第一章 電路的基本概念和基本定律2013

1、電工基礎(chǔ)及測(cè)量 朱 曉 2013年10月課程的目的、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 本門(mén)課程是電子類專業(yè)的基礎(chǔ)課程 本門(mén)課程是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)學(xué)科（動(dòng)手能力） 本門(mén)課程具有理論和時(shí)間緊密結(jié)合的特點(diǎn) 本門(mén)課程是后續(xù)課程及以后從事相關(guān)工作的基礎(chǔ) 課程考核考核方式：考試 平時(shí)成績(jī)：20%（出勤、作業(yè)、實(shí)訓(xùn)、上課表現(xiàn)） 半期考試：20% 期末考試：60% 第1章 電路的基本概念和基本定律1.1 電路和電路模型 1.2 電路的主要物理量1.3 電阻元件1.4 電路的基本定律1.5 電路的工作狀態(tài)1.6 獨(dú)立電源及其等效變換1.7 受控源1.8 負(fù)載獲得最大功率的條件 知識(shí)目標(biāo)1、了解電路組成與作用，電路模型的概

2、念2、正確理解電路中基本物理量的意義，電流、電壓的正方向和參考方向的概念，電位和電功率計(jì)算3、掌握獨(dú)立電源、電阻、電感、電容元件的伏安關(guān)系4、熟練掌握電阻的串并聯(lián)電路等效變換5、掌握電壓源和電流源實(shí)際模型之間的等效變換6、熟練掌握基爾霍夫定律求解電路。能力目標(biāo)1、具備初步的電路圖識(shí)讀能力及按照電路原理接線的能力。2、會(huì)正確使用直流電壓表、電流表及萬(wàn)用表進(jìn)行直流電壓、電流測(cè)量。3、會(huì)識(shí)別、測(cè)試電阻、電容、電感等元件。4、會(huì)用萬(wàn)用表進(jìn)行直流電流故障檢測(cè)。在人們的生活、生產(chǎn)實(shí)踐及其他活動(dòng)中，已經(jīng)普遍使用電能，可以說(shuō)離開(kāi)電能現(xiàn)在的人們無(wú)法正常生活。電路是傳輸或轉(zhuǎn)換電能不可缺少的“載體”。研究電路和分析

3、電路則是用電的基礎(chǔ)，也是以后相關(guān)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。1.1.1 電路及其組成1、什么是電路？電路是如何構(gòu)成的？電路是電流的流通路徑。 它為了實(shí)現(xiàn)一定的目的將一些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接而成的一個(gè)整體。復(fù)雜的電路呈網(wǎng)狀, 又稱網(wǎng)絡(luò)。 電路和網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)是通用的。1.1 電路和電路模型任何電路，都由三部分組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。開(kāi)關(guān)電池負(fù)載連接導(dǎo)線圖1-1-1 手電筒電路 電源電路中提供電能或信號(hào)的器件。作用：將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。（圖中干電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成為電能，發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能變?yōu)殡娔埽┴?fù)載電路中吸收電能或輸出信號(hào)的器件。作用：將電源供給的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 （圖中白熾燈將

4、電能轉(zhuǎn)換或光能和熱能）導(dǎo)線連接電源和各負(fù)載傳輸電流的金屬導(dǎo)線。 開(kāi)關(guān)為節(jié)省電能所加的控制裝置，需要照明時(shí)將開(kāi)關(guān)閉合，不需要照明時(shí)將開(kāi)關(guān)打開(kāi)。 電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路，電源之外的部分叫做外電路（負(fù)載、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等） 電源、負(fù)載與中間環(huán)節(jié)是任何實(shí)際電路中都不可缺少的三個(gè)組成部分。中間環(huán)節(jié)在電源和負(fù)載之間傳輸、分配和控制電能或信號(hào)的部分。作用：將電源和負(fù)載連成通路，控制并保護(hù)電路（圖中的導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)） 激勵(lì)輸入響應(yīng)輸出2、電路的分類（主要為兩方面） （1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。將熱能、水能、核能轉(zhuǎn)為電能；發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器進(jìn)行電能分配電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)，電燈或其他用電器轉(zhuǎn)

