吸收功率，功率，消耗消耗能量，起能量，起负载负载作用；作用；如果如果P0，该元件，该元件发出发出功率，功率，提供提供能量，起能量，起电源电源作用作用 P=UI 非非关联参考方向下：关联参考方向下：如果如果P0，该元件，该元件发出发出功率，功率，提供提供能量，起能量，起电源电源作用作用 2)参考方向参考方向情况下情况下第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例1：如图所示电路中，各元件电压和电流的参考方向均：如图所示电路中，各元件电压和电流的参考方向均已设定。已知：已设定。已知：I1=2A,I2=-1A,I3=-1A,U1=7V,U2=3V,U3=4V,U4=8V,U5=4V,求各元件消耗或向外发出的功率。求各元件消耗或向外发出的功率。1U1+_I135I2I324U2U3U4U5+_ 解：元件解：元件1：为关联参考方向：为关联参考方向 P1=U1I1=72=14w0,吸收功率吸收功率,负载负载 元件元件2：为非关联参考方向，：为非关联参考方向，P2=U2I1=32=6w0,发出功率发出功率,电源电源 元件元件3：为关联参考方向：为关联参考方向,P2=U3I2=4(1)=4w,发出功率发出功率,电源电源第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例1：如图所示电路中，各元件电压和电流的参考方向均：如图所示电路中，各元件电压和电流的参考方向均已设定。已知：已设定。已知：I1=2A,I2=-1A,I3=-1A,U1=7V,U2=3V,U3=4V,U4=8V,U5=4V,求各元件消耗或向外发出的功率。求各元件消耗或向外发出的功率。1U1+_I135I2I324U2U3U4U5+_ 解：元件解：元件4：为关联参考方向：为关联参考方向 P4=U4I3=8(1)=8w0发出功率发出功率,电源电源 元件元件5：为非关联参考方向：为非关联参考方向 P5=U5I3=4(1)=4w 0 吸收能量吸收能量 0 吸收吸收 0 发出发出 注：理想电感不消耗量，只存储注：理想电感不消耗量，只存储磁场能磁场能第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.4.2 1.4.2 理想有源元件理想有源元件理想有源元件理想有源元件 .电源的分类电源的分类电源电源非独立电源：受控源非独立电源：受控源独立电源：理想电压源、理想电流源独立电源：理想电压源、理想电流源独立电源：能独立地给电路提供能量，在电路中起独立电源：能独立地给电路提供能量，在电路中起 “激励激励”作用。作用。响应：在响应：在“激励激励”作用下，在电路中产生相应的电作用下，在电路中产生相应的电 压和电流，叫做电路的响应。压和电流，叫做电路的响应。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.1.电压源电压源电压源电压源 US I U US 定值定值USU O I 可提供一个固定的电压可提供一个固定的电压 US。电压源的特点：电压源的特点：输出电流输出电流 I 不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。输出电压输出电压 U 等于源电压等于源电压 US，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电流和外电路的情况无关。与输出电流和外电路的情况无关。示波器稳压电源用示波器观测稳压电源波形第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 电流源的特点：电流源的特点：输出电流输出电流 I 等于源电流等于源电流 IS，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电压和外电路的情况无关。与输出电压和外电路的情况无关。输出电压输出电压 U 不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。2.2.电流源电流源电流源电流源IS U I IS定值定值ISU O I 电激电激流流可提供一个固定的电流可提供一个固定的电流 IS。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们输出（产生）电功率，起它们输出（产生）电功率，起电源电源作用。作用。US I U IS U I US I U IS U I 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们取用（消耗）电功率，起它们取用（消耗）电功率，起负载负载作用。作用。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例2在图示直流电路中，已知在图示直流电路中，已知 US3 V，IS3 A，R1 。求：。求：(1)电压源的电流和电流源的电压；电压源的电流和电流源的电压；(2)讨论电路的功率平衡关系。讨论电路的功率平衡关系。