5、換為機(jī)械能、光能、熱能。 圖1-1-2 電力系統(tǒng) 電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載（2）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收、變換、傳輸和處理圖1-1-3 擴(kuò)音器電路 1.1.2 電路模型一、理想電路元件 實(shí)際電路由各種作用不同的電路元件或器件組成。 實(shí)際電路元件的電特性又是多元的、復(fù)雜的。 在一定條件下對(duì)實(shí)際器件加以理想化, 忽略其次要性質(zhì)，用一個(gè)足以表征其主要性質(zhì)的模型來(lái)表示。理想電路元件是一種理想化的模型, 簡(jiǎn)稱為電路元件。主要有：電阻、電感、電容和電源等 理想電路元件又分為有源和無(wú)源兩大類無(wú)源二端元件：電阻元件-一種只表示消耗電能的元件; 電感元件-表示其周圍空間存在著磁場(chǎng)而可以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能的元件; 電容元件-表示其周圍空間

6、存在著電場(chǎng)而可以儲(chǔ)存電場(chǎng)能的元件等。 有源原件：三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等二端元件-具有兩個(gè)引出端的元件多端元件-具有兩個(gè)以上引出端的元件電橋整流堆電感線圈晶體三極管發(fā)光二極管RCLuUS(t)ISis(t)圖1-1-4 理想電阻、電容、電感、電壓源、電流源模型電路元件的電路符號(hào) 實(shí)際電路是由一些電工設(shè)備、器件和電路元件所組成。為了便于計(jì)算和分析，把實(shí)際元件和器件理想化，并用國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)來(lái)表示，構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。即， 由理想元件組成的電路稱為實(shí)際電路的電路模型，簡(jiǎn)稱電路。二、電路模型1.2 電路的主要物理量圖 1-2-1 導(dǎo)體中的電流 1.2.1 電流及其參考方向帶電粒子（電子、離子

7、等）的定向運(yùn)動(dòng), 即電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表示，簡(jiǎn)稱電流。電流大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。電量：電荷多少，用Q（或q）表示，其單位為庫(kù)侖（C）一個(gè)電子的電量e=-1.610-19 (C).問(wèn)題：1(C)等于多少個(gè)電子的電量？一般物體不帶電，只因電子的得失而使物體帶電，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電，使物體帶電的過(guò)程叫起電。了解：摩擦起電、感應(yīng)起電、中和、放電等概念 電流大小叫電流強(qiáng)度，用符號(hào)i表示，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間dt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一截面A的電荷量dq，即 dq為導(dǎo)體截面中在dt時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電荷量，單位為庫(kù)侖（C）。 電流的方向：規(guī)定為正電荷

8、的定向移動(dòng)方向，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。電流的分類：直流電流和交流電流DC:方向不隨時(shí)間而變化的電流叫做直流電流。當(dāng)電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化時(shí), 稱為恒定電流, 簡(jiǎn)稱直流。 直流電流常用I 表示。AC:大小和方向隨著時(shí)間按周期性變化的電流, 稱為交流電流, 常用英文小寫(xiě)字母i 表示。電流的單位：安培, 符號(hào)為A。常用的有千安（kA）, 毫安（mA）, 微安（A），納安（nA），等。詞頭皮納微毫厘分個(gè)十百千兆吉代號(hào)PnmcddahkMG倍率10-1210-910-610-310-210-110102103106109 10進(jìn)制單位詞頭(英文代號(hào)的第一個(gè)字母): 在分析與計(jì)算電路時(shí)，?？?/p>