R I US IS U解解(1)由于电压源与电流源串联由于电压源与电流源串联IIS3 A根据电流的方向可知根据电流的方向可知UUSRIS(3+1 3)V=6 V(2)功率平衡关系功率平衡关系电压源吸收电功率：电压源吸收电功率：PLUS I(3 3)W=9 W 电流源发出电功率：电流源发出电功率：POU IS(6 3)W=18 W电阻电阻 R 消耗的电功率：消耗的电功率：PRR IS2(1 32)W=9 W功率平衡：功率平衡：P POO P P L L P PR R第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.4.3 1.4.3 等效变换及受控源等效变换及受控源等效变换及受控源等效变换及受控源 i等效变换等效变换等效变换等效变换第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 受控电源也称为受控电源也称为“非独立电源，即电源的电压或电流非独立电源，即电源的电压或电流大小大小及及方向方向都都不是固定不变的不是固定不变的，而是，而是受电路中其它电压或电流控制受电路中其它电压或电流控制。受控源受控源注：注：受控源是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含受控源是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。受控电压源受控电压源受控电源受控电源受控电流源受控电流源电压控制电压源电压控制电压源(VCVS)电流控制电压源电流控制电压源(CCVS)电压控制电流源电压控制电流源(VCCS)电流控制电流源电流控制电流源(CCCS)注：受控源在电路分析中按电源处理。注：受控源在电路分析中按电源处理。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 r具有电阻量纲，称为转移电阻具有电阻量纲，称为转移电阻g具有电导量纲，称为转移电导具有电导量纲，称为转移电导 无量纲，称为转移电流比无量纲，称为转移电流比 亦无量纲，称为转移电压比。亦无量纲，称为转移电压比。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 当电源与负载接通，电路中有当电源与负载接通，电路中有了电流及能量的输送和转换。了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称为电路的这一状态称为通路通路。1.5 电路的状态电路的状态一、通路一、通路 IEUS UL 通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称为为有载有载或称电源处于负载状态。或称电源处于负载状态。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 有有源源电电路路 开路的特点：开路的特点：开路处的电流等于零开路处的电流等于零I0开路处的电压应视电路情况而定开路处的电压应视电路情况而定U 视电视电路而定路而定二、开路二、开路 S1S2EEL1EL2当某一部分电路与电源断开，当某一部分电路与电源断开，该部分电路中没有电流，亦无该部分电路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这部分电能量的输送和转换，这部分电路所处的状态称为路所处的状态称为开路开路。电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为空载空载。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 三、短路三、短路 当某一部分电路的两端用电当某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一部分电路所关所旁路，这一部分电路所处的状态称为处的状态称为短路短路或或短接短接。S1S2电源短路电源短路 短路的特点：短路的特点：短路处的电压等于零短路处的电压等于零U0短路处的电流应视电路情况而定短路处的电流应视电路情况而定I 视电路而定视电路而定有有源源电电路路EL1EL2第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCL）ba电路中电路中 3 个或个或 3 个以个以上电路元件的连接点上电路元件的连接点称为称为结点结点。有有 a、b 两个结点两个结点。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 ba有有 acb、adb、aeb 三条支路三条支路。R1 I1 US1 c R2 I2 US2 dR3 I3 R4 e两结点之间的每一条两结点之间的每一条分支电路称为分支电路称为支路支路。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 baKCL:流入任一结点的电流入任一结点的电流之和等于流出该结点的流之和等于流出该结点的电流之和。电流之和。对结点对结点 a:I1 I2 I3或或:I1 I2 I3 0流入结点的电流前取正号流入结点的电流前取正号,流出结点的电流前取负号。流出结点的电流前取负号。或：在电路的任何一个结或：在电路的任何一个结点上，同一瞬间电流的代点上，同一瞬间电流的代数和为零。数和为零。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例例例1 1求图示电路中电流求图示电路中电流i1、i2。