9、任意規(guī)定某一方向作為電流的參考方向或正方向。I 電流參考方向I 電流參考方向I0 電流實(shí)際方向I0，則該元件消耗（接收）功率負(fù)載； P0所以該元件吸收功率（b) 因?yàn)閁與I為非關(guān)聯(lián)參考方向 P=-UI=-(25)W-10W P0所以該元件吸收功率（d) 因?yàn)閁與I為非關(guān)聯(lián)參考方向 P=-UI=-(-25)W10W P0所以該元件吸收功率R 電阻產(chǎn)品實(shí)物圖 電阻元件圖符號(hào)1.3 電阻元件 1.3.1 電阻的定義電阻元件：就是表示某導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量 ，單位是歐姆（） 它是一個(gè)二端元件, 其電流和電壓的方向總是一致的。 電阻換算公式：1 =10-3 K =10-6 M= 10-9 G1.3

10、.2電阻元件的伏安特性1、歐姆定律 部分電路(不含電源的電阻電路)歐姆定律-導(dǎo)體中的電流I與加在導(dǎo)體兩端的電壓U 成正比，與導(dǎo)體的電阻R 成反比 。電導(dǎo)是反映導(dǎo)電能力的一個(gè)物理量，其數(shù)值為電阻的倒數(shù)，即：?jiǎn)挝粸镾（西門(mén)子，簡(jiǎn)稱西） 歐姆定律反應(yīng)了電阻元件的電壓和電流的關(guān)系，即伏安關(guān)系應(yīng)用歐姆定律時(shí)應(yīng)注意：（1）電流、電壓、電阻三個(gè)物理量必須屬于同一電路，并在同一時(shí)刻才有上述關(guān)系。（2）這段電路中不含有電源，否則不能用上式計(jì)算。（3）電阻元件必須是線性電阻。 全電路(含有電源)歐姆定律 RO為電源內(nèi)阻 電源的內(nèi)壓降內(nèi)耗電壓：U內(nèi)=IR0電源的輸出電壓端電壓：U外=IR=E-IR0E=U外+U內(nèi)=

11、IR+IR0 1.3.3 電阻的功率計(jì)算 【例】：電路如圖所示，I=1A，RO=1，R1=20，則RO與R1 上消耗的功率各為多少？電源的電動(dòng)勢(shì)為多少？電源產(chǎn)生的功率為多少（數(shù)值）？ 電位的計(jì)算【例 】： 如圖所示，計(jì)算A、B、C、D各點(diǎn)的電位。（1）設(shè)定閉合回路電流的參考方向，并指出電路中各元件二端的極性。設(shè)閉合回路電流為I（參考方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍└鶕?jù)全電路歐姆定律，求得電路電流為： I為正值，說(shuō)明實(shí)際方向與參考方向一致。（2） 在電路中選擇合適的參考點(diǎn)，為了確定電路中各點(diǎn)的電位，必須選定一個(gè)零電位點(diǎn)作為參考點(diǎn)?，F(xiàn)以B點(diǎn)為零電位點(diǎn)，以接地符號(hào)（）標(biāo)注，這里的接地只是表示該點(diǎn)電位為零，并非真正

12、的接地。（3）在電路中取相應(yīng)的電位點(diǎn)，從該點(diǎn)開(kāi)始沿任意路徑到參考點(diǎn)的電位如下：C點(diǎn)的電位低于B點(diǎn)的電位，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)E 的方向，C點(diǎn)比B點(diǎn)下降了一個(gè)E1 ，故：Vc-E1-9VD點(diǎn)的電位高于B點(diǎn)的電位一個(gè)E2 ，故VD+E26VR1上的電壓方向應(yīng)該是A指向C，那么A點(diǎn)的電位：VA=UAC+VC=R1I+(-E1)=（1000.1-9）V（10-9）V1VR2上的電壓方向應(yīng)該是D指向A，A點(diǎn)的電位用另一種方法計(jì)算，即：VAUAD+VD=-R2I+E2=（-0.150+6）V（-5+6）V1V電位的計(jì)算與路徑無(wú)關(guān),但與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)?！纠}】如圖所示，已知E1=45V,E2=12V，電源內(nèi)阻可忽略

13、不計(jì)，R1=5，R2=4，R3=2，求B、C、D三點(diǎn)的電位。解：選擇A點(diǎn)為零電位點(diǎn)(接地點(diǎn))回路中的電流方向及各電阻兩端電壓的正負(fù)極如圖中所示，電流的大小是I=(E1-E2)/(R1+R2+R3)=(45-12)/11=3AVB=-IR1=-15V 或VB=-E1+IR3+E2+IR2=-45+6+12+12=-15VVC=E1-IR1=30V 或VC=IR3+E2+IR2=30VVD=E2+IR2=24V 或VD=-IR3+E1-IR1=24V所以: 1.4 電路的基本定律一、電路名詞支路：一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間沒(méi)有分岔，使各元件上通過(guò)的電流相等。（m）結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接

14、點(diǎn)。（n）回路：電路中的任意閉合路徑。（l）網(wǎng)孔：如果回路內(nèi)不包含其它支路的單一閉合路徑。m=3abl=3n=2112332+_R1US1+_US2R2R3網(wǎng)孔=m-n+1=2 基爾霍夫定律包括節(jié)點(diǎn)電流定律和回路電壓定律兩個(gè)定律，是一般電路必須遵循的普遍規(guī)律。 一、 基爾霍夫電流定律（KCL） 基爾霍夫電流定律是將物理學(xué)中的“液體流動(dòng)的連續(xù)性”和“能量守恒定律”用于電路中，它指出：任一時(shí)刻，流入（或流出）任一節(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。1.4.3 基爾霍夫定律I1I2I3I4aI1 + I2 I3 I4 = 0 若以流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，則根據(jù)KCL，對(duì)節(jié)點(diǎn) a 可以

15、寫(xiě)出： 所以，I2 =I1+I3+I4 上式表明：任一時(shí)刻，流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即：注意： （1）KCL中所提到的電流的“流入”與“流出”，均以電流的參考方向?yàn)闇?zhǔn)，而不論其實(shí)際方向如何。流入節(jié)點(diǎn)的電流是指電流的參考方向指向該節(jié)點(diǎn)，流出節(jié)點(diǎn)的電流其參考方向背離該節(jié)點(diǎn)。因此在列節(jié)點(diǎn)方程錢(qián)必須表明各支路電流的參考方向。 （2）對(duì)于含n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路而言，只可以列出n-1個(gè)獨(dú)立電流方程。解：求左圖示電路中電流i1、i2。10 +(12)= i1 +i2 i2=1A 7+i1=4 i1= 3A 7A4Ai110A-12Ai2其中i1得負(fù)值，說(shuō)明它的實(shí)際方向與參考方向相反。

16、例：【例】：如圖所示，已知I1=1A，I2=2A，I5=3A，求該電路的未知電流。 解：圖中支路電流參考方向已經(jīng)標(biāo)出，由KCL定律。 對(duì)于節(jié)點(diǎn)a，有I3=I1+I2=1+2=3A對(duì)于節(jié)點(diǎn)b，有 I5=I3+I4 ，所以I4=I5-I3=3-3=0A對(duì)于節(jié)點(diǎn)c，有I6=I2+I4=2+0=2A 基爾霍夫電流定律的推廣I=?I1I2I3例例I1+I2=I3I=0IU2+_U1+_RU3+_RRR廣義節(jié)點(diǎn) 基爾霍夫電流定律不僅適用于節(jié)點(diǎn)，還可以擴(kuò)展到電路的任意假設(shè)的封閉面，即廣義節(jié)點(diǎn)。廣義節(jié)點(diǎn) 基爾霍夫回路電壓定律是用來(lái)確定回路中各段電壓之間關(guān)系的電壓定律，簡(jiǎn)寫(xiě)為KVL。它指出： 任一時(shí)刻，從任一回

17、路的任意一點(diǎn)出發(fā)，以順時(shí)針（或逆時(shí)針）方向沿回路繞行一周，回路路徑上各段電壓的代數(shù)和恒等于零。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1.7.2 基爾霍夫電壓定律（KVL）U=0 然后根據(jù)： U = 0 列方程，如果電壓參考方向與繞行方向相同則電壓前面取“+”，相反則取“-”。則，列方程為：I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0R1I1US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1US4電阻壓降可得KVL另一形式：IR=US電源壓升先標(biāo)繞行方向 任意時(shí)刻，在任意閉合回路的路徑上，各電阻上的電壓降代數(shù)和等