解解：-i1-i2+10+(12)=0 i2=1A -4+7+i1=0 i1=3A 7A4Ai110A-12Ai2其中其中i1得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中基尔霍夫电流定律不仅适用于电路中 任意结点，任意结点，而且还可以推广应用于电路中任何一个假定的闭合而且还可以推广应用于电路中任何一个假定的闭合面面 广义结点广义结点。I1+I2=I3I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义节点广义节点第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫电压定律（KVL）由电路元件组成的闭由电路元件组成的闭合路径称为合路径称为回路回路。有有 adbca、aebda 和和 aebca 三个回路三个回路。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd R2 I2 US2 R3 I3 R4 badeR1 I1 US1 R3 I3 R4 bace未被其他支路分割的单孔回路称为未被其他支路分割的单孔回路称为网孔网孔。有有 adbca、aebda 两个网孔两个网孔。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 原因：由于电位的单值性，从原因：由于电位的单值性，从 a 点出发沿回路环行一周又点出发沿回路环行一周又回到回到 a 点，电位的变化应为零。点，电位的变化应为零。对回路对回路 adbca US2U1US1U2 与回路环行方向一致的电压前取正号，与回路环行方向一致的电压前取正号，与回路环行方向相反的电压前取负号。与回路环行方向相反的电压前取负号。R1 I1 US1 R2 I2 US2 R3 I3 R4 bacde R1 I1 US1 R2 I2 US2 bacd U1 U2 US2U1US1U20KVL:在电路的任何一个在电路的任何一个回路中，沿同一方向循回路中，沿同一方向循行，同一瞬间电压的行，同一瞬间电压的代数和为零。代数和为零。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中任一闭 合的回路，而且还可以推广应用于任何一个合的回路，而且还可以推广应用于任何一个 假想闭合假想闭合的一段电路。的一段电路。+US IR U=0U=US IR或或或或根据根据 KVL可列出可列出USI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB_根据根据 U=0UAB=UA UB UA UB UAB=0第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例1.6.2在图示回路中，已知在图示回路中，已知 E120 V，E210 V，Uab4 V，Ucd6 V，Uef 5 V。试求。试求Ued 和和 Uad。R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad 解解 由回路由回路 abcdefaUab+UcdUed+UefE1E2 求得求得 Ued Uab+Ucd+Uef E1+E2 4+(6)52010 V 7 V第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 由假想的回路由假想的回路 abcdaUab+UcdUadE2 R2 E2eaR3 R4 Ucd R1 E1 Uef UabUed bdfc Uad求得求得 Uad Uab+Ucd+E2 4+(6)10 V 8 V第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例例例3 3 如图所示电路，已知如图所示电路，已知I=0.3A，求电阻，求电阻R。解：由解：由KVLKVL得得 Uacac=12-20=12-20I I=12-200.3=6V=12-200.3=6V I1=Uacac/15=6/15=0.4A 由由KCL得得 I2=I1-I=0.4-0.3=0.1A Ucb=20I2=200.1=2V 由由KVL得得 Uab=Uac+Ucb=6+2=8V I3=Uab/20=8/20=0.4A 由由KCL得得 IR=I2+I3=0.1+0.4=0.5A 由由KVL得得 UR=12-Uab=12-8=4v R=UR/IR=4/0.5=812V20R1IRI3+-URI1I2I152020+-abcd分析：分析：求求RIRI2I3I1Uac=12-20IUabUcb=20I2UR=12-Uab第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.7 支路电流法支路电流法 支路电流法解题的一般步骤支路电流法解题的一般步骤R1 E1 R3 R2 E2 (1)确定支路数，选择各确定支路数，选择各 支路电流的参考方向。支路电流的参考方向。I1 I2 I3 结结论论：n 个个结结点点只只能能列列出出 n1 个个独独立立的的结结点点方方程程式。式。(2)确定结点数，列出确定结点数，列出 独立的结点电流方独立的结点电流方 程式。程式。ab结点结点 a:I1I2I3 0结点结点 b:I1I2I3 0只有只有1 1个方程是独立的个方程是独立的第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 (3)确定余下所需的方程式数，确定余下所需的方程式数，列出独立列出独立 的回路电压方程式。的回路电压方程式。R1 E1 R3 R2 E2 I1 I2 I3 ab左网孔左网孔:R1I1 R3I3 E1 右网孔右网孔:R2I2 R3I3 E2(4)解联立方程式，求出各支路电流的数值。解联立方程式，求出各支路电流的数值。R1I1 R3I3 E1I1 I2 I3 0R2I2 R3I3 E2求出：求出：I1、I2 和和 I3。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 解解 选择各支路电流的选择各支路电流的参考方向和回路方向如图参考方向和回路方向如图R4 R3 R1 US1 R2 US2 例例1.7.1在图示电路中，已知在图示电路中，已知 US112 V，US212 V，R11 ，R22 ，R32 ，R44 。求各支路。求各支路电流电流。I1 I2 I3 I4 上结点上结点 I1I2I3 I4 0 左网孔左网孔 R1I1R3I3US10 中网孔中网孔 R1I1 R2I2US1US2 0 右网孔右网孔 R2I2R4I4US20第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 代入数据代入数据R4 R3 R1 US1 R2 US2I1 I2 I3 I4 I1I2I3 I4 0I12I3120I1 2I21212 02I24I4120 I14 A，I22 A，I34 A，I42 A第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.8 电路定理电路定理 叠加定理：叠加定理：在含有多个有源元件的线性电路中，任在含有多个有源元件的线性电路中，任一支路的电流和电压等于电路中各个有源元件分别一支路的电流和电压等于电路中各个有源元件分别单独作用时在该支路产生的电流和电压的代数和。单独作用时在该支路产生的电流和电压的代数和。I2R1+R2ISUS=R1+R2USR1R2ISUS+当电压源不作用时应视其短路，当电压源不作用时应视其短路，当电压源不作用时应视其短路，当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。而电流源不作用时则应视其开路。而电流源不作用时则应视其开路。而电流源不作用时则应视其开路。I11.8.1 1.8.1 叠加定理叠加定理叠加定理叠加定理第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 （1）在考虑某一有源元件单独作用时，应令）在考虑某一有源元件单独作用时，应令其他有源元件中的其他有源元件中的 US=0，IS=0。即应将其他电。即应将其他电压源代之以短路压源代之以短路，将其他电流源代之以开路。，将其他电流源代之以开路。应用叠加定理应用叠加定理时要注意：时要注意：（2）最后叠加时，一定要注意各个有源元件）最后叠加时，一定要注意各个有源元件单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正总电流和电压的参考方向一致，一致时前面取正号，不一致时前面取负号。号，不一致时前面取负号。（3）叠加定理只适用于线性电路。）叠加定理只适用于线性电路。（4）叠加定理只能用来分析和计算电流）叠加定理只能用来分析和计算电流和电压，不能用来计算功率。和电压，不能用来计算功率。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例1.8.1在图示电路中，已知在图示电路中，已知 US10 V，IS2 A，R14 ，R21 ，R35 ，R43 。试用叠加。试用叠加定理求通过电压源的电流定理求通过电压源的电流 I5 和电流源两端的电压和电流源两端的电压 U6。R2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 解解电压源单独作用时电压源单独作用时 R2 USI2 U 6R1 R4 I4 R3 I5 =I2 I4I5 =USR1R2USR3R4=10411053()A=3.25 A=I2 I4U6 R2R4=1.75 V=10411053()1 3 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 电流源单独作用时电流源单独作用时 =I2 I4+U6 R2R4R2 I2 U6IS R1 R4 I4 R3 I5 =I2I4I5 =R1R1R2ISR3R3R4IS=441()A=(1.61.25)A=0.35 A 2553 2=(1 1.6+3 1.25)V=5.35 VR2 USI2 U6IS R1 I1 R4 I4 R3 I3 I5 最后求得最后求得 =I5I5I5 =(3.250.35)A=3.6 A=U6 U6+U6=(1.75+5.35)V=3.6 V第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 一、二端一、二端一、二端一、二端(一端口一端口一端口一端口)网络的概念：网络的概念：网络的概念：网络的概念：二端网络：二端网络：二端网络：二端网络：具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。