18、于各電源電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和。 根據(jù) U=0對(duì)回路#1列KVL方程電阻壓降#1#2例電源壓升#3即電阻壓降等于電源壓升此方程式不獨(dú)立省略！對(duì)回路#2列KVL常用形式對(duì)回路#3列KVL方程I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2#1方程式也可用常用形式 KVL方程式的常用形式，是把變量和已知量區(qū)分放在方程式兩邊，顯然給解題帶來(lái)一定方便。列KVL獨(dú)立方程的數(shù)量=網(wǎng)孔數(shù)圖示電路KVL獨(dú)立方程為KVL 推廣應(yīng)用于假想的閉合回路或?qū)懽鲗?duì)假想回路列 KVL：USIUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_UA UB UAB = 0UAB = UA UB US IR U = 0U = US IR對(duì)假想回路列

19、KVL：或?qū)懽鰽B 注意：（1）在列寫(xiě)回路電壓方程時(shí)，首先應(yīng)選定回路的繞行方向。凡電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)，該電壓取正：凡電壓參考方向與回路繞行方向相反時(shí)，該電壓取負(fù)。（2）如果回路為一單回路通常選回路的繞行方向與回路的電流的參考方向一致?！纠浚喝鐖D所示電路中，已知US1=2V,US2=12V,US3=6V,R1=4,R2=1,R3=3,試求a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab。解：因?yàn)閍 , b 兩端為開(kāi)路，所以電路中只有一個(gè)閉合的回路，選回路的繞行方向與其電流的參考方向一致，如圖所示，則據(jù)KVL得：【課堂練習(xí)1】：【課堂練習(xí)2】：如圖電路中，US1=100V,US2=150V,R1=15,R

20、2=25,R3=40,R4=20試求電路中的電流I 及A、B兩點(diǎn)間的電壓U。解：設(shè)回路繞行方向與回路電流參考方向一致，由KVL定律，列回路電壓方程如下： -US1+R1I+US2+R2I+R3I+R4I=0 I=-0.5A則: UAB=US2+UR2+UR3=US2+R2I+R3I=117.5V 1.5 電路的工作狀態(tài)一、開(kāi)路（斷路）狀態(tài)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，電路不通，外電路的電流為零，外電路電阻相當(dāng)于無(wú)窮大。電路的這種狀態(tài)稱為開(kāi)路（電源空載）狀態(tài)。圖1-5-1 電路的工作狀態(tài)開(kāi)路狀態(tài)的主要特性為：I=0，電源端電壓 U端USI1=0,電阻端電壓 UR0電阻R上功率 P=RI120 電源產(chǎn)生功率：

21、PS=0 I二、短路狀態(tài)若電路中某元件兩端被電阻為零的導(dǎo)體接通，則該電路元件被短路。 如圖所示，S1、S2閉合時(shí),電源及電阻均被短路 短路狀態(tài)電路的主要特征為：R上電壓Uab=0 電源端電壓U=0短路電流Isc=Us/R0（RO很小，Isc非常大） 電源輸出功率P0電源所產(chǎn)生的功率全部消耗在內(nèi)阻上，即 PS=USIscROIsc2特別提示：要盡量避免電源兩端短路，否則因電流過(guò)大損壞電源！由于短路時(shí)強(qiáng)大的電流通過(guò)電路，可能使電源和其他電氣設(shè)備損壞，因此需要嚴(yán)防電源短路。造成短路的原因，主要是由于導(dǎo)體之間絕緣層損壞而直接接觸，或是由于錯(cuò)誤操作引起。為防止短路事故造成的危害，通常在電路中安裝熔斷器，

22、（俗稱保險(xiǎn)絲）或其他保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)能自動(dòng)切斷電路，以防止事故擴(kuò)大。三、通路狀態(tài) 圖中S1 閉合，S2斷開(kāi),電路接通,電源向負(fù)載正常供電 額定值：電氣設(shè)備制造廠對(duì)產(chǎn)品規(guī)定使用限額額定工作狀態(tài)：電氣設(shè)備工作在額定值的情況下滿載：電氣設(shè)備工作在額定狀態(tài)過(guò)載：設(shè)備超過(guò)額定值工作過(guò)載時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)大大縮短電氣設(shè)備的使用壽命電源設(shè)備的額定值-額定電壓UN ，額定電流IN和額定容量PNUN-電源設(shè)備在安全運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的電壓限額，IN-電流限額；PN =UNIN -表征了電源的最大允許輸出功率1.6 電壓源、電流源和受控源常用電源元件:電池，發(fā)電機(jī)，各種信號(hào)源 獨(dú)立源：能夠獨(dú)立向外提供電能的電源。電流源

23、和電壓源受控源：不能獨(dú)立地向外電路提供電能的電源。電源的電流或者電壓受電路中其他部分的電壓或者電流控制。柴油機(jī)組汽油機(jī)組蓄電池 各種形式的電源設(shè)備圖 任何電源都可以用兩種電源模型來(lái)表示，輸出電壓比較穩(wěn)定的，如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等通常用電壓源模型(理想電壓源和一個(gè)電阻元件相串聯(lián)的形式)表示；US+_R01.6.1 電壓源恒壓源基本性質(zhì)：它的端電壓是一個(gè)定值U或者是一定的時(shí)間函數(shù)u (t)，與外部電路無(wú)關(guān)，只由其自身獨(dú)立決定。流過(guò)電壓源的電流大小取決于與它相連接的外部電路。理想電壓源的外特性0UI電壓源模型的外特性0UI理想電壓源和實(shí)際電壓源模型的區(qū)別電壓源模型輸出端電壓I 理想電壓源內(nèi)阻為零

24、，因此輸出電壓恒定； 實(shí)際電源總是存在內(nèi)阻的，因此實(shí)際電壓源模型電路中的負(fù)載電流增大時(shí)，內(nèi)阻上必定增加消耗，從而造成輸出電壓隨負(fù)載電流的增大而減小。因此，實(shí)際電壓源的外特性稍微向下傾斜。 US USR0RLU=US-RoIRo=0實(shí)際電壓源的端電壓U和流過(guò)它的電流I 之間的關(guān)系式為： U=US-RoIUS 電壓源電壓Ro 實(shí)際電壓源的內(nèi)阻I 流過(guò)電壓源和負(fù)載的電流 U 實(shí)際電壓源的端電壓，也是負(fù)載RL二端的電壓 輸出電流較穩(wěn)定的：如光電池或晶體管的輸出端等通常用電流源模型(理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的形式)表示。ISR01.6.2 電流源恒流源基本性質(zhì) （1）電流源不論外部電路如何，其輸出電流

25、IS總能保持定值或一定時(shí)間函數(shù)S(t)與端電壓無(wú)關(guān)。（2）電流源兩端電壓的大小取決于與它相連接的外電路。 理想電流源的內(nèi)阻 Rs(相當(dāng)于開(kāi)路)，因此內(nèi)部不能分流，輸出的電流值恒定。理想電流源的外特性RS= 0IU電流源模型的外特性0IUU+_RLRsISI電流源模型 實(shí)際電流源的內(nèi)阻總是有限值，因此當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，內(nèi)阻上分配的電流必定增加，從而造成輸出電流隨負(fù)載的增大而減小。即實(shí)際電流源的外特性也是一條稍微向下傾斜的直線。理想電流源和實(shí)際電流源模型的區(qū)別兩種電源之間的等效互換Us = Is R0內(nèi)阻改并聯(lián)Is = UsR0 兩種電源模型之間等效變換時(shí)，電壓源的數(shù)值和電流源的數(shù)值遵循歐姆定律的數(shù)值