具有向外引出一对端子的电路或网络。无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：无源二端网络：二二二二端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。端网络中没有独立电源。有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：有源二端网络：二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。二端网络中含有独立电源。b ba aE E+R R1 1R R2 2I IS SR R3 3b ba aE E+R R1 1R R2 2I IS SR R3 3R R4 4无源二端网络无源二端网络无源二端网络无源二端网络 有源二端网络有源二端网络有源二端网络有源二端网络 1.8.2 1.8.2 戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 二、电路等效的概念：二、电路等效的概念：二、电路等效的概念：二、电路等效的概念：如果如果 U1=U2 I1=I2 有有 源源网网 络络 1+-U1I1N有有 源源网网 络络 2+-U2I2N则对于电路则对于电路N来讲，来讲，有源网络有源网络1等效等效于有源网络于有源网络2 注意：注意：注意：注意：“等效等效等效等效”是指对端口外等效是指对端口外等效是指对端口外等效是指对端口外等效第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 a ab bR R0a ab b无源无源无源无源二端二端二端二端网络网络网络网络+_ _U UOCOCR R0 0a ab b 戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理a ab b有源有源有源有源二端二端二端二端网络网络网络网络a ab b I ISCSCR R0 0无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可无源二端网络可化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻化简为一个电阻诺顿定理诺顿定理诺顿定理诺顿定理第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 三、戴维宁定理（三、戴维宁定理（1883）任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电压源压源Ues和一个电阻和一个电阻 R0串联的等效电路来代替。串联的等效电路来代替。NSa ab bU UesesR R0 0+_ _a ab b 电压源电压源Ues等于有源二端网络的开路电压等于有源二端网络的开路电压UOC。+U UOCOC 电阻电阻R0是有源二端网络中所有独立电源置零后是有源二端网络中所有独立电源置零后,端口端口a b的等效电阻。的等效电阻。电源置零电源置零电压源电压源:用短路代替用短路代替电流源电流源:用开路代替用开路代替第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 +U UOC a ab b40V40V20V20V+4 4 4 4 +a ab b40V40V20V20V+4 4 4 4 +R R0 0=2=2 UOC=30Va ab b4 4 4 4 R R0 0a ab b30V30V2 2 +例：例：第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法则不行。如下图：法则不行。如下图：AR0CR1R3R2R4BDR6R5I5R1R3+_R2R4UR6如何求如何求R0？第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 ISC R0 UeS(b)戴维宁等效电源戴维宁等效电源输出端短路时，二者的短路电流输出端短路时，二者的短路电流 ISC 应相等。应相等。R0 =UeSISC=UOCISC由图由图(b)，得，得ISC(a)有源二端网络有源二端网络Ns方法一：开路电压、短路电流法方法一：开路电压、短路电流法二、求等效电阻二、求等效电阻R0的另外两种求法的另外两种求法第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 100 I1+40Vab100 例例1 如图电路如图电路ab端的等效电阻。端的等效电阻。+Uoc求开路电求开路电压压UOC求短路电求短路电流流ISCISc100+40Vab100 I1第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 方法二：外加电源法方法二：外加电源法I+UabN0+UIabN0注：应用外加电源法注：应用外加电源法时必须先将有源二时必须先将有源二端网络内电源置零端网络内电源置零第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 1.8.3、诺顿定理、诺顿定理 任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电任何一个线性有源二端网络都可以用一个理想电流源流源Ies和一个电阻和一个电阻 R0并联的等效电路来代替。