26、關(guān)系，但變換過(guò)程中內(nèi)阻不變。bIR0Uab+_US+_aISbIR0Uab+_a 等效互換的原則：當(dāng)外接負(fù)載相同時(shí)，兩種電源模型對(duì)外部電路的電壓、電流相等。內(nèi)阻改串聯(lián)電壓源和電流源等效變換：電路連接形式：R不變，接法改變； 注意幾點(diǎn)：1、電壓源和電流源等效，是電源對(duì)外電路輸出電流I和端電壓U的等效。不是對(duì)電源內(nèi)部等效。2、變換時(shí)，兩種電路極性必須保持一致：電流源流出電流的那端與電壓源正極相對(duì)應(yīng)。3、有內(nèi)阻R的實(shí)際電源，其電壓源模型和電流源模型可以互換；理想電流源和電壓源不能等效變換。4、電源互換推廣：如果理想電壓源與電阻串聯(lián)，可以看成電壓源； 如果理想電流源與電阻并聯(lián)，可以看成電流源。5、與恒

27、壓源并聯(lián)元件對(duì)外電路不起作用，等效變換可以將其開(kāi)路； 與恒流源串聯(lián)元件對(duì)外電路不起作用，等效變換可以將其短路?！菊n堂練習(xí)1】：試求圖2.15(a)所示電路中的電流I1、I2、I3。解：電流源與電壓源變換如上圖(a) (b) (c)解：根據(jù)電源模型等效變換原理可將圖(a)依次變換為圖(b)(c)。 根據(jù)圖(c)可得 從圖(a)變換到圖(c)，只有ac支路未經(jīng)變換，故知在圖(a)的ac支路中電流大小方向與已求出的I完全相同，即為1A，則：再根據(jù)圖(a)得：對(duì)于節(jié)點(diǎn)C，I3=2-I=1A ,電源的連接1、電流源并聯(lián)如上圖所示: n個(gè)電流源相并聯(lián)，對(duì)外可等效為一個(gè)電流源，其電流為各個(gè)電流源電流的代數(shù)和

28、，即：2、電壓源串聯(lián) 如上圖所示：n個(gè)電壓源相串聯(lián)，對(duì)外可等效為一個(gè)電壓源，其電壓為各個(gè)電壓源電壓的代數(shù)和，即：注意：(1) 只有電壓相等、極性一致的電壓源才允許并聯(lián)，否則違背KVL。其等效電壓源為其中任一電壓源，但是這個(gè)并聯(lián)組合向外提供的電流在各個(gè)電壓源之間如何分配則無(wú)法確定。(2) 只有電流相等且方向一致的電流源才允許串聯(lián)，否則違背KCL。其等效電流源為其中任一電流源，但是這個(gè)串聯(lián)組合的總電壓如何在各個(gè)電流源之間分配則無(wú)法確定。(3) 一個(gè)電流源IS與電壓源或電阻相串聯(lián)，對(duì)外就等效為一個(gè)電流源，等效電流源的電流為IS，等效電流源的電壓不等于替代前的電流源的電壓而等于外部電壓U。(4) 一個(gè)

29、電壓源US與電流源或電阻相并聯(lián)，對(duì)外就等效為一個(gè)電壓源，等效電壓源的電壓為US，等效電壓源中的電流不等于替代前的電壓源的電流而等于外部電流I。 10V+2A2II = ?哪個(gè)答案對(duì)？問(wèn)題與討論本章小結(jié)1.電路模型電流通過(guò)的路徑叫電路。電路是由電源，中間環(huán)節(jié)和負(fù)載三部分組成的電流的通路，它的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的輸送和轉(zhuǎn)換，電信號(hào)的傳遞和處理。2.電路的基本物理量（1）電流：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量 ，電流的單位是A（安培）。（2）電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，電源力作用下將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所作的功。電動(dòng)勢(shì)E真實(shí)方向是由電源負(fù)極指向正極。（3）電壓：在電場(chǎng)力作用下對(duì)單位正電荷所做的功，即 ，它也等于兩點(diǎn)之間的電位差UabVa-Vb ,其真實(shí)方向是高電位指向低電位，電壓的單位是V（伏特）（4）電位：指電路中各點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)之間的電壓（參考點(diǎn)電位為零）。參考點(diǎn)的位置不同，其