并联的等效电路来代替。NSa ab b 电流源电流源Ies等于有源二端网络的短路电流等于有源二端网络的短路电流ISC。(b)诺顿等效电源诺顿等效电源R0 IeS ISC R0 求法与戴维宁求法与戴维宁定理中相同定理中相同第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 诺顿等效电源诺顿等效电源R0 IeS R0 UeS 戴维宁等效电源戴维宁等效电源戴维宁等效电源和诺顿等效电源戴维宁等效电源和诺顿等效电源等效变换等效变换：IeS =UeSR0变换时内电阻变换时内电阻 R0 不变，不变，IeS 方向应由方向应由 UeS 的负极流向正极。的负极流向正极。第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例1图示电路中，已知图示电路中，已知 US6 V，IS3 A，R11 ，R22 。试用戴维宁定理或诺顿定理求通过。试用戴维宁定理或诺顿定理求通过 R2 的的电流电流。R1 R2 IS US 解解 利用等效电源定理利用等效电源定理解题的一般步骤如下：解题的一般步骤如下：（1）将待求支路提出，使将待求支路提出，使剩下的电路成为有源二端网络。剩下的电路成为有源二端网络。R1 IS US 有源二端网络有源二端网络第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 （2）求出有源二端网络的求出有源二端网络的开路电压开路电压 UOC 和短路电流和短路电流 ISC。R1 IS US 有源二端网络有源二端网络 UOCISC 根据根据 KVL 求得求得UOC US+R1IS（6+1 3）V 9 V根据根据 KCL 求得求得ISC=USR1+IS=61+3 A=9 A()第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 （3）用戴维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端）用戴维宁等效电源或诺顿等效电源代替有源二端网络网络,简化原电路。简化原电路。R1 R2 IS USR0 IeS I2 R2 用诺顿定理用诺顿定理简化的电路简化的电路用戴维宁定理用戴维宁定理简化的电路简化的电路R0 UeSI2 R2 第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 或用除源等效法求得或用除源等效法求得R0 IeS I2 R2 用诺顿定理用诺顿定理简化的电路简化的电路用戴维宁定理用戴维宁定理简化的电路简化的电路R0 UeSI2 R2 UeS UOC 9 VIeS ISC 9 AR0=UOCISC=99 =1 R0 R1 1 若用戴维宁定理若用戴维宁定理 I2=UeSR0+R2=912 A=3 A(4)求待求电流求待求电流 若用诺顿定理若用诺顿定理 I2=R0R0+R2 IeS=112 9 A=3 A第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 例例例例2 2、电路如图，已知、电路如图，已知、电路如图，已知、电路如图，已知U US1S1=40V=40V，U US2S2=20V=20V，R R1 1=R R2 2=4=4 ，R R3 3=13=13 ，试用戴维宁定理求电流，试用戴维宁定理求电流，试用戴维宁定理求电流，试用戴维宁定理求电流I I3 3。UsUs1 1UsUs2 2R R2 2R R3 3+R R1 1+a ab bI I3 3I I2 2I I1 1解：解：解：解：(1)(1)断开待求支路求等效电源的电压断开待求支路求等效电源的电压断开待求支路求等效电源的电压断开待求支路求等效电源的电压 U UOCOCU UOCOC=UsUs2 2+I+I R R2 2=20V+2.5 =20V+2.5 4 4 V=30VV=30V(2)(2)求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻求等效电源的内阻R R0 0 R R2 2R R1 1a ab bR R0 0从从从从a a、b b两端两端两端两端看进去，看进去，看进去，看进去，R R1 1 和和和和 R R2 2 并联并联并联并联R R2 2UsUs1 1UsUs2 2+R R1 1+a ab b+U UOCOC I I第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 (3)(3)画出等效电路求电流画出等效电路求电流画出等效电路求电流画出等效电路求电流I I3 3I I3 3U UesesR R0 0+_ _R R3 3a ab b第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 解：从解：从a、b处断开待求去路，对处断开待求去路，对a、b以右电路应用戴维宁定理进以右电路应用戴维宁定理进 行简化行简化例例3：求：求I=？（1）开路电压）开路电压 Uoc=36=18V16A+-I-+2I312Vba6AbaI=0-+